《Food Bioscience》：Chitosan Nano-Encapsulated EGCG Prevents Gut Microbial Catabolism While Retaining the Prebiotic-Like Effects on the Human Gut Microbiota
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摘要绿茶中的主要生物活性儿茶素——表没食子儿茶素-3-没食子酸酯（EGCG）具有有益的代谢作用，但由于在肠道中被微生物快速降解，其口服生物利用度较低。本研究旨在开发一种纳米包封策略，以保护EGCG免受微生物分解，同时保持其类似益生元的作用特性。研究采用离子凝胶法将EGCG包封在壳
摘要
绿茶中的主要生物活性儿茶素——表没食子儿茶素-3-没食子酸酯（EGCG）具有有益的代谢作用，但由于在肠道中被微生物快速降解，其口服生物利用度较低。本研究旨在开发一种纳米包封策略，以保护EGCG免受微生物分解，同时保持其类似益生元的作用特性。研究采用离子凝胶法将EGCG包封在壳聚糖纳米颗粒中（EGCG-CNPs）。通过表征验证了该包封方法的有效性，结果显示其水动力直径为188.14纳米，带正电的泽塔电位为一定值，包封效率为46.76%。利用人类粪便微生物群进行的体外发酵实验表明，与游离EGCG相比，EGCG-CNPs能显著保护EGCG免受微生物代谢的影响。此外，包封处理还保持了EGCG的益生元特性，进而影响肠道微生物群的构成，增加具有产生短链脂肪酸能力的有益菌株的数量（如Intestinimonas、Lactococcus、Monoglobus等）。代谢组学分析显示，EGCG-CNPs显著改变了微生物的代谢途径，尤其是酪氨酸代谢和核心碳代谢途径。研究表明，基于壳聚糖的纳米包封技术能够有效保护EGCG免受肠道微生物的降解，保持其稳定性，同时保留并在一定程度上增强其对肠道微生物群及其代谢功能的积极作用。总体而言，这些结果为壳聚糖包封EGCG作为防止微生物降解并保持其生物活性的有效方法提供了有力证据。
引言
绿茶的健康益处主要归因于其中丰富的多酚类植物化学物质，尤其是儿茶素。表没食子儿茶素-3-没食子酸酯是绿茶提取物中含量最多且具有生理活性的成分，占绿茶提取物中总儿茶素含量的50-70%（Chen等人，2023；Dey & Bruno，2023）。流行病学和实验数据表明，EGCG对代谢健康具有积极影响，有助于调节体重、改善血脂状况、提高胰岛素敏感性，并降低心血管疾病风险（Dey, Sasaki, & Bruno，2019）。EGCG的这些多重健康益处部分源于其在肠道层面的生物活性，比如减轻肠道微生物失衡现象并改善肠道屏障功能（Sidhu等人，2024b）。
尽管有实验数据证明EGCG具有生物活性，但由于其口服生物利用度较低，其在实际应用中的效果仍有限。含有115.6毫克儿茶素（其中包括42.9毫克EGCG）的绿茶提取物片剂，其血浆中的儿茶素平均浓度低于61纳克。EGCG的化学结构中含有多个羟基和没食子酸基团，这不仅增强了它的生物活性，也使其容易发生不稳定和快速代谢（Boulmokh等人，2021；Schantz等人，2010）。较低的生物利用度导致口服后可供利用的完整EGCG数量有限，从而限制了其治疗效果（J. Zhang等人，2023）。口服后，大部分EGCG未经吸收就通过小肠进入结肠，在那里会经过依赖肠道微生物的代谢转化（Sidhu等人，2024b）。具体来说，EGCG会经历酯水解、C环打开、A环裂解、脱羟基以及脂肪链缩短等一系列反应，最终分解为多种较小的酚类化合物，如4-苯基丁酸、3-(3′,4′-二羟基苯基)丙酸和3-(4′-羟基苯基)丙酸（Yong Feng，2006；Zhang等人，2013）。实际上，有研究显示，经过抗生素处理且肠道微生物群被破坏的小鼠，其血清和肝脏样本中的EGCG浓度高于未接受抗生素处理的小鼠（Liu等人，2018）。相反，EGCG对肠道微生物群具有类似益生元的作用，能够选择性地促进有益细菌的生长，同时抑制病原菌的繁殖。多项研究一致表明，给予EGCG可以促进肠道有益菌的生长，同时减少致病菌的数量（Dey等人，2020；Z. Liu等人，2020；Sun等人，2022）。此外，EGCG治疗前后不同代谢物的数量变化与某些肠道细菌数量的变动密切相关（Sun等人，2022），这表明二者之间存在复杂的代谢相互作用，共同有利于提升宿主的健康状况。虽然EGCG经微生物代谢后会生成具有抗氧化等生物活性的低分子量酚类代谢物，但这也会大大降低完整EGCG的可用性（Fan等人，2025）。
因此，保护口服摄入的EGCG免受肠道微生物的降解，同时保留其调节肠道微生物的功能，是实现其实际应用价值的关键步骤。为了克服因肠道微生物导致的过早代谢所带来的限制，需要采用生物相容性的包封和递送机制来保持EGCG的稳定性。微包封技术已被成功用于提升植物源生物活性物质的稳定性和功能特性（Gayathry & John，2024）。与之类似，纳米包封技术也被视为一种有效的手段，可用于保护植物化学物质免于过早降解，提高其在肠道中的吸收率，进而有助于在摄入后递送完整的生物活性物质（Goktas等人，2020；Picos-Corrales等人，2023）。最近的研究表明，基于多糖和蛋白质的纳米载体系统能够有效提升EGCG的抗胃肠道降解能力，改善其包封效果、实现持续释放，并提高其生物可利用性，显示出其在肠道递送食品生物活性物质方面的潜力（Li等人，2025b；Yang等人，2018）。例如，基于糖基化卵白蛋白的载体能够提升EGCG的稳定性、抗氧化活性及生物可利用性，而基于壳聚糖/葡聚糖的纳米颗粒则能提高EGCG的胃肠道稳定性、实现持续释放，还能增强其肠道渗透性和口服生物利用度（Qi等人，2024；Yao等人，2024）。除了多糖和蛋白质基载体外，还有其他递送系统也在被研究，比如磺丁基醚-β-环糊精/酪蛋白复合物以及铁蛋白-壳聚糖双壳纳米颗粒，这些系统同样有助于提升EGCG的稳定性、实现可控释放并提高其生物利用度（Li等人，2025a；Yang等人，2018）。其中，壳聚糖是一种备受关注的候选材料，它是自然界中唯一的碱性多糖（Li等人，2025b）。壳聚糖是一种天然存在的半结晶线性杂多糖，含有反应性的羟基和氨基，由葡萄糖胺和N-乙酰葡萄糖胺组成（Yang等人，2024）。它无毒、生物相容且可生物降解。目前已有研究将其用于制备纳米颗粒，同时它也被广泛应用于食品加工、组织修复、制药以及环境监测等领域（Samy等人，2020）。因此，在本研究中，研究人员采用了高效的壳聚糖包封技术来调控EGCG与肠道细菌的相互作用，同时保护EGCG免受微生物代谢的影响。本研究旨在通过体外人类粪便发酵模型，评估壳聚糖纳米颗粒包封是否能够保护EGCG免受肠道微生物代谢的影响，同时保持其类似益生元的作用效果。预期包封后的EGCG与肠道微生物群之间会形成良好的相互作用，从而在未来的一系列研究中充分发挥EGCG的保健功效。
章节节选
材料与方法
除特别说明外，所有试剂和溶剂均购自印度HiMedia公司。用于气相色谱-质谱分析的N, O-双(三甲基硅基)三氟乙酰胺和三甲基氯硅烷，以及用于高效液相色谱分析的标准EGCG（PHR1333；药品二级标准），均购自美国Sigma-Aldrich公司。所使用的低分子量壳聚糖的分子式为[C6H11NO4]n，分子量约为33,400道尔顿，其脱乙酰度为75%。
CNPs与EGCG-CNPs的合成与表征
首先通过紫外-可见光谱的初步分析确认了纳米制剂（CNPs和EGCG-CNPs）的合成情况。未包封的CNPs在紫外-可见光谱的200至800纳米范围内几乎没有吸收峰。而经过包封处理后，EGCG-CNPs在270纳米处出现了明显的吸收峰，这说明EGCG已经成功结合到了壳聚糖颗粒上（图1A）。EGCG是一种含有三个芳香环的多酚类化合物，其吸收峰位置...
讨论
要充分发挥EGCG这类膳食多酚的治疗潜力，往往会受到其固有的药代动力学限制的阻碍，尤其是较低的口服生物利用度以及肠道微生物对其的大量代谢。这种微生物代谢具有双重作用，一方面会产生具有生物活性的代谢物，另一方面又会降解原有的植物化学物质。因此，找到有效的方法在EGCG通过胃肠道时保持其完整性至关重要。
结论
本研究成功为解决EGCG补充剂应用中的重大难题提供了一种创新的纳米包封解决方案。EGCG-CNPs能够有效保护EGCG免受肠道微生物的代谢作用，从而保持其稳定性，同时保留其有益的益生元特性。事实上，纳米包封还带来了对肠道微生物群及其代谢产物的显著且可能更为积极的影晌。肠道中有益细菌的数量有所增加...
作者贡献声明
M. Vasundhara：文章撰写——审阅与编辑，研究指导，资源提供，资金筹集。Priyankar Dey：文章撰写——审阅与编辑，原始稿件撰写，研究指导，软件使用，资源提供，项目管理，资金筹集，概念构思。Dwinder Sidhu：原始稿件撰写，方法设计，实验研究，数据分析，数据整理。Vikas Tyagi：文章撰写——审阅与编辑，结果验证，方法设计，实验研究。
未引用参考文献
Dey等人，2019；Liu等人，2020；Liu等人，2020；Zhang等人，2023。
资助声明
本研究得到了科学与工程研究委员会的资助（资助编号：SPG/2021/003324）。
Dwinder Sidhu|Vikas Tyagi|M. Vasundhara|Priyankar Dey
印度旁遮普邦帕蒂亚拉市塔帕尔工程与技术学院生物技术系，邮编147004，印度
