楊 艷，楊榮玲，鄒宇曉，劉學(xué)銘,*

腸道微生物菌群生物轉(zhuǎn)化天然多酚類化合物研究進(jìn)展

楊 艷1,2，楊榮玲1，鄒宇曉1，劉學(xué)銘1,*

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，廣東 廣州 510610；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，江西 南昌 330045）

多酚經(jīng)人體攝入后，由腸道微生物產(chǎn)生的酶分解為更易被人體吸收的酚酸等小分子物質(zhì)，增加了多酚的生物利用度和活性。這一特性在促進(jìn)人體健康和食品加工方面有一定的應(yīng)用潛力。本文綜述多酚化合物的分類、多酚在食品中的分布和吸收利用、腸道微生物對(duì)多酚的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物及形成機(jī)制等問題，以期為開發(fā)益于人體健康的高質(zhì)量食品和功能性食品提供依據(jù)。

多酚；腸道微生物；產(chǎn)物；形成機(jī)制；應(yīng)用

多酚是一類多羥基化合物，是植物的次級(jí)代謝產(chǎn)物，主要通過莽草酸和丙二酸兩種途徑合成，是廣泛存在于植物中的復(fù)雜化合物。多酚經(jīng)人體攝入后，只有5%的膳食多酚在十二指腸中被吸收，超過95%到達(dá)結(jié)腸，由腸中的微生物菌群發(fā)酵[1]。腸道菌群能產(chǎn)生多種酶類，通過微生物酶的轉(zhuǎn)化作用可將多酚分解成小分子酚酸，酚酸經(jīng)腸道直接吸收，或者與胃腸道細(xì)胞表面的特定或非特定受體結(jié)合，通過影響多個(gè)基因的表達(dá)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)揮生理功能[2-4]。明確腸道微生物對(duì)多酚的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物及其形成機(jī)制，有利于更好地了解腸道微生物與人體的共生關(guān)系，對(duì)提高多酚的生物利用度具有一定的指導(dǎo)作用，并能為開發(fā)高質(zhì)量食品和功能性食品提供依據(jù)。

1 天然多酚化合物的分類及其在食品中的分布和吸收利用

1.1 天然多酚化合物的分類和存在形式

多酚根據(jù)苯環(huán)數(shù)量和結(jié)構(gòu)組成分為黃酮類、酚酸、酚醇、芪類和木脂素等5 類[5-6]。目前，已鑒定出的黃酮類化合物有4 000多種。

天然多酚主要以結(jié)合態(tài)的形式存在，不同種類的多酚具備一定的基本結(jié)構(gòu)，常常有一個(gè)或多個(gè)糖基連接在它的羥基部位，也有以直接連接在芳香環(huán)碳原子上的形式存在。葡萄糖是最常見的糖基，還有半乳糖、鼠李糖、木糖、阿拉伯糖、葡糖醛酸、半乳糖醛酸等。此外，它還可與其他化合物連接，如羧酸、有機(jī)酸、胺類和脂類等。

1.2 天然多酚化合物在食品中的分布和吸收利用

天然多酚廣泛分布于水果、蔬菜、豆類、尖果類、谷類制品、酒類和果蔬汁飲料等食品中，在蘋果、葡萄、梨、櫻桃和不同漿果中多酚含量達(dá)到200～300 mg/100 g鮮質(zhì)量，1 杯紅酒或茶或咖啡中多酚含量約為100 mg。人體對(duì)多酚的平均攝入量是1 g/d[7]。

人體在攝入50 mg苷元后，依據(jù)不同的多酚種類，其代謝物總含量在血漿中的濃度范圍為0～4 μmol/L，在排泄的尿液中含有攝入劑量的0.3%～43%[8]，可見，盡管多酚在膳食中濃度很高，但人體對(duì)多酚的生物利用度卻很低，這主要是因?yàn)樗谙?、腸和結(jié)腸中的吸收較弱。經(jīng)腸道吸收或未吸收的多酚通過不同途徑發(fā)揮作用，F(xiàn)raga等[2]綜述了多酚發(fā)揮生理作用的機(jī)制，主要包括通用機(jī)制和特定機(jī)制。通用機(jī)制中多酚發(fā)揮抗氧化作用的機(jī)制主要有兩種：第一種是多酚的羥基和芳香結(jié)構(gòu)分別作為電 子供體和生成穩(wěn)定的非自由基產(chǎn)物的介質(zhì)達(dá)到清除自由基的目的；第二種是多酚通過與金屬螯合阻止由金屬催化的自由基的形成，如槲皮素-Fe+復(fù)合物具有超氧化物歧化酶的清除自由基的功能[9]。對(duì)特定的行為機(jī)制而言，多酚的作用與特定多酚的選擇性結(jié)構(gòu)有關(guān)，這主要表現(xiàn)在多酚與蛋白質(zhì)的相互作用上。多酚與蛋白質(zhì)的結(jié)合對(duì)某些特定行為的產(chǎn)生取決于所結(jié)合的蛋白質(zhì)的功能，包含酶活性的改變，受體-配體結(jié)合和轉(zhuǎn)錄因子與DNA特定位點(diǎn)的結(jié)合等。Miene等[10]將人體腸道腺瘤細(xì)胞LT97與槲皮素、綠原酸和咖啡酸的代謝產(chǎn)物3,4-二羥基苯乙酸和3-（3,4二羥基苯基）-丙酸共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)它們能上調(diào)谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶T2的表達(dá)和下調(diào)環(huán)氧化酶-2的表達(dá)，從而降低谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶T2的底物過氧化氫異丙苯誘導(dǎo)的DNA損傷，對(duì)腸道癌有一定的化學(xué)預(yù)防作用。兩種機(jī)制相互存在于多酚的生物學(xué)作用機(jī)制中。

2 腸道菌群的分布及其在多酚代謝中的作用

2.1 人體腸道菌群的分布

腸道微生態(tài)是人體最龐大、最重要的微生態(tài)系統(tǒng)，一個(gè)健康成人腸道菌群有300～500 種，數(shù)量達(dá)到1012～1014CFU/mL，占腸內(nèi)容物體積的1/3，其中共生菌和益生菌數(shù)量為1010～1011CFU/g[11]。人體腸內(nèi)菌群的97%～99%是厭氧菌，在人的胃中，優(yōu)勢(shì)菌群為鏈球菌和乳桿菌；在十二指腸中，優(yōu)勢(shì)菌群為乳桿菌、鏈球菌和韋榮球菌；在回腸中，優(yōu)勢(shì)菌群為乳桿菌、雙歧桿菌、鏈球菌、消化鏈球菌和韋榮球菌；在盲腸和直腸中，優(yōu)勢(shì)菌群為雙歧桿菌、消化鏈球菌、擬桿菌科細(xì)菌和鏈條桿菌。腸道菌群構(gòu)成相對(duì)穩(wěn)定。

2.2 腸道菌群在多酚代謝中的作用

多酚經(jīng)人體攝入后，少部分直接被小腸吸收進(jìn)入血液，大部分進(jìn)入大腸經(jīng)腸道菌群代謝降解成酚或酚酸類物質(zhì)。腸道菌群能產(chǎn)生多種酶系，主要有α-鼠李糖苷酶、β-葡萄糖醛酸酶、β-葡萄糖苷酶、β-半乳糖苷酶、硝基還原酶、偶氮還原酶、7-α羥基酶、蛋白酶和各種碳水化合物酶等。腸道菌群對(duì)多酚的代謝以水解和還原反應(yīng)為主[12]。以黃酮化合物為例，腸道菌群不僅可將黃酮類大分子化合物O-糖苷化降解、C-糖苷化降解、酯水解、酰胺水解和去葡糖醛酸化，也能對(duì)其苷元部分去羥基、去甲氧基、去甲基，能對(duì)取代的脂肪族進(jìn)行加氫、α-氧化、β-氧化和裂解芳香環(huán)。黃酮苷元的芳香環(huán)裂解后產(chǎn)生間苯三酚和苯乙酸鹽或苯丙酸鹽的羥基化形式。多酚在人體腸道的生物轉(zhuǎn)化路徑如圖1所示。目前，只有少量的菌種（如大腸桿菌、雙歧桿菌、乳桿菌、桿菌、真桿菌等）能將多酚進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化[13]。不同個(gè)體腸道菌群種類不同，個(gè)體的差異將導(dǎo)致多酚和其代謝 產(chǎn)物的生物活性和生物利用度不同。流行病學(xué)研究表明，腸道菌群對(duì)多酚的代謝產(chǎn)物能防止心血管疾病的發(fā)生。Hidalgo等[14]研究發(fā)現(xiàn)花青素的代 謝產(chǎn)物可能對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化提供了保護(hù)作用，Miene等[10]研究了腸道多酚代謝物預(yù)防大腸癌的機(jī)制。

總之，腸道微生物對(duì)多酚的產(chǎn)物調(diào)節(jié)、生物利用度和吸收有著 重要的作用，它能促進(jìn)更多有活性的代謝物在人體中釋放，調(diào)節(jié)多酚及其代謝產(chǎn)物的生物活性，提高多酚的生物利用度。從根本上說，在代謝中起關(guān)鍵作用的是微生物所產(chǎn)生的酶的生物轉(zhuǎn)化作用，以它為介導(dǎo)，能描繪出宿主和微生物的代謝關(guān)系。

圖1 多酚在人體腸道的生物轉(zhuǎn)化路徑Fig.1 Biotransformation pathway of polyphenols in human gut

3 腸道菌群對(duì)多酚類化合物的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物和形成機(jī)制

多酚在腸道的降解產(chǎn)物與多酚的種類和在腸道的滯留時(shí)間、濃度和菌群組成有關(guān)[15]。研究表明，腸道菌群能將多酚生物轉(zhuǎn)化成為酚酸，如苯戊酸、苯基丙酸、苯乙酸、苯甲酸、苯甲酰甘氨酸[16]，但是不同的多酚化合物有不同的代謝產(chǎn)物，各類生物轉(zhuǎn)化的形成機(jī)制也不同。下面分別對(duì)其進(jìn)行闡述。

3.1 黃酮類化合物

黃酮類化合物是膳食中最豐富的多酚，根據(jù)氧雜環(huán)的氧化度又可分為黃酮、黃酮醇、黃烷醇、黃烷酮、異黃酮、原花青素和花青素等7 類[17-18]。黃酮類化合物經(jīng)人體攝入后，大部分不經(jīng)降解而進(jìn)入大腸，經(jīng)由腸道菌群酶的生物轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單酚酸后被吸收或排泄[16]。

3.1.1 黃酮

黃酮在食物中常以糖苷形式存在。

在體內(nèi)，將芹黃素經(jīng)口給藥于大鼠，在尿液醚提取物中檢測(cè)到3-（4-羥基苯）丙酸、4-羥基苯丙烯酸和4-羥基苯甲酸。在體外，用上述相同大鼠糞便與芹黃素共厭氧孵化，檢測(cè)出代謝產(chǎn)物有3-（4-羥基苯）丙酸、4-羥基苯丙烯酸、4-羥基苯乙酸和4-羥基苯甲酸[19-20]。上述結(jié)果中，3-（4-羥基苯）丙酸均為主要代謝產(chǎn)物。在體外實(shí)驗(yàn)中，將木樨草素標(biāo)準(zhǔn)品加入有成年大鼠糞便的厭氧培養(yǎng)基中進(jìn)行孵化，經(jīng)色譜和質(zhì)譜分析，測(cè)得木樨草素代謝物為3-（2,4-二羥苯基）丙酸[16]。

3.1.2 黃酮醇

黃酮醇常以糖苷形式存在于食物中。

在體外實(shí)驗(yàn)中，將槲皮素-3-鼠李糖苷、山奈酚-3-蕓香糖苷、楊梅黃酮標(biāo)準(zhǔn)品加入有成年大鼠糞便的厭氧培養(yǎng)基中進(jìn)行孵化，檢測(cè)到槲皮素-3-鼠李糖苷代謝物有槲皮素、苯乙酸、p-羥基苯乙酸，o-羥基苯乙酸、m-羥基苯乙酸、3,4-二羥基苯乙酸、原兒茶酸、3-（3,4-二羥苯基）丙酸和p-羥基苯甲酸，其中大部分是原兒茶酸；山奈酚-3-蕓香糖苷的代謝產(chǎn)物是o-羥基苯乙酸、p-羥基苯甲酸和苯乙酸，其中大部分是苯乙酸；楊梅黃酮的代謝產(chǎn)物是苯乙酸、3-（2,4-二羥苯基）丙酸和3,4-二羥基苯乙酸[16]。Schneider等[21]從人體糞便中分離到酪黃腸球菌（Enterococcus casseliflavus）和細(xì)枝真桿菌（Eubacterium ramulus），并發(fā)現(xiàn)在厭氧條件下酪黃腸球菌能利用槲皮素-3-葡萄糖苷的糖基發(fā)酵成為甲酸鹽、醋酸鹽、L-乳酸鹽和乙醇，但不降解糖苷配基；細(xì)枝真桿菌能裂解苯環(huán)產(chǎn)生3,4-二羥基苯乙酸、醋酸鹽和丁酸鹽，間苯三酚在降解過程中短暫地起到介導(dǎo)作用，其中，利用槲皮素-3-葡萄糖苷的細(xì)枝真桿菌數(shù)量在107～109CFU/g干質(zhì)量。

在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，人體口服純的含槲皮素的黃酮化合物后，在尿中檢測(cè)到4-乙基苯酚、苯甲酸、4-乙基苯甲酸等苯甲酸衍生物，可能是由微生物降解產(chǎn)生[22]。

3.1.3 黃烷醇

黃烷醇和其他黃酮化合物不同，在食物中不以配糖體（苷類）形式出現(xiàn)，而以糖苷配基或以沒食子酸酯化的寡聚物形式出現(xiàn)，所以大部分經(jīng)消化的黃酮醇不經(jīng)過小腸吸收而直接進(jìn)入大腸由菌群代謝[23]。

人體攝入純的表兒茶素沒食子酸和表兒茶素后，在尿液中，表兒茶素沒食子酸的主要代謝產(chǎn)物是（-）-5-（3,4,5-三羥基苯）-γ-戊內(nèi)酯，表兒茶素的主要代謝產(chǎn)物是（-）-5-（3,4-二羥基苯）-γ-戊內(nèi)酯，這些代謝產(chǎn)物是由腸道微生物產(chǎn)生的[24]。

在體外，Roowi等[25]將表兒茶素、表沒食子兒茶素、表沒食子兒茶素-3-O-沒食子酸鹽單體分別與健康人體糞便進(jìn)行厭氧孵化研究，檢測(cè)到表兒茶素的代謝產(chǎn)物是4-羥基苯乙酸、3-（3-羥基苯）丙酸、5-（3,4-二羥基苯）-γ-戊內(nèi)酯、5-（3,4-二羥基苯）-γ-戊酸，表沒食子兒茶素的代謝產(chǎn)物是4-羥基苯乙酸、5-（3,4,5-三羥基苯）-γ-戊內(nèi)酯，表沒食子兒茶素-3-O-沒食子酸鹽中表沒食子兒茶酸部分代謝為5-（3,4,5-三羥基苯）-γ-戊內(nèi)酯，3-O-沒食子酸鹽部分代謝為焦棓酸和它的去羥基化產(chǎn)物鄰苯二酚。與人體直接飲用含有黃烷醇的綠茶相比較，在人體尿液中還檢測(cè)到4-羥基苯甲酸、3-（3-羥基苯）-3-羥基苯丙酸、3-甲氧基-4-羥基苯乙酸和馬尿酸。

3.1.4 黃烷酮

黃烷酮在食物中常以苷元的形式出現(xiàn)。

在體外，將柚皮苷標(biāo)準(zhǔn)品加入有成年大鼠糞便的厭氧培養(yǎng)基中進(jìn)行孵化，檢測(cè)到柚皮苷代謝物為苯乙酸、p-羥基苯乙酸，o-羥基苯乙酸、原兒 茶素、3-（4-羥苯基）丙酸和3-（2,4-二羥苯基）丙酸[16]。

3.1.5 異黃酮

在食物中，大豆含異黃酮較高，包括黃豆黃素、染料木黃酮和大豆黃酮。幾乎所有大豆異黃酮在大豆食物中均以糖苷類形式存在。

在體內(nèi)，Shinkaruk等[26]檢測(cè)到健康的男性攝入含有黃豆黃酮的大豆芽 后，其血漿和尿液中均含有雌馬酚。將大豆異黃酮喂食腸道內(nèi)沒有細(xì)菌的大鼠和有人體腸道菌群的大鼠，在有人體腸道菌群大鼠尿液中檢測(cè)到代謝物雌馬酚和去氧甲基安哥拉紫檀素，而在沒有人類腸道菌群的大鼠尿液中沒有檢測(cè)到，這表明它們是腸道菌群的產(chǎn)物[27]。用含2 g/kg染料木黃酮的膳食喂養(yǎng)大鼠3周后，在血漿中檢測(cè)到代謝物有6’-羥基-O-脫甲基安哥拉紫檀素。大鼠喂食大豆黃酮后，在糞便中檢測(cè)到二氫大豆黃酮[28]。

3.1.6 原花青素

原花青素又稱結(jié)合單寧，由黃烷醇的（表）兒茶素單體組成。在食物中，原 花青素以多聚物的形式存在，人體對(duì)原花青素的平均攝入量大約為57.7 mg/d。原花青素經(jīng)人體攝入后不能直接被吸收，而是進(jìn)入大腸，由腸道微生物菌群代謝成為酚酸，這些酚酸被吸收入循環(huán)系統(tǒng)，通過尿液排泄。

在 體外，將純的原花青素聚合物與人體腸道菌群共孵，檢測(cè)到其代謝產(chǎn)物有苯乙酸、苯丙酸、苯戊酸和在間位或?qū)ξ坏牧u基化衍生物。在體內(nèi)，Déprez等[29]研究了不同存在形式的原花青素的代謝產(chǎn)物。各自給予大鼠純的原花青素單體兒茶素、二聚體和三聚體5 d后，在大鼠尿液中均檢測(cè)到不同的苯戊酸、苯丙烯酸、苯丙酸、苯乙酸、苯甲酸和其衍生物。檢測(cè)到單體原花青素的主要代謝物是3-羥基苯丙酸、m-香豆酸、4-羥基苯甲酸和香草酸，而三聚體原花青素的代謝物主要是兒茶素的衍生物，這說明原花青素的降解 從解聚為單體（表）兒茶素開始。

3.1.7 花青素

花青素較多存在于深色水果如桑椹、蘋果、茶和紫甘藍(lán)中。花色苷的水解被提出是腸道菌群降解和新代謝物形成的第一步[30]，體外研究已表明單體葡萄糖花色苷和二體葡萄糖花色苷在20 min或2 h內(nèi)，大腸菌群能根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)將其去糖基化[31]， 并進(jìn)一步被降解成對(duì)應(yīng)于花青素B環(huán)的酚酸[32]。

在體內(nèi)，人體進(jìn)食含1.2 mg/g花青素的藍(lán)靛果1 周后，在尿液中檢測(cè)到苯甲酸、原兒茶酸、香草酸、羥基肉桂酸、p-香豆酸、異阿魏酸、阿魏酸和馬尿酸不斷增加[33]。人體飲用含錦葵色素-3-葡萄糖苷的紅酒或紅葡萄汁后，在血漿和尿液中未檢測(cè)到錦葵色素-3-葡萄糖苷的苷元、 硫酸化或葡萄糖醛酸化結(jié)合物，這說明錦葵色素-3-葡萄糖苷沒有發(fā)生生物轉(zhuǎn)化[34]。但是，在體外，植物乳桿菌、干酪乳桿菌、雙歧桿菌的無細(xì)胞提取物能將錦葵色素-3-葡萄糖苷生物轉(zhuǎn)化為丁香酸、沒食子酸、高龍膽酸的不同形式[30]。這說明花青素在體外和體內(nèi)的降解情況不同。

在體外，Keppler等[31]研究了厭氧條件下豬的糞便菌群對(duì)不同種類花青素的代謝產(chǎn)物，檢測(cè)到矢車菊-3-β- D-O-葡萄糖苷、錦葵色 素-3-β- D-O-葡萄糖苷、矢車菊-3,5-β- D-O-二葡萄糖苷、錦葵色素-3,5-β- D-O-二葡萄糖苷、矢車菊-3-β- D-O-蕓香苷和芍藥色素-3-β- D-O-葡萄糖苷等6 種形式的花青素苷的腸道降解物，它 們是原兒茶酸、丁香酸、香草酸、間苯三酚醛、間苯三酚羧酸和沒食子酸。

3.2 酚酸類

植物中大部分酚酸以結(jié)合其他化合物的形式存在，這意味著它們只有在經(jīng)歷腸道微生物的分解或代謝后才能發(fā)揮作用[35]。酚酸能在胃和腸中吸收，酯化酸則由結(jié)腸微生物區(qū)系進(jìn)行代謝[1]。

3.2.1 綠原酸和咖啡酸

綠原酸是咖啡酸和奎尼酸的酯化物，是咖啡中主要的酚類化合物，來自食物中的綠原酸小部分被直接吸收進(jìn)入血液循環(huán)，大部分進(jìn)入腸道[36]。

在體內(nèi)，人體攝入綠原酸后，腸道菌群產(chǎn)生的酯化酶能將其裂解為咖啡酸和奎尼酸[37]。在體外，在含有人體糞便泥的中性緩沖液中加入綠原酸純品進(jìn)行厭氧孵化，檢測(cè)到綠原酸的主要代謝產(chǎn)物是3-（3-羥苯基）-丙酸[15]。

大部分咖啡酸的人體或動(dòng)物代謝物來源于宿主腸道菌群的反應(yīng)[17]?？Х人岬孽セ锊挥绊懩c道菌群對(duì)它的代謝[38]。Gonthier等[39]發(fā)現(xiàn)咖啡酸經(jīng)人體糞便菌群生物轉(zhuǎn)化后，主要產(chǎn)物是3-羥基苯丙酸和苯甲酸。

3.2.2 阿魏酸

阿魏酸主要來源于谷類基質(zhì)，如黑麥。它通過阿拉伯糖基木聚糖與植物細(xì)胞壁結(jié)合的形式存在。

Knock aert等[40]發(fā)現(xiàn)在30 ℃條件下將植物乳桿菌和丘狀乳桿菌培養(yǎng)到穩(wěn)定期后，植物乳 桿菌能將阿魏酸轉(zhuǎn)化成乙烯基愈創(chuàng)木酚和氫化阿魏酸，而丘狀乳桿菌僅能將阿魏酸轉(zhuǎn)化成乙烯基愈創(chuàng)木酚。Szwajgier等[41]發(fā)現(xiàn)嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌在厭氧條件下能將阿魏酸降解成對(duì)香豆酸和咖啡酸。這說明乳酸菌能夠轉(zhuǎn)化多酚，但是不同的乳酸菌轉(zhuǎn)化多酚形成的產(chǎn)物存在差異。

3.2.3 鞣花酸

鞣花酸廣泛分布于木本雙子葉植物中，大部分以鞣花單寧 的形式存在，鞣花單寧經(jīng)水解后吸收或代謝，在軟性水果如草莓、黑醋栗和覆盆子中均含有鞣花酸。在體內(nèi)，健康人體食用草莓、覆盆子、胡桃和橡木紅酒后，在尿液中檢測(cè)到由微生物代謝產(chǎn)生的尿石素B的衍生物[42]。在體外，來自石榴、胡桃中的鞣花酸在健康人體糞便中厭氧發(fā)酵后的產(chǎn)物是尿石素A（3,8-二羥基-6H-二苯并[b,d]吡喃-6-酮）[43]。

3.3 酚醇類

酪醇（4-對(duì)羥基苯乙醇）和羥基酪醇（3,4-二羥基苯乙醇）是主要的酚醇類化合物，它們主要存在于未加工的橄欖油中，含量分別為40.2 mg/kg和3.8 mg/kg[44]，酪醇也存在于紅酒和啤酒中。

人體或大鼠在進(jìn)食或注射橄欖油后，在尿液中檢測(cè)到高香草酸、香草醇、3,4-二羥基苯乙酸和3,4-二羥基苯乙醛[45]。

3.4 芪類和木脂素

芪類在膳食中含量較低，主要代表物是白藜蘆醇，它的食物來源主要有葡萄、花生和紅酒。大部分芪類以糖基化形式的順式或反式的同分異構(gòu)體存在。健康成人食用紅酒后，在尿液中僅檢測(cè)到反式-白藜蘆醇和反式-白藜蘆醇苷，沒有發(fā)現(xiàn)降解物[46]。大鼠口服或注射白藜蘆醇后，沒有發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇的氧化、還原或水解產(chǎn)物[47]。這說明白藜蘆醇在人體內(nèi)很穩(wěn)定，不能被腸道菌群降解。

食物中的木脂素主要有丁香脂素、松脂醇、異落葉松脂醇、落葉松脂醇、開環(huán)異落葉松脂醇和馬臺(tái)樹脂醇。在體外，健康人體糞便菌群在厭氧條件下能將馬臺(tái)樹脂醇和開環(huán)異落葉松脂素分別生物轉(zhuǎn)化成為腸內(nèi)二酯和腸二醇[48]。

3.5 腸道菌群對(duì)多酚生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物形成機(jī)制

下面分別以原花青素、綠原酸、羥基酪醇和木脂素等為例來說明腸道菌群對(duì)多酚的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物形成機(jī)制。

3.5.1 黃酮類化合物原花青素的產(chǎn)物形成機(jī)制

圖2 原花青素產(chǎn)物形成機(jī)制[20,49]Fig.2 Formation mechanism of biotransformation products from procyanidins[20,49]

依據(jù)原花青素結(jié)構(gòu)的差異，微生物能將其代謝為具備不同羥基化模式和側(cè)鏈的內(nèi)酯，芳香結(jié)構(gòu)和酚酸產(chǎn)物[13]。如圖2所示，由兒茶素組成的原花青素三聚物首先經(jīng)解聚生成兒茶素單體，接著兒茶素被降解為3,4-二羥基苯戊酸和3-（3-羥基苯）戊酸，兩種化合物進(jìn)一步經(jīng)β-氧化和去羥基生成3,4-二羥基苯丙酸、原兒茶酸、4-羥基苯甲酸、

3-（3-羥基苯）丙酸和苯甲酸。

3.5.2 酚酸類化合物綠原酸的產(chǎn)物形成機(jī)制

圖3 綠原酸產(chǎn)物形成機(jī)制[15]Fig.3 Formation mechanism of biotransformation products from chlorogenic acid[15]

如圖3所示，綠原酸先經(jīng)過腸道菌群產(chǎn)生的酯化酶水解成咖啡酸，咖啡酸再經(jīng)雙鍵還原產(chǎn)生3-（3,4-二羥基苯）丙酸，最后經(jīng)去羥基生成3-（3-二羥基苯）丙酸和3-苯丙酸。另外，如果3-（3-二羥基苯）丙酸和3-苯丙酸能被肝臟吸收，則會(huì)在肝臟中酶的作用下氧化成3-羥基馬尿酸和馬尿酸出現(xiàn)在尿液中。

3.5.3 酚醇類化合物羥基酪醇的產(chǎn)物形成機(jī)制

圖4 羥基酪醇產(chǎn)物形成機(jī)制[45]Fig.4 Formation mechanism of biotransformation products from hydroxytyrosols[45]

如圖4所示，羥基酪醇能在腸道菌群產(chǎn)生的乙醇脫氫酶和乙醛脫氫酶的作用下還原生成3,4-二羥基苯乙醛和

3,4-二羥基苯乙酸。

3.5.4 木脂素的產(chǎn)物形成機(jī)制

圖5 木脂素產(chǎn)物形成機(jī)制[48,50]Fig.5 Formation mechanism of biotransformation products from lignans[48,50]

如圖5所示，松脂醇、落葉松樹脂醇和開環(huán)異落葉松脂醇這3 種木脂素能通過還原進(jìn)行轉(zhuǎn)化，最后能在腸道菌群的作用下經(jīng)去甲氧基和去羥基產(chǎn)生腸內(nèi)二酯，腸內(nèi)二酯進(jìn)一步經(jīng)加氫還原產(chǎn)生腸二醇。

綜上所述，腸道菌群對(duì)苷元形式的多酚類化合物的生物轉(zhuǎn)化涉及到水解、氧化、還原、去羥基和去甲氧基等反應(yīng)，產(chǎn)物大部分是苯乙酸和苯丙酸或其羥基化的形式，相比之下，木脂素較特殊，產(chǎn)物是腸內(nèi)二酯和腸二醇。

4 應(yīng) 用

4.1 促進(jìn)健康

多酚對(duì)人體健康有重大益處，作為抗氧化物，多酚能保護(hù)細(xì)胞成分的抗氧化損傷，能抑制一些退變性疾病的發(fā)生。實(shí)驗(yàn)證明，多酚在阻止心血管疾病[51]、癌癥[52]、骨質(zhì)疏松癥[53]、糖尿病[54]、神經(jīng)性病變[55]和抗炎癥[56]、抗菌[57]中扮演著重要的角色。多酚對(duì)人體的這些益處主要來源于人體對(duì)它的生物利用度，腸道菌群對(duì)多酚的生物轉(zhuǎn)化在一定程度上能增加多酚的生物利用度，從而促進(jìn)人體健康。腸道菌群通過解除結(jié)合多酚和分解多酚為更簡(jiǎn)單并易吸收的酚類物質(zhì)進(jìn)入人體循環(huán)系統(tǒng)，不僅提高了血漿中酚類化合物的濃度，也提高了母體化合物的生物活性。如黃酮類化合物的降解生成的酚酸，其抗血小板聚合和抗細(xì)胞毒性的活力均高于母體化合物[58]?；ㄇ嗨啬茴A(yù)防腸癌可能是由于腸道菌群的酚類和醛類代謝物通過抑制轉(zhuǎn)錄因子NF-кB促進(jìn)了細(xì)胞的增殖和存活[59]。可見，腸道微生物對(duì)多酚的降解對(duì)人體健康有一定的促進(jìn)作用。

4.2 食品與功能食品加工

在食品加工方面，腸道微生物對(duì)多酚的作用研究主要集中在益生菌的加入對(duì)不同果汁的功能性成分和活性的影響。將嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌作為發(fā)酵劑發(fā)酵胡蘿卜汁制成的酸奶，所含的抗氧化物質(zhì)的數(shù)量高于純胡蘿卜汁[60]。植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌發(fā)酵石榴汁增加了其清除自由基能力，這與游離形式的酚類化合物的增加有關(guān)[61]。用植物乳桿菌發(fā)酵甘藍(lán)可增加其抗壞血酸原的含量、抗氧化能力和抗炎活性[62]。由此可知，加入益生菌的果汁不僅含有對(duì)人體健康有益的菌種，也增加了其功能性成分的活性，可見，開發(fā)加入益生菌發(fā)酵的食品和功能性食品有一定的應(yīng)用前景。

多酚對(duì)人體健康的益處主要來源于人體對(duì)多酚的生物利用度，研究腸道菌群對(duì)多酚的生物轉(zhuǎn)化有利于提高人體對(duì)多酚的生物利用度，為開發(fā)富含多酚和益生菌的功能性食品提供依據(jù)。目前，腸道菌群對(duì)多酚的生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物和代謝機(jī)制的研究主要集中在黃酮類化合物，對(duì)其他多酚種類的研究相對(duì)較少，腸道菌群利用不同的多酚化合物的代謝產(chǎn)物不同，在體外和體內(nèi)的代謝也不相同，將體外和體內(nèi)研究相結(jié)合將是今后生物轉(zhuǎn)化研究的一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。明確腸道菌群對(duì)多酚進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化的酶的種類、產(chǎn)物種類、代謝機(jī)制和不同組織中多酚代謝產(chǎn)物的數(shù)量等問題仍有待更進(jìn)一步的闡釋。

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Recent Advances in Biotransformation of Natural Polyphenols by Gut Microflora

YANG Yan1,2, YANG Rong-ling1, ZOU Yu-xiao1, LIU Xue-ming1,*
(1. Sericulture and Agri-food Research Institute, Cultivation Base of State Key Laboratory Constructed by Province and Ministry of Science and Technology for Guangdong Agricultural Product Processing, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510610, China; 2. College of Bioscience and Bioengineering, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China)

Polyphenols ingested into the body are decomposed by enzymes produced by the intestinal microflora into phenolic acids which are more readily absorbed by the body, resulting in improved bioavailability and activity. These characteristics imply potential applications in improving human health and food processing. This paper reviews the classification, distribution in foods, absorption and utilization by the body, biotransformation products and formation mechanism of polyphenolic compounds, with the expectation of providing references for the development of quality healthbeneficial and functional foods.

polyphenols; gut microflora; products; formation mechanism; application

Q939.9

A

1002-6630（2014）17-0319-07

10.7506/spkx1002-6630-201417060

2013-10-25

廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（11D84070010）；廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長(zhǎng)基金項(xiàng)目（201106）；

廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（S2012040008048）；“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD36B07-05）

楊艷（1988—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榘l(fā)酵工程。E-mail：yangyan880117@163.com

*通信作者：劉學(xué)銘（1967—），男，研究員，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工。E-mail：xuemingliu37@126.com