南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室聂少平教授团队:解密食品着色剂对人体健康的影响
- 2026-02-13 10:08:55
南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室聂少平教授团队:解密食品着色剂对人体健康的影响
近日，南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室聂少平教授团队在中国工程院院刊《Engineering》发表了题为“Deciphering the Effects of Food Colorants on Host Health: Gut Microbiota Dependent and Independent Pathways”的论文。聂少平教授为通讯作者，QiongniLin为第一作者。 
介绍 食品着色剂添加到食品中，是为了增强其视觉吸引力，并恢复其在生产过程中可能失去的原有外观。长期以来，食品着色剂的主要类型经历了从天然到人工、再回归天然的转变。早期的天然食品着色剂主要来源于植物、动物和矿物。19 世纪的工业革命标志着一次重大转变，苯胺紫等人工着色剂应运而生；这类着色剂凭借着色力强、性价比高的特点迅速普及。但随着毒理学的发展，人们对人工着色剂的健康风险与毒性隐患的担忧日益加剧，这推动天然食品着色剂的应用在 20 世纪迎来了复兴。2023 年，全球食品着色剂市场规模估值达 42 亿美元，预计 2022 至 2027 年将以 4.8% 的年复合增长率持续增长。这一增长势头的核心驱动力，是消费者对外观诱人、品质优良的食品需求不断攀升。此外，食品工业的规模扩张、产品研发的创新突破以及新兴市场的崛起，正为食品着色剂市场创造大量发展机遇。 食品着色剂的摄入会影响宿主的生理状态。天然食品着色剂尤为特殊，这类物质往往兼具生理活性与营养价值，契合了消费者对于兼具视觉吸引力与健康属性的食品的偏好。例如，天然食品着色剂 β- 胡萝卜素是维生素 A 的前体物质，同时具备抗氧化与抗炎活性，能够为宿主带来显著的健康益处。食品、药品和化妆品（FD&C）红 3 号是一种四碘荧光素染料，其化学结构与甲状腺激素相似，这使得它能够与甲状腺激素竞争受体结合位点，进而可能干扰甲状腺激素的正常功能。食品着色剂还可能通过影响肠道菌群来作用于宿主健康。以FD&C红 40 号为代表的人工着色剂，有可能破坏肠道菌群组成与功能的微妙平衡，从而对整体健康产生影响。肠道菌群在调节人体生理过程中扮演着关键角色，它能够通过生成与修饰多种代谢产物和分子，参与肠道内环境维持、肠道屏障功能运转以及肠道激素分泌等生理活动。这些作用机制最终会对人体的代谢健康产生影响。此外，肠道菌群还可将部分食品着色剂代谢转化为有害副产物。例如，某些肠道微生物能够把FD&C红 40 号转化为 1 - 氨基 - 2 - 萘酚 - 6 - 磺酸钠盐，该代谢产物与结肠炎的发生存在关联。 综上，本综述依据食品着色剂的结构特征与来源对其进行了系统分类，同时着重阐述了与其分子结构相关的固有生物学特性。此外，综述还进一步探究了食品着色剂通过肠道菌群依赖途径与非依赖途径对宿主健康产生的影响。通过全面评估食品着色剂的应用现状与研究进展，本综述为现有着色剂的合理施用，以及未来开发更安全、更高效的替代产品奠定了基础。 结论与展望 人们日益认识到，食品着色剂可通过肠道菌群依赖途径与非依赖途径对人体健康产生影响。值得注意的是，富含人工食品着色剂的饮食，可能会破坏肠道菌群与宿主机体之间精密协调的通信系统。这一系统依靠肠道菌群的物种构成与丰度以及食品着色剂分解后产生的代谢产物结构。需要强调的是，剂效关系是一个关键考量因素。许多针对人工食品着色剂的研究 —— 尤其是探究其作用机制及对肠道菌群影响的相关研究 —— 为阐明潜在作用通路与效应，往往会采用相对较高的剂量。但在将这些研究成果外推至人体健康风险评估时，必须结合每日允许摄入量（ADI）等监管安全限值，以及人群实际膳食暴露水平，进行严谨的情境化分析。 除了剂量评估的复杂性之外，将动物模型的研究成果转化至人体应用层面也面临着巨大挑战。尽管小鼠实验的初步证据表明，肠道菌群与超加工食品引发的炎症反应之间存在关联，但受限于食品着色剂对肠道健康影响的人体研究数据，这类结论向人体层面的转化依旧困难重重。事实上，食品着色剂并非人类膳食暴露中最常见的成分，且它们与其他食物及食物基质之间的相互作用，可能会进一步加剧其对肠道影响的复杂性。因此，要直接明确食品着色剂对人体肠道炎症的具体作用，存在较大难度。 尽管存在这些挑战，但鉴于食品着色剂在食品工业中占据关键地位，主动降低其潜在健康风险已成为亟待推进的优先任务。当前的应对策略主要聚焦于三个核心方向：其一，推广天然食品着色剂，从源头上提升安全性；其二，向食品体系中引入 “保护性成分”—— 例如，将食品着色剂与膳食纤维（如抗性糊精、菊粉）、益生元或特定多酚类物质进行复配。这些成分可作为有益微生物的 “养料”，促进其增殖，同时借助自身的凝胶化或包埋作用，改变食品着色剂的消化吸收位点，以此减轻着色剂对肠道菌群的直接影响；其三，随着人类对肠道菌群的认知不断深化，开发更具靶向性的肠道菌群调控策略，用以缓解食品着色剂的不良作用，有望进一步提升这类干预手段的安全性与有效性。 但要进一步优化该策略并开发更具靶向性的干预手段，仍需以透彻解析其内在作用机制为前提。当前相关研究仍存在诸多局限，未来研究亟待引入创新技术与方法。例如，可借助代谢组学技术（对粪便、血液、尿液等样本进行分析），全面绘制膳食中食品着色剂摄入后，宿主 - 菌群共代谢网络的变化图谱。通过筛选特异性代谢生物标志物 —— 如胆汁酸代谢异常、短链脂肪酸含量降低或毒性代谢产物增多等特征 —— 能够更精准地揭示健康风险背后的分子作用通路。此外，整合微生物组学与代谢组学数据以构建预测模型，有望实现对食品着色剂潜在影响的前瞻性评估。最终目标是建立一套基于分子证据的预测性安全防控体系，推动监管模式从 “事后验证” 向 “事前预警” 转型，为精准化食品安全管控提供全新框架。 图文赏析 
图形摘要 
Fig. 1. Biological properties of natural and artificial food colorants 
Fig. 2. Gut microbiota-independent pathway of host health effects by natural food colorants. Signaling pathway. Astaxanthin can regulate AMPK activation in skeletal muscle, thereby ameliorating obesity. Lycopene can not only regulate the TNF-α/NF-κB signaling cascade inducing apoptosis in renal and pancreatic cancer cells, but reduces liver injury by suppressing the ASK1-JNK signaling pathway. Anthocyanins can reverse the suppression of endothelial nitric oxide synthase serine(eNOS) phosphorylation and thereby exert an anti-aging effect. Immune system. Astaxanthin can increase the number of CD8+ T cells while downregulating cluster of differentiation 69 (CD69), major histocompatibility complex II (MHC II), and programmed death 1 (PD-1), thereby reducing the severity of autoimmune hepatitis. Lycopene modulates the host’s immune system by activating autophagy. Enzymatic degradation products. Lycopene is primarily metabolized in the liver into four compounds. Among these metabolites, supplementation with apo-10’-lycopenoic acid can alleviate obesity-induced liver inflammation. 
Fig. 3. Interaction of food colorants with gut microbiota affects host health. The excessive intake of artificial food colorants can disrupt the gut microbiota, potentially leading to diseases. Conversely, certain food colorants, such as azo colorants, can be metabolized by the gut microbiota into aniline compounds, which may also cause diseases. 原文链接 https://doi.org/10.1016/j.eng.2026.01.011
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食品放大镜 | 学者研究成果 薛长湖院士金征宇院士谢明勇院士 陈卫院士朱蓓薇院士孙宝国院士 陈坚院士孙大文院士单杨院士刘仲华院士张和平教授周光宏教授江连洲教授陈峰教授聂少平教授 赵谋明教授赵国华教授李斌教授 王书军教授刘学波教授唐传核教授 张慜教授谢建华教授陈卫教授 谭明乾教授张宇昊教授王静教授 徐岩教授李春保教授孔保华教授 陈士国教授王兴国教授高彦祥教授 黄强教授方亚鹏教授汪勇教授 李媛教授刘志刚教授曾晓雄教授 汪少芸教授姜微波教授刘夫国教授 王强研究员王仲孚教授徐宝才教授 白卫滨教授高振鹏教授易俊洁教授 刘星教授甘人友副研究员范俊峰教授 翟齐啸教授李进伟教授陈启和教授 赵新淮教授杜明教授张名位研究员 侯俊财教授丁郁教授徐鑫教授 David Julian McClements教授王建龙教授 李杨教授陈雪峰、龚频团队许恒毅教授 陆颖健教授刘元法教授秦文教授 李锦铨教授刘俊教授李晓东教授 倪莉教授章宝教授陈廷涛教授 张红印教授盛占武研究员姜瞻梅教授 张德权研究员齐向辉教授郑家荣教授 陈翊平教授姜毓君教授毕金峰研究员 魏新林教授肖安风教授吴彩娥教授 宛晓春教授魏子淏教授龚金炎教授 盛军、田洋团队张娟教授陈小强教授 刘建华教授林松毅教授陈海霞教授 徐志祥教授寇莉萍副教授隋晓楠教授 刘贵珊教授启航教授张春晖研究员 杨兴斌教授 古绍彬教授冯翠萍教授 李玥教授邱超副研究员刘素稳教授 李伟教授田怀香教授丁春邦教授 董秀萍教授吴伟教授张国文教授 张素芳教授潘磊庆教授陈春旭副教授 陈龙副研究员王允圃研究员王子朝副教授 邹小波教授郑金铠研究员孙庆杰教授 梁盈教授熊涛教授钟恬副教授 毛立科副教授房耀维教授孙琦副教授 马森教授闫文杰教授许敏伟教授 魏长庆教授李大鹏教授 
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分子对接与分子动力学黄酮类化合物
食品感官科学与分析农产品贮藏与加工
肉与肉制品蛋与蛋制品水产品
奶及奶制品豆及豆制品果蔬及果蔬制品
大米及米制品
炎症性肠病糖尿病肝病神经疾病
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