《Food Chemistry》：Pea protein-coffee chlorogenic acid complex regulates the gut microbiota:
In vitro simulation and fecal fermentation studies
编辑推荐：
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烘焙程度显著影响咖啡中的绿原酸含量。
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使用豌豆蛋白将CGA封装在浅烘焙咖啡中，以提高其
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烘焙程度显著影响咖啡中的绿原酸含量。
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使用豌豆蛋白将CGA封装在浅烘焙咖啡中，以提高其稳定性。
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MPPI-CGAs复合物在肠道消化过程中释放更多的CGA。
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MPPI-CGAs复合物对微生物群具有更好的调节作用。
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该研究为咖啡植物蛋白饮料的开发提供了学术基础。
引言
咖啡属于茜草科（Coffea属），是一种多年生常绿灌木（Bi等人，2024年）。其经过加工的种子，即咖啡豆，因其独特的风味和浓郁的口感而受到全球的喜爱。它是全球三大主要饮料之一，另外两种是茶和可可。为了应对全球需求的增长，中国的咖啡产业得到了迅猛发展。海南地区的气候适合种植罗布斯塔咖啡，产出的咖啡豆具有浓郁的巧克力风味、高含量的活性化合物以及顺滑的口感（Shofinita等人，2024年）。绿原酸（CGA）是咖啡中最具生理活性的成分，具有抗氧化、抗菌、心脏保护和神经保护作用，并能调节糖脂代谢和肠道微生物群（Aswathi等人，2023年）。CGA占咖啡干物质的6-12%，并构成咖啡总多酚的80%（Alnsour等人，2022年）。每杯咖啡中的CGA浓度在70到350毫克之间。因此，大量饮用咖啡的人会摄入大量的CGA。
通过对许多人进行研究发现，饮用含咖啡因和脱咖啡因的咖啡都能显著促进某些有益细菌的生长，包括Lawsonibacter asaccharolyticus，与不饮用咖啡的人相比。这种细菌在重度咖啡饮用者的体内的数量最多可达普通人的8倍，在中度饮用者中的数量则是3到4倍。这种细菌依赖于咖啡中的多酚（如CGA），这些多酚被肠道微生物群代谢为有益的代谢物，从而促进Lawsonibacter asaccharolyticus的生长和活性（Manghi等人，2024年）。研究表明，CGA可以显著增加肠道微生物群的多样性，提高Bifidobacterium和Akkermansia等有益细菌的占比，同时减少Klebsiella和Proteobacteria等机会性病原体的数量（Zhou等人，2024年）。肠道微生物群通过酯酶将CGA水解为咖啡酸和奎宁酸，这些酸随后被代谢为次级代谢物，如3-羟基苯丙酸和原儿茶酸。这些代谢物具有抗炎和保护肠道屏障的作用，同时作为信号分子调节宿主的免疫系统和代谢平衡（Zheng等人，2023年）。研究还发现，CGA及其硫酸化代谢物主要存在于小肠中，而原儿茶酸、儿茶酚和3-羟基苯丙酸则在大肠和粪便中积累，这表明肠道微生物群在决定CGA的代谢命运中起着关键作用（Zhou等人，2023年）。然而，不同烘焙程度对CGA的作用机制尚不清楚。有必要研究体外消化过程中CGA的变化，评估不同烘焙程度下咖啡中CGA的生物利用度，建立厌氧发酵模型，并确定其对肠道微生物群的影响。
咖啡中的CGA含量受烘焙程度的强烈影响，CGA分子中含有化学不稳定的酯键。体内条件下，游离CGA表现出从食物基质中突然释放的特性，同时具有快速的代谢率、强烈的还原性和较差的稳定性（Yu等人，2021年）。此外，其酯键容易被体内水解，生成的咖啡酸难以被肠道吸收，最终导致CGA的生物利用度降低（Zhang等人，2022年；Zhang等人，2022年；Zhang等人，2022年）。为了提高咖啡中绿原酸的生物利用度和其释放的稳定性，通常选择大分子活性剂来构建复合系统。多糖载体，如玉米醇溶性蛋白-壳聚糖和淀粉-CGA复合材料，表现出良好的生物相容性；然而，它们的保护效果受pH值和离子强度的影响较大，使得它们在胃肠道环境中容易结构不稳定（Li等人，2020年）。小麦蛋白不溶于水，需要使用有机溶剂或在极端pH条件下才能制备纳米输送系统。其制备过程复杂，且含有麸质，因此不适合乳糜泻或对麸质敏感的人（Zhang等人，2022年）。豌豆蛋白是世界上第四大种植的豆科作物，其球蛋白成分具有显著的两亲性结构，通过疏水腔和β-折叠结构与多酚形成动态分子复合物（Othmeni等人，2025年）。这种非共价分子间的作用力包括范德华力和氢键网络。这显著减少了咖啡因酶分解和热处理对酚类抗氧化剂含量的影响（Lao等人，2024年）。本研究选择豌豆蛋白构建食品微胶囊系统（Ardestani等人，2025年），它通过形成豌豆蛋白-CGA复合物来保护CGA在消化过程中的稳定性；此外，它还能与咖啡中的CGA协同作用，改善肠道微生物群的结构（Sani等人，2024年）。因此，在本研究中，我们选择了经过轻、中、重烘焙处理的咖啡CGA，首先确定体外消化过程中咖啡CGA的变化模式及其对肠道微生物群的调节作用。为了提高咖啡CGA的生物利用度，构建了一个豌豆蛋白-咖啡CGA复合输送系统，并评估了该复合系统的结构、包埋效果、光热稳定性和抗氧化能力。最后，通过模拟体外消化来评估豌豆蛋白对咖啡CGA的缓释效果，以及该复合系统在体外发酵过程中对肠道微生物群的影响。此外，这项工作为提高咖啡CGA的生物利用度和基于咖啡植物蛋白开发新型饮料提供了理论基础。
章节摘要
材料
原材料：海南罗布斯塔咖啡豆。3-CQA、5-CQA、4-CQA、5-FQA、4-FQA、3,4-diCQAs、4,5-diCQAs和豌豆蛋白分离物的标准品由上海豫源生物科技有限公司提供。淀粉酶、胃蛋白酶和胰酶也由上海豫源生物科技有限公司提供。甲酸由Millipore公司（中国上海赫台）提供。无水乙醇购自禧龙科技有限公司。
咖啡CGA样品溶液的制备
首先，取100克海南罗布斯塔咖啡豆
消化过程中咖啡中CGA含量的变化
体外消化实验结果显示，在轻烘焙条件下（图1A），胃消化阶段CGA单体的量从29.08±0.17毫克/克降至5.01±0.31毫克/克。CGA单体的含量下降可能是由于烘焙介质中存在不稳定的化学键（如酯键和双键），从8.32±0.01毫克/克降至2.02±0.08毫克/克，以及从0.86±0.02毫克/克降至0.29±0.01毫克/克。这导致了结构解离
结论
在本研究中，我们使用海南罗布斯塔咖啡豆研究了体外消化过程中轻烘焙、中烘焙和重烘焙对咖啡豆中CGA的变化，并通过建立体外厌氧发酵模型来确定其对肠道微生物群的调节作用。为了提高CGA的生物利用度，我们使用MPPI构建了包埋系统，并系统地评估了该复合系统的结构特征、稳定性和包埋效率。
CRediT作者贡献声明
Jiyue Zhang：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，资金获取。 Jiaxin Li：数据分析，概念化。 Xinxin Yu：监督，方法学设计。 Xuehui Bai：验证，资源协调。 Rongsuo Hu：概念化。 Wenjiang Dong：资金获取。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了海南省重点研发计划（ZDYF2026XDNY140）、海南省自然科学基金（326ZD1016）和中央公益性科学机构基础研究基金（1630012025119）的支持。
伦理声明
本研究涉及从四名健康成年志愿者处收集粪便样本进行非干预性的体外发酵实验。研究方案于2024年10月8日通过了中国热带农业科学院香料与饮料研究所的审查委员会审查。在样本收集前已获得所有参与者的书面知情同意。所有样本在分析前均进行了匿名处理，并按照《赫尔辛基宣言》进行处理。
Jiyue Zhang | Jiaxin Li | Xinxin Yu | Xuehui Bai | Rongsuo Hu | Wenjiang Dong
