综述：从葡萄生物活性物质到微生物群信息驱动的功能性食品配方设计：基质感知重构、微生物生物转化与因果导向验证

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：From grape bioactives to microbiota-informed functional food formula design: Matrix-aware reconstruction, microbial biotransformation and causality-oriented validation

　　

# 摘要

## 背景

葡萄来源的生物活性物质被广泛研究为食物来源的氧化应激、炎症、上皮屏障完整性和肠道微生物生态调节因子。将其转化为功能性食品仍受到化学异质性、基质依赖性释放、生物可及性差异、微生物转化、剂量和暴露不确定性、加工限制以及因果支持有限等因素的制约。近期的综述涵盖了机器学习筛选、稳定化技术、多酚-微生物组相互作用以及葡萄副产品的增值利用，但这些研究方向在可测试配方设计层面仍存在部分脱节。

## 范围与方法

本综述将配方开发视为四种干预形式之间的阶段性比较：天然葡萄提取物基准、组成匹配配方、计算优先配方以及微生物来源代谢物测试配方。配方是指为验证某种组成或生物学假设而组装的化学定义明确的实验性组合，而配方化则指面向产品的实施，后者还需额外解决基质、递送、加工、稳定性、感官和制造等方面的制约。因此，基质感知的设计要求明确测量或控制基质依赖性暴露，而非假设纯化标准品与天然葡萄材料之间的等效性。

## 主要发现与结论

现有证据提供了机制性切入点，包括葡萄籽原花青素-微生物组-胆汁酸-FXR相互作用、实验性肠道炎症中的保护作用、微生物组转移证据以及葡萄籽多酚的人类粪便发酵研究。证据来源与推论必须保持分离：直接微生物代谢产物、宿主II相结合产物以及微生物相关的宿主代谢物在生物学上是不同的；而抗生素清除、粪菌移植（FMT）、代谢物补充和通路阻断则分别针对微生物依赖性、可转移性、代谢物充分性和通路必要性进行检验。所提出的框架将化学验证、与基质相关的消化和发酵终点、透明的多标准优先级排序、剂量明确的测试以及保守的功能性食品转化联系起来。

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# 引言

葡萄来源材料含有多样化的生物活性成分，包括花青素、黄烷-3-醇、原花青素、白藜芦醇类、酚酸、黄酮醇、膳食纤维和基质相关成分。其报告的抗氧化、抗炎、屏障、代谢和微生物相关效应与功能性食品开发密切相关，但其转化取决于基质来源、加工方式、消化释放、微生物可及性、代谢物生成、剂量、安全性、感官可行性和产品形式。

相关综述涵盖了葡萄/红酒多酚与微生物组的关系、葡萄酚类的生物可及性、酿酒副产品增值利用、多酚-微生物组相互作用、计算筛选和稳定化技术（Alkalbani等，2026年；Dinu & Vamanu，2024年；Kur?ubi?等，2024年；Liang等，2024a，2024b；Lopes等，2025年；Milin?i?等，2025年；Nash等，2018年；Rodriguez-Lopez等，2022年；Zhang等，2024年）。本综述通过基质重建、来源限定的微生物/宿主代谢、模型匹配的因果推断和产品层面的停止标准，在配方层面整合了这些研究方向，而非声称在相关组件领域具有优先权。

第一个差距是组成与功能之间的距离。总酚含量、抗氧化能力、标记化合物或单通路读数对于筛选是有益的，但并不能定义产品就绪的配方。天然葡萄材料含有母体多酚、聚合物部分和基质成分，这些因素影响释放和微生物可用性；标准化合物混合物提高了可解释性，但可能无法重现这些特性（Tarko & Duda-Chodak，2020年；Zhang等，2020年）。

第二个差距是代谢转化。未被吸收的葡萄多酚可经微生物转化为戊内酯型和酚酸型产物，而被吸收的化合物可经历宿主II相结合，胆汁酸谱则反映宿主合成与微生物修饰的共同作用。尿石素来源于鞣花酸/鞣花单宁前体，仅当前体暴露和转化得到证实时才与葡萄相关。人类粪便发酵证实，葡萄籽基质可在体外改变微生物群体和代谢物产生（Cueva等，2013年；Zhou等，2016年）。

第三个差距是因果强度。计算预测和组学可以优先排序候选物，但无法建立机制；微生物组的转变本身并不能证明依赖性。抗生素清除、FMT、定义的代谢物补充和通路扰动检验的是不同的问题。直接来源于葡萄的实例包括抗生素清除、胆汁酸补充、FXR抑制和犬类FMT（Wu等，2022年；Zhang等，2023年），而EGCG转移、微生物酚类代谢物和尿石素研究则仍属于更广泛的多酚类比（Han等，2023年；Larrosa等，2009年；Singh等，2019年；Wu等，2021年）。

所提出的框架具有基质感知性和微生物组导向性。基质感知的设计测量或控制暴露决定因素，如消化释放、生物可及性、大分子结合、颗粒/胶体状态、加工历史和发酵可及性；微生物组导向的设计则考虑结肠可及性、微生物转化、供体变异性和代谢物生成（Duque-Soto等，2023年；Milin?i?等，2025年；Tarko & Duda-Chodak，2020年）。这两个术语均不暗示重建体系与天然食品基质之间的等效性。

比较了四种干预形式：一种保留所测试基质的天然葡萄提取物基准；一种由定量母体化合物组成的组成匹配配方；一种经计算优先排序的定义组合；以及一种用于检验下游代谢物充分性的微生物来源代谢物测试配方。

计算方法作为支持的优先级排序工具，而非证明层。其价值取决于透明的选择和不确定性、化学验证、与天然基准和组成匹配配方的比较，以及消化、发酵和生物学反应的实验测试。

**图1**将观察到的证据综合与作者提出的比较工作流程分开，并将直接的葡萄证据、更广泛的类比、人类发现、加工证据以及无效或混合结果纳入同一评价架构中。

本文仍为一篇具有结构化检索更新的批判性叙述性综述。PubMed于2026年8月8日检索，Web of Science核心合集和Europe PMC于2026年8月9日检索，检索时间范围为创刊至今。六个预定义的检索方向涵盖微生物组/生物转化；基质、消化和加工；配方、剂量-反应和相互作用；计算优先排序；因果导向设计；以及跨葡萄产品形式的有人类干预证据。

三个数据库共产生7139条非唯一记录。通过标识符和标题兼容去重后得到3444个唯一聚类；标题/摘要筛选后1355条记录进入下一阶段，第二阶段资格审查以1029篇纳入和326篇排除记录结束。

核心综合限于与葡萄/葡萄来源基质或成分相关且至少涉及一个配方开发领域的英文同行评审文献。非葡萄多酚研究仅作为标注的机制或方法类比保留，综述提供领域背景，无效、混合或不良发现被保留。纯农学、非食品工业、纯药物开发和范围外的记录被排除。

证据来源和推论分别编码：D1直接葡萄基质/食品，D2葡萄来源组分/成分，D3更广泛的多酚类比，D4一般方法学证据；C0表征/关联，C1受控反应，C2微生物依赖性，C3可转移性，C4定义代谢物充分性/挽救，C5已测试通路必要性。这些并非数值质量评分。检索支持批判性叙述综合；关键论断优先进行原始来源验证，而非暗示对所有合格报告进行穷尽的定量综合。

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# 章节摘要

## 从单个植物化学物质到葡萄来源化学系统

一个关键的启示是，葡萄来源的材料不应仅按其总酚含量分类，还应按其基质来源和加工历史进行分类。葡萄籽、葡萄皮、葡萄果渣和标准化葡萄粉在黄烷-3-醇、花青素、白藜芦醇类、酚酸、膳食纤维和结合酚类部分的相对丰度上各不相同。关于葡萄果渣和酿酒副产品的综述强调，这些基质可以支持功能性食品的开发，但……

## 将计算工具定位为优先级排序方法

机器学习、网络药理学、分子对接和其他数据驱动方法越来越多地被用于食品和天然产物研究中，用于生物活性预测、代谢组模式识别、提取优化、靶点推断和配方支持（Alkalbani等，2026年；Doherty等，2021年；Hong & Kim，2024年；Mpalanzi等，2025年；Zhang等，2024年）。在本框架中，它们最严谨的角色是候选物优先级排序，而非证明。可信的……

## 炎症信号传导与细胞因子控制

炎症信号传导是葡萄来源干预措施的常用临床前读数。葡萄籽原花青素提取物已在DSS处理小鼠和LPS刺激的巨噬细胞模型中降低了炎症细胞因子、氧化应激标志物以及NLRP3或NF-κB相关反应（Chu等，2024年；Sheng等，2020年）。这些研究支持了炎症相关的反应终点（C1），但它们本身并未建立微生物依赖性、通路必要性或人类疗效。

## 肠道微生物组作为葡萄多酚的转化层

这个微生物转化层是葡萄配方设计不能仅基于母体化合物的一个主要原因。多酚-微生物组相互作用综述一致强调，许多膳食多酚可到达结肠，影响微生物群落，并被转化为生物利用度和生物活性发生改变的小分子（Alqudah & Claesen，2024年；Domínguez-ávila等，2021年；Koudoufio等，2020年；Zhao & Jiang，2021年）。这些综述支持一个……

## 定义与最低报告要求

本框架比较天然葡萄提取物基准与三种重建实验配方。天然提取物是含基质的参考物；组成匹配配方、计算优先配方和微生物来源代谢物测试配方是具有不同输入和允许推论的机制比较物。表1总结了它们的最低组成、剂量、对照、化学验证和解释要求。

对于所有四种形式，所测试的材料必须……

## 细胞模型在功能和机制筛选中的作用

细胞模型提供了对天然基准和重建配方的剂量-反应、细胞毒性和通路相关反应的受控筛选，但不支持最终的健康声明。相关体系包括巨噬细胞炎症、肠上皮屏障、氧化应激和免疫-上皮共培养模型。

RAW264.7或THP-1衍生的细胞等巨噬细胞模型可以筛选细胞因子、iNOS/COX-2、NF-κB和NLRP3相关反应。Chu等（2024年）结合了……

## 为什么需要进行模型-推论匹配

改善的表型伴随微生物组或代谢物变化，并不能回答同一个因果问题。干预模型展示受控反应；抗生素清除检验依赖性；FMT检验可转移性；定义的代谢物补充检验充分性；通路阻断检验必要性。因此，这些设计被映射到不同的模型-推论类别中，而非统一的证据阶梯。

DSS和LPS模型提供受控的炎症/屏障表型。GSPE改善了……

## 整葡萄和标准化葡萄粉干预措施

人类的葡萄证据是异质的。在一项为期4周的膳食标准化后初步研究中，19名健康成人每天摄入46克冷冻干燥葡萄粉；Shannon多样性、某些特定菌属、血清胆汁酸和部分脂质指标发生了变化，而Chao1指数和β多样性未变化，未报告不良效应（Yang等，2021年）。定义的基质提供了直接的人类证据，但小样本量和前后对比设计限制了推广性。

在另一项研究中，参与者每天摄入大约三个葡萄……

## 从生物活性来源到功能性食品候选物

转化目标是开发那些其组成、基质行为、微生物代谢和生物效应可以共同解读的候选物。浆果、籽、果渣和其他副产品在化学性质、释放行为、微生物相关性、感官兼容性、安全性和可持续性方面各不相同；这些特性应指导候选物的选择。

一个微生物组导向的通路将表征后的葡萄输入与基质感知的消化/发酵测试、生物学筛选……联系起来。

## 葡萄生物活性输入的标准化

标准化要求葡萄来源和产生异质性的加工过程可追溯。品种、成熟度、组织/副产品流、压榨、提取、干燥、加热、氧化和储存都影响最终组成，尤其是对于果渣（Lopes等，2025年；Milin?i?等，2025年；Wang等，2024年）。

研究应报告来源/组织、加工和提取历史、批次信息以及定量标记物谱，包括原花青素的聚合度……

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# 结论

葡萄生物活性物质是一个化学和物理性质多样性的食品系统，其功能不能仅从浓度或抗氧化能力推断。生物可及性、微生物转化、宿主反应、个体间微生物组变异和基质背景共同决定了葡萄来源成分是否具有生物学意义。

当剂量和组成明确时，四种干预形式有助于管理这种复杂性：天然提取物基准、组成匹配配方、计算优先配方和微生物来源代谢物测试配方。

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# CRediT作者贡献声明

**杜华新（Huaxin Du）**：概念化、方法论、调查研究、数据整理、可视化、撰写——初稿。

**蒋娇（Jiao Jiang）**：调查研究、撰写——审阅与编辑。

**秦怡（Yi Qin）**：方法论、调查研究、撰写——审阅与编辑、资金获取。

**宋雨阳（Yuyang Song）**：概念化、方法论、调查研究、撰写——审阅与编辑、资金获取、项目管理。

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# AI辅助技术声明

在稿件准备过程中，AI辅助工具仅用于语言润色、结构组织、格式检查和一致性审查。作者对稿件进行了审阅和编辑，并对其科学内容承担全部责任。

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# 资金支持

本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号：2024YFD2100601）、西安市科技计划项目（项目编号：2025NY10）、银川科技创新团队计划（项目编号：YCHT2026041）以及宁夏"五新"成果转化项目的资助。资助方未参与综述的概念化、文献收集和解释、稿件撰写或提交文章发表的决定。

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# 利益冲突声明

作者声明不存在已知的可能影响本文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。

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# 致谢

作者衷心感谢上述资金项目的财务支持，以及西北农林科技大学葡萄酒学院在稿件准备过程中提供的学术和机构支持。

**杜华新 | 蒋娇 | 秦怡 | 宋雨阳**

西北农林科技大学葡萄酒学院，中国陕西杨凌