DOI: https://doi.org/10.3389/fnut.2026.1767453
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41693952
تاريخ النشر: 2026-01-29
المؤلف: Nouf Abdullah Alharbi
الموضوع الرئيسي: المركبات النباتية والأنشطة المضادة للأكسدة
نظرة عامة
تستعرض هذه القسم تأثير التخمير على البوليفينولات، وهي مركبات حيوية نشطة في الأطعمة النباتية معروفة بخصائصها المضادة للأكسدة، والمضادة للالتهابات، والمضادة للميكروبات. تعمل عملية التخمير، التي تسهلها إنزيمات ميكروبية مثل الجليكوسيداز، والإسترازات، والدكاربوكسيلاز، على تحويل البوليفينولات—خصوصًا الفلافونويدات والأحماض الفينولية—إلى مستقلبات أكثر حيوية. تعزز هذه التحولات من ذوبانها، واستقرارها، ونشاطها المضاد للأكسدة، مما يحسن من امتصاصها في الجهاز الهضمي. علاوة على ذلك، تؤثر مستقلبات البوليفينول المخمرة بشكل إيجابي على ميكروبيوتا الأمعاء من خلال تعزيز البكتيريا المفيدة مثل *Lactobacillus* و*Bifidobacterium*، بينما تثبط الأنواع المسببة للأمراض، مما يدعم صحة الأمعاء ويقلل الالتهاب.
على الرغم من النتائج الواعدة، تسلط المراجعة الضوء على الفجوات المعرفية الموجودة بشأن المسارات الميكروبية المحددة المعنية في تحويل البوليفينول والنتائج الصحية المرتبطة بها. تدعو إلى ضرورة تركيز الأبحاث المستقبلية على رسم خرائط هذه المسارات الحيوية الميكروبية وإجراء دراسات تدخل بشرية محكمة باستخدام أساليب متعددة الأوميات للتحقق من الفوائد الصحية النظامية لمستقلبات البوليفينول المخمرة. بالإضافة إلى ذلك، يُقترح أن تكون التقدمات في تكنولوجيا التخمير، بما في ذلك التخمير الدقيق، وسائل لتحسين الأطعمة الوظيفية الغنية بالبوليفينول، مستفيدة من المنتجات الثانوية الغذائية غير المستغلة لتحقيق حلول صحية وبيئية مستدامة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث البوليفينولات، وهي مجموعة متنوعة من المستقلبات الثانوية المستمدة من النباتات والتي تشكل جزءًا كبيرًا من المركبات الحيوية النشطة في النظام الغذائي البشري. هذه المركبات شائعة في مجموعة متنوعة من الأطعمة، مثل الفواكه، والخضروات، والحبوب، والمشروبات مثل الشاي والنبيذ، مما يساهم في الخصائص الحسية مثل اللون والطعم. ينبع الاهتمام العلمي بالبوليفينولات الغذائية من خصائصها القوية المضادة للأكسدة، والمضادة للالتهابات، والمضادة للميكروبات، والمعدلة للمناعة، والتي ترتبط بشكل متزايد بالوقاية من الأمراض المزمنة غير المعدية وإدارتها.
ميكانيكيًا، يُعتقد أن البوليفينولات تمارس آثارها المفيدة من خلال التقاط أنواع الأكسجين التفاعلية، وتعديل مسارات الإشارات المعتمدة على الأكسدة والاختزال، وتقليل الوسائط المؤيدة للالتهابات، وتثبيط الهياكل الميكروبية وتكوين الأغشية الحيوية. يشير هذا إلى أن البوليفينولات يمكن أن تعمل كعوامل علاجية فعالة لتعزيز الصحة وإدارة الاضطرابات المرتبطة بالالتهابات. ومع ذلك، تشير الورقة إلى أن الآثار البيولوجية للبوليفينولات في الجسم تتطلب مزيدًا من التحقيق لفهم فوائدها الصحية المحتملة بشكل كامل.
طرق
تحدد هذه القسم نهجًا متعدد الأوميات لدراسة تخمير البوليفينولات، مع التركيز على دمج الميتاجينوميات، والميتاترنسكريبتوميات، والبروتيوميات، والميتابولوميات. تتيح هذه الاستراتيجية الشاملة للباحثين ربط تركيب المجتمع الميكروبي مع الأنشطة الوظيفية وملفات المستقلبات الناتجة. توفر الميتاجينوميات رؤى حول الجرد التصنيفي والوظيفي لجينوميات التخمير، مما يحدد الأنواع الميكروبية الرئيسية وجيناتها المرتبطة المعنية في استقلاب البوليفينول، مثل β-glucosidases و tannases. ومع ذلك، لا تشير الميتاجينوميات بمفردها إلى نشاط الجين، مما يستلزم استخدام الميتاترنسكريبتوميات لتقييم التعبير الجيني أثناء التخمير، مما يساعد في تحديد الأنواع النشطة ومساهماتها في تحويل البوليفينول.
تعزز البروتيوميات هذا الفهم من خلال قياس البروتينات والإنزيمات، وربط التعبير الجيني بالنشاط التحفيزي وكشف الآلية الإنزيمية المحددة المعنية في تحلل البوليفينول. بالإضافة إلى ذلك، حددت الفحص الميتاجينومي الوظيفي المدمج مع التحليل الجليكوزي إنزيمات تقطع N-glycans الكبريتية، مما يبرز فوائد دمج الجينوميات مع الجليكوميات. تلتقط الميتابولوميات التغيرات الديناميكية في البوليفينولات ومستقلباتها أثناء التخمير، مما يسمح برسم خرائط مسارات التحول. بشكل عام، يوفر هذا الإطار متعدد الأوميات فهمًا ميكانيكيًا لكيفية معالجة مزيجات البوليفينول المعقدة إلى مستقلبات حيوية نشطة، مما يسهل التصميم العقلاني لثقافات البدء وعمليات التخمير التي تعزز جودة الطعام والفوائد الصحية.
مناقشة
تسلط المناقشة الضوء على التفاعل المعقد بين البوليفينولات والتخمير الميكروبي، مع التأكيد على كيفية تعزيز التخمير من توافر البوليفينولات الحيوية ونشاطها الحيوي. تُعرف الأطعمة المخمرة، التي تشمل مجموعة متنوعة من المنتجات النباتية، بقدرتها على تعديل صحة الأمعاء من خلال تحويل البوليفينولات إلى أشكال أكثر نشاطًا حيويًا. تحدث هذه التحولات عبر إنزيمات ميكروبية تقوم بتحليل الروابط الجليكوسيدية، مما يحرر الأجليكوزات والمستقلبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض التي تظهر ذوبانية محسنة وخصائص مضادة للأكسدة مقارنةً بنظيراتها غير المخمرة. تشير الدراسات السريرية وما قبل السريرية إلى أن الاستهلاك المنتظم لهذه الأطعمة يمكن أن يعزز تنوع الميكروبات المعوية، ويقوي سلامة الحاجز المعوي، ويقلل الالتهاب النظامي.
علاوة على ذلك، تحدد المراجعة الفجوات الكبيرة في الأبحاث الحالية، خاصة فيما يتعلق بالتحليل التفصيلي لمستقلبات البوليفينول المحددة ونتائجها الصحية. تعقد التباينات في الميكروبيومات المعوية الفردية من ترجمة النتائج من الدراسات المخبرية إلى تطبيقات الصحة البشرية. لمعالجة هذه التحديات، يدعو المؤلفون إلى رسم خرائط منهجية لمسارات التحول الميكروبي وتحليلات الميتابولوم الشاملة، جنبًا إلى جنب مع دراسات تدخل بشرية مصممة جيدًا. يهدف هذا النهج إلى تحسين إنتاج الأطعمة الوظيفية الغنية بمستقلبات البوليفينول الحيوية النشطة، مما يسهم في تحسين النتائج الصحية المتعلقة بصحة الأمعاء والالتهابات.
DOI: https://doi.org/10.3389/fnut.2026.1767453
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41693952
Publication Date: 2026-01-29
Author(s): Nouf Abdullah Alharbi
Primary Topic: Phytochemicals and Antioxidant Activities
Overview
This section reviews the impact of fermentation on polyphenols, which are bioactive compounds in plant-based foods recognized for their antioxidant, anti-inflammatory, and antimicrobial properties. The fermentation process, facilitated by microbial enzymes such as glycosidases, esterases, and decarboxylases, transforms polyphenols—particularly flavonoids and phenolic acids—into more bioavailable metabolites. These transformations enhance their solubility, stability, and antioxidant activity, thereby improving gastrointestinal absorption. Furthermore, fermented polyphenol metabolites positively influence gut microbiota by promoting beneficial bacteria like *Lactobacillus* and *Bifidobacterium*, while inhibiting pathogenic species, which collectively supports gut health and reduces inflammation.
Despite the promising findings, the review highlights existing knowledge gaps regarding the specific microbial pathways involved in polyphenol transformation and the associated health outcomes. It calls for future research to focus on mapping these microbial biotransformation pathways and conducting well-controlled human intervention studies employing multi-omics approaches to validate the systemic health benefits of fermented polyphenol metabolites. Additionally, advancements in fermentation technology, including precision fermentation, are suggested as means to optimize polyphenol-enriched functional foods, leveraging underutilized food by-products for sustainable health and environmental solutions.
Introduction
The introduction of the research paper discusses polyphenols, a diverse group of plant-derived secondary metabolites that constitute a significant portion of bioactive compounds in the human diet. These compounds are prevalent in various foods, such as fruits, vegetables, cereals, and beverages like tea and wine, contributing to sensory attributes such as color and taste. The scientific interest in dietary polyphenols stems from their potent antioxidant, anti-inflammatory, antimicrobial, and immunomodulatory properties, which are increasingly associated with the prevention and management of chronic noncommunicable diseases.
Mechanistically, polyphenols are believed to exert their beneficial effects by scavenging reactive oxygen species, modulating redox-dependent signaling pathways, reducing pro-inflammatory mediators, and inhibiting microbial structures and biofilm formation. This suggests that polyphenols could serve as effective therapeutic agents for promoting health and managing inflammation-related disorders. However, the paper notes that the in vivo biological effects of polyphenols require further investigation to fully understand their potential health benefits.
Methods
The section outlines a multi-omics approach to studying the fermentation of polyphenols, emphasizing the integration of metagenomics, metatranscriptomics, proteomics, and metabolomics. This comprehensive strategy enables researchers to connect microbial community composition with functional activities and the resultant metabolite profiles. Metagenomics provides insights into the taxonomic and functional gene inventory of fermentation microbiomes, identifying key microbial taxa and their associated genes involved in polyphenol metabolism, such as β-glucosidases and tannases. However, metagenomics alone does not indicate gene activity, necessitating the use of metatranscriptomics to assess gene expression during fermentation, which helps identify active taxa and their contributions to polyphenol biotransformation.
Proteomics further enhances this understanding by quantifying proteins and enzymes, linking gene expression to catalytic activity and revealing the specific enzyme machinery involved in polyphenol catabolism. Additionally, functional metagenomic screening combined with glycoanalytics has identified enzymes that cleave sulfated N-glycans, showcasing the benefits of integrating genomics with glycomics. Metabolomics captures the dynamic changes in polyphenols and their metabolites during fermentation, allowing for the mapping of transformation pathways. Overall, this multi-omics framework provides a mechanistic understanding of how complex polyphenol mixtures are processed into bioactive metabolites, facilitating the rational design of starter cultures and fermentation processes that enhance food quality and health benefits.
Discussion
The discussion highlights the complex interplay between polyphenols and microbial fermentation, emphasizing how fermentation enhances the bioavailability and bioactivity of polyphenolic compounds. Fermented foods, which include a variety of plant-based products, are recognized for their ability to modulate gut health through the transformation of polyphenols into more bioactive forms. This transformation occurs via microbial enzymes that hydrolyze glycosidic bonds, releasing aglycones and low-molecular-weight metabolites that exhibit improved solubility and antioxidant properties compared to their non-fermented counterparts. Clinical and preclinical studies suggest that regular consumption of these foods can enhance gut microbial diversity, strengthen intestinal barrier integrity, and reduce systemic inflammation.
Furthermore, the review identifies significant gaps in current research, particularly regarding the detailed analysis of specific polyphenol metabolites and their health outcomes. The variability in individual gut microbiomes complicates the translation of findings from laboratory studies to human health applications. To address these challenges, the authors advocate for systematic mapping of microbial biotransformation pathways and comprehensive metabolomic analyses, alongside well-designed human intervention studies. This approach aims to optimize the production of functional foods rich in bioactive polyphenolic metabolites, ultimately contributing to better health outcomes related to gut health and inflammation.