综述：超加工食品、肠道微生物组失调与结肠癌之间联系的揭秘：一项叙述性和文献计量学综述

《Food Production, Processing and Nutrition》：Demystifying the link between ultra-processed food, gut microbiome dysbiosis, and colon cancer: a narrative and bibliometric review

　　

超加工食品（UPFs）几乎不含或完全不含完整的天然食品，被设计为方便、廉价且高度可口。UPFs中添加了过量的糖和合成添加剂，如果不加以干预，会导致肥胖和健康相关并发症。这项文献计量学综述分析了从Scopus数据库检索到的2013年至2025年间发表的273篇文章，以揭示UPFs及其与结肠癌联系的科学趋势、有影响力的贡献者、研究热点、新兴空白和热门话题。此外，研究人员还揭示了微生物组失调以及与UPF消费相关的机制联系及其与炎症和致癌通路的关联，同时提供了关于UPF摄入近期关注的额外信息，重点强调了研究空白和未来方向。因此，通过识别研究热点、探索不足的领域和合作动态，本综述为这一热门话题提供了战略性概述，并强调了开展更多队列研究和前瞻性研究的必要性。此外，本叙述性综述还讨论了需要更透明的营养标签以及使用人工智能（AI）等强大技术实现个性化健康选择的问题。

**引言**
超加工食品（UPFs）是经过工程化工业配方制成的产品，旨在通过使用从食物中提取的物质（如油脂、淀粉、糖和分离蛋白）以及添加的调味剂、色素、乳化剂和防腐剂等添加剂来最大化感官愉悦。这些添加剂是非营养性物质，在加工过程中有意添加。UPFs几乎不含或完全不含完整的天然食品，被设计为方便、廉价且高度可口。仅在美国，UPFs可占儿童和青少年每日热量摄入的60%以上，这是一个重大关切。它们通常被归入NOVA食品分类系统的第4组，该分类系统基于加工程度而非营养成分对食品进行分类。第1组包括最低加工食品，如新鲜水果、蔬菜、牛奶、肉类等；第2组包括加工烹饪原料，如油、黄油、糖和盐；第3组包括加工食品，如罐装蔬菜和奶酪；第4组包括软饮料、包装零食、方便面、重组肉制品和加糖谷物等产品。全球UPF消费量正在增加，根据美国疾病控制与预防中心（CDC）2025年的报告，青少年和成人每日平均热量的61.9%和53%分别来自UPFs，这是一个重大关切。UPFs中添加了过量的糖和添加剂，如果不加以干预，会导致肥胖和健康相关并发症。UPFs中的生物活性化合物，如内分泌干扰化学物质（EDCs），会干扰激素调节、免疫反应和肠道微生物平衡。在易受影响的发育阶段暴露于EDCs会破坏内分泌信号通路，促进慢性炎症，并创造可能有利于癌症的生理条件。常见的EDCs包括从食品容器中浸出的双酚类（如双酚A）、来自食品加工设备和手套的邻苯二甲酸酯、来自防油包装（如快餐包装纸和披萨盒）的全氟和多氟烷基物质（PFAS），以及存在于某些加工食品和饮料中的防腐剂（如对羟基苯甲酸酯）。尽管添加防腐剂的目的是抑制微生物腐败和延长保质期，但有报告表明其可能无意中改变肠道微生物群。来自防腐剂的亚硝酸盐可在结肠中形成致癌的亚硝胺。尽管乳化剂被加入UPFs以防止相分离和确保产品均匀性，但多项研究报道了其在动物模型中破坏肠道黏液层和促进肠道炎症的潜力。使用三氯蔗糖、糖精、安赛蜜K作为UPFs中的人工甜味剂与微生物组失调和葡萄糖不耐受有关。此外，增味剂如谷氨酸钠（MSG）会增强UPFs的味道，并通过刺激食欲和增加食物适口性导致暴饮暴食，从而引发青少年和年轻人的肥胖问题。添加色素以改善外观与肠道屏障破坏、儿童多动症以及产前和青少年阶段的大脑发育影响有关。此外，丁基羟基茴香醚（BHA）作为抗氧化剂用于UPFs以防止脂肪氧化和酸败，越来越多的证据表明其作为潜在内分泌干扰物可能诱导氧化应激。卡拉胶是一种用于改善UPFs黏度和质地的增稠剂，已被证明是肠道炎症和癌症的沉默触发因素。因此，越来越需要通过使用组学（omics）和人工智能方法识别预后因素来早期降低癌症风险。UPFs的广泛分类包括零食和快餐、烘焙食品、含糖饮料、糖果和甜点、即食食品以及加工肉类和乳制品六大类，过量消费与青少年和成人的长期健康风险和肥胖问题相关。

**超加工食品的成分及其健康影响**
详细概述了这些化学物质及其健康影响，包括增味剂、人工甜味剂、乳化剂、色素、防腐剂、保湿剂、人工香料和填充剂。增味剂通常添加到UPFs中以增强味道，使食物更具吸引力和更美味。人工甜味剂用于提供无热量或无糖的甜味，但可能具有缺点，包括改变肠道微生物组、增加对糖的渴求、损害葡萄糖耐量、因饥饿信号混乱导致暴饮暴食风险、部分人因阿斯巴甜使用出现头痛以及因不良饮食习惯导致牙齿变化。乳化剂通常添加以提供光滑质地并保持油水混合，但近期报告显示其与肠道菌群失调和通透性增加、低度肠道炎症、代谢紊乱（如肥胖和胰岛素抵抗）、消化不适（如胀气、腹胀和腹泻）相关。文献中少数案例也显示了乳化剂对炎症免疫反应的负面影响。食用色素的使用急剧增加，主要目的是恢复加工过程中损失的色素或增强视觉吸引力，这些添加剂无营养价值或额外健康益处。最常见的是合成染料，在食品标签上以E编号列出，许多消费者可能不认识。报告的不良影响包括儿童多动症样行为增加、过敏反应（如皮疹和荨麻疹，尤其是柠檬黄）、动物研究中的潜在致癌性、肠道刺激导致菌群失调以及可能的内分泌干扰。UPFs中的防腐剂具有功能性作用以延长保质期，但定期消费会累积负面效应。添加苯甲酸钠、山梨酸钾和丙酸钙已显示对肠道微生物群产生不利影响，导致菌群失调，即有益菌和有害菌之间失衡。促炎细菌数量增加，乳酸杆菌和双歧杆菌数量减少，短链脂肪酸产生减少影响肠道屏障完整性，导致肠漏，使毒素、细菌片段和炎症分子进入。亚硝酸盐和硝酸盐作为防腐剂可在体内转化为亚硝胺，已知是致癌物。因此，长期摄入富含亚硝酸盐的UPFs与年轻人结直肠癌和胃癌风险升高相关。保湿剂常用于烘焙食品、糖果和即食UPFs，通过氢键吸引和保持水分以维持柔软、耐嚼和超可口质地，可能促进暴饮暴食和体重增加。儿童敏感胃肠道可能因某些多元醇（如山梨糖醇）吸收不良而出现消化不适。人工香料是合成化合物，用于模仿天然味道和香气，延长保质期，改善适口性和感官吸引力，但已知具有类似化学毒性，包括肠道菌群失调、炎症反应和过敏反应。填充剂用于增加体积、质地、稳定性和口感，不增加热量，常通过替代天然成分降低生产成本，但引发担忧。纳米二氧化硅常用于防止结块和延长保质期，与组织积累相关，长期健康影响不明确。硬脂酸镁据报道可减少营养吸收并可能引起肠道刺激。碳酸钙用作增白剂和填充剂，已知会导致便秘并干扰必需矿物质吸收。

**数据收集**
通过使用Google Scholar、PubMed和Scopus数据库进行全面的文献检索，确定了叙述性综述部分的数据。相关关键词包括UPFs、UPFs与肠道微生物组失调的联系、UPFs与结肠/结直肠癌的联系、UPFs与炎症的联系、食品添加剂在UPFs中的使用及其对健康的影响、饮食生活方式及其对健康的影响。优先选择同行评审的研究文章、系统综述或荟萃分析论文。根据与当前综述的相关性、方法学质量以及关于UPFs、肠道微生物群改变和结肠癌发生之间联系的机制洞察的详细信息选择论文。对于VOSviewer的文献计量分析，全面分析了Scopus索引出版物的元数据，以评估发表趋势、有影响力的作者、合作网络和不断演变的研究主题。这种组合方法实现了当前研究格局的定性综合和定量映射，从而提高了综述的透明度和全面性。

**使用Scopus数据库进行数据提取和VOSviewer工具进行文献计量分析**
为了解该领域研究程度，进行了基于桌面研究的Scopus数据库检索，使用关键词“cancer” AND “ultraprocessed food”，限定2013-2025年期间，无文档类型或语言限制。结果显示出版物数量逐渐上升，总计274篇。2025年和2024年分别报告了66篇和67篇出版物，而2013年仅1篇，表明UPFs与癌症之间关联的研究兴趣日益增长。国家分析显示，美国出版物数量最多（85篇），其次是巴西（55篇）和法国（39篇），而印度（6篇）、马来西亚（2篇）和南非（3篇）贡献最少。使用“colon cancer” AND “ultraprocessed food”关键词的Scopus搜索仅从2022年起获得13篇出版物，反映了目前关于UPFs与结肠癌关联的证据有限。国家分析显示，美国贡献最多（6篇），其次是巴西（4篇）和法国（3篇）。总体而言，这些发现表明，尽管连接UPFs与一般癌症风险以及特异性结肠癌的研究仍然有限，但发表频率呈明显上升趋势。

**使用VOSviewer工具进行数据解读**
为确保文献计量结果可重复，VOSviewer设置选择所有关键词，完整计数，关键词最小出现次数为2，选择36个关键词，生成了聚类网络图（图6a）和密度图（图6b）。网络可视化图显示了频繁出现关键词之间的关系以及聚类或互连方式。红色聚类代表流行病学和人口研究，关键词包括快餐、加工食品、不良事件流行病学、男性、女性、成人、年龄和风险因素，探讨UPFs消费与疾病发生率（如癌症、肥胖、心血管风险）在基于人群的队列研究中的关联。绿色聚类代表饮食行为和肠道微生物组研究，关键词包括超加工食品、植物性饮食、肠道菌群、热量摄入、肥胖、动物、食物摄入，侧重于机制和营养研究，检查饮食组成、肠道菌群变化，通常涉及实验或对照研究。蓝色聚类代表代谢和生活方式因素，关键词包括营养、生活方式、心血管疾病和病理生理学，侧重于将饮食生活方式模式与代谢和心血管疾病联系起来的更广泛背景。核心关键词包括饮食、人类、超加工食品和营养，表明连接所有三个聚类的核心研究主题。密度可视化图显示热点区域（如人类、饮食、超加工食品、不良事件、男性和女性），而蓝色区域（如病理生理学、心血管疾病）出现频率较低或探索较少，表明新兴前沿。绿色外围区域（如肥胖、植物性饮食、肠道菌群）代表微生物组和代谢研究中不断增长但尚未充分探索的子主题。类似地，针对“colon cancer” AND “ultra-processed foods”的Scopus搜索的文献计量分析生成了聚类网络图和密度图。红色聚类代表疾病关联和饮食风险，关键词包括超加工食品、结直肠癌、结肠癌、肥胖、人类、食物摄入、热量摄入，探索UPF消费与癌症结局（特别是结直肠癌和结肠癌）的关联。绿色聚类代表人口统计学和流行病学，关键词包括男性、女性、成人、饮食摄入、癌症风险，代表基于人群和流行病学的研究。密度图显示大多数出版物强调基于人类的饮食研究，而机制/微生物联系的代表性要少得多。

**UPF消费导致的微生物组失调和机制联系**
菌群失调与肠道微生物群的不健康失衡相关，特征是有益菌减少，机会性物种过度生长，微生物代谢活性改变，免疫调节受损。定期消费富含精制糖、不健康脂肪、钠和合成添加剂但膳食纤维低的UPFs与肠道微生物组失调和随后的肠道功能损害密切相关。UPFs通常缺乏复杂碳水化合物，可发酵碳水化合物（ACs）和纤维含量低，而这些是有益菌发酵产生短链脂肪酸（SCFs，如丁酸盐、乙酸盐和丙酸盐）的主要能量来源。SCFs有助于维持肠道屏障完整性、增强黏液形成和上调抗炎信号。然而，UPFs到达结肠区域时几乎无纤维和可发酵碳水化合物，会饿死有益菌，使其转向替代食物来源（如蛋白质/宿主黏液中的氨基酸），导致黏液变薄、肠道完整性丧失、炎症和溃疡样损伤，从而帮助病原菌占据优势。此外，UPFs中高水平的糖和饱和脂肪可能通过促进胆汁耐受性机会病原体的生长和黏膜侵袭来改变肠道微生物组，增加肠道炎症。含有食品添加剂（如乳化剂、人工甜味剂、防腐剂和色素）的UPFs消费可能进一步通过减少有益菌群和支持病原菌株扩张来破坏微生物平衡，最终导致慢性低度炎症状态。

**UPFs与炎症和致癌通路的联系**
增加UPFs消费与通过多种生物学机制激活炎症和致癌通路相关。UPFs富含精制糖、饱和脂肪和反式脂肪、人工添加剂、乳化剂以及热生成污染物（如丙烯酰胺和亚硝胺），可对肠道微生物群产生负面影响并损害肠道屏障完整性。内毒素如脂多糖、细菌毒素以及饮食或氧化应激可激活核因子κB（NF-κB）信号通路。NF-κB在细胞质中通常处于非活性状态，在激活时导致促炎细胞因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）产生增加，促进由氧化应激和活性氧/氮物种（ROS和RNS）水平升高驱动的慢性低度炎症。NF-κB的激活进一步触发参与炎症、不受控制的细胞增殖和抗凋亡信号传导的多个基因表达，创造有利于肿瘤发生的微环境。这些炎症条件可损害DNA，损害DNA修复机制，并促进细胞内突变。多项研究还报告了结肠息肉形成增加，这种异常组织生长源于不受控制的细胞增殖和增强的抗凋亡信号传导，若不治疗可逐渐进展为结肠癌。此外，过去20年饮食模式变化导致UPF摄入增加，已导致中高收入国家50岁以下人群结直肠癌病例急剧增加。世界卫生组织报告显示全球约6.5亿成人肥胖，预计到2030年将超过11亿，部分原因是UPF摄入增加。同时，结肠癌发病率在美国、加拿大和澳大利亚等主要国家每年增加2-3%，表明UPF消费、肥胖和结肠癌之间的潜在联系。人类观察性研究，包括对伊朗品牌薯片（2016-17年和2020-21年）的LC-MS分析，显示丙烯酰胺含量分别为25.1 ng/g和31.9 ng/g，表明需要评估这些致癌物（丙烯酰胺）的风险及其在其他淀粉来源中的存在。另一项人类观察性研究通过GC-MS分析鉴定了黎巴嫩玉米和薯片中的丙烯酰胺和重金属，含量范围为329-7310 μg/kg，其中丙烯酰胺浓度约为饮用水允许限值（0.05 μg/kg）的3500倍。此外，波兰热狗等肉类产品的体外研究显示亚硝酸盐和硝酸盐平均浓度分别为60.3 mg/kg和72.63 mg/kg。人类观察性研究显示，13岁及以上个体每日食用一份热狗至少在一个样本中超过可接受的亚硝酸盐和硝酸盐水平，而1-2岁儿童中有19个以上样本超过这些限值。另一项观察性研究显示，医务人员摄入加工肉后，亚硝胺（致癌化合物）浓度在热狗中最高（159.24±87 μg/g），其次是午餐肉（18.53 μg/g），而香肠和汉堡中最低（分别为2.36和2.37 μg/g）。肉类中的防腐剂在酸性条件下转化为亚硝基物种（NO⁺），与天然胺R₂-NH相互作用形成N-亚硝胺（R₂N-N=O），即致癌化合物。

**关于UPF摄入的最新关注，重点强调研究空白和未来方向**
UPFs已被证明可升高炎症生物标志物，如C反应蛋白（CRP）、IL-6、IL-8和TNF-α。新兴证据还将UPF摄入与食物成瘾、饮食障碍（EDs）、焦虑和抑郁联系起来。全球范围内，UPF消费与一系列不良心理健康结局相关，反映了这些产品（通常为最大化企业利润而设计）可能损害公共健康的日益担忧。这提示迫切需要明确定义UPFs，强制实施正面包装警告标签，并加强税收和广告监管以抑制消费。一项在洛杉矶进行的研究（涉及304名寻求心理营养咨询的成人）报告了UPF摄入、UPF相关成瘾和ED症状与创伤后应激障碍和不良童年经历的正相关。2024年发表在BMJ Open上的一篇综述强调了UPF消费与ED、食物成瘾和身体形象的关系，同时指出有限的校正研究存在方法学局限性，且缺乏纵向研究。土耳其一项横断面研究强调了大学生夜间进食、UPF消费与数字成瘾增加之间的关系。2024年发表在BM Public Health上的一篇文章试图通过在线食品杂货零售商扫描375个不同品牌的食品标签来绘制印度UPFs图谱，发现81种食品属于UPFs，甚至一些传统食谱也含有UPF成分，表明食品标签透明度不足。因此，需要加强研究利用天然植物化学物质（如丁香酚、大蒜素）作为UPFs中的防腐剂，以及使用植物基生物聚合物（如壳聚糖、藻酸盐、淀粉）作为涂层剂以防止污染和增强产品稳定性。提高消费者对营养标签的认知同样重要。关键信息（如制造商详情、生产日期、批号、保质期和完整营养成分）应以易读字体（>6-7 mm）呈现。清晰标示素食、非素食和强化食品（F符号）有助于透明标签。目前，许多制造商仅在产品背面以极小字体（3-4 mm）显示营养标签，仅满足印度食品安全与标准局（FSSAI）的最低要求（4 mm），消费者难以阅读，可能对暴饮暴食产生负面影响。相比之下，一些食品制造商已开始采用更透明的标签，如在产品正面突出显示详细营养标签，并附有成分组成、来源和益处的附加表格。饼图显示每种成分的百分比可进一步增强消费者理解。食品标签中包含QR码可实现营养信息的多语言翻译，极大方便偏好本地语言的消费者。此外，一些制造商还提供包含盲文格式营养标签的小册子，确保视障消费者的可及性，并对每批次进行蛋白质含量、重金属分析、三聚氰胺检测、微生物污染、病原体筛查、黄曲霉毒素评估和农药残留检测等关键质量测试，结果通过QR码公开访问，促进透明度。在印度，根据FSSAI标签和展示法规（2020年），制造商越来越需要提供准确和全面的食品标签。此外，使用Bibliometrix工具对搜索标准“nutritional labelling”+“food”进行分析（限制为文章、综述和书籍章节，无语言限制，共403篇文档）显示了三场图（Sankey图）、词云分析和趋势主题。三场图展示了领先研究机构、主要研究主题和发表期刊之间的相互联系，智利大学在肥胖、营养政策和食品标签领域表现出强烈参与，大多数机构贡献于国家和食品标签的主题，这些研究主要发表在《Nutrients》期刊上。营养政策节点较小，表明存在研究空白和未来调查空间。词云分析显示高频词如人类、超加工食品、成人、女性、饮食、文章，而结肠癌、系统综述和儿童出现频率较低，突出了现有文献空白。趋势主题分析（2008-2025年，17年）显示关键词使用显著变化：食品标签最早出现在2014年，营养标签在2016年出现，2018年显著增长；肥胖和国家政策从2021年开始显著增加；Nutri-Score、消费者和食品选择在2023年左右出现；公共卫生在2025年成为主导关键词，表明其作为该领域最新热门话题的相关性。

**结论**
从本综述的见解中明显看出，全球青少年和年轻成人群体中UPF消费的激增与肥胖率惊人上升、身体羞耻相关的心理健康问题以及通过减少肠道有益菌和增加病原体数量创造早期癌症发生的微环境有关。本综述的主要目的是综合关于UPF消费与癌症风险之间关联的证据，以帮助指导公共卫生意识和饮食建议。这些发现可能进一步支持临床医生、营养学家和政策制定者，强调减少超加工食品摄入作为预防性健康策略的一部分。这项文献计量学综述揭示了在阐明超加工食品-肠道菌群失调-结肠癌联系方面的演变、合作努力和新兴前沿。尽管有一些精选研究指出UPFs导致的癌症风险，但探索人工智能和机器学习模型预测饮食模式的研究数量有限。Bibliometrix综述见解指出了几个重要空白和缺乏前瞻性研究。公司需要通过增加合作来实施更透明的食品标签实践，食品监管机构对于支持循证政策修订以实现透明国家标签、改善公共卫生结局也至关重要。因此，未来将人工智能整合用于早期检测UPF暴饮暴食和早期预测相关结肠癌风险的研究，在减少UPF消费和改善公共卫生结局方面具有巨大潜力。