大西洋森林水果风味康普茶的体外胃肠消化与肠道发酵：肠道微生物群动态与生物活性化合物生物可及性

《Molecular Nutrition & Food Research》：In Vitro Gastrointestinal Digestion and Gut Fermentation of Atlantic Forest Fruit-Flavored Kombucha: Gut Microbiota Dynamics and Bioactive Compound Bioaccessibility

　　

发酵食品是高生物利用度营养素和具有健康益处化合物的来源。本探索性研究评估了含大西洋森林水果（jaboticaba、grumixama、ju?ara）的康普茶在健康个体中的化合物生物可及性（bioaccessibility）、微生物存活及对肠道微生物群（gut microbiota）的影响。样品经模拟消化及与人粪便微生物群进行24 h发酵。通过16S rRNA扩增子测序分析微生物群组成，并定量短链脂肪酸（short-chain fatty acids, SCFAs）和支链脂肪酸（branched-chain fatty acids, BCFA）。酵母、醋酸菌（acetic acid bacteria, AAB）和乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）在消化后仍保持存活。风味康普茶（flavored kombucha, FK）显示出高抗氧化活性。24 h后，SCFAs增加，尤其是FK中的乙酸；天然康普茶显示中等效应，而茶和商业康普茶引起的变化最小。时间是α和β多样性变异的主要驱动因素，其中前者尤其随FK下降。主要分类学变化包括肠杆菌科（Enterobacteriaceae）增加和某些有益类群减少，并呈配方依赖性特定调节。

一、研究背景与问题

肠道微生物群（gut microbiota）在人类健康中发挥关键作用，影响代谢、免疫系统和神经系统。肠道微生物通过饮食代谢产生大量生物活性化合物，这些化合物进入血流并到达体内不同器官。调节微生物组正成为多种临床场景中预防和治疗策略的重要辅助手段，涉及益生元、益生菌、后生元、粪菌移植或合成菌群。发酵食品被认为是提供超越基础营养的益生微生物来源；发酵可转化食品成分，提高营养价值并产生生物活性化合物，肠道常驻微生物进一步将其代谢为有益物质，且与肠道微生物群和免疫系统的联合相互作用可促进积极生理效应。因此，发酵食品被提出作为饮食策略，以帮助对抗微生物组多样性降低和与菌群失调相关的炎症。

康普茶（kombucha）是由甜红茶或绿茶（Camellia sinensis）与醋酸菌、乳酸菌和酵母的共生培养物（symbiotic culture of bacteria and yeast, SCOBY）发酵而成的饮料，含多酚、儿茶素、类黄酮、氨基酸、维生素、酶和有机酸，具有微甜、酸性、起泡特征。其低pH可抑制有害微生物，多酚增强抗氧化活性；近期研究提示其潜在抗高血糖、抗炎和抗肥胖作用。用巴西大西洋森林本土水果强化康普茶，可能因这些水果独特且丰富的植物化学组成而提供额外功能益处。因此，研究这些化合物的生物可及性及其在胃肠道环境中的影响，对于更好理解潜在健康效应，并支持基于未充分开发生物多样性的新型功能饮料开发至关重要。

二、研究开展与结论意义

研究人员开展探索性研究，评估含大西洋森林本土水果 jaboticaba（Myrciaria cauliflora）、grumixama（Eugenia brasiliense）和 ju?ara（Euterpe edulis）的康普茶在健康个体中的化合物生物可及性、微生物存活率及对肠道微生物群组成和代谢谱的影响，使用肠道模型系统。样品经体外模拟消化，并与人类粪便微生物群进行24 h发酵。结论为：康普茶可能影响肠道微生物活动，表现为短链脂肪酸产生变化；风味康普茶显示出调节微生物布局和贡献功能特性的迹象，但部分组成变化不利，如肠杆菌随时间增加及某些有益类群包括 Bifidobacterium 减少；这些观察限于体外模型，不应直接外推至体内生理效应。其意义在于为基于未充分开发生物多样性的新型功能饮料开发提供依据，但仍需进一步研究验证。

三、关键技术方法

研究人员采用静态体外胃肠消化模型（口腔、胃、小肠）和pH控制批培养结肠发酵系统（pH 6.8）。粪便样本来自3名健康志愿者，其未服用药物或补充剂，并签署知情同意。样品包括FK、天然康普茶、未发酵茶、商业康普茶、阳性对照菊粉（inulin）和阴性对照，发酵24 h，于0、4、8、24 h取样。通过超高效液相色谱-串联质谱（ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS）定量乙酸（C₂）、丙酸（C₃）、丁酸（C₄）和BCFAs；通过16S rRNA V3-V4扩增子测序分析微生物群，结合QIIME 2、DADA2和SILVA数据库，评估α和β多样性；并平板计数酵母、AAB和LAB，测定花青素、总酚含量（total phenolic content, TPC）、氧自由基吸收能力（oxygen radical absorbance capacity, ORAC）和铁还原抗氧化能力（ferric reducing antioxidant power, FRAP）。样本来源：巴西大西洋森林水果购自Bicudo Alimentos Congelados（S?o Paulo）、Agroecology Site English Camp（Itapetininga, S?o Paulo）和BIMINI Farm（Rolandia, Paraná）；绿茶为YAMAMOTOYAMA（Brazil）；SCOBY购自ciadosfermentados.com.br；商业康普茶购自伦敦当地市场；粪便来自3名健康志愿者。

四、研究结果

3.1 微生物学分析——FK中酵母、AAB和LAB在体外消化中的存活

研究人员通过体外模拟消化后平板计数评估主要功能群存活。FK初始酵母、AAB和LAB分别约为7.65、7.49和7.47 log₁₀ CFU/mL。唾液和胃阶段总体耐受，仅轻微下降，LAB下降较明显；小肠阶段下降更明显，可能与胆盐和酶应激有关，但仍高于4.2 log₁₀ CFU/mL，表明微生物联合体部分存活。由于未进行消化后分类鉴定，该结果仅为组水平存活，不提供分类学或菌株特异性分辨率，也不能推断定植能力。

3.2 生物活性化合物生物可及性

研究人员评估FK在饮料和模拟消化过程中的抗氧化能力、花青素和TPC。小肠消化阶段各值下降，花青素生物可及性为39.27%，TPC为20.95%，ORAC为31.38%，FRAP为2.79%。抗氧化能力下降与部分研究一致，可能由胃肠道酸性或碱性条件、酚类化合物羟基去除、茶儿茶素在中性或碱性pH下稳定性有限、氧化条件和金属离子、食品基质中多酚相互作用或结构降解等解释。总体上，FK在消化前显示高抗氧化活性，但小肠阶段生物可及性降低。

3.3 体外结肠发酵

3.3.1 SCFAs和BCFAs分析

研究人员用UPLC-MS/MS定量不同底物在0、4、8、24 h的SCFAs和BCFAs。总体SCFA水平在24 h发酵中增加。FK在24 h乙酸显著增加，并伴随丁酸和BCFAs增加；但后期变异较大，可能源于不同粪便供体微生物群。乙酸产生的统计学差异将阳性对照、风味康普茶和天然康普茶与茶、商业康普茶和阴性对照分开，说明这些发酵饮料是重要SCFA产生的潜在底物。天然康普茶呈类似但较弱模式，乙酸和BCFAs在24 h增加。茶和商业康普茶所有代谢物变化最小。FK中BCFA增加可能反映底物组成变化和活跃微生物代谢，而非完全不利效应；BCFA与SCFA形成并存提示蛋白水解和糖水解发酵途径共存，但过度蛋白水解发酵可能关联较不利代谢结局，仍需进一步研究氮代谢和时间动态。

3.3.2 对肠道微生物群的影响

通过16S rRNA扩增子测序，α多样性随时间趋于下降（p ≤ 0.1，Wilcoxon检验）。FK在所有时间点多样性较基线降低，表明快速底物利用和加速发酵驱动的生态崩溃；商业康普茶保持稳定；天然康普茶仅在24 h下降；茶无差异。β多样性分析（weighted UniFrac和Bray-Curtis）显示显著样品分离（p ≤ 0.02，PERMANOVA），主要由时间驱动，24 h样品单独聚类；条件差异也存在：未风味康普茶与茶、商业康普茶和阴性对照不同，FK和商业康普茶与阴性对照不同。基线组成相似，以 Bacillota（52.3%）、Pseudomonadota（25.4%）、Bacteroidota（15.0%）门以及 Ruminococcaceae（16.5%）、Lachnospiraceae（14.1%）、Burkholderiaceae（12.7%）科为主。发酵中发生科和属水平变化。肠杆菌科（Enterobacteriaceae），尤其 Escherichia-Shigella，除商业康普茶外均随时间增加。FK诱导最多变化，Bifidobacteriaceae（Bifidobacterium）、Christensenellaceae（R7 group）、Coriobacteriaceae（Collinsella）、Oscillospiraceae（UCG-002）和Ruminococcaceae（Faecalibacterium、Incertae sedis）减少，Peptostreptococcaceae增加。天然康普茶也降低 Bifidobacterium 和 Collinsella，商业康普茶也降低 Collinsella，表明配方特异性效应。讨论指出，FK降低 Bifidobacterium 和 Faecalibacterium 可能不利；减少 Collinsella 可能有利，因其为肥胖相关菌；但肠杆菌扩张需谨慎解释。Christensenellaceae、Oscillospiraceae和Ruminococcaceae下降也见于对照，提示模型相关变异；Lachnospiraceae仅在对照下降，提示康普茶和茶有助于保留该关键SCFA产生家族；Bacteroidaceae（Bacteroides）在茶、商业康普茶和阴性对照下降，可能解释风味和天然康普茶乙酸增加；商业康普茶和茶降低Rikenellaceae（Alistipes）。SCOBY相关菌如 Acetobacter、Komagateibacter 和 Liquorilactobacillus 未检测到，可能低于检测限，提示康普茶可能间接调节微生物群而无持续定植。总体而言，康普茶尤其FK作为可发酵底物具有调节肠道微生物群组成的潜力，但潜在不良类群富集和有益属减少，结合体外模型限制，应谨慎解释。

五、讨论总结与结论翻译

讨论部分强调，FK可快速降低α多样性并诱导分类学变化，同时促进乙酸等SCFA产生；但其降低 Bifidobacterium 和 Faecalibacterium 等通常被认为有益的类群，可能不利；减少 Collinsella 可能有助于解释潜在抗肥胖效应，但肠杆菌科扩张使总体解释需谨慎。对照也出现部分类群下降，说明模型本身存在变异。SCOBY菌未检出，提示无持续定植。研究限制包括未对FK及消化过程中活微生物进行taxonomic identification，FK功能特征未与未风味和/或商业对应物比较，供体数量少且肠道微生物群组成变异高，缺乏康普茶配方理化表征。结论翻译如下：研究人员使用静态体外胃肠消化和结肠发酵模型，这项探索性研究提供证据表明康普茶可能影响肠道微生物活动，表现为短链脂肪酸（SCFAs）产生变化。用本土水果制备的风味康普茶在所用实验条件下显示出调节微生物布局和贡献功能特性的迹象。然而，应注意某些组成变化不利，如肠杆菌随时间增加以及包括 Bifidobacterium 在内的某些有益类群相应减少。尽管如此，这些观察仅限于体外模型，不应直接外推至体内生理效应。对风味康普茶进行生物活性化合物分析的重点与评估风味化和富集策略对饮料功能特征影响的目标一致。天然和商业康普茶样品作为发酵行为和微生物学比较的参考。未来研究纳入所有样品类型的全面生物活性分析将允许更稳健的功能比较。本研究主要局限如下：i）FK中和体外消化过程中不同活微生物未进行taxonomic identification，妨碍更准确表征产物并限制肠道微生物群数据解释；ii）FK的活菌平板计数和功能特征（花青素、TPC和抗氧化能力）分析未使用未风味和/或商业对应物进行比较；iii）所用供体数量少且其肠道微生物群组成变异高（体外研究的明显局限）限制统计功效；iv）在体外结肠发酵实验前缺乏康普茶配方理化表征。然而，现有研究表明康普茶具有适度调节肠道微生物群的能力。需要进一步研究以阐明其机制和长期效应。