《Food Reviews International》：Gut Microbiota and Immunomodulatory Effects of Fruit Pomace: Mechanistic Insights and Critical Review of Metabolite-Mediated Pathways
编辑推荐：
肠道微生物组是人类胃肠道系统的核心组成部分，自出生起即在肠道内定植，尤以结肠中数量最为庞大，可达数万亿级。其通过与宿主的共生互作、营养代谢及生物活性代谢物的合成，维持机体健康稳态；而菌群组成的紊乱则可能导致菌群失调（dysbiosis）。近年研究表明，水果及其
肠道微生物组是人类胃肠道系统的核心组成部分，自出生起即在肠道内定植，尤以结肠中数量最为庞大，可达数万亿级。其通过与宿主的共生互作、营养代谢及生物活性代谢物的合成，维持机体健康稳态；而菌群组成的紊乱则可能导致菌群失调（dysbiosis）。近年研究表明，水果及其提取物可显著调控肠道微生物组，进而影响免疫调节与整体健康。果渣因富含生物活性化合物、植物化学物质及多种营养素，能够重塑肠道微生态、免疫应答与代谢通路，被视为极具价值的可持续资源。对其加以利用，亦契合循环生物经济与可持续废弃物管理的理念。研究人员通过整合宏基因组学、代谢组学与预测模型的研究证据，系统梳理了果渣组分、肠道微生物组与免疫细胞之间的交互作用。现有证据表明，果渣对微生物生态的调控具有底物依赖性、剂量依赖性与宿主依赖性，并可影响潜在有益菌群的丰度。这些菌群变化常伴随短链脂肪酸（short-chain fatty acids, SCFAs）、胆汁酸衍生物、色氨酸来源的吲哚类化合物及多酚分解代谢产物的生成变化。然而，体外、动物与人体研究的证据强度存在差异。未来的研究应聚焦于标准化实验流程、多组学数据整合与个性化营养策略的开发。
引言
水果是全球农业的重要组成部分，在发展中国家与发达国家均被广泛用于提升免疫力与支持健康生活。2023年全球水果产量达951.91百万吨（MMT），鲜果市场规模达6745亿美元。水果富含必需维生素、无机元素、精油、碳水化合物、脂质、膳食纤维（dietary fibre, DF）及多酚等生物活性成分，具有抗动脉粥样硬化、抗炎、抗氧化、抗糖尿病、抗肿瘤、抗菌及免疫刺激等多种生理活性。现代农业生产技术提升了产量与营养价值，但水果的高易腐性导致加工过程中产生大量废弃物，占全球农业废弃物的25–40%。这些废弃物若处置不当，会造成环境污染、微生物滋生、渗滤液泄漏、富营养化及恶臭等问题。然而，果渣中含有丰富的宏量营养素、微量营养素及生物活性植物化学物质，可被回收利用于药物、营养保健品、化妆品、医疗产品及功能性食品开发。随着工业界向可持续模式转型，利用果渣替代整果以获取高价值生物大分子已成为重要趋势。果渣主要包括种子、果皮、果核、果肉及其他不可食用部分，年产量巨大，其中香蕉、橙子、苹果、葡萄与西瓜的果渣总量约5700万吨，占水果废弃物的50%以上，预计2025年市场价值将达37.3亿美元。图1展示了果渣的生成流程，包括预处理、压榨分离、水分蒸发及最终获得种子残渣、纤维饼与冷凝泡沫等产物。果渣富含膳食纤维、多酚、淀粉、有机酸、蛋白质、脂质、维生素、矿物质与色素，可用于动物饲料、生物燃料、膳食纤维强化及多酚回收等领域。由于高含水量，果渣易发生氧化与快速生物降解，若不妥善处理将成为环境生物危害源，因此亟需从技术、生态、营养、经济与生物医学角度开发可持续的管理与再利用策略。目前，果渣已被探索用作生物活性化合物来源、生物肥料、生物吸附剂、医疗制剂（抗肿瘤、降血压、抗菌等）及功能性食品配料，近期更被关注其作为肠道微生物组与免疫细胞调节剂的潜力。
果渣研究的过去与新兴趋势
研究人员采用文献计量学方法，基于引文频率、出版物数量与关键词共现模式分析了果渣研究趋势。检索范围涵盖2010年至2024年的Scopus数据库，关键词组合包括多种果渣类型与肠道或免疫调节相关术语。结果显示，果渣高值化虽已是可持续废弃物管理的重要方向，但其在肠道与免疫调节方面的研究仍处于起步阶段。关键词共现网络显示，“肠道菌群”“对照研究”“代谢”“肠道微生物组”“抗氧化剂”“膳食纤维”“多酚”“葡萄果渣”“发酵”“益生元”“短链脂肪酸”“乳杆菌”“炎症”“厚壁菌门”“肥胖”等为高频核心词，反映出该领域正逐步与公共健康、环境保护与经济可持续性目标相结合。2010–2020年间相关研究增长缓慢，2021年后则呈显著上升趋势，表明果渣在药理学与医学领域的应用正从边缘走向主流。
调节效应及其机制
肠道微生物组调控
成人胃肠道内定植约800种细菌，主要归属于拟杆菌属（Bacteroides）、粪杆菌属（Faecalibacterium）、双歧杆菌属（Bifidobacterium）、毛螺菌科（Lachnospiraceae）、罗斯氏菌属（Roseburia）、另枝菌属（Alistipes）、柯林斯菌属（Collinsella）、瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）、真杆菌属（Eubacterium）及阿克曼氏菌属（Akkermansia）。这些菌群通过抑制病原体、支持营养代谢、调节免疫功能及维持代谢稳态发挥关键作用，并能合成短链脂肪酸（SCFAs）与维生素B、K。果渣中的膳食纤维、多糖、多酚等成分可作为益生元底物，被结肠菌群发酵生成SCFAs，促进益生菌增殖，改善肠道屏障功能，并降低菌群失调风险。此外，果渣还可提高α与β微生物多样性，抑制病原菌生长，并改变厚壁菌门/拟杆菌门（Firmicutes/Bacteroidetes, F/B）比值，但该比值仅可作为描述性指标，需结合功能数据进行解读。
体外与体内证据
果渣中的生物活性多糖（polysaccharides, PS）因耐胃酸消化、易被结肠菌群酶解，是关键的益生元组分。其理化结构与分子量显著影响调控潜力：半乳糖醛酸含量高的果胶益生元效应强，高分子量多糖结肠停留时间长、益生元效应持久，低分子量多糖发酵速度快、生物活性高。例如，酶法改性柚皮果胶在体外发酵中可促进拟杆菌生长并抑制埃希氏菌–志贺氏菌簇；柑橘果渣膳食纤维可降低F/B比值；香蕉果渣膳食纤维对金黄色葡萄球菌、沙门氏菌等具有广谱抑菌作用。枣果渣多糖在体外发酵中可提升放线菌门、厚壁菌门与变形菌门的丰度，并富集细胞周期调控、辅酶代谢等通路。葡萄果渣多酚提取物则可提升总菌量及乳杆菌、双歧杆菌等有益菌比例。动物实验中，高脂饮食补充苹果果渣可增加拟杆菌丰度、降低体重增长与脂肪组织质量，并在葡聚糖硫酸钠（dextran sulfate sodium, DSS）诱导的结肠炎模型中减少疾病活动指数、促进产SCFA菌群恢复。长期喂养实验显示，苹果果渣显著提高盲肠丁酸浓度，并调节特定菌群组成。
证据强度的批判性综合与因果边界
体外发酵实验适用于筛选底物发酵潜力与短期菌群变化，但不能模拟胃肠消化、宿主吸收、免疫招募及长期生态适应；动物实验能提供宿主–菌群互作与系统性代谢信息，但物种差异与模型局限性限制其临床外推性；人体试验虽最具转化意义，却常出现代谢或炎症指标改善但菌群组成变化不显著的矛盾现象，这可能与多酚的直接宿主效应、菌群功能改变未被检测到、菌株水平变化或样本量不足有关。因此，果渣的益生效应需结合微生物组成、基因功能、靶向代谢组、免疫细胞表型及临床终点进行综合验证。
对关键肠道微生物门的影响
对乳杆菌属的影响
果渣可显著提升乳杆菌属丰度与活性，例如果桑果渣在体外发酵中增强植物乳杆菌素基因表达，抑制病原菌；蓝莓果渣经植物乳杆菌发酵后提升空肠与盲肠乳杆菌种群；柑橘果渣固态发酵后益生菌密度显著增加；橙汁中添加橙皮渣可提高嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌与植物乳杆菌的生长活力。但在高脂饮食肥胖小鼠模型中，梨果渣反而降低了乳杆菌丰度，提示其作用可能具有剂量与宿主背景依赖性。
对厚壁菌门与拟杆菌门的影响
厚壁菌门与拟杆菌门包含功能异质性极高的类群，不能简单归类为有益或有害。F/B比值曾被广泛用作肥胖与菌群失调的指标，但其生物学意义受测序平台、生物信息流程、饮食背景与宿主遗传等多因素影响，已不再被视为普适性生物标志物。果渣干预研究中，F/B比值的升降应与SCFA生成、胆汁酸转化、色氨酸代谢产物、紧密连接蛋白表达等功能终点联合解读。例如，葡萄果渣饮料在人体试验中降低F/B比值并伴随肠道健康改善；刺梨果渣发酵增加拟杆菌门、减少厚壁菌门，并上调丁酰辅酶A:乙酰辅酶A转移酶活性，促进丁酸合成。
对双歧杆菌属的影响
双歧杆菌可通过调节免疫、抑制病原体及产生乙酸降低肠道pH，维持微生态平衡。蜂蜜莓果渣在DSS结肠炎小鼠中提升双歧杆菌丰度，并降低IL-6、IL-1β等炎症因子，增加SCFA生成与紧密连接蛋白表达；心血管疾病风险人群每日补充8 g葡萄果渣6周后，血浆胰岛素水平下降，肠道炎症减轻，双歧杆菌种群发生有利改变。
肠道调节的临床证据
多项临床试验评估了果渣对人体的作用。例如，每日补充1.4 g红葡萄果渣提取物21天，可降低健康女性空腹血糖，提升双歧杆菌与梭菌XIVa簇丰度，并改变丙酸、乙酸与丁酸的比例；每日8 g葡萄果渣干预6周，虽未引起整体菌群结构显著变化，但降低空腹胰岛素水平并改善炎症指标；每日22 g苹果果渣可降低低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein, LDL-C）7.9%，并提高谷胱甘肽过氧化物酶活性；橙汁与苹果汁中添加果渣膳食纤维（每日10 g）虽未显著改变排便频率，但提升了粪杆菌属（Faecalibacterium）丰度。这些结果提示，果渣的健康效益可能通过直接宿主效应、黏膜局部作用或菌群功能变化实现，而非仅依赖菌群组成的大规模重构。
肠道微生物组的代谢组学特征
短链脂肪酸（SCFAs）生成
SCFAs是结肠发酵的主要产物，包括乙酸、丙酸与丁酸，占总量95%以上，可被结肠上皮吸收，促进有益菌生长，调节脂质代谢与胆固醇稳态，刺激胰高血糖素样肽-1（glucagon-like peptide-1, GLP-1）分泌，增强肠道屏障功能并缓解炎症性肠病（inflammatory bowel disease, IBD）。果渣因富含膳食纤维与生物活性物质，是SCFA生成的优良底物。例如，菠萝蜜果渣多糖在体外发酵中产生乙酸、丙酸、丁酸及支链SCFA，并呈时间依赖性积累；大鼠补充苹果果渣后盲肠总SCFA浓度显著升高，丁酸增幅尤为明显；枣果渣多糖的不同提取方式均可促进乙酸、丙酸与丁酸生成。但部分研究未检测SCFA，限制了结果的代谢解释力。
对其他代谢通路的影响
除SCFA外，果渣还可调节胆汁酸与胆固醇代谢。大鼠补充苹果果渣后粪便初级胆汁酸排泄增加，伴随总胆固醇、中间密度脂蛋白（intermediate-density lipoprotein, IDL）与LDL-C下降；橙汁中添加橙皮渣发酵后，膳食酚类与生物碱（如柯诺辛）上调，并增强氨基酸、鞘脂与脂肪酸代谢通路活性。
果渣、微生物组与免疫信号之间的代谢物介导联系
果渣的生物学效应不仅源于菌群组成变化，更与其代谢转化密切相关。SCFA通过激活G蛋白偶联受体41/43/109A（GPR41/GPR43/GPR109A）、抑制组蛋白去乙酰化酶、调节上皮氧代谢、增强黏蛋白与紧密连接蛋白表达及抑制过度炎症信号发挥作用；丁酸可促进调节性T细胞分化并为结肠细胞供能。胆汁酸代谢方面，肠道菌群将初级胆汁酸转化为次级胆汁酸，通过法尼醇X受体（farnesoid X receptor, FXR）与G蛋白偶联胆汁酸受体（TGR5）调节脂质与葡萄糖代谢、巨噬细胞活性及Th17/Treg平衡。色氨酸代谢途径中，微生物生成的吲哚衍生物可激活芳香烃受体（aryl hydrocarbon receptor, AhR），维持上皮屏障、促进抗菌肽表达并调节黏膜免疫。多酚分解产物（酚酸、戊内酯等）则兼具抗氧化、抗炎与屏障支持功能。因此，果渣的免疫调节效应是菌群发酵、代谢物信号、上皮屏障调控与免疫细胞重编程共同作用的结果。
果渣的免疫调节影响
免疫系统由细胞、组织与器官构成的动态防御网络，依赖营养状态维持最佳功能。果渣中的膳食纤维、黄酮与多酚通过促进益生菌生长、增强肠道动力与代谢，营造利于免疫稳态的肠道环境。多酚与精油还具有抗菌活性，可减少肠道炎症。果渣的抗氧化成分能降低氧化应激，增强免疫细胞活性。肠道菌群在免疫细胞成熟中起关键作用，可调节树突状细胞、T细胞与巨噬细胞活性，防止异常炎症反应。果渣膳食纤维发酵产生的SCFA可抑制过度T细胞活化，促进免疫耐受；果胶通过调节T细胞活性与细胞因子合成缓解肠道炎症。多酚则通过提升SCFA生成、增强调节性T细胞功能与黏膜免疫力发挥免疫保护作用。动物实验中，麝香葡萄果渣降低鸡坏死性肠炎病变严重度与死亡率；蓝莓与蔓越莓果渣提取物上调雏鸡适应性免疫基因（IL-4、IL-5、GM-CSF）；油茶果渣提取物降低非酒精性脂肪肝大鼠的TLR-4、MyD88与TRIF表达，减少促炎细胞因子；橄榄果渣添加到饲料中提升西伯利亚鲟的红细胞计数与溶菌酶水平；番石榴果渣粉在长期干预后可抑制Walker 256癌肉瘤生长并调节巨噬细胞与白细胞反应。这些证据支持果渣作为可持续的功能性免疫调节成分的应用潜力。
果渣生物组分对肠道微生物组与免疫功能的调节机制
果渣–免疫轴通过多种生化与微生物互作实现，核心机制包括SCFA合成、黏液分泌刺激、紧密连接蛋白（ZO-1、闭锁蛋白、闭合蛋白-1）上调、上皮屏障强化、促炎因子抑制、核因子κB（nuclear factor kappa B, NF-κB）信号阻断及抗氧化防御系统增强。免疫层面，SCFA、胆汁酸衍生物、色氨酸吲哚与酚类代谢物可通过GPR43/GPR109A信号、组蛋白去乙酰化酶抑制、FXR/TGR5通路及AhR激活，调节Treg/Th17平衡、巨噬细胞与树突状细胞活性，并抑制NLRP3炎症小体。植物化学物质选择性促进乳杆菌、双歧杆菌、拟杆菌与阿克曼氏菌增殖，经脱糖苷、氧化还原、酯水解等生物转化反应生成SCFA、结合胆汁酸与吲哚衍生物，进而调控上皮功能、促进菌群交叉喂养、增强紧密连接与抗菌肽合成，并作用于NF-κB、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）等信号通路。此外，果渣中的某些成分可抑制群体感应（quorum sensing, QS），干扰病原菌通讯，进一步稳定微生态。综上，果渣的免疫调节效应是多层级分子、细胞与菌群网络协同的结果。
当前挑战、未来展望与结论
尽管果渣在肠道与免疫调节领域已取得进展，但仍存在标准化缺失、基质异质性强、研究规模有限等问题。不同果渣类型（全果渣、干粉、纤维、多糖、果胶、多酚提取物、发酵产物等）及加工条件（干燥温度、粒径、酶处理、提取方式等）显著影响其生物可及性与活性，需在研究中详细表征。多数临床与动物实验未定量SCFA，削弱了其代谢解释力。未来应开展随机、充分效力、长周期的临床试验，明确果渣剂量、成分特征、饮食控制与基线菌群分层，并结合宏基因组、代谢组、转录组与蛋白组等多组学手段，深入解析菌群–代谢物–免疫–宿主的交互机制。同时，应发展基于个体菌群特征的精准营养策略，推动果渣在功能性食品、营养补充剂与化妆品中的规模化应用。总体而言，果渣的高值化利用不仅可减少农业废弃物、促进循环经济发展，还能为公共健康提供可持续的生物活性资源，是实现联合国可持续发展目标的重要路径之一。
