本文系Food Science and Human Wellness原創(chuàng)編譯，歡迎分享，轉(zhuǎn)載請授權(quán)。

Introduction

在中國，茶作為食品或藥用的歷史可追溯至數(shù)千年前，它盛行于唐、宋，并于明清時期形成較為穩(wěn)定的制茶工藝流傳至今。按照發(fā)酵程度的不同，茶可大致分為未發(fā)酵茶（綠茶）、半發(fā)酵茶（黃茶、白茶）、全發(fā)酵茶（紅茶）和后發(fā)酵茶（黑茶）。其中，黑茶因具有大量微生物參與的“后發(fā)酵”工藝（圖1），擁有比其他茶種類更豐富的功能活性物質(zhì)，被譽(yù)為天然產(chǎn)物的寶庫。而普洱茶（熟茶）正是黑茶中最具代表性的類型。

圖1 普洱茶制備工藝

近年來，關(guān)于普洱茶減肥的報道層出不窮，然而，這些報道大多局限于表型研究，普洱茶減肥的機(jī)制及不明，且目前后發(fā)酵工藝千差萬別，帶來豐富功能組分的同時，也使得普洱茶真正發(fā)揮功效的功能組分不明，這也導(dǎo)致了普洱茶整個行業(yè)面臨功效宣稱泛濫，機(jī)制研究匱乏的窘境。針對這一問題，清華大學(xué)深圳國際研究生院劉君禹博士生，宋正洋博士生，邢新會教授，清華大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)系王怡助理教授，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)楊松教授等首先通過體外實(shí)驗(yàn)，從市售的11 種普洱茶中，篩選出兩種降脂效果最好且工藝不同的普洱茶作為代表，結(jié)合多組學(xué)分析和分子生物學(xué)手段，發(fā)現(xiàn)了不同發(fā)酵工藝造成的功能組分變化，進(jìn)而通過不同的機(jī)制達(dá)到減肥降脂及重塑腸道環(huán)境的功效，揭示了兩條“生物活性組分 — 腸道環(huán)境變化 — 生物標(biāo)志物 — 減肥功效”的線索，為普洱茶行業(yè)發(fā)酵工藝改進(jìn)，開發(fā)功效機(jī)制明確的新產(chǎn)品提供了啟發(fā)和參考（圖2）。

圖2 本研究的研究思路圖

Results and Discussion

普洱茶降脂功效篩選及樣品制備

首先，該研究選用脂肪變性的人肝臟細(xì)胞（steatotic L02 cells）作為體外模型，用市場占比高但發(fā)酵工藝不同（5 種為固體發(fā)酵工藝，6 種為陰發(fā)酵工藝，見原文）的普洱茶（熟茶）分別對其進(jìn)行干預(yù)，考察對脂肪肝病變生物標(biāo)志物CEBP/α的抑制作用，并分別篩選出2 種發(fā)酵工藝中降脂效果最好的普洱茶，按照國標(biāo)（GB/T 8305—2013）制備其水提物進(jìn)行下一步研究。

普洱茶生物活性組分測定

該研究對篩選出的2 種普洱茶（Tea A & Tea B）的代表性功能組分（纖維素、木質(zhì)素、沒食子酸、咖啡因、茶褐素）及40多種揮發(fā)性組分進(jìn)行了定量對比分析。盡管這2 類茶中的每一種代表性功能成分基本上都在普洱茶的平均范圍內(nèi)，但A茶中的纖維和咖啡因含量相對較高，而B茶中含有更多的木質(zhì)素、沒食子酸和茶褐素。在揮發(fā)性組分中， A茶富含(E)-4-tetradecene, (0.42 vs. 0 ) (Tea-Avs. Tea-B, the same below)), (E)-2-tetradecene, (0.18 vs. 0), 3-phenyl-2-propenal, 3-phenyl- (0.40 vs. 0.02)等組分，而1,4-dichloro-benzene, (0.18 vs. 0.81), 2-phenoxy-ethanol, (0 vs. 0.02), dehydromevalonic lactone (0.02 vs. 0.16)等則在B茶中含量豐富。這表明發(fā)酵工藝對功能組分的組成和含量有很大的影響，也為后文研究組分和功效機(jī)制的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。

普洱茶體內(nèi)降脂及重塑腸道環(huán)境功效

為了模擬肥胖這一慢性病的形成過程及人的飲茶習(xí)慣，該研究用高脂飲食誘導(dǎo)小鼠形成肥胖體內(nèi)模型，并參考國標(biāo)（GB/T 8305—2013）制備2 種茶的飲品代替小鼠飲水，以此評估普洱茶的體內(nèi)降脂功效。結(jié)果表明，兩種普洱茶均可有效緩解模型小鼠的肥胖表型（體重、脂重指數(shù)、血脂指標(biāo)），同時，還發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象，2 種普洱茶在對脂肪組織的組織形態(tài)學(xué)改善方面表現(xiàn)出了不同的功效：A茶顯著改善棕色脂肪組織（BAT）形態(tài)，而B茶則在減小白色脂肪組織脂滴大小方面表現(xiàn)出更好的功效（圖3）。

肥胖與腸道環(huán)境（腸道微生物結(jié)構(gòu)、微生物代謝物）密切相關(guān)，為了進(jìn)一步揭示普洱茶減肥功效與腸道環(huán)境的重塑功效，該研究對小鼠的腸道內(nèi)容物進(jìn)行了16 S擴(kuò)增子測序及代謝組學(xué)測序，并通過生物信息學(xué)分析，篩選出兩種普洱茶干預(yù)組與模型組小鼠的差異腸道微生物（GM）及代謝物。最后，通過與KEGG、HMDB、PubChem等數(shù)據(jù)庫比對進(jìn)行功能注釋，找到關(guān)鍵GM及代謝物。分析結(jié)果表明，A茶的降脂減肥功效可能來源于BAT的激活和能量代謝的調(diào)節(jié)，而B茶的降脂減肥功效則可能來源于對脂質(zhì)合成轉(zhuǎn)運(yùn)過程的抑制（圖4）。

圖3 兩種普洱茶顯著緩解模型小鼠肥胖表型

圖4 兩種普洱茶重塑了模型小鼠的腸道環(huán)境

普洱茶減肥機(jī)制驗(yàn)證及關(guān)聯(lián)分析

為了驗(yàn)證上文的猜想，該研究通過分子生物學(xué)手段（RT-PCR及WB）對分別對脂質(zhì)合成轉(zhuǎn)運(yùn)及BAT功能、能量代謝相關(guān)生物標(biāo)志物進(jìn)行分子水平分析，結(jié)果表明，A茶可上調(diào)BAT功能、白色脂肪送色花、產(chǎn)熱等生物標(biāo)志物在mRNA和蛋白水平的表達(dá)、，而B茶可下調(diào)脂質(zhì)合成轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)生物標(biāo)志物在mRNA和蛋白水平的表達(dá)。最后，相關(guān)性分析和冗余度分析（RDA）等方法被用來將普洱茶生物活性組分、表型、腸道環(huán)境和降脂機(jī)制關(guān)聯(lián)，揭示普洱茶從組分到減肥降脂功效機(jī)制的全過程（圖5）。

圖5 兩種普洱茶減肥機(jī)制研究及關(guān)聯(lián)性分析

Conclusion

該研究創(chuàng)新性地選擇了2 種不同代表性的普洱茶作為原料，模擬人體對普洱茶的一般飲用方式，比較了它們的生物活性成分、減肥降脂功效和機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了普洱茶通過抑制脂質(zhì)合成或激活BAT來抗肥胖的機(jī)制。初步建立了普洱茶“生物活性成分 — GM — 腸道代謝產(chǎn)物 — 分子標(biāo)志物 — 功效”的兩條線索（圖6），為研究復(fù)雜成分食品系統(tǒng)的功效和機(jī)理提供了參考。此外，本研究還為進(jìn)一步探索普洱茶的發(fā)酵過程和成分、功能、機(jī)理，開發(fā)功能明確、機(jī)理明確的普洱茶功能性產(chǎn)品提供了啟示和指導(dǎo)。

圖6 普洱茶“生物活性成分—GM—腸道代謝產(chǎn)物—分子標(biāo)志物—功效”圖譜

第一作者簡介

劉君禹，男，工學(xué)碩士，清華大學(xué)深圳國際研究生院在讀博士生。主要研究方向?yàn)槭吃刺烊划a(chǎn)物保健功效及機(jī)制；食源物質(zhì)口服遞送體系構(gòu)建；腸道環(huán)境；宏基因組學(xué)。目前在SCI累計以一作或共同一作發(fā)表學(xué)術(shù)論文5 篇，累計影響因子＞30，申請國家發(fā)明專利1 件。

宋正洋，男，工學(xué)碩士，清華大學(xué)化學(xué)與工程專業(yè)博士生，主要研究方向?yàn)楣δ苄允称饭πc作用機(jī)制，干細(xì)胞誘導(dǎo)類器官與微流體培養(yǎng)設(shè)備開發(fā)。撰寫并參與發(fā)表文章共4 篇，累計影響因子23。

通信作者簡介

邢新會，工學(xué)博士，日本東京工業(yè)大學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)工學(xué)博士。清華大學(xué)化工系教授，生物醫(yī)藥與健康工程研究院主持工作副院長、博士生導(dǎo)師。主要研究領(lǐng)域：生物化工，生物育種及高通量微流控細(xì)胞培養(yǎng)/篩選技術(shù)與裝備、酶工程、多糖多肽創(chuàng)制。團(tuán)隊(duì)堅持以問題為導(dǎo)向的工程科學(xué)思路，形成了基礎(chǔ)和應(yīng)用研究、技術(shù)和裝備并重的學(xué)術(shù)特色，通過基礎(chǔ)研究支撐應(yīng)用轉(zhuǎn)化，成功實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)科研成果的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。已在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物發(fā)表論文300余篇，H因子48（WoS），合作著書8 本，譯著教材2 部，英文專著1 部，獲得發(fā)明專利80余件，其中3 件國際專利，10余件專利轉(zhuǎn)化應(yīng)用。2002年至今擔(dān)任清華大學(xué)化工系生物化工研究所所長，2009年至2018年6月?lián)吻迦A大學(xué)化工系副主任。2019年6月至今，擔(dān)任清華大學(xué)深圳國際研究生院生物醫(yī)藥與健康工程國際研究院教授。曾任第十、十一、十二屆全國政協(xié)委員，現(xiàn)任中國僑聯(lián)委員，北京市僑聯(lián)副主席，清華大學(xué)僑聯(lián)主席，北京市僑聯(lián)特聘專家。擔(dān)任《Journal of Future Foods》科學(xué)主編，《Biochemical Engineering Journal》副主編，《合成生物學(xué)》、《中國釀造》、《食品科學(xué)》、《生物工程學(xué)報》、《Food Sciences and Human Wellness》、《Enzymatic and Microbial Technology》、《Journal of Biotechnology》、《Industrial Biotechnology》、《Microorganisms》編委。

王怡，女，日本大阪大學(xué)醫(yī)學(xué)博士。清華大學(xué)化工系生物化工研究所助理教授、清華大學(xué)無錫應(yīng)用技術(shù)研究院中心主任。主要研究領(lǐng)域?yàn)樘烊换钚远嗵桥c多肽藥物創(chuàng)制，微流控類器官培養(yǎng)技術(shù)、裝備及其應(yīng)用等。目前已在Carbohydrate Polymer、Food Chemistry、Food Science and Human Wellness、Cancer Medicine以及Cell Biochemistry and Function等SCI收錄刊物上發(fā)表論文20余篇，公開和授權(quán)發(fā)明專利12 項(xiàng)，負(fù)責(zé)或參與科技部、國家自然科學(xué)基金委員會以及地方基金等項(xiàng)目13 項(xiàng)。擔(dān)任《Journal of Future Foods》、《Journal of Food Quality》、《食品工業(yè)科技》、《食品研究與開發(fā)》青年編委。

楊 松 ，1977 年生，男，博士，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授，博導(dǎo)，兼任山東省應(yīng)用真菌重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、首席，中國生物化工專委會常委，中國一碳生物技術(shù)專委會常委，山東省微生物學(xué)會理事。一直工作在微生物代謝和合成生物工程，主要包括甲基細(xì)菌代謝調(diào)控與細(xì)胞工廠構(gòu)建、農(nóng)作物甲基益生菌研發(fā)及食藥用菌天然藥物合成。在Nature Communications、 Metabolic Engineering、 mBio、Bioresource Technology、 Applied Environmental Microbiology等發(fā)表論文60多篇，授權(quán)發(fā)明專利8 項(xiàng)，學(xué)術(shù)著作4 部，山東省優(yōu)秀研究生指導(dǎo)教師。

Association analysis of an anti-obesity mechanism and key ripened Pu-erh tea bioactive components by mimicking human general tea drinking

Junyu Liua,b,#, Zhengyang Songa,b,#, Haihong Chenb,c, Wen Zenga, Guirong Hanb,c, Wei Lib, Bing Xub,c, Yuan Lua, Canyang Zhangb, Zhenglian Xued, Bin Lüe, Chong Zhanga, Song Yangf,*, Yi Wanga,*, Xinhui Xinga,b,c,*

a MOE Key Laboratory for Industrial Biocatalysis, Centre for Synthetic and Systems Biology, Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China

b Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University, Shenzhen 518055, China

c Institute of Biomedical Health Technology and Engineering, Shenzhen Bay Laboratory, Shenzhen 518055, China

d Anhui University of Technology, Maanshan 243002, China

e Yunnan Shujian Tea Co., Ltd., Kunming 650000, China

f Shandong Province Key Laboratory of Applied Mycology, Qingdao International Center on Microbes Utilizing Biogas, School of Life Sciences, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China

# These authors contributed equally to this work.

*Corresponding author.

Abstract

Pu-erh tea, a traditional Chinese beverage, performs an anti-obesity function, but the correlation between its components and efficacy remains unknown. Here, we screened two Pu-erh teas with significant anti-obesity efficacies from 11 teas. In vitro experiments revealed that lipid accumulation in L02 cells and lipid synthesis in 3T3-L1 cells were significantly better inhibited by Tea-B than Tea-A. Further in vivo experiments using model mice revealed that the differences in chemical components generated two pathways in the anti-obesity efficacy and mechanism of Pu-erh teas. Tea-A changes the histomorphology of brown adipose tissue (BAT) and increases the abundance of Coriobacteriaceae_UCG_002 and cyclic AMP in guts through high chemical contents of cyclopentasiloxane, decamethyl, tridecane and 1,2,3-trimethoxybenzene, eventually increasing BAT activation and fat browning gene expression; the high content of hexadecane and 1,2-dimethoxy-benzene in Tea-B reduces white adipose tissue (WAT) accumulation and the process of fatty liver, increases the abundance of Odoribacter and sphinganine 1-phosphate, inhibits the expression of lipid synthesis and transport genes. These mechanistic findings on the association of the representative bioactive components in Pu-erh teas with the anti-obesity phenotypes, gut microbes, gut metabolite structure and anti-obesity pathways, which were obtained for the first time, provide foundations for developing functional Pu-erh tea.

Reference:

LIU J Y, SONG Z Y, CHEN H H, et al. Association analysis of an anti-obesity mechanism and key ripened Pu-erh tea bioactive components by mimicking human general tea drinking[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(2): 9250030. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250030.

本文編譯內(nèi)容由作者提供

編輯：王佳紅；責(zé)任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創(chuàng)意