FSHW | 普洱茶減肥的科學性：普洱茶功能組分與減肥功效機制的關聯研究

本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

Introduction

在中國，茶作為食品或藥用的歷史可追溯至數千年前，它盛行于唐、宋，并于明清時期形成較為穩定的制茶工藝流傳至今。按照發酵程度的不同，茶可大致分為未發酵茶（綠茶）、半發酵茶（黃茶、白茶）、全發酵茶（紅茶）和后發酵茶（黑茶）。其中，黑茶因具有大量微生物參與的“后發酵”工藝（圖1），擁有比其他茶種類更豐富的功能活性物質，被譽為天然產物的寶庫。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，普洱茶減肥的機制及不明，且目前后發酵工藝千差萬別，帶來豐富功能組分的同時，也使得普洱茶真正發揮功效的功能組分不明，這也導致了普洱茶整個行業面臨功效宣稱泛濫，機制研究匱乏的窘境。針對這一問題，清華大學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，清華大學化學工程與技術系王怡助理教授，青島農業大學楊松教授等首先通過體外實驗，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，結合多組學分析和分子生物學手段，發現了不同發酵工藝造成的功能組分變化，進而通過不同的機制達到減肥降脂及重塑腸道環境的功效，揭示了兩條“生物活性組分 — 腸道環境變化 — 生物標志物 — 減肥功效”的線索，為普洱茶行業發酵工藝改進，開發功效機制明確的新產品提供了啟發和參考（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胞（steatotic L02 cells）作為體外模型，用市場占比高但發酵工藝不同（5 種為固體發酵工藝，6 種為陰發酵工藝，見原文）的普洱茶（熟茶）分別對其進行干預，考察對脂肪肝病變生物標志物CEBP/α的抑制作用，并分別篩選出2 種發酵工藝中降脂效果最好的普洱茶，按照國標（GB/T 8305—2013）制備其水提物進行下一步研究。

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、木質素、沒食子酸、咖啡因、茶褐素）及40多種揮發性組分進行了定量對比分析。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，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素、沒食子酸和茶褐素。在揮發性組分中， 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制的關系奠定了基礎。

普洱茶體內降脂及重塑腸道環境功效

為了模擬肥胖這一慢性病的形成過程及人的飲茶習慣，該研究用高脂飲食誘導小鼠形成肥胖體內模型，并參考國標（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降脂功效。結果表明，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、血脂指標），同時，還發現了一個有趣的現象，2 種普洱茶在對脂肪組織的組織形態學改善方面表現出了不同的功效：A茶顯著改善棕色脂肪組織（BAT）形態，而B茶則在減小白色脂肪組織脂滴大小方面表現出更好的功效（圖3）。

肥胖與腸道環境（腸道微生物結構、微生物代謝物）密切相關，為了進一步揭示普洱茶減肥功效與腸道環境的重塑功效，該研究對小鼠的腸道內容物進行了16 S擴增子測序及代謝組學測序，并通過生物信息學分析，篩選出兩種普洱茶干預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等數據庫比對進行功能注釋，找到關鍵GM及代謝物。分析結果表明，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節，而B茶的降脂減肥功效則可能來源于對脂質合成轉運過程的抑制（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境

普洱茶減肥機制驗證及關聯分析

為了驗證上文的猜想，該研究通過分子生物學手段（RT-PCR及WB）對分別對脂質合成轉運及BAT功能、能量代謝相關生物標志物進行分子水平分析，結果表明，A茶可上調BAT功能、白色脂肪送色花、產熱等生物標志物在mRNA和蛋白水平的表達、，而B茶可下調脂質合成轉運相關生物標志物在mRNA和蛋白水平的表達。最后，相關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、腸道環境和降脂機制關聯，揭示普洱茶從組分到減肥降脂功效機制的全過程（圖5）。

圖5 兩種普洱茶減肥機制研究及關聯性分析

Conclusion

該研究創新性地選擇了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、減肥降脂功效和機制，發現了普洱茶通過抑制脂質合成或激活BAT來抗肥胖的機制。初步建立了普洱茶“生物活性成分 — GM — 腸道代謝產物 — 分子標志物 — 功效”的兩條線索（圖6），為研究復雜成分食品系統的功效和機理提供了參考。此外，本研究還為進一步探索普洱茶的發酵過程和成分、功能、機理，開發功能明確、機理明確的普洱茶功能性產品提供了啟示和指導。

圖6 普洱茶“生物活性成分—GM—腸道代謝產物—分子標志物—功效”圖譜

第一作者簡介

劉君禹，男，工學碩士，清華大學深圳國際研究生院在讀博士生。主要研究方向為食源天然產物保健功效及機制；食源物質口服遞送體系構建；腸道環境；宏基因組學。目前在SCI累計以一作或共同一作發表學術論文5 篇，累計影響因子＞30，申請國家發明專利1 件。

宋正洋，男，工學碩士，清華大學化學與工程專業博士生，主要研究方向為功能性食品功效與作用機制，干細胞誘導類器官與微流體培養設備開發。撰寫并參與發表文章共4 篇，累計影響因子23。

通信作者簡介

邢新會，工學博士，日本東京工業大學院化學工程專業工學博士。清華大學化工系教授，生物醫藥與健康工程研究院主持工作副院長、博士生導師。主要研究領域：生物化工，生物育種及高通量微流控細胞培養/篩選技術與裝備、酶工程、多糖多肽創制。團隊堅持以問題為導向的工程科學思路，形成了基礎和應用研究、技術和裝備并重的學術特色，通過基礎研究支撐應用轉化，成功實現了多項科研成果的產業化應用。已在國內外學術刊物發表論文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，獲得發明專利80余件，其中3 件國際專利，10余件專利轉化應用。2002年至今擔任清華大學化工系生物化工研究所所長，2009年至2018年6月擔任清華大學化工系副主任。2019年6月至今，擔任清華大學深圳國際研究生院生物醫藥與健康工程國際研究院教授。曾任第十、十一、十二屆全國政協委員，現任中國僑聯委員，北京市僑聯副主席，清華大學僑聯主席，北京市僑聯特聘專家。擔任《Journal of Future Foods》科學主編，《Biochemical Engineering Journal》副主編，《合成生物學》、《中國釀造》、《食品科學》、《生物工程學報》、《Food Sciences and Human Wellness》、《Enzymatic and Microbial Technology》、《Journal of Biotechnology》、《Industrial Biotechnology》、《Microorganisms》編委。

王怡，女，日本大阪大學醫學博士。清華大學化工系生物化工研究所助理教授、清華大學無錫應用技術研究院中心主任。主要研究領域為天然活性多糖與多肽藥物創制，微流控類器官培養技術、裝備及其應用等。目前已在Carbohydrate Polymer、Food Chemistry、Food Science and Human Wellness、Cancer Medicine以及Cell Biochemistry and Function等SCI收錄刊物上發表論文20余篇，公開和授權發明專利12 項，負責或參與科技部、國家自然科學基金委員會以及地方基金等項目13 項。擔任《Journal of Future Foods》、《Journal of Food Quality》、《食品工業科技》、《食品研究與開發》青年編委。

楊 松 ，1977 年生，男，博士，青島農業大學生命科學學院教授，博導，兼任山東省應用真菌重點實驗室主任、首席，中國生物化工專委會常委，中國一碳生物技術專委會常委，山東省微生物學會理事。一直工作在微生物代謝和合成生物工程，主要包括甲基細菌代謝調控與細胞工廠構建、農作物甲基益生菌研發及食藥用菌天然藥物合成。在Nature Communications、 Metabolic Engineering、 mBio、Bioresource Technology、 Applied Environmental Microbiology等發表論文60多篇，授權發明專利8 項，學術著作4 部，山東省優秀研究生指導教師。

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.

本文編譯內容由作者提供

編輯：王佳紅；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創意