后生元在功能性食品、疗法及活性食品包装中的最新应用趋势

《Food Bioscience》:Recent trends in applications of postbiotics in functional foods, therapeutics, and active food packaging

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月01日 来源:Food Bioscience 6.2

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   •后生元是具有良好生物活性的微生物代谢产物。•有机酸、短链脂肪酸和维生素是常见的后生元。•这些可食用化合物在功能食品和治疗领域具有广泛的应用前景。•作为食品包装中的活性成分,后生元可以有效地保鲜易腐食品。引言益生菌是以足量摄入后能为宿主提供健康益处的活微生物。然而,益生元是被

  
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    后生元是具有良好生物活性的微生物代谢产物。
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    有机酸、短链脂肪酸和维生素是常见的后生元。
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    这些可食用化合物在功能食品和治疗领域具有广泛的应用前景。
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    作为食品包装中的活性成分,后生元可以有效地保鲜易腐食品。

引言

益生菌是以足量摄入后能为宿主提供健康益处的活微生物。然而,益生元是被宿主微生物利用的物质,可为消费者提供健康益处。简单来说,益生元就像为生活在人体内或体表的有益微生物提供的"食物"。合生元是益生元和后生元的组合,根据ISAPP的定义,合生元是活微生物与宿主微生物所利用的底物(基底物)的混合物,可为消费者提供健康益处。近年来,后生元在制药工业、临床医学和食品行业等多个学科领域引起了广泛关注(Meena, Joshi, Gupta, & Meena, 2025)。其重要性日益增长的主要原因之一在于其安全性。与益生菌不同,后生元不含活微生物,从而消除了微生物易位、感染或不受控的微生物增殖的风险,这对于免疫功能低下的人群尤为重要(Maftei, Ambrose, Dogaru, R?ileanu, Mierlan, Amari?;ei, et al., 2026)。后生元天然存在于发酵食品和饮料中,如康普茶、酸奶、腌菜等,这些食品中的后生元由各种微生物物种合成。然而,在自然发酵过程中,后生元的产生量既难以控制,也难以满足生理需求(Mafe, Sharifi-Rad, Calina, Ogunyemi, & Tubi, 2026; Salminen, Collado, Endo, Hill, Lebeer, Quigley, et al., 2021)。这促使人们越来越多地致力于开发可控的生产方法,以产生具有可预测质量和生物活性的后生元。微生物学和食品生物技术的最新进展表明,微生物代谢产物在调节宿主生理功能中发挥着重要作用,特别是在功能食品和人类健康领域。
后生元作为一种前景广阔的生物活性化合物类别,在功能食品中展现出有益效果,且无需承担使用活微生物相关的安全风险。这些发展激发了人们对评估其在食品、制药和医疗领域潜在应用的 growing 研究兴趣(Bodjrenou, Dhital, Li, Zeng, Huang, Wang, et al., 2026)。根据国际益生菌和益生元科学协会(ISAPP)的定义,后生元是指由非活性微生物及其/或其组成成分制备的产物,可为宿主提供某些健康益处。在定义后生元时,应根据ISAPP的提议考虑以下几个关键方面(Salminen, et al., 2021)。根据他们的标准,后生元来源于微生物,但不一定来自益生菌菌株。最终制剂包括灭活的微生物细胞及其组成部分,可以含有或不含有代谢产物。必须有意识地采用终止细胞活性的工艺,确保最终产品中没有或仅有极少量活细胞。此外,一种物质要成为真正的后生元,必须有明确的证据表明它能为目标宿主提供健康益处,并已就其预期用途进行了全面的安全性评估。ISAPP指南还明确指出,以下物质不适合被标记为后生元,包括:病毒(噬菌体)、疫苗、缺乏微生物成分的无菌滤液、纯化的微生物成分(如蛋白质、肽和外多糖),以及最后纯化的微生物代谢产物(有机酸)(Salminen, et al., 2021)。
尽管取得了这些进展,但仍存在显著的研究空白。主要局限性之一是对不同后生元在功能性食品配方中如何与食品成分相互作用的认知不足,这可能会影响其稳定性、活性和总体功效。此外,从治疗角度来看,临床证据也有限,因为大多数研究结果基于体外或动物模型。因此,关于最佳剂量、生物利用度、药代动力学以及人体长期食用后的效应等关键问题仍不清楚。不同研究者使用后生元的方式差异很大,在组成和制备方法上各不相同。一些研究者使用无细胞上清液,另一些则使用热灭活的菌株,还有一些则专注于特定的代谢产物,如短链脂肪酸(SCFAs)、外多糖(EPS)或生物活性肽(Aguilar-Toalá, Garcia-Varela, Garcia, Mata-Haro, González-Córdova, Vallejo-Cordoba, et al., 2018)。不仅是成分本身,提取方法、加工条件甚至工作浓度也差异显著(Salminen, et al., 2021)。因此,所报道的生物效应往往难以进行比较,使得很难将观察到的功能或治疗效果明确归因于特定的后生元制剂。这种异质性限制了结果的可重复性,阻碍了明确的构效关系的建立,并因此制约了后生元在功能食品和干预治疗中的合理应用。本综述旨在批判性地审视后生元应用的最新趋势,重点关注后生元制剂的类型、它们在食品系统中的功能角色以及其报道的治疗潜力,以便对其在健康导向应用中的潜力提供更为清晰和结构化的理解,如图1所述。

各章节摘要

后生元的分类

后生元包含多种成分,其在吸收性、成本低廉、高代谢效率和生物分布等方面优于益生菌(Nataraj, Ali, Behare, & Yadav, 2020)。此外,后生元在加工和储存过程中更为稳定,因此不会带来感染或微生物易位的风险,特别是对免疫功能缺陷的人群,使其适用于功能食品、营养补充剂和药物制剂领域。后生元

后生元的功能特性与健康益处

以下各小节将讨论不同类别的后生元化合物及其不同的功能特性、健康益处和相关机制,并在表1中进行了总结。这些特性包括后生元对致病微生物(如细菌、病毒和真菌)的直接作用,以及对机体更广泛的影响,包括抗炎、抗肥胖和降低胆固醇的作用。此外,后生元在……方面的作用

功能食品和饮料

由于后生元具有抗炎、抗癌、免疫调节、抗氧化、营养增强和降低胆固醇的作用,它在功能食品和饮料领域具有巨大的潜力(Nataraj, Ali, Behare, & Yadav, 2020; Wei, Wang, Bai, Zhang, Liu, Suo, et al., 2024)。由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、B. mycoides、B. licheniformis以及少数其他芽孢杆菌属物种合成的微生物生物表面活性剂,如表面活性素,以其卓越的表面活性而闻名,此外还……

未来前景与挑战

与活微生物或益生菌相比,后生元正迅速成为一种前景广阔的微生物来源功能性生物活性物质和治疗手段,这主要归功于其安全性和稳定性。这使得后生元成为食品与健康交叉领域中有吸引力的候选者,然而,要将这些进展转化为主流医疗保健和功能食品系统的应用,仍需要不断完善以克服科学和监管方面的障碍。未来工作的一个主要方向在于……

结论

总之,研究证实后生元是一种卓越的生物活性物质类型,可在功能食品、保鲜方法和治疗领域开辟新的途径。与活益生菌不同,后生元已被证明更具优势,因为其具有更好的理化稳定性、使用便捷,且不存在微生物易位和抗生素抗性产生的风险。不同的后生元代谢产物已被证实对生物体具有各种效应……

CRediT作者贡献声明

Gouri Rani Baglary: 撰写–初稿,调查研究。Rangina Brahma: 撰写–初稿,调查研究。Shreya Mukherjee: 撰写–初稿,研究方法,调查研究,概念构思。Santosh Kumar: 撰写–审阅与编辑,可视化,研究方法,调查研究,概念构思。Avik Mukherjee: 撰写–审阅与编辑,撰写–初稿,可视化。Debjani Dutta: 撰写–初稿,指导,调查研究

未引用参考文献

D'Amore et al., 2025; ?ncili et al., 2022; Li et al., 2025; Maftei et al., 2026; Pihurov et al., 2023; Wang et al., 2025; Xie et al., 2024; Yang et al., 2023; Zeraat pisheh et al., 2025; Zhang et al., 2025.

利益冲突声明

作者声明,他们不存在任何已知的竞争财务利益或个人关系,这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。

伦理声明

作者声明,本研究不涉及人类或动物受试者。

利益冲突声明

? 作者声明,他们不存在任何已知的竞争财务利益或个人关系,这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。
Shreya Mukherjee|Gouri Rani Baglary|Rangina Brahma|Avik Mukherjee|Debjani Dutta|Santosh Kumar
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