在一项体外结肠发酵研究中，通过整合宏基因组学和代谢组学分析方法，评估了传统方法、非传统方法以及整个可食用甜菜（Beta vulgaris L.）部分对高血压患者肠道微生物群组成和代谢反应的影响

《The Journal of Nutritional Biochemistry》：Integrated metagenomic and metabolomic profiling in an in vitro colonic fermentation study to assess the impacts of conventional, unconventional, and whole edible beet ( Beta vulgaris L.) parts on the composition and metabolic responses of the intestinal microbiota of hypertensive individuals

本研究评估了红甜菜根（FDBR）、茎叶（FDBSL）及全株（FDWB）冷冻干燥制品的理化特性、营养价值和抗氧化能力，及其在高血压患者肠道菌群体外发酵中的影响。结果显示，这些制品能提高抗氧化能力（达60.6 μmol Trolox/g），显著降低Firmicutes/Bacteroidetes比值（6.74-5.09），增加双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌丰度，并减少产毒素菌属，可能作为膳食辅助策略用于高血压管理。

　　

安德烈萨·卡瓦尔坎特·多·纳西门托（Andressa Cavalcante do Nascimento）、塔蒂亚内·马里亚诺·罗德里格斯·德·阿尔布克尔基（Thatyane Mariano Rodrigues de Albuquerque）、德博拉·戈麦斯·德·奥利维拉（Déborah Gomes de Oliveira）、阿道夫·皮涅罗·德·奥利维拉（Adolfo Pinheiro de Oliveira）、保罗·塞萨尔·特林达德·达·科斯塔（Paulo César Trindade da Costa）、卢德米拉·克里斯蒂娜·席尔瓦·德·萨莱斯（Ludmilla Christine Silva de Sales）、贾伊埃利松·亚安德罗·佩雷拉·达·席尔瓦（Jaielison Yandro Pereira da Silva）、若西亚诺·达·席尔瓦·林斯（Jociano da Silva Lins）、阿纳乌阿拉·利马·埃·席尔瓦（Anauara Lima e Silva）、埃万德罗·费雷拉·达·席尔瓦（Evandro Ferreira da Silva）、尤里·曼格埃拉·多·纳西门托（Yuri Mangueira do Nascimento）、乔西安·费钦·塔瓦雷斯（Josean Fechine Tavares）、马科斯·多斯·桑托斯·利马（Marcos dos Santos Lima）、塔利亚娜·凯尼亚·阿尔维斯·贝泽拉（Taliana Kênia Alves Bezerra）、玛丽亚·埃利埃迪·戈麦斯·德·奥利维拉（Maria Elieidy Gomes de Oliveira）、塔蒂亚娜·埃尔-巴查（Tatiana El-Bacha）、若泽·路易斯·德·布里托·阿尔维斯（José Luiz de Brito Alves）、埃万德罗·莱特·德·索萨（Evandro Leite de Souza）

巴西帕拉伊巴联邦大学健康科学中心营养系，若昂佩索阿（Jo?o Pessoa），帕拉伊巴州（PB）

摘要

甜菜（Beta vulgaris L.）作为一种功能性食品已被广泛研究，尤其是其生物活性化合物。本研究评估了冻干甜菜根（FDBR）、冻干甜菜茎叶（FDBSL）和冻干整株甜菜（FDWB）的物理化学特性、营养成分、抗氧化能力，以及它们对高血压患者肠道微生物群组成和代谢反应的影响。FDBR、FDBSL和FDWB具有较高的营养价值。FDWB的蛋白质含量最高（10.6克/100克），而FDBSL的总膳食纤维含量最高（46.6克/100克）。共鉴定出28种酚类化合物，FDBR的抗氧化能力达到60.6 μmol Trolox/克。16S rRNA扩增子测序分析显示，用高血压患者的粪便接种物对FDBR、FDBSL和FDWB进行结肠发酵后，降低了Firmicutes/Bacteroidetes的比例，减少了或保持了细菌多样性，增加了Bifidobacteriaceae、Lactobacillaceae和Enterobacteriaceae的相对丰度，同时减少了Lachnospiraceae、Oscillospiraceae和Peptostreptococcaceae的丰度。FDBR主要增加了Bifidobacterium的丰度（1.18%-7.63%），而FDBSL增加了Phocaeicola的丰度。FDBR、FDBSL和FDWB降低了pH值（6.74-5.09），并在结肠发酵过程中通过消耗糖分产生多种与健康促进相关的代谢物，同时保持了抗氧化能力。FDBR、FDBSL和FDWB可能是对高血压患者肠道微生物群组成和代谢反应有益的循环资源，可作为管理动脉高血压的膳食辅助策略。

引言

甜菜（Beta vulgaris L.）是一种起源于欧非地区的草本作物，其根和叶可用于多种烹饪用途[1]。该植物富含碳水化合物、纤维、蛋白质、维生素、矿物质和生物活性化合物[2]。尽管在全球范围内广泛种植，但大部分消费仅集中在根部，而营养丰富的茎和叶通常被丢弃，这些部分实际上是循环食品系统的宝贵资源[3]。

甜菜的非传统部分（如茎和叶）因其潜在的治疗效果而受到研究，它们可作为控制肥胖、氧化稳态和影响葡萄糖代谢的辅助手段，这与其中含有的生物活性化合物（如甜菜碱和黄酮类化合物，如myricetin、quercetin、rutin和kaempferol）有关[4]。这些化合物具有抗炎和抗氧化特性，表明茎和叶是预防和控制代谢并发症（包括心血管代谢疾病）的有希望的功能性食品[4,5]。

肠道微生物群在调节代谢、免疫和血管功能中起着关键作用。在高血压患者中，微生物群多样性较低，Firmicutes/Bacteroidetes的比例增加[6]，产生短链脂肪酸（SCFA）的菌属（如Faecalibacterium, Roseburia）减少[7]，革兰氏阴性细菌和LPS相关菌类（如Klebsiella, Prevotella、某些Proteobacteria）增加，这些都与系统性炎症标志物相关[8]，并促进肠道通透性、内毒素血症和系统性炎症，通过PAMPs转运激活炎症途径，从而加剧氧化应激，导致血管功能障碍和血压升高[9]。因此，现有研究表明，来自微生物群的代谢物与血压调节直接相关，正如饮食因素调节微生物群组成一样。

关于甜菜补充剂的研究表明，其效果不仅通过硝酸盐途径实现——硝酸盐转化为一氧化氮（NO），从而改善血管扩张和内皮功能，还通过调节肠道微生物群及其相关代谢物实现[5]。尽管关于定期食用功能性食品与肠道微生物群之间的关系已达成共识[10]，但仍有少数研究整合了传统（如根部）、非传统（如茎和叶）和整株甜菜部分对高血压患者肠道微生物群组成和代谢活性的影响。

本研究假设甜菜的不同部分和整株甜菜可以改善高血压患者的肠道微生物群组成和代谢活性，为针对肠道微生物群治疗高血压的创新策略提供依据。为了验证这一假设，本研究旨在探讨传统、非传统和整株可食用甜菜部分对高血压患者肠道微生物群、代谢产物和抗氧化能力的潜在影响。

甜菜样本的获取与制备

从巴西帕拉伊巴州阿雷亚（Areia）的一个社区有机农场直接购买了约5公斤的红甜菜（Beta vulgaris L.）的根、茎和叶，该品种的生长期约为80天，具有较高的发芽率，适应当地土壤和气候良好，对多种作物病害有很强的抵抗力，适合健康有机种植。根、茎和叶用自来水清洗后...

冻干甜菜根（FDBR）、冻干甜菜茎叶（FDBSL）和冻干整株甜菜（FDWB）的物理化学特性

FDBR、FDBSL和FDWB的水分活度较低（≤0.36），含水量较低（≤2.84%），脂质含量较低（≤2.51克/100克），灰分含量（P >0.05）和pH值约为6.0。FDWB的蛋白质含量最高（10.6 ± 0.45克/100克），其次是FDBSL（7.34 ± 0.05克/100克），FDBR最低（5.19 ± 0.23克/100克）。

FDBR和FDWB中的甜菜碱含量高于FDBSL。FDBR和FDWB中的甜菜红素含量相似（>30毫克/100克），而甜菜黄素含量...

讨论

不同甜菜部分的营养成分在冻干后得以保留，从而保留了敏感的生物活性化合物（如酚类）[29]。正如预期的那样，整个样本的蛋白质含量较高，因为植物组织（根、茎和叶）的混合增加了蛋白质浓度。这种蛋白质增加的模式已在最近的研究中得到描述和证实[30]。结合...

结论

FDBR、FDBSL和FDWB具有较高的营养价值，含有与健康促进特性相关的生物活性化合物，特别是抗氧化能力和对高血压患者肠道微生物群的有益影响。16S rRNA扩增子测序分析显示，FDBR、FDBSL和FDWB的结肠发酵诱导了肠道微生物群组成的有利变化，降低了Firmicutes/Bacteroidetes的比例，并减少了或保持了...

伦理声明

帕拉伊巴联邦大学（巴西若昂佩索阿）的人类研究伦理委员会根据协议编号6.597.919和CAAE 75905823.3.0000.5188批准了本研究中人类受试者的参与。

作者贡献声明

安德烈萨·卡瓦尔坎特·多·纳西门托（Andressa Cavalcante do Nascimento）：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、验证、方法学、调查、数据分析、概念化。塔蒂亚内·马里亚诺·罗德里格斯·德·阿尔布克尔基（Thatyane Mariano Rodrigues de Albuquerque）：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、验证、监督、方法学、数据分析、概念化。德博拉·戈麦斯·德·奥利维拉（Déborah Gomes de Oliveira）：调查、数据分析。阿道夫·皮涅罗·德·奥利维拉（Adolfo Pinheiro de Oliveira）：调查。保罗·塞萨尔·特林达德·达·科斯塔（Paulo César Trindade da Costa）：

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：

安德烈萨·卡瓦尔坎特·多·纳西门托表示获得了帕拉伊巴州研究支持基金会的财务支持。埃万德罗·莱特·德·索萨表示获得了国家科学技术发展委员会的财务支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的财务利益或个人...

致谢

作者感谢巴西高等教育人员培训协调委员会（CAPES）对本研究的部分资助（资助代码001），以及帕拉伊巴州研究基金会（FAPESQ）对第一作者A.C. do Nascimento提供的奖学金。