近年来，非传染性慢性疾病（NCDs）如癌症、心血管疾病、慢性呼吸系统疾病和糖尿病的全球发病率持续上升。仅2021年，NCDs就导致了至少4300万人死亡（世界卫生组织，2025年）。研究表明，NCDs的发展与抗氧化防御系统的失衡密切相关。与传统合成化学抗氧化剂相比，富含天然抗氧化生物活性化合物的功能性食品不仅更安全，还能同时满足人类的营养需求并预防疾病。例如，从姜黄中提取的姜黄素具有抗癌和抗氧化作用，并能调节神经和心血管系统（Sadeghi等人，2023年；Wang等人，2023年）。此外，Poria cocos中的多孔酸A能够抑制胃癌细胞的增殖、迁移和粘附，表现出抗肿瘤效果（Wang等人，2022年）。这种利用功能性食品预防疾病的饮食策略与中国传统医学中的“医食同源”（MFH）理念相吻合（Wang等人，2025年）。
作为传统的食品添加剂，胡椒（Piper nigrum）具有独特的风味，并富含具有药理活性的生物活性成分，如生物碱（如胡椒碱）、挥发油、酚酸和黄酮类化合物。它已被纳入医食同源目录（Sun等人，2025年）。研究表明，其主要活性成分胡椒碱通过多种途径发挥神经保护作用，包括抗氧化应激、抗神经炎症、抑制神经元凋亡和调节突触功能。体外和体内模型均显示胡椒碱能够改善病理性的神经退行性变，表明其作为治疗阿尔茨海默病（AD）等神经退行性疾病的潜在多靶点天然药物具有潜力（Balakrishnan等人，2023年）。除了神经保护作用外，胡椒碱还能显著降低超重/肥胖个体的总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和甘油三酯水平，同时减轻氧化应激和炎症标志物（Dludla等人，2023年）。此外，它还具有多种药理作用，包括降压、平喘、镇痛、止泻、解痉、抗抑郁和免疫调节作用（Damanhouri & Ahmad，2014年）。尽管在研究胡椒的化学成分和药理作用方面已取得进展，但大多数研究仍集中在胡椒碱单独的生物活性上。值得注意的是，对在风味中起关键作用的挥发性成分的研究关注不足。现有的分析方法主要集中在非挥发性化合物（如胡椒碱）上，而使用气相色谱研究挥发性成分的研究较少。填补这一空白将为开发基于胡椒的功能性食品和天然疗法提供重要的科学基础。为系统地解决这一知识空白，我们采用了气相色谱-质谱（GC–MS）技术，这是食品化学领域的核心分析技术（Quintanilla-Casas等人，2025年）。GC–MS已在食品科学领域得到广泛应用，用于鉴定香料、草药和其他食品基质中的风味化合物和功能性成分（Diniz do Nascimento等人，2020年）。从食品化学的角度来看，食品成分的功能性与它们的化学组成密切相关，尤其是其挥发性和生物活性化合物（Shen等人，2024年）。在本研究中，我们应用基于GC–MS的挥发性成分分析技术对胡椒这种广泛使用的调味品进行了研究，以阐明其抗氧化活性的化学基础，从而架起了食品成分分析和功能性食品研究之间的桥梁。
功能性食品通常含有多种生物活性成分，这些成分经常表现出复杂的协同或拮抗作用，因此传统的“单组分、单靶点”研究模型不再适用。例如，胡椒不仅含有胡椒碱，还含有多种活性物质，包括挥发油和多酚，这些物质可能通过不同的分子途径发挥作用。此外，传统的还原论研究方法不足以完全揭示多靶点、多途径的调控网络（Nogales等人，2022年）。相比之下，“多组分-多靶点-多途径”的网络药理学研究模型与功能性食品的特性更为契合，因为功能性食品具有多样化的成分和复杂的机制。网络药理学是一个多学科领域，整合了系统生物学、生物信息学和网络科学的技术，能够系统地分析功能性食品中的多种生物活性成分与疾病相关靶标和途径之间的相互作用（Shen等人，2024年）。网络药理学的应用有助于更深入地理解功能性食品的整体机制，并为基于天然产物的联合疗法开发提供理论基础。
本研究系统地研究了广泛消费的食品调味品胡椒的活性抗氧化成分及其作用机制。由于胡椒的特性香气和生物活性主要归因于挥发性成分，因此首先使用GC–MS技术分析了来自中国三个地区的乙醇黑胡椒提取物（BPE）和白胡椒提取物（WPE）中的挥发性和半挥发性化学成分。利用网络药理学方法构建了“化合物-靶点-疾病”相互作用网络，以预测生物活性成分的潜在靶点并阐明系统层面的协同抗氧化机制。为了建立化学成分与功能之间的关联，通过分光光度法定量分析了关键的非挥发性生物活性类别、总酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC）。此外，通过体外化学抗氧化实验测定了提取物的直接自由基清除能力，从而验证了它们的基础抗氧化活性。最后，建立了Drosophila melanogaster体内模型来评估抗氧化效果，通过测量过氧化氢诱导的氧化应激下的存活率和全身抗氧化酶活性的变化来实现这一点。这种“网络预测-体外验证-体内评估”的综合研究框架不仅克服了传统单组分研究的局限性，还在网络预测过程中发现了具有抗氧化能力的新物质，从而有助于全面阐明胡椒的抗氧化机制。
