《Food Science & Nutrition》：Postbiotics Unveiled: The Next Emerging Trend in Functional Foods
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全球人口预计到2050年达到9.7 billion，食物需求增加高达56%。后生元（postbiotics）是益生菌（probiotics）安全可靠的替代物，被描述为非活菌和/或其代谢副产物的制剂。该叙述性综述的数据于2006年至2026年通过Google S
全球人口预计到2050年达到9.7 billion，食物需求增加高达56%。后生元（postbiotics）是益生菌（probiotics）安全可靠的替代物，被描述为非活菌和/或其代谢副产物的制剂。该叙述性综述的数据于2006年至2026年通过Google Scholar和PubMed收集。短链脂肪酸（SCFAs）、肽、多糖、维生素和细胞碎片等主要生物活性化合物参与免疫调节、抗氧化、代谢及肠–脑轴（gut–brain axis）效应。临床前和临床研究表明，后生元可改善胰岛素敏感性、调控细胞因子（cytokine）信号、增强上皮屏障完整性，并对肥胖、2型糖尿病（T2DM）和抑郁具有保护作用。后生元还被发现可改善矿物质吸收和叶酸（folate）合成，并具有抗肌肉减少症（anti-sarcopenic）作用。若干商业产品因其健康益处而可用。因此，后生元是微生物组（microbiome）基础治疗中的革命性进展；然而，为全面理解其治疗潜力，需要标准化、机制明晰并确保监管一致性。
1 Introduction（引言）：全球人口预计2050年达97亿，食物需求增加，传统食物、草药提取物、营养保健品（nutraceuticals）以及益生菌（probiotics）、后生元（postbiotics）等生物活性物受到关注。后生元市场预计增长。后生元来自明确非活微生物和/或其组分，可含代谢物、蛋白或肽。主要类型包括paraprobiotics和发酵婴儿配方（FIFs），常由乳酸菌（LAB）产生，亦称biogenics、metabiotics、无细胞上清（CFS）。后生元较稳定，无需冷链，可通过热处理、超声、高压、紫外、溶剂、酶处理等制备。本综述旨在澄清术语与演变，连接生产表征与功能结局，评价免疫、肠–脑、代谢、抗氧化、血液和矿物质证据，并区分体外、动物和人体证据。
2 Methodology（方法学）
2.1 Data Sources and Search Strategy（数据来源与检索策略）：检索PubMed和Google Scholar，覆盖2006至2026，并手工追溯关键综述和共识声明。检索组合后生元、副益生菌、biogenics、metabiotics、微生物群代谢物、无细胞上清、热灭活/灭活细菌等干预词，以及功能食品、健康益处、免疫调节、短链脂肪酸、肠–脑轴、代谢紊乱、生产、标准化等结局和语境词。
2.2 Eligibility Criteria（纳入与排除标准）：纳入英文同行评议文献，涉及定义、生产、表征、机制或健康效应，涵盖体外、动物、人体及人/动物营养背景；优先2018年后，保留早期基础机制文献。排除非英文、会议摘要、预印本、学位论文、社论/观点、仅活益生菌和重复研究。生产数据仅接受原始实验研究。
2.3 Study Selection, Quality Appraisal, and Synthesis（研究选择、质量评价与综合）：筛选标题摘要及全文，按免疫、肠–脑轴、代谢、抗氧化、贫血、矿物质和新兴用途主题叙述性综合，未做meta分析或正式GRADE评价；人体对照试验和可重复动物研究权重高于孤立体外观察，并标注单菌株单研究证据。
3 Evolution of Postbiotics: From Byproducts to Bioactive Powerhouses（后生元演变：从副产物到生物活性库）：肠道微生物组、益生菌和益生元消化后可产生后生元。2021年ISAPP定义其为非活微生物和/或其组分给宿主健康益处的制剂。此前postbiotics与paraprobiotics常混用；metabiotics指机制明确的纯化生物活性物，paraprobiotics指灭活微生物细胞。后生元制备依赖发酵和细胞破碎，如超声、高压、电离/紫外辐射、溶剂提取、热处理、酶处理，也可用欧姆加热、超临界CO
2、干燥、脉冲电场（PEF）和pH调整。鉴定可用HPLC、
1H-NMR、MALDI-TOF、LC/MS等。组成变异、分析标准化不足、监管框架和经济约束限制商业化。
4 Nutritional Profile of Postbiotics（后生元营养谱）：后生元含无细胞上清、胞外多糖、酶、细胞壁片段、短链脂肪酸（SCFAs）、细菌裂解物和肠道代谢物。优势包括产量高、货架期长、储存要求低和降低活菌风险。SCFAs、维生素K、B族维生素、芳香氨基酸、谷胱甘肽、抗菌肽（AMPs）、植物雌激素、酚类衍生代谢物、多糖、磷壁酸、肽聚糖片段、菌毛和生物表面活性剂等均可出现。乳酸杆菌科和双歧杆菌后生元含无细胞培养上清（CFS）。植物基酸面团发酵可降低植酸、提高钙铁锌生物利用度，并富集SCFAs、B族维生素和酚类。
5 Regulatory Perspective on Postbiotics（后生元监管视角）：ISAPP术语强调“非活”而非“无活性”，以及“制剂”可能涉及特定生物质、基质和灭活。多数地区尚无专门后生元法规。泰国FDA授权热杀细菌作膳食补充剂；中国尚无正式法规；美国接受NDI提交，加拿大对术语无异议；欧洲后生元配料需满足食品和补充剂声称法规，并可能受药品框架影响。欧盟2021年授权巴氏灭活Akkermansia muciniphila用于医学用途食品。印度由FSSAI监管。美国FDA和EFSA尚未给出定义和路径，后生元常归入食品添加剂、微生物代谢物或新型食品配料。随机对照试验显示其有益于儿童感染防治，但热灭活L. acidophilus加微量营养素可有轻微副反应。
6 Role of Artificial Intelligence in the Discovery of Postbiotics（人工智能在后生元发现中的作用）：人工智能（AI）整合代谢组、微生物组、多组学、饮食和健康状态，用于识别和优化后生元。AI可优化菌株选择、代谢物谱和配方，并通过计算机毒理筛查预测代谢反应和风险。antiSMASH、PRISM4、DeepBGC可预测生物合成基因簇和新型生物活性物，AlphaFold2可预测蛋白三维结构。AI结合生物传感器和物联网（IoT）可实时监测发酵，机器学习可预测酸面团发酵挥发性代谢物。AI也面临数据隐私、算法透明和公平获取问题。
7 Health Benefits（健康益处）
7.1 Immune Health（免疫健康）：后生元作为非活益生菌衍生物，较安全稳定，适合新生儿和免疫弱人群。磷壁酸、肽聚糖、脂磷壁酸（LTAs）、表面层蛋白（SLPs）等微生物相关分子模式（MAMPs）与Toll样受体（TLRs）和NOD样受体（NLRs）互作，短暂促炎后诱导IL-10、TGF-β等抗炎因子。SCFAs抑制组蛋白脱乙酰酶（HDACs），调节Treg和Th17。细菌素和有机酸有抗菌作用。后生元还可增强上皮屏障，降低IgE，缓解特应性皮炎和普通感冒。
7.2 Guts–Brain Axis Interaction: Evidence From Postbiotic Studies（肠–脑轴相互作用：后生元研究证据）：动物研究显示热灭活L. helveticus、E. faecalis、L. plantarum、B. breve等可改善焦虑抑郁样行为，调节HPA轴、BDNF、5-HT、多巴胺和GABA等。人体试验中，热灭活L. gasseri CP2305降低慢性应激学生焦虑并改善睡眠；L. paracasei MCC1849改善情绪和呼吸道感染抵抗力；L. plantarum 299v在重性抑郁障碍（MDD）中降低犬尿氨酸、改善延迟回忆。
7.3 Postbiotics and Their Benefits in Metabolic Disorders（后生元与代谢紊乱）：后生元无需定植，含SCFAs、肽、胞外多糖和磷壁酸，可强化肠屏障、调节代谢和免疫。巴氏灭活A. muciniphila改善肥胖胰岛素抵抗者胰岛素敏感性和胆固醇。SCFAs经GPCR41/GPCR43影响脂质代谢和胰岛素信号，促进PYY、GLP-1释放。丁酸、丙酸、尿石素A/B、细菌素等显示抗肥胖、改善糖脂代谢和产热。临床和动物证据支持其用于肥胖、T2DM和肌肉减少症，但人体长期数据有限。
7.4 Anti-Oxidant Activity（抗氧化活性）：后生元含酚类、谷胱甘肽、叶酸、SCFAs、肽、胞外多糖（EPS）及超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶等。其可提高CAT、GSH、T-AOC活性，降低MDA，清除自由基。L. plantarum RG14等显示较强ABTS和DPPH清除能力；Lactococcus lactis胞外多糖提高抗氧化酶并降低脂质过氧化；部分后生元还降低IL-8、增加IL-10。
7.5 Postbiotics and Their Role in the Prevention and Treatment of Anemia（后生元在贫血防治中的作用）：叶酸（FA）参与DNA合成、氨基酸代谢和红细胞生成，双歧杆菌如B. bifidum和B. longum subsp. infantis可产生叶酸。丁酸和丙酸增加缺氧诱导因子2α（HIF2α）表达，调控铁吸收基因。血清色氨酸（Trp）与血红蛋白和铁蛋白正相关。但动物和人体SCFAs结果异质。
7.6 Postbiotics and Their Mineral-Modulating Benefits（后生元矿物质调节益处）：肠道微生物和SCFAs提高矿物质溶解度与吸收。硒或硒/锌富集后生元可调节肠道微生物组，提高矿物质生物利用度。矿物质整合于胞外多糖和细胞壁组分中更易吸收，并支持硒蛋白和抗氧化防御。动物研究显示硒富集Bacillus subtilis、硒/锌富集L. plantarum改善肠道菌群、血矿物质和抗氧化指标。
8 Emerging Applications（新兴应用）
8.1 Mental Health（心理健康）：后生元可保护神经细胞，增加BDNF表达，减少神经炎症。L. plantarum代谢物改变5-HT、GABA、多巴胺、BDNF和神经肽Y，减轻记忆损失和焦虑抑郁样行为。GABA和SCFAs参与GABA能系统、HPA轴和5-HT/BDNF调节。热灭活L. gasseri CP2305、L. paracasei MCC1849等在人体中改善应激、情绪和睡眠。
8.2 Sports Nutrition and Muscle Health（运动营养与肌肉健康）：热灭活L. paracasei PS23比活菌更显著改善疲劳指数、力量恢复和纵跳。热灭活B. breve B-3增加氧化纤维和握力。L. plantarum、L. delbrueckii后生元通过抗炎、抗分解代谢和调节Atrogin-1、MuRF1、Akt、mTOR等改善肌肉量和功能。Parabacteroides distasonis增加老年小鼠肌力。
8.3 Commercial Products（商业产品）：Colibiogen oral、Hylak Forte等用于肠道健康；Lacteol、Nyaditum resea、Cytoflora等获FDA批准作免疫调节或补充剂。发酵婴儿配方经喷雾干燥灭活S. thermophilus和B. breve，临床证明安全并调节婴儿菌群。酒精灭活L. fermentum和L. delbrueckii产品用于儿童腹泻，热灭活B. bifidum MIMBb75为欧洲CE标记IBS医疗器械。
8.4 Other Benefits（其他益处）：后生元可降解植酸、单宁和草酸等抗营养因子，木聚糖酶改善面团和面包品质。L. plantarum、Lactococcus lactis、Weissella cibaria来源的无细胞上清（CFS）和胞外多糖（EPS）可作为食品保鲜抗菌剂。动物生产中，L. plantarum、Pediococcus acidilactici和热灭活E. faecalis EC-12改善饲料转化、肠道菌群和免疫球蛋白。
9 Limitation（局限性）：证据不平衡，大量来自体外和啮齿动物，人体试验多小、短、单中心且制剂异质；动物到人外推困难。不同灭活方法（加热、超声、高压、紫外、溶剂、化学处理）改变终产物和生物活性，同菌株名产品可能组成和效应差异大，阻碍剂量–反应分析和标准化。
10 Future Perspectives and Knowledge Gaps（未来展望与知识空白）：最迫切需求是标准化，按生物活性组分组成而非仅菌株名定义后生元；需共识定量方法和报告标准，并补充人体剂量–反应和长期安全数据。精准发酵和AI辅助筛选可设计可控、可重复的后生元。食品工业副产物作为发酵底物具可持续和循环经济潜力。后生元适合精准和个性化营养，但需明确哪些分子、何种剂量、在何种人群和如何生产。
11 Conclusion（结论）：后生元已从发酵副产物发展为定义明确的生物活性制剂，具稳定性、储运优势和多种健康作用。生产和表征方法影响最终生物活性谱。人体证据在过敏、情绪和早期代谢方面最强，最弱声称基于单菌株的细胞或啮齿动物研究。后生元是微生物组营养和治疗的真实进展，但需标准化、透明报告、安全性和足够大长期试验才能成为功能食品和精准营养的持久组成。
