甘蔗多酚在老年人粪便的体外发酵过程中调节肠道微生物群及与气味相关的代谢物

肠道微生物代谢产生的挥发性恶臭物质是老年人体臭的主要来源。本研究通过体外胃肠消化模型，评估甘蔗多酚（SP）抑制恶臭形成的潜力。SP显著降低吲哚、对甲酚等关键恶臭代谢物，抑制产臭菌群（如Enterobacteriaceae），同时富集有益菌（如Faecalibacterium）。质谱分析鉴定出SP衍生的2''-O-乙酰基鼠李糖等抗菌代谢物，抑制外泌体显著减弱SP的脱臭效果和菌群重塑效应。该研究揭示了多酚通过调控菌群代谢和外泌体介导机制抑制恶臭的作用，为老年体臭管理提供了新思路。

李宏业|边云|吴毅|杭学清|张梦清|高鲁川|董一飞|穆丹航|赵伟

中国江苏省无锡市江南大学食品科学与技术学院食品科学与资源国家重点实验室，邮编214122

摘要：

肠道微生物代谢会产生具有气味的化合物，这些化合物会导致全身性异味，尤其是在老年人中。然而，针对肠道的异味缓解策略仍缺乏研究。本研究利用体外粪便发酵模型，评估了甘蔗多酚（SP）在体外消化后通过调节微生物来抑制异味形成的潜力。通过16S rDNA测序、固相微萃取结合气相色谱-质谱（SPME-GC-MS）和超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF-MS）技术，研究了微生物组成、气味代谢物以及SP的生物转化变化。SP处理显著降低了包括吲哚、对甲酚和二甲基三硫化物在内的关键气味物质，并选择性地抑制了与异味相关的菌属，如肠杆菌科（Enterobacteriaceae）、脱硫弧菌科（Desulfovibrionaceae）和韦永菌科（Veillonellaceae）。相反，SP还富集了有益细菌，特别是粪杆菌（Faecalibacterium）和双歧杆菌（Bifidobacterium），表明肠道微生物谱型向有益方向转变。UPLC-Q-TOF-MS鉴定出2''-O-乙酰芸香苷和2''-O-乙酰-3'-O-甲基芸香苷作为具有潜在抗菌作用的关键SP衍生物，可能有助于抑制异味。外泌体抑制显著减弱了异味去除和微生物群重塑，表明外泌体介导的微生物信号传导可能参与了SP的代谢反应。这些发现为多酚与微生物群之间的相互作用提供了机制上的见解，并支持SP作为管理肠道异味和促进老年人胃肠道健康的有前景的功能性膳食成分。需要进一步的体内研究来验证这些发现。

引言

衰老与肠道微生物群失调有关，其特征是多样性降低、有益细菌（如粪杆菌和双歧杆菌）减少以及病原菌属增加，从而导致代谢紊乱、慢性炎症、与炎症相关的免疫失调和脂质代谢障碍（Khaledi等，2024；Lamichhane等，2021；Ling等，2022）。重要的是，微生物群失调增加了气味前体（如硫氨基酸、色氨酸、胆碱），这些前体被微生物酶转化为挥发性硫化物（VSCs）、吲哚和三甲胺（Fredrich等，2013；Woo和Kim，2024）。这些前体可以通过受损的肠道-血液屏障进入全身循环，尤其是在肠道通透性增加的情况下（Bienenstock等，2018；Mogilnicka等，2020），并通过呼吸、汗液、唾液或尿液排出，从而导致与衰老相关的特征性异味（Mogilnicka等，2020）。这些观察结果为研究老年人背景下肠道微生物群介导的气味代谢提供了依据。

然而，大多数除臭策略都集中在局部清洁或抑制皮肤表面细菌上，忽略了肠道产生的气味物质（Kanlayavattanakul和Lourith，2011）。尽管如此，肠道微生物代谢物，特别是挥发性硫化物（VSCs）和吲哚衍生物，由于其高挥发性和低气味阈值，对体味有显著贡献（Haze等，2001）。这些恶臭物质会严重影响老年人的社交互动（Khaledi等，2024）。此外，衰老会加剧脂质氧化，促进2-壬烯醛等特定于年龄的气味物质的形成，进一步加重体味（Haze等，2001）。同时，三甲胺（TMA）的产生随着年龄增长而增加，伴随着汗腺重塑和黄素单加氧酶3（FMO3）的上调，突显了与年龄相关的异味的多因素性质（Kim等，2025）。参与这些途径的关键细菌包括梭菌属（Clostridium spp.）、变形杆菌属（Proteus spp.）和脱硫弧菌属（Desulfovibrio spp.），它们通过降解含硫氨基酸、色氨酸和胆碱产生具有气味的代谢物（Mogilnicka等，2020；Patel等，2024）。因此，针对微生物代谢功能而非皮肤表面细菌可能有助于降低全身气味前体水平，并通过皮肤或呼吸减少气味排放。通过调节肠道微生物来减少气味前体是一种有前景但尚未充分探索的体味控制方法。我们的研究通过模拟生理条件，探讨了食物来源的生物活性化合物如何影响肠道微生物群对气味相关底物的代谢。

膳食多酚具有抗氧化、抗炎和调节微生物群的特性（Khaledi等，2024；Pereira等，2024；Ushiroda等，2019）。然而，来自不同植物来源的多酚在功能上并不等同，因为它们的分子大小、聚合度和结构复杂性对微生物的可及性和发酵结果有重要影响（Yang等，2023）。甘蔗糖蜜是糖工业的主要副产品，是一个未充分利用的化学多样性多酚库，是副产品增值的理想目标。糖蜜中的多酚包含结构复杂的成分（如缩合型和没食子酸酯型），以及已报道的成分如绿原酸、丁香酸和芹菜素，这些成分与多种健康促进作用相关（Ji等，2020；Ji等，2019；Zhuo等，2025）。然而，尚不清楚甘蔗多酚是否可以通过调节微生物群来影响气味相关代谢物的产生。此外，负责这些作用的具体SP衍生物代谢物及其潜在机制尚未明确。

最新研究表明，多酚可能通过外泌体介导的微生物信号传导发挥代谢作用（Figueira等，2023）。研究表明，植物来源的外泌体样囊泡可以封装多酚并将其传递给受体细胞（Hou等，2023），但微生物外泌体在调节气味代谢中的作用尚未研究。本研究旨在探讨甘蔗多酚如何调节肠道微生物群组成和气味相关代谢物的产生，重点识别功能性SP衍生物，并评估微生物外泌体在这些作用中的潜在作用。我们假设微生物外泌体可能是SP影响肠道微生物群代谢和气味调节的途径之一，尽管这需要进一步的机制验证。

为了验证这一假设，我们采用了体外消化和粪便发酵模型来评估SP对肠道微生物组成和气味相关代谢物的影响。通过16S rDNA测序、固相微萃取气相色谱-质谱（SPME-GC-MS）和超高效液相色谱-质谱（UPLC-Q-TOF-MS）分析了微生物和代谢反应。这些方法使我们能够全面研究SP对气味相关代谢物、肠道微生物群组成的影响，以及微生物外泌体在这些相互作用中的潜在作用。本研究为膳食多酚如何与微生物代谢相互作用以影响全身气味产生提供了基础性见解。未来的研究应进一步阐明微生物外泌体的作用，并在体内验证这些发现，为基于SP的功能性干预措施奠定基础，以解决与年龄相关的异味和微生物组失衡问题。

材料与试剂

甘蔗糖蜜来自中国广西新才投资有限公司（广西，北纬23.5°，东经108.3°，海拔80-100米）。改良的岐阜厌氧培养基（GAM）购自Hopebio Technology Co., Ltd.（中国青岛）。FRAP测定试剂盒、胰蛋白酶和蛋白酶购自Sigma-Aldrich（美国圣路易斯）。GW4869外泌体抑制剂购自Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd.（中国上海）。甲酸、维生素K1、无菌血红素氯化物和无水乙醇

SP对发酵过程中pH值、OD600和抗氧化能力的影响

在整个发酵过程中，pH值、微生物生长（OD600）和抗氧化能力（FRAP）表现出时间依赖性和组别特异性变化（图1A-C）。pH值在6到24小时内保持较低，可能是由于微生物代谢产生的有机酸积累所致。1% SP组的pH值在24小时时较低，表明多酚可能在发酵早期增强有机酸的产生。与对照组和葡萄糖组相比，SP组

结论

本研究表明，甘蔗多酚（SP）以剂量和时间依赖的方式调节肠道微生物群组成，并减少气味相关代谢物的产生。SP处理抑制了关键的气味产生菌属，同时富集了有益微生物。这些微生物变化伴随着挥发性硫化物、芳香衍生物和胺类的显著减少，支持了微生物群介导的气味抑制机制。此外，外泌体抑制

CRediT作者贡献声明

边云：数据整理。李宏业：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，软件使用，方法学设计，实验实施，数据分析，概念化。吴毅：撰写 – 审稿与编辑。张梦清：撰写 – 审稿与编辑。杭学清：数据可视化。董一飞：撰写 – 审稿与编辑。高鲁川：撰写 – 审稿与编辑。赵伟：验证，监督，资源协调，项目管理，资金获取。穆丹航：撰写 – 审稿与编辑

未引用的参考文献

Donadio等，2021。

利益冲突

不存在需要声明的利益冲突。

伦理声明

所有粪便样本均经参与者知情同意收集，符合机构指南。由于本研究仅涉及体外粪便发酵，未对人类或动物进行直接干预，因此不需要正式的伦理批准。

数据可用性

支持本研究结果的数据可向相应作者索取。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢国家重点研发计划（2022YFF1100303；2022YFF1100300）、江南大学食品科学与资源国家重点实验室研究计划（编号SKLF-ZZB-202402）、中央高校基本科研业务费（JUSRP622014）以及江苏省食品安全与质量控制协同创新中心（2022-3-2）对W.Z.的财政支持。