根據加工方法将中國茶葉主要分為六大類:綠茶(未發酵茶)、白茶和黃茶(輕微發酵茶)、烏龍茶(半發酵茶)、紅茶(全發酵茶)和黑茶(後發酵茶)。與其他茶葉相比,黑茶因其複雜的微生物後發酵過程而具有獨特的風味品質。黑茶又可以分為茯磚茶(Fuzhuan Brick Tea,FBT)、普洱熟茶、康磚茶和青磚茶等。
茯磚茶主要産于湖南省和陝西省,是邊疆藏族、蒙古族和維吾爾族等少數民族生活中必不可少的營養補充劑。其特點是經過發酵階段,在FBT表面和内部形成獨特的“金花”,“金花”主要優勢菌為冠突散囊菌(Aspergillus cristatus)。發酵後FBT味道濃郁,具有獨特的香氣從而被越來越多的消費者接受和喜愛。
最近幾十年,大量的研究表明FBT具有多種生物活性,特别是抗肥胖和降脂活性成為研究的熱點,同時越來越多的研究表明FBT調節脂代謝的活性可能跟其調節腸道菌群活性相關。文章對FBT的調節脂代謝和腸道菌群研究進行了總結,以提高對FBT生物活性的認識,促進FBT的進一步研究與開發利用。
01調節脂代謝活性
由于飲食結構的變化、缺乏運動和攝入過多的卡路裡,肥胖作為慢性代謝疾病在過去幾十年中急劇增加,被認為是世界範圍内嚴重的醫學健康問題之一。很多流行病學研究和臨床實驗都表明茶葉具有很好的抗肥胖活性。其中FBT具有優異的抗肥胖活性,可以作為降脂減肥的潛在選擇。
動物實驗研究發現FBT可以顯著抑制高脂膳食誘導的體重增加、脂肪組織堆積、脂肪細胞增殖、肝髒重量、肝髒脂質沉積、胰島素抵抗,以及降低血清中總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)和高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)含量。王蝶等用高脂飲食誘導肥胖的大鼠模型比較FBT和綠茶的抗肥胖作用,結果表明FBT和綠茶均能降低食物利用率和體重增加,而FBT在降低血清TG水平的效果優于綠茶。另外一項研究發現茯磚茶與山楂、蒲公英根、薄荷葉、茴香、橘子皮和洋甘菊以5:5:5:6:3:5:4比例複配後可以顯著緩解高脂飲食誘導的高血脂症和代謝紊亂。
然而FBT中具有抗肥胖的生物活性成分仍不清楚,茶多酚一直被認為是茶葉中抗肥胖活性的主要成分。
體外實驗表明FBT中的多酚成分對胰脂肪酶具有顯著的抑制活性,半數抑制濃度(IC50)為0.81 mg/mL。傅冬和等研究了水、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇提取的FBT組分的抗肥胖活性,結果表明所有FBT提取物都可以激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)和PPARδ,并抑制法尼酯X受體(FXR)。ZHOU等從FBT中分離得到多酚組分,利用大鼠模型研究FBT多酚的抗肥胖活性,結果表明FBT多酚可以顯著調節高脂飲食大鼠的腸道炎症、腸道屏障和腸道菌群進而調節高脂膳食大鼠的脂代謝。最近的研究發現FBT中的多糖組分也可以顯著抑制高脂膳食誘導的代謝綜合征。另外一項研究表明FBT随着貯藏年限的延長,對α-澱粉酶活性抑制能力降低而對脂肪酶的抑制能力增加,同時抑制α-澱粉酶活性與茶紅素、茶多酚的含量呈正相關,而抑制脂肪酶活性與茶多糖、茶褐素的含量呈正相關。茶褐素是發酵茶中重要活性物質,FBT中茶褐素也可以通過促進脂肪細胞産熱從而抑制高脂飲食誘導的小鼠肥胖。
FBT中不同組分抗肥胖活性具有特異性,哪個組分具有調節脂代謝活性還需要進一步研究。同時,很多研究者對FBT降脂減肥的分子機制進行了系列研究,主要包括:(1)FBT可以降低宿主内毒素(Lipopolysaccharide,LPS)和慢性炎症水平。腸道中革蘭氏陰性菌釋放的LPS可進入血液,通過激活Toll樣受體4(Toll-like receptors 4,TLR4)誘導炎症、胰島素抵抗和代謝紊亂。因此,降低LPS和炎症水平在預防代謝紊亂中起着重要作用。FBT可以顯著降低高脂飲食小鼠血清中LPS水平并抑制其炎症反應進而調節宿主脂代謝。(2)FBT緩解宿主氧化損傷。高脂飲食可能會導緻宿主的氧化應激增加,從而引發肝髒脂肪變性誘發許多其他代謝類疾病,其中宿主的抗氧化酶是防禦活性氧的主要酶,在控制脂質過氧化中起重要作用。FBT及其活性成分可以顯著提高高脂膳食小鼠血清及肝髒中谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化氫酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性從而降低小鼠的氧化損傷。(3)FBT改善肝功能。肝髒是脂肪生成和脂質代謝的中心,因此調節肝髒中與脂肪酸合成和脂質代謝相關的基因表達水平可以調節脂代謝及預防肥胖。FBT可以通過降低谷草轉氨酶(AST)和谷丙轉氨酶(ALT)水平改善肝功能,同時可以降低肝髒中脂肪合成、積累相關基因的表達,增加脂肪酸氧化、分解代謝相關基因的表達,從而調節宿主脂代謝。(4)FBT抑制消化酶活性。脂肪酶在脂肪水解、吸收和代謝過程中起到了關鍵作用,因此抑制脂肪酶可以有效抑制人體對脂肪酸的吸收從而控制肥胖。FBT中多酚組分與脂肪酶結合,造成酶結構的改變,從而起到對胰脂肪酶的抑制作用,其IC50為0.81 mg/mL。(5)FBT可以促進脂肪産熱,抑制脂肪沉積。FBT及茶褐素可以激活棕色脂肪組織并促使白色脂肪組織的褐變及促進脂肪組織産熱從而降低高脂飲食誘導的肥胖。(6)FBT調節腸道微生物群。腸道菌群與機體生理功能密切相關,腸道菌群紊亂可能導緻宿主代謝綜合征、肥胖等各類疾病。很多文獻報道茶葉可以通過調節腸道菌群進而有助于預防代謝類疾病。同樣,FBT及其成分也可以改善肥胖小鼠的腸道菌群。LIU等用抗生素處理的僞無菌小鼠模型進一步驗證了FBT的抗肥胖活性與腸道菌群的關系,結果表明FBT可以顯著改善高脂飲食誘導的肥胖,而FBT在僞無菌小鼠體内表現出有限的抗肥胖活性,因此腸道微生物在FBT的調節脂代謝中起關鍵作用。
FBT抗肥胖及調節脂代謝活性已經被廣泛報道,然而FBT調節脂代謝活性的研究仍然存在一些不足,主要包括:(1)FBT經過微生物的後發酵,FBT的化學成分比其他類茶葉複雜得多,是哪種成分具有抗肥胖活性有待深入研究。FBT中仍有許多未知化合物有待進一步分離、純化和鑒定及活性評價。(2)很多研究表明發酵茶中茶褐素可能是其重要的活性物質。FBT也含有豐富的茶褐素,然而關于FBT茶褐素的制備、結構和生物活性的信息依然有限。(3)FBT抗肥胖活性已經經過了大量的研究,然而其潛在分子機制尚不清楚,有待進一步研究。(4)FBT降脂減肥的活性主要還是集中在細胞和動物實驗驗證上,依然缺乏臨床數據作為支撐。
02調節腸道微生物活性
腸道微生物在調節機體生理功能中起着至關重要的作用,更被視為“被遺忘的器官”,同時腸道菌群可以作為連接飲食和宿主健康的重要橋梁。尤其益生菌和益生元可以通過調節腸道菌群進而影響宿主健康,因而受到越來越多的關注。茶葉中多酚和多糖等成分均可以逃避消化系統的消化進入大腸與腸道菌群發生相互作用,FBT及其活性成分對腸道微生物的影響也受到了廣泛關注。
體外實驗表明,FBT或其組分可以通過降低厚壁菌門/拟杆菌門(Firmicutes/Bacteroidetes)的比率來調節腸道菌群組成,同時可以減少Escherichia、γ-Proteobacteria_B38等有害腸道微生物群的相對豐度,促進Bacteroides、Bifidobacterium、Faecalibacterium等有益腸道微生物的增殖從而發揮其益生的活性。FBT及其組分可以調節腸道微生物群的代謝途徑和代謝産物,如FBT水提物可以增加丁酸含量,茯磚茶多糖及金花菌多糖可以顯著增加乳酸、乙酸和丙酸的水平,基于宏基因組測序研究結果表明純化的茯磚茶多糖成分可以促進腸道菌群的合成和優化代謝途徑。
腸道菌群與機體生理功能關系密切,腸道菌群紊亂會誘導肥胖、糖尿病、高血壓、結腸炎等多種疾病,因此維持腸道菌群平衡對保持機體健康、預防疾病具有重要意義。越來越多的研究表明FBT可以通過調節腸道菌群發揮其生物活性,主要包括:(1)調節腸道菌群與抗肥胖活性。腸道菌群在宿主的能量吸收、脂質代謝及代謝類疾病中發揮關鍵作用。在高脂膳食誘導的肥胖小鼠模型中,高脂可以顯著誘導小鼠腸道菌群紊亂,而FBT可以通過增加腸道菌群的α多樣性、降低厚壁菌門/拟杆菌門的比例、增加Lactobacillus、Bacteroides、Bifidobacteriaceae等有益腸道微生物、抑制Allobaculum、Helicobacter、Ruminococcaceae、Peptococcaceae、Peptostreptococcaceae、Erysipelotrichaceae等緻病性腸道微生物進而調節宿主脂代謝。最近有研究發現FBTPS可以逆轉高脂膳食誘導的腸道微生物多樣性降低、抑制Erysipelotrichaceae、Coriobacteriaceae、Streptococcaceae的增殖,同時茯磚茶多糖可以調節44個與代謝綜合征呈顯著性相關的關鍵操作分類單元(OTU)。李秀平等研究表明FBT通過調節腸道菌群和膽汁酸代謝從而調節大鼠的脂代謝。ZHOU等利用肥胖大鼠模型和糞菌移植實驗進一步證明FBT多酚組分抗肥胖活性依賴于腸道菌群,并且其調節脂代謝的活性與腸道中Akkermansiamuciniphila、Alloprevotella、Bacteroides、Faecalibaculum相關。(2)調節腸道菌群與免疫活性。腸道菌群在宿主的免疫系統發育和成熟中發揮着重要作用,腸道菌群紊亂會破壞宿主免疫系統。茯磚茶多糖、金花菌胞内和胞外多糖均可通過調節腸道菌群及改善腸道屏障進而增加免疫抑制小鼠的免疫功能。(3)調節腸道菌群與抗炎活性。結腸炎是一種慢性炎症性腸道疾病,主要包括潰瘍性結腸炎(UC)和克羅恩病(CD)。盡管結腸炎的發病機制依然不清楚,但是越來越多的研究表明腸道菌群紊亂、腸道屏障損傷與結腸炎發病進程具有高度相關性。茯磚茶多糖和金花菌多糖均被報道可以緩解葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導的結腸炎,同時可以調節結腸炎小鼠模型的腸道菌群,并且相關性分析和糞菌移植結果均表明腸道菌群改變有助于結腸炎的改善。FBT調節腸道菌群的研究已經被廣泛報道,然而相關研究依然需要進一步改進,主要包括:(1)一些研究表明FBT活性與調節腸道微生物群有關。雖然可以通過相關性分析和僞無菌動物模型進行分析,但是依然需要利用無菌小鼠和糞菌移植實驗進一步驗證。(2)FBT在體内調節腸道菌群的研究主要依靠擴增子二代測序技術,然而這種技術不能鑒定到腸道菌群的種屬,因此急需要利用宏基因組測序技術進一步挖掘發揮作用的關鍵菌種。(3)FBT調節腸道菌群主要集中在FBT調節腸道菌群的研究,然而腸道菌群如何進一步改善宿主健康的研究尚未見報道,因此需要利用宏基因組學結合代謝組學、轉錄組學及蛋白組學等技術進一步挖掘FBT通過調節腸道菌群改善宿主健康的分子機制。
03結 論
FBT在中國南部和西部邊境地區作為傳統飲料而被廣泛飲用,因其獨特的風味及保健功能引起了越來越多的關注,促進了越來越多關于FBT的研究,特别在FBT生物活性方面取得了很多重要進展。其中降脂減肥是FBT最重要的藥理功能,同時也是FBT研究最多的活性,然而FBT調節脂代謝活性的研究仍然存在一些不足,如FBT中降脂減肥活性成分鑒定,FBT調節脂代謝機制的挖掘等急需進一步的研究。最近幾年,随着測序技術的發展,FBT調節腸道菌群的益生活性逐步被研究者重視,但總體研究處于初步階段,FBT調節腸道菌群的關鍵種屬及腸道菌群改善宿主健康的分子機制均不清楚。因此文章綜述了FBT調節脂代謝和腸道菌群的研究進展以增加人們對FBT生物活性的認識的同時,并指出了研究中的不足,從而促進FBT的進一步研究與開發利用。
(本文配圖由湖南省白沙溪茶廠股份有限公司、浙江武義駱駝九龍磚茶有限公司提供)
作者簡介:
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陳貴傑
工學博士,南京農業大學食品科技學院助理研究員,主要研究方向為茶葉營養與健康。近五年主持國家自然科學基金青年項目、博士後基金面上項目、安琪營養科研基金、中央高校基本科研業務費等,作為骨幹參與國家自然科學基金面上項目、十三五國家重點研發計劃、江蘇省重點研發計劃等多個項目。累積發表SCI論文60餘篇,其中以第一作者/通訊作者發表SCI論文16篇,其中4篇論文入選了ESI高被引論文。擔任Frontiers in Nutrition、Frontiers in Pharmacology、Fermentation期刊的專刊編輯。
通訊作者:
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曾曉雄
教授,博士生指導老師。1996年-2007年在靜岡大學、岐阜大學和日本産業技術綜合研究所學習與工作,2004年作為高層次人才被引進到南京農業大學食品科技學院工作。目前主要從事食品碳水化合物、功能食品與食品納米技術等方面的教學與科研工作,主持和參與了多項國家自然科學基金、十三五國家重點研究計劃、江蘇省重點研發計劃、教育部博士點基金等項目的研究工作。發表SCI論文200多篇,論文被引用9300多次,其中14篇論文入選了美國基礎科學指标數據庫農業科學領域高被引論文,H-指數為59,入選2020和2021年度Elsevier中國高被引學者;研究成果獲2020年湖南省自然科學獎一等獎。擔任International Journal of Biological Macromolecules、Food Materials Research的副主編,Journal of Functional Foods、Food Hydrocolloids for Health和Foods的編輯委員會委員。
基金項目:十三五國家重點研發計劃(2018YFC1604404);江蘇省重點研發計劃(現代農業)重點及面上項目(BE2020341);江蘇高校優勢學科建設工程資助項目(PAPD) 具體内容詳見《中國茶葉加工》雜志,2022年第1期文章《茯磚茶調節脂代謝和腸道菌群的研究進展》,頁碼:11-15, 36,作者:陳貴傑,謝旻皓,曾曉雄*。引用格式:陳貴傑, 謝旻皓, 曾曉雄. 茯磚茶調節脂代謝和腸道菌群的研究進展[J]. 中國茶葉加工, 2022(1): 11-15, 36.
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