文章首次利用酸性离子液体作为催化剂高效合成了三丁酸甘油酯和三丙酸甘油酯，随后揭示了膳食添加三丁酸甘油酯和三丙酸甘油酯可显著改善肠道菌群失调，并有效缓解小鼠结肠炎，为三丁酸甘油酯和三丙酸甘油酯开发为有益肠道健康的膳食补充剂提供了科学证据。
研究背景
短链脂肪酸（SCFAs）主要包括丁酸与丙酸，是膳食纤维在肠道内经微生物代谢产生的主要产物，在维持肠道健康方面具有多重作用。首先，SCFAs是结肠细胞的主要能量来源；其次能通过调节黏液分泌、增强肠上皮完整性来维持肠道屏障功能；同时具有显著抗炎活性；此外还能降低结肠环境pH值，促进有益微生物生长并抑制病原体定植，从而维持宿主-微生物稳态。
但丁酸与丙酸带有类似呕吐物或体臭的不良气味，且因挥发性导致储存期短，无法直接作为口服膳食补充剂。三丁酸甘油酯（Tb）与三丙酸甘油酯（Tp）作为三酰甘油酯，分别含有三个丁酸与三个丙酸分子。它们具有无腐蚀性、非挥发性、热稳定性好及气味温和的特点，口服后不会被胃部分解，而是经胰脂肪酶在肠道内逐步水解释放丁酸与丙酸。此前药代动力学研究表明，与直接补充丁酸相比，口服Tb能维持更稳定持久的血浆丁酸浓度且无毒性，因而是理想的膳食补充剂选择。然而迄今尚未见采用酸性离子液体催化合成Tb与Tp的研究报道。
本研究首要目标是以甘油、丁酸/丙酸为底物，以1-磺丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐为催化剂，分别合成Tb与Tp；其次以小鼠为模型，探究Tb与Tp对葡聚糖硫酸钠诱导结肠炎的缓解作用及其对肠道菌群的调控效应。我们提出假说：膳食Tb与Tp能通过肠道菌群的调控，增强肠道屏障功能、抑制结肠炎症反应与氧化应激，从而缓解结肠炎症状。
结论
本研究成功采用酸性离子液体催化剂合成Tb与Tp，转化率达93%以上。动物实验结果表明：膳食添加Tb与Tp能通过增强肠道屏障完整性、减轻氧化应激、抑制NF-κB信号通路及降低结肠促炎因子水平，有效缓解小鼠结肠炎症状。并且，Tb与Tp可通过提升菌群多样性、抑制病原菌生长及促进有益菌增殖来重构肠道微生态，从而改善菌群失调。抗生素清除菌群与粪便微生物移植实验也进一步证实，经Tb与Tp调控的肠道菌群是缓解结肠炎、改善肠道屏障功能并抑制炎症反应的关键机制。本研究系统揭示了Tb与Tp对肠道健康的保护作用，为其开发作为改善肠道健康的膳食补充剂提供了科学依据。
实验图表
Fig. 1. Graphical abstract
Fig. 2. Synthesis and characterization of Tb.
Fig. 3.Synthesis and characterization of Tp.
Fig. 4. Dietary supplementation of Tb and Tp alleviated DSS-induced colitis in mice.
Fig. 5. Dietary supplementation of Tb and Tp improved the intestinal barrier function.
Fig. 6. Dietary supplementation of Tb and Tp reduced the colonic oxidative stress in DSS-induced colitis mice.
Fig. 7. Dietary supplementation of Tb and Tp reduced the inflammatory responses in DSS-induced colitis mice.
Fig. 8. Gut microbiota diversity and composition.
Fig. 9. Key gut microbes shown by LEfSe and their correlation with colitis-related parameters.
Fig. 10. Effects of Tb and Tp on DSS-induced colitis in pseudo germ-free mice.
Fig. 11. Fecal microbiota transplantation (FMT) from Tb/Tp-treated donor mice could alleviate acute colitis in recipient mice.
通讯作者简介
陈振宇，广东药科大学强药领军教授，曾任香港中文大学卓敏讲座教授，博士生导师。荣膺香港特首亲自颁发的荣誉勋章，是美国化学学会农业与食品学部Fellow、英国皇家化学学会Fellow和国际功能食品学会Fellow，曾担任香港特别行政区食品安全专家委员会主席，是国家食品安全风险评估专家委员会委员、国家国民营养健康专家委员会委员。长期致力于慢性疾病营养干预及分子机制探究、功能食品的研发与功效评估、食源性危害物安全评价与防控研究。先后主持香港政府研究资助局基金(GRF)和香港健康与医学研究基金(HMRF)等共 41 项。先后发表 SCI 论文 300多篇，其中 JCR 一区论文 155 篇，总被引次数高达 22000次，H-index 为80，其中单篇最高引用次数为 788 次。出版 16 本著作，申请 10 余件发明专利，在全球范围内受邀做学术报告 150 余次。担任食品领域 Top 一区期刊《Food Chemistry 》Editor、《Phytomedicine》副主编、《Journal of Agricultural and Food Chemistry》副主编、JCR一区期刊《Food Reviews International》副主编、《Food Chemistry International》创刊主编、《Food & Medicine Homology》资深编辑。兼任《Journal of Functional Foods》、《Food & Function》、《Food Science and Human Wellness》等期刊编委。荣获美国化学学会农业及食品化学研究奖、教育部自然科学二等奖 2 次(排名第 1 和第 5)、中文大学优秀科研奖等，连续多年入选全球顶尖前10万科学家榜单和全球前2%科学家年度及终身影响力榜单。
第一作者简介
黄寿和，广东药科大学食品科学学院强药学术骨干，硕士生导师。本科毕业于南昌大学预防医学，硕士毕业于南昌大学基础医学专业，博士毕业于香港中文大学食品及营养科学专业，并于香港中文大学生命科学学院开展博士后研究。获评南昌大学优秀硕士毕业生，还获得了公共卫生执业医师资格。其科研聚焦食品营养与健康，着重探索膳食活性成分重塑肠道菌群生态，以调控肠道功能与免疫的机制。迄今为止在Chemical Engineering Journal、Food Science and Human Wellness、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Food Chemistry、Nature Communications、Science Bulletin等期刊上发表 SCI 论文18篇，申报发明专利1项，并担任Food & Function、Food Reviews International，Cell Biology and Toxicology等期刊审稿人。
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2025-11-30
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