黃酮類化合物在自然界中分布廣泛,是從植物中提取的酚類化合物,它具有廣泛的藥理活性和生物學(xué)作用,如今被廣泛的用于發(fā)酵和制藥工業(yè),目前人類發(fā)現(xiàn)的黃酮類化合物差不多有八千種。黃酮類化合物的特性包括抗氧化活性、抗病毒活性、抗過敏活性、免疫調(diào)節(jié)能力、抗血栓活性和抗炎作用。也有科學(xué)家證實(shí)了黃酮類化合物保護(hù)腸道的機(jī)制可能是過提高腸道有益菌群(如乳酸菌和雙歧桿菌)的數(shù)量,同時(shí)降低有害菌群(如大腸桿菌)的相對(duì)豐度來調(diào)節(jié)腸道菌群的平衡狀態(tài)。
黃酮類化合物在胃腸道中的生物利用度是由黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)、與食物基質(zhì)的相互作用、胃腸道水解酶的活性、生物群的組成和腸道上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白決定的。黃酮類化合物可與微生物群相互作用,導(dǎo)致微生物群組成的變化。有學(xué)者經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究得出,長(zhǎng)期食用含有黃酮類化合物成分的食物可以調(diào)節(jié)腸道中菌群結(jié)構(gòu),達(dá)到保護(hù)腸道的作用。有研究指出,黃酮類化合物可以治療如因長(zhǎng)期嗜酒或接觸油煙而導(dǎo)致的腸道菌群失調(diào),這說明人體腸道菌群受黃酮類化合物調(diào)節(jié)。
腸道菌群與生物體互利共生、相互依存,共同維護(hù)著整個(gè)機(jī)體的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。一方面,生物體能為腸道菌群的生長(zhǎng)繁殖提供能量和營(yíng)養(yǎng)環(huán)境,另一方面,腸道菌群也能調(diào)節(jié)和保護(hù)人體健康。腸道菌群是人體重要的代謝“器官”,為代謝各個(gè)環(huán)節(jié)提供底物、酶和能量;腸道菌群是人體重要的“免疫屏障”,腸道黏膜屏障與人體免疫系統(tǒng)密不可分;腸道菌群及其代謝產(chǎn)物不僅能參與調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育、腸道淋巴組織的形成,更與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān),其中最典型的就是肥胖和糖尿病。
黃酮類化合物經(jīng)人體攝入后,只有極少部分能直接被十二指腸吸收進(jìn)入血液,剩余的大部分則被腸道菌群代謝及轉(zhuǎn)化成酚酸等小分子。黃酮類化合物在體內(nèi)的代謝,在大多數(shù)情況下并非通過單一菌群發(fā)揮作用,而是多種腸道微生物相互作用、共同協(xié)作,一起完成復(fù)雜的代謝過程。眾多研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):槲皮素能在鏈球菌 S-2、乳酸菌 L-2、雙歧桿菌B-9和擬桿菌 JY-6等腸道菌群的作用下,轉(zhuǎn)化成3,4-二羥基苯乙酸、3,4-二羥基苯甲酸、4-羥基苯甲酸、3-(3-羥基苯)丙酸等小分子,從而被機(jī)體所吸收利用。通過氣質(zhì)聯(lián)用和液質(zhì)聯(lián)用對(duì)人體的血漿,尿液和糞便檢測(cè)發(fā)現(xiàn),5-(3',4'-二羥基苯基)-戊酸內(nèi)酯是表兒茶素和原花青素B1攝入人體后的重要代謝物,其作用菌群包括鏈球菌屬、乳桿菌屬、真桿菌屬等。將橙汁多酚與人糞便微生物在體外厭氧條件下培養(yǎng)并檢測(cè)其代謝產(chǎn)物發(fā)現(xiàn),橙皮素被糞鏈球菌、楔狀桿菌、丁酸弧菌等分解成3-(3'-羥基-4'-甲氧基苯基)丙酸、3-(3',4'-二羥基苯基)丙酸和3-(3'-羥基苯基)丙酸。
腸道菌群能產(chǎn)生多種酶系,如糖苷酶(α-鼠李糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、β-半乳糖苷酶) 、還原酶(硝基還原酶、偶氮還原酶)、醛酸酶和羥基酶等,黃酮類化合物在這些酶的作用下發(fā)生一系列反應(yīng),其中最主要的方式為水解、還原和裂解反應(yīng)。如橙皮苷,柚皮苷能被α-鼠李糖苦酶和β-葡萄糖苷酶水解為苷元。葛根素、大豆苷和黃芩苷分別被C-糖苷酶、β-糖苷酶和β-葡萄糖醛酸苷酶水解成苷元。
通常情況下, 結(jié)合態(tài)的黃酮大分子在腸道菌群的作用下會(huì)首先被糖苷酶水解生成苷元,然后經(jīng)過C環(huán)還原加氫、開環(huán)裂解等過程生成酚酮類,進(jìn)一步酶解生成酚酸及乙苯衍生物。如蘆丁在腸道中經(jīng)α-鼠李糖苦酶和β-葡萄糖苷酶水解后去蕓香糖生成槲皮素,然后還原加氫生成二氫槲皮素,再在異構(gòu)酶的作用下形成3,4-二羥苯基-戊內(nèi)酯,最后氧化開裂形成 3,4-二羥基苯乙酸和間苯三酚。大豆苷在β-葡萄糖苷酶水解下生成大豆苷元,接著被大豆苷元還原酶還原成 R(-)-二氫大豆苷元,然后在消旋酶作用下轉(zhuǎn)變成S(-)-二氫大豆苷元,進(jìn)一步在二氫大豆苷元還原酶的作用下生成 S(-)-四氫大豆元,最后發(fā)生去酮基反應(yīng)轉(zhuǎn)化為S(-)-雌馬酚。除此之外,兒茶素在腸道代謝過程中會(huì)發(fā)生脫羥基反應(yīng),異黃酮還原產(chǎn)物會(huì)發(fā)生去酮基反應(yīng),乙?;⒓谆吞腔磻?yīng)也常常出現(xiàn)在黃酮類化合物的代謝反應(yīng)中。
總之,腸道菌群能促進(jìn)更多有活性的黃酮代謝產(chǎn)物在人體中釋放,增強(qiáng)黃酮成分及其代謝產(chǎn)物的生物活性,并降低有害物質(zhì)的毒性及產(chǎn)生,腸道菌群對(duì)提高黃酮類化合物在體內(nèi)的代謝吸收、生物利用度和功效等具有重要作用。
隨著生活水平的日益提高,腸道菌群與健康的關(guān)系越來越受到人們的關(guān)注。在過去的十多年里,有關(guān)腸道菌群與疾病的研究急劇增多,重磅發(fā)現(xiàn)層出不窮。腸道菌群不僅參與宿主的物質(zhì)代謝和能量代謝,更重要的是腸道微環(huán)境的紊亂會(huì)導(dǎo)致肥胖、二型糖尿病、腸道疾病及心血管疾病等的發(fā)生,甚至腸道菌群的失衡還與阿爾茲海默癥、抑郁癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)。隨著研究的不斷深入,大量試驗(yàn)證明黃酮類化合物能通過調(diào)節(jié)腸道菌群發(fā)揮其抗氧化、降血脂、調(diào)血糖、抑炎癥等生理功效,從而預(yù)防多種疾病。相信隨著高通量測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)工具的快速發(fā)展,宏基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等多組學(xué)的聯(lián)合應(yīng)用,將會(huì)對(duì)黃酮類化合物的代謝機(jī)制以及腸道菌群與宿主之間的相互作用有更全面深入的理解,也將有助于人們更好地利用植物中的黃酮類化合物預(yù)防、緩解甚至治療多種疾病。通過精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)和個(gè)性化膳食來調(diào)控或重建合理的腸道菌群,將會(huì)成為果蔬營(yíng)養(yǎng)與人類健康研究的新方向。