《Trends in Food Science & Technology》：From Food Odors to Metabolic and Brain Health Regulation: The Mediating Role of the Olfactory System and Future Perspectives
編輯推薦：
嗅覺系統作為連接外部環境與內部生理穩態的關鍵界面，其功能異常與阿爾茨海默病、抑郁及代謝紊亂密切相關。本文系統綜述食物衍生物氣味分子通過嗅覺-邊緣系統軸調節神經遞質（如GABA、5-HT、DA）、神經營養因子（如BDNF）表達，抑制炎癥反應，改善認知功能及代謝平衡（血糖、血脂）的機制。整合神經生物學、營養學及臨床醫學證據，提出氣味分子干預策略在非侵入性改善腦健康與代謝穩態中的多靶點潛力。
作者：宋毅、金安文、譚木秋、謝慶剛、李一玲、劉志剛
西北農林科技大學食品科學與工程學院，中國陜西省楊凌市712100
摘要：
背景
嗅覺系統是外部環境與內部生理穩態之間的關鍵接口。由于其獨特的神經解剖結構，能夠直接向邊緣腦區傳遞信號，嗅覺功能障礙已被確定為阿爾茨海默病、抑郁癥和代謝紊亂等疾病的早期生物標志物。盡管最近的研究表明食物中的氣味分子可以通過嗅覺系統進入中樞神經系統，但在系統地研究這些氣味分子如何調節中樞和周圍代謝健康方面仍存在明顯空白。
研究范圍與方法
本綜述全面探討了嗅覺系統在維持生命周期健康中的作用，重點關注其與認知記憶、情緒調節和代謝穩態的相互作用。我們綜合了當前關于使用食物中的氣味分子進行干預的機制和治療效果的證據，整合了來自神經生物學、營養學和臨床科學的最新多學科進展，以提供一個全面的健康促進框架。
主要發現與結論
現有證據表明，食物中的氣味分子能有效激活邊緣系統，調節神經遞質水平，調控神經營養因子的表達，并減輕炎癥反應。這些機制在緩解神經系統疾病和情緒障礙方面具有巨大潛力，同時還能調節葡萄糖和脂質代謝。盡管仍需進一步研究以確定安全劑量和長期效果，并明確相關的神經回路，但本綜述認為食物中的氣味分子代表了一種有前景的、非侵入性的、多靶點的干預策略。作為嗅覺-大腦軸的調節劑，這些氣味分子為同步大腦健康和代謝穩態提供了新的途徑。
引言
作為最古老和原始的感覺方式，嗅覺是生物體與外部化學環境進行信息交換的基礎。它不僅決定了物種識別食物來源和躲避危險的能力，還調節進食行為、社會互動和情緒狀態（Bratman等人，2024年）。在所有感覺系統中，嗅覺的神經通路非常獨特：一旦識別到氣味分子，信息會直接從嗅球傳遞到邊緣系統中的核心腦區，包括杏仁核（AMG）、海馬體和內嗅皮層（EC）（Kehl等人，2024年）。這種特殊的通路使嗅覺具有影響情緒、學習和記憶的獨特能力，從而成為連接外部環境與生物體內部生理和心理狀態的關鍵橋梁（Bothwell等人，2023年）。
長期以來，由于嗅覺功能相對于視覺和聽覺似乎較弱，因此沒有得到足夠的重視。值得注意的是，嗅覺的作用在個體的整個生命周期中都是持續且動態的（Poirier & Melin，2024年）。它從早期生命中的母子依戀和神經發育開始，到成年后調節社會行為和情緒狀態，最終成為老年人認知健康的臨床指標（Kostka & Hanganu-Opatz，2023年）。由于嗅覺信號直接傳遞到邊緣系統，其輸入的損傷會直接影響該神經回路的穩定性和調節能力（Fatuzzo等人，2023年）。研究發現，嗅球切除會導致類似抑郁的行為變化，并伴有邊緣系統的神經振蕩功能受損（Li等人，2023年）。此外，慢性鼻炎的局部微生物群失衡和炎癥因子的浸潤會通過“鼻-腦軸”觸發小膠質細胞的激活，從而參與神經炎癥的發生（Vásquez-Pérez等人，2025年）�？傮w而言，這些發現表明嗅覺通路超越了簡單的感覺處理功能，是一個連接邊緣系統功能障礙、異常神經振蕩和鼻-腦相關炎癥的功能樞紐，從而促進了情緒和認知障礙的發病機制（Lan等人，2024年）。
因此，最近的研究表明，嗅覺系統不僅僅是一個被動的氣味檢測器，而是一個主動的、多維度的系統健康調節器和疾病預防標志物（J. Li等人，2025年）。新興證據表明，通過氣味分子靶向嗅覺系統可以改善認知功能、情緒狀態和代謝穩態（Choi & Kim，2025年）。研究發現，天然植物精油如薰衣草和佛手柑可以通過嗅覺通路激活邊緣系統，調節神經遞質（如GABA、5-HT、DA）和神經營養因子（如BDNF）的表達，并表現出抗焦慮、抗抑郁和改善記憶的多種效果（Li等人，2024年；S. Zhang等人，2025年；Zhu等人，2025年）。同樣，食物中的氣味分子如薄荷及其主要成分薄荷醇可以減少Aβ沉積并增強抗氧化酶活性，從而改善阿爾茨海默病模型小鼠的學習和記憶能力（Casares等人，2023年；Lv等人，2022年）。檸檬氣味通過上調海馬體突觸蛋白和BDNF/TrkB信號通路來改善認知障礙（Liu等人，2020年）。此外，定期和多樣化地暴露于各種氣味的嗅覺訓練類似于為大腦提供持續的感覺刺激（Pieniak等人，2022年）。在臨床實踐中，嗅覺訓練通常使用檸檬、迷迭香和橙子等與食物相關的精油。這些氣味可以增加相關腦區的皮質厚度，改善輕度認知障礙者的記憶，并有助于放松和緩解焦慮（Loughnane等人，2024年）。
為了全面客觀地整合多學科證據，我們在PubMed、Web of Science和Google Scholar等多個電子數據庫中進行了文獻搜索。搜索策略使用了“嗅覺系統”、“食物中的氣味分子”、“大腦健康”和“代謝穩態”等關鍵詞，以識別原始研究和高影響力的綜述。基于這些發現，本綜述綜合了多個學科的前沿進展，特別關注嗅覺系統作為連接外部環境、中樞神經系統和周圍代謝的關鍵紐帶。更重要的是，我們全面探討了使用食物中的氣味分子作為健康改善方法的理論基礎、改進潛力及未來挑戰，強調了這些氣味在增強認知功能、神經保護、情緒調節和代謝健康方面的獨特優勢。
部分摘錄
嗅覺受體與信號傳導
作為人類與環境互動最原始的感覺方式之一，嗅覺不僅使我們能夠識別食物、毒素和有害氣味，還能調節進食行為、社會交流和情緒狀態（Firestein，2001年）。因此，嗅覺系統是環境感知的關鍵感覺通路。
嗅覺感知依賴于空氣中的化學物質與嗅覺受體的結合（Gu等人，2025年）。
嗅覺在個體發展中的作用
作為最早發育并參與環境適應的感覺系統，嗅覺在從胎兒期到老年的整個過程中都發揮著不可替代的作用（Cai等人，2024年；Poirier & Melin，2024年）。研究表明，嬰兒嗅覺上皮中的纖毛嗅覺神經元在胚胎階段開始形成，并在出生后表現出對母乳和乳汁氣味的特異性識別能力（Schaal等人，2020年）。
氣味分子的類型與來源
氣味分子是揮發性化合物，可以通過嗅覺系統引發感知反應，包括含有生物活性成分的植物精油（EOs）以及食物中的芳香分子（Choi & Kim，2025年）。這些化學結構多樣的化合物主要分為單萜類、倍半萜類、酯類、醛類和酚類化合物（Vora等人，2024年）。這種結構多樣性不僅具有分類意義，還對其氣味特征起著關鍵作用。
結論與展望
嗅覺通路作為一種獨特的感覺-調節接口，使食物中的氣味分子能夠影響神經活動、情緒狀態和代謝平衡。與其他感覺方式不同，嗅覺通路為食物中的氣味分子與人類健康提供了直接高效的連接。因此，本綜述從傳統的營養分析轉向了食物中未被充分重視的嗅覺維度。我們認為，嗅覺系統不僅...
未引用的參考文獻
Hong等人，2022年；Li等人，2025年；Li等人，2025年；Takemoto等人，2020年；Zhang等人，2025年；Zhang等人，2025年。
作者貢獻聲明
宋毅：概念構思、初稿撰寫。
金安文：撰寫、審稿與編輯。
譚木秋：撰寫、審稿與編輯。
謝慶剛：撰寫、審稿與編輯。
李一玲：監督、撰寫、審稿與編輯。
劉志剛：概念構思、監督、撰寫、審稿與編輯。
致謝
本工作得到了“科技創新2030腦科學與類腦智能技術項目”（2022ZD0208100）、陜西省干旱地區農業實驗室（2024ZY-JCYJ-02-44）以及陜西省科技廳的關鍵研發計劃（2023-YBNY-184）的支持。我們感謝Xu Fangran女士在制作圖表方面的協助。
