技术创新:黑曲霉单菌种发酵普洱茶显著调节 C57BL/6J 小鼠的脂质代谢和肥胖

《Food Bioscience》:Technological Innovation: Aspergillus niger Single-Strain-Fermented Pu-erh Tea Significantly Regulates Lipid Metabolism and Obesity in C57BL/6J Mice

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月23日 来源:Food Bioscience 6.2

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   摘要肥胖相关高脂血症日益成为全球公共卫生关注的重要问题。本研究开发了一种创新的黑曲霉单菌发酵方法,用于生产普洱熟茶,并在为期 20 周的干预期间,系统地比较了其对 C57BL/6J 小鼠高脂饮食(HFD)诱导的高脂血症的影响与传统发酵普洱熟茶的效果。生理和生化评估结合 16S

  

摘要

肥胖相关高脂血症日益成为全球公共卫生关注的重要问题。本研究开发了一种创新的黑曲霉单菌发酵方法,用于生产普洱熟茶,并在为期 20 周的干预期间,系统地比较了其对 C57BL/6J 小鼠高脂饮食(HFD)诱导的高脂血症的影响与传统发酵普洱熟茶的效果。生理和生化评估结合 16S rRNA 基因测序。两种茶均呈剂量依赖性地缓解了小鼠的肠道菌群失调、高脂血症、肝损伤和氧化应激。高剂量提取物(180 mg/kg 体重/天)产生的效果更强,与阳性对照辛伐他汀(4.11 mg/kg 体重/天)和二甲双胍(200 mg/kg 体重/天)的效果相当。值得注意的是,黑曲霉发酵茶在减少腹部脂肪和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平以及增加谷胱甘肽(GSH)水平方面更为有效。电子显微镜进一步显示,该茶能减轻线粒体损伤和动脉粥样硬化病变。两种茶的高剂量还通过降低与肥胖呈正相关的厚壁菌门/拟杆菌门比例,并增加有益细菌的丰度,从而改善肠道菌群。黑曲霉发酵茶组主要富集了肠杆菌属(*Enterorhabdus*),而传统发酵茶组则富集了瘤胃球菌科和振荡螺旋科的成员。此外,黑曲霉单菌发酵将发酵期从 40–60 天缩短至约 18 天。总体而言,黑曲霉单菌发酵的普洱茶具有显著的降脂和抗肥胖作用,可能为普洱熟茶的更受控生产提供依据。

引言

肥胖患病率的增加已成为全球主要的健康关注问题(Skinner, Perrin, Moss, & Skelton, 2015)。肥胖相关高脂血症(HLP)及其并发症占全球所有死亡人数的近一半(Gbd, 2018)。HLP 是一种由全身脂质代谢紊乱引起的代谢 disorder,其特征是血清总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和甘油三酯(TG)水平异常升高,同时高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平降低(Deng et al., 2019; Mitchell, Roso, Samuel, & Pladevall-Vila, 2016)。尽管针对这些慢性代谢 disorder 的新药不断研发,但长期药物治疗仍存在显著局限性。因此,肥胖的预防和改善已成为代谢病管理的主要挑战。
越来越多的证据支持肠道菌群在多种疾病发展中的关键作用(Anhê et al., 2015; Komaroff, 2018; Moeller et al., 2012)。通过参与膳食营养素的转化、吸收和代谢,肠道菌群通过发酵食物残渣产生大量代谢产物(H. Liu et al., 2020; Y. Liu et al., 2020),从而影响宿主生物功能(Chen et al., 2019; Chen et al., 2018; Dao et al., 2016; Ye et al., 2021)。因此,膳食摄入与人类健康密切相关,“药食同源”的整体概念日益成为疾病预防饮食策略开发的焦点(He, Zhao, Yao, & Xiao, 2022)。
普洱熟茶是一种富含生物活性成分的传统饮品,包括茶多酚、茶褐素和类黄酮。其独特的风味和潜在的健康益处引起了越来越多的关注。在 20 世纪 80 年代,Sano et al. 报道,给予普洱茶叶 16 周的大鼠腹部脂肪组织重量显著减少,且脂肪组织脂蛋白脂肪酶(LPL)活性与脂肪组织体重比呈负相关(Sano et al., 1986)。此后,云南普洱茶叶的健康促进作用在全世界范围内得到了广泛研究。研究表明,茶褐素能调节肠道菌群;具体而言,Huang et al. 发现这些化合物能抑制与胆盐水解酶(BSH)活性相关的微生物(Huang et al., 2019)。Xia et al. 证明,发酵和未发酵普洱茶叶的水提物通过增加微生物多样性和改变盲肠菌群组成,改善了 HFD 诱导的肥胖(Xia et al., 2019)。近期研究进一步表明,普洱熟茶具有抗氧化、抗炎、降脂、降糖和抗肥胖活性(Huang et al., 2019; Zhang et al., 2025)。
根据加工方法,普洱茶分为两大类:生茶,不经人工发酵而自然陈化;熟茶,通过涉及多种微生物物种的加速堆积发酵生产(图 1)。在堆积发酵过程中,晒青绿茶的化学成分发生显著转化,导致普洱生茶与熟茶在成分和内容上存在显著差异(Wang, Qiu, Gan, & Zhu, 2022)。普洱生茶主要含有中低分子量多酚,其高活性有助于抗氧化和神经保护效果(Zhao et al., 2011)。相比之下,普洱熟茶富含茶褐素等高分子量聚合物,主要作用于肠腔内。这些化合物可通过调节肠道菌群及其相关代谢产物,发挥强大的降脂作用(Wang et al., 2022)。
中国及其他国家的研究确定黑曲霉(*Aspergillus niger*)是普洱茶叶传统堆积发酵过程中的优势微生物。作为一种公认安全(GRAS)的微生物,*A. niger* 适用于食品应用,并在普洱熟茶品质和特征风味的发展中起重要作用(Wang, Gong, Chisti, & Sirisansaneeyakul, 2014)。Wang et al. 证明,*A. niger* 在发酵过程中分泌几种细胞外酶,将包括儿茶素在内的多酚氧化为醌。这些醌随后发生氧化聚合,形成茶黄素和茶红素,并最终产生具有生物活性的茶褐素(Wang et al., 2022)。*A. niger* 发酵还显著增加了普洱茶叶中茶腺苷 A 和茶腺苷 B 的含量,两者均表现出降脂活性(Su et al., 2016)。以往的研究主要考察了普洱茶叶发酵中优势菌株的作用,特别是其对发酵效率和持续时间、感官质量以及主要化学成分变化的影响。然而,通过接种微生物发酵生产的普洱茶叶的生物活性、功能特性和生物活性化合物尚未得到充分表征。
在本研究的初步阶段,从传统堆积发酵的普洱茶叶中分离出一种单株*A. niger*,并使用细胞活力测定法进行筛选。随后在实验诱导的高脂血症 C57BL/6J 小鼠模型中评估了使用该菌株发酵的茶,以评估其降脂和抗肥胖作用并探索潜在的机制。通过与常规普洱熟茶的比较,阐明了*A. niger* 对普洱熟茶健康益处的贡献,并检查了可能的潜在机制。本研究旨在为优化传统堆积发酵和开发代谢 disorder 的饮食干预提供科学依据。

部分摘要

茶样制备

茶样制备包括*A. niger*发酵茶的生产以及通过水提法制备茶提取物(茶粉),如图 2 所示。因为咖啡因可能导致心悸和失眠等不良反应,应限制其摄入,特别是对于患有高血压和心律失常等代谢 disorder 的个体。因此,应用了醇溶处理以减少咖啡因含量,使产品更适用

*A. niger*发酵茶对肥胖小鼠生存率、摄食量和体重的影响

在整个实验过程中监测小鼠的一般状况。ND 组小鼠保持健康,反应正常,饮食和饮水摄入规律,排尿和排便正常。相比之下,随着实验的进行,HFD 组小鼠逐渐出现嗜睡、反应迟钝、活动减少和毛发越来越油腻(图 S1A)。HFD 组还表现出更大的体重、食物和饮水摄入、排尿和排便(图 S1B–D),证实

讨论

高脂饮食(HFD)诱导的肥胖是代谢疾病患病率上升的重要 contributing factor。证据表明,HFD 通过抑制 Nrf2 抗氧化通路同时激活 NF-κB 信号,扰乱肝脏氧化还原和炎症稳态(Fu et al., 2025; Li et al., 2022)。当与乙醇结合时,HFD 通过激活 MAPK/NF-κB 通路和半胱天冬酶-GSDMD/GSDME 介导的细胞焦亡,进一步加剧肝脏氧化应激和脂质积累

结论

高能量饮食消费的增加和久坐不动生活方式的普及,导致了全球范围内高脂血症及相关代谢 disorder 的显著上升。因为饮食与代谢健康密切相关,早期饮食干预代表了预防和管理这些状况的重要策略。“药食同源”的概念强调了功能食品在支持健康和减少疾病风险方面的潜力

CRediT 作者贡献声明

Lan Cai: 调查,数据整理。Xiao-Qin Zhu: 项目管理。Ming-Gang Li: 监督。Jiang-Yuan Zhao: 写作 – 审查与编辑。Bai-Yu Xie: 写作 – 初稿,可视化,形式分析。zhanggui ding: 写作 – 审查与编辑,资源,方法学,资金获取,概念化

未引用参考文献

Liu 等人,2020。

利益冲突声明

作者没有相关的财务或非财务利益需要披露。

利益冲突声明

作者没有相关的财务或非财务利益需要披露。

利益冲突声明

作者声明,他们没有已知的竞争财务利益或个人关系,这些可能会影响本论文报告的工作。请继续执行此项。

致谢

本工作得到了云南省“万人计划”青年拔尖人才(YNWR-QNBJ-2019-003)、国家自然科学基金委员会(NSFC,31760017)的支持,
Bai-Yu Xie|Lan Cai|Xiao-Qin Zhu|Ming-Gang Li|Jiang-Yuan Zhao|Zhang-Gui Ding
云南微生物研究所,教育部西南微生物多样性重点实验室,云南大学生命科学学院,云南,昆明,650091,中华人民共和国
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