《Current Research in Food Science》：Aspergillus Species and Gut Microbiota-Mediated Biotransformation of Epigallocatechin Gallate: From Dark Tea Fermentation to Intestinal Metabolism
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表没食子儿茶素没食子酸酯（Epigallocatechin gallate, EGCG）是茶叶中含量最丰富且生物活性最强的化合物，但其在体外和体内的微生物生物转化及机制尚不明确。本研究探讨了冠突曲霉（Aspergillus cristatus）和黑曲霉（A.
表没食子儿茶素没食子酸酯（Epigallocatechin gallate, EGCG）是茶叶中含量最丰富且生物活性最强的化合物，但其在体外和体内的微生物生物转化及机制尚不明确。本研究探讨了冠突曲霉（Aspergillus cristatus）和黑曲霉（A. niger）对EGCG及黑茶的代谢作用，同时研究了EGCG在大鼠肠道及体外肠道菌群中的生物转化。研究人员在两种真菌发酵过程中检测到表没食子儿茶素-(4β→8)-表儿茶素3,3'-二没食子酸酯（epigallocatechin-(4β→8)-epicatechin 3,3'-digallate）、表没食子儿茶素（epigallocatechin）、乌龙茶素（oolongtheanin）和茶新素B（theasinensin B）等EGCG相关代谢物，而山茶素A（samarangenin A）在冠突曲霉发酵早期被检测为EGCG相关代谢物。3-羟基黄酮（3-hydroxyflavone）是冠突曲霉发酵后期的主要EGCG相关代谢物，而黑曲霉则产生更为复杂的代谢物阵列。在液体培养中，冠突曲霉对EGCG的消除速度快于黑曲霉，而在黑茶中黑曲霉对EGCG的消耗更快，表明两种真菌的代谢存在底物依赖性差异。EGCG在大鼠体内的关键肠道转运窗口为给药后6-12小时。在体外实验中，肠道菌群将EGCG转化为单体儿茶素，同时检测到若干硫酸化儿茶素相关特征峰。16S rDNA测序揭示了优势菌属相对丰度的时间变化，包括Ligilactobacillus、乳杆菌属（Lactobacillus）、链球菌属（Streptococcus）和埃希菌-志贺菌属（Escherichia-Shigella）。本研究为优化黑茶发酵及EGCG功能产品开发奠定了基础。
论文解读：黑茶发酵与肠道菌群介导的EGCG生物转化研究
一、研究背景与科学问题
表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）是新鲜茶叶中含量最丰富的生物活性儿茶素，约占儿茶素总量的50%，具有抗氧化、抗炎和抗癌等多种功能。在茶叶发酵或后发酵过程中，EGCG经历酶促和微生物转化，生成表没食子儿茶素（EGC）、表儿茶素（EC）、儿茶素（C）、茶新素（theasinensins）、茶黄素（theaflavins）、茯砖素（fuzhuanins）和茶丹酚（teadenols）等衍生物，这些衍生物往往具有更好的生物利用度和多样的生物活性。近年来研究发现，微生物生物转化，特别是真菌和肠道菌群介导的转化，是儿茶素获得较高生物利用度和稳定性的重要途径。
黑茶是一种独特的后发酵茶，通过固态微生物发酵生产，具有降脂和抗糖尿病等药理特性。冠突曲霉（Aspergillus cristatus，又名冠突散囊菌Eurotium cristatum）和黑曲霉（Aspergillus niger）在黑茶发酵过程中发挥关键作用，通过分泌胞外酶影响茶叶代谢物的合成。然而，目前关于EGCG生物转化的研究大多集中于其转化为EGC和没食子酸（GA），对其他代谢产物的关注有限。此外，儿茶素在体内的吸收和代谢与肠道菌群密切相关，仅少部分儿茶素在小肠直接被吸收，大部分到达结肠后被肠道菌群降解，但EGCG与其衍生物之间的相互作用仍不清楚。因此，系统研究冠突曲霉和黑曲霉介导的EGCG生物转化过程及其在茶基质上的代谢转化模式，以及肠道菌群对EGCG的代谢转化，具有重要的科学意义和应用价值。
二、研究设计与主要技术方法
研究人员整合了靶向和非靶向代谢组学方法，系统研究了EGCG在冠突曲霉和黑曲霉单菌株发酵体系中的时空生物转化特征，鉴定了黑茶中EGCG的核心代谢物，分析了大鼠肠道中的生物转化通量，并探索了体外大鼠肠道菌群的转化作用。主要关键技术方法包括：超高效液相色谱（UPLC）用于EGCG和GA的靶向定量分析；超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱质谱联用（UHPLC-Q-Exactive Orbitrap-MS）用于非靶向代谢组学分析；主成分分析（PCA）、正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）、加权基因共表达网络分析（WGCNA）和全球天然产物社会分子网络（GNPS）用于代谢物筛选和通路构建；16S rDNA测序用于肠道菌群组成分析。样本来源包括：湖南安化益阳茶厂提供的四级黑毛茶原料、长沙斯莱克景达实验动物有限公司提供的SPF级SD大鼠。
三、主要研究结果
3.1 冠突曲霉和黑曲霉对EGCG的生物转化
UPLC分析显示，在无菌培养基对照（CK）组中，EGCG和GA水平在0-24小时发酵期间保持稳定。在冠突曲霉发酵体系（ACF）中，EGCG在12小时时已检测不到；在黑曲霉发酵体系（ANF）中，EGCG在12小时仍可检测到，至24小时才检测不到。一级动力学分析得出ACF和ANF的表观消失速率常数分别为0.326和0.107 h-1，半衰期分别为2.13和6.49小时，冠突曲霉的EGCG表观消失速率常数约为黑曲霉的3.05倍。非靶向代谢组学共检测到3402个注释代谢特征。在ACF中，EGC、山茶素A和表没食子儿茶素-(4β→8)-表儿茶素3,3'-二没食子酸酯被鉴定为早期EGCG相关代谢物；莫瑞洛辛（morelosin）、去甲基托罗黄酮D、茶新素B、乌龙茶素、原飞燕草素A2 3'-没食子酸酯、茶新素A、异新茶黄素3-O-没食子酸酯和茶黄素3,3'-二没食子酸酯为中期EGCG相关代谢物；3-羟基黄酮为后期EGCG相关代谢物。在ANF中，表没食子儿茶素-(4β→8)-表儿茶素3,3'-二没食子酸酯和GA为早期EGCG相关代谢物，29个代谢物被鉴定为中期EGCG相关代谢物，包括6种黄烷类、2种双黄酮类、1种聚酮类和1种复杂鞣质；槲皮素3-(6''-咖啡酰半乳糖苷)、5,7,3',4',5'-五羟基黄烷酮、异茶黄素、茯砖素A和原飞燕草素A1在36小时达到峰值，而天竺葵素3-接骨木二糖苷和7,2'-二羟基-4',5'-亚甲二氧基-3-苯基香豆素在72小时达到最高水平。
3.2 黑茶发酵中EGCG的生物转化
在冠突曲霉发酵黑茶（ACFT）中，EGCG含量在前10天显著下降，10至15天基本保持不变；GA含量呈现先降后升的趋势。在黑曲霉发酵黑茶（ANFT）中，EGCG含量在第5天已降至209.5 μg/g，第15天几乎检测不到，表明黑曲霉在黑茶基质中对EGCG的降解速度快于冠突曲霉。非靶向代谢组学共检测到5144个化合物。WGCNA分析在ACFT中将代谢物分为15个模块，Meblue模块（651个代谢物）与EGCG含量高度显著正相关，从中鉴定出13个核心黄烷类代谢物，包括(±)-儿茶素、表没食子儿茶素、(-)-表阿夫儿茶精3-没食子酸酯等。在ANFT中，WGCNA将代谢物分为11个模块，Meblue模块（945个代谢物）与EGCG和GA含量均高度显著正相关，鉴定出19个黄烷类核心代谢物，其中4-没食子儿茶酚在发酵15天后显著积累，可能是后期EGCG相关核心代谢物。GNPS分子网络分析在ACFT中鉴定出EGCG二聚体（m/z 915.161）等化合物，在ANFT中发现了EGC的羟甲基化衍生物（m/z 373.054）等潜在修饰产物。
3.3 EGCG在大鼠体内的代谢转化
UPLC检测显示，EGCG在灌胃后6小时首次在大鼠粪便中检出（169.28 μg/g），10小时达到峰值（440.27 μg/g），24小时仅剩6.14 μg/g，表明6-12小时是EGCG在大鼠肠道的关键转运窗口。非靶向代谢组学从14931个注释代谢物相关特征中筛选出683个EGCG相关候选特征，包括167个苯甲酸及其衍生物、6个可水解鞣质和510个黄酮类相关特征。通过VIP>1和FDR校正P<0.05筛选出59个差异代谢物，其中13个为黄烷类。ME1被鉴定为EGCG本身；ME2为高分子量EGCG相关产物；ME3-ME8为以儿茶素骨架为中心的单体儿茶素及其衍生物；ME9-ME11为茶黄素相关化合物；ME12和ME13为可能经酶促修饰的黄烷类，其中ME13为儿茶素的二甲基化产物。此外，4R,5R,6S-三羟基-2-羟甲基-2-环己烯-1-酮6-(2-羟基-6-甲基苯甲酸酯)和表茶黄没食子素3-O-没食子酸酯被鉴定为GA在大鼠肠道的主要代谢转化产物。
3.4 体外厌氧发酵中大鼠肠道菌群对EGCG的代谢转化
在三种EGCG浓度梯度（1.0、0.5和0.1 mg/mL）下，EGCG水平均随时间持续下降，但肠道菌群未能实现完全降解。非靶向代谢组学从5942个化合物中仅检测到9种黄烷类，包括(-)-表没食子儿茶素没食子酸酯、表没食子儿茶素、(±)-儿茶素、表儿茶素、阿萨姆卡因A、无色花青素、4'-甲基表儿茶素5-硫酸酯、表儿茶素4'-硫酸酯和表儿茶素7-硫酸酯，表明大鼠肠道菌群在体外主要将EGCG转化为单体儿茶素，并伴随若干硫酸化儿茶素衍生物的生成。16S rDNA测序显示，Ligilactobacillus、乳杆菌属、链球菌属和埃希菌-志贺菌属为优势菌属，随发酵时间延长，Ligilactobacillus和乳杆菌属相对丰度增加，链球菌属和埃希菌-志贺菌属相对丰度下降。Spearman相关分析显示乳杆菌属与EGCG浓度呈负相关（ρ=-0.90），埃希菌-志贺菌属与EGCG呈正相关（ρ=0.90），但经FDR校正后均未达到统计学显著水平。
四、讨论与结论
本研究发现冠突曲霉和黑曲霉对EGCG的转化能力具有底物依赖性：在液体培养基中冠突曲霉降解EGCG更快，而在黑茶基质中黑曲霉降解更快。这种差异可能与EGCG对黑曲霉分生孢子聚集的抑制作用、茶基质经高温灭菌后化学环境的改变以及不同底物对真菌代谢途径的引导作用有关。两种真菌在发酵中产生了多种具有生物活性的EGCG相关代谢物，如具有抗糖尿病和抗衰老潜力的去甲基托罗黄酮D、具有降压和抑制α-葡萄糖苷酶活性的茶新素B、具有降胆固醇作用的乌龙茶素等。体内实验表明EGCG在大鼠肠道6-12小时为主要转运窗口，主要转化为单体儿茶素、茶黄素相关化合物及甲基化衍生物。体外实验显示肠道菌群主要将EGCG转化为单体儿茶素和硫酸化衍生物，且体外检测到的EGCG相关代谢物数量远少于体内，这可能反映了消化环境、pH、宿主酶活性和整体肠道微生物群落的综合影响。该研究为优化黑茶发酵工艺和EGCG功能产品开发奠定了重要基础，揭示了真菌菌株选择和发酵条件可作为调控黑茶中EGCG消耗程度和儿茶素衍生物形成的策略。
