绿原酸在动物胃和小肠中，主要代谢生成咖啡酸和奎宁酸。研究表明，只有约1/3绿原酸在胃和小肠被吸收，其主要原因在于绿原酸的亲水性使其较难通过亲脂性的膜屏障。细胞培养试验发现，绿原酸及其异构体在胃上皮细胞的吸收机制，发现均以细胞旁途径转运、被动扩散方式吸收，其中异绿原酸（异绿原酸A、异绿原酸B和异绿原酸C）、绿原酸、新绿原酸以及隐绿原酸的表观渗透系数约为0.2cm/s，时间和浓度梯度呈线性关系。另外，大鼠胃结扎后灌服绿原酸，在胃的静脉和主动脉均检测到绿原酸，这也证实了绿原酸在胃内以原型被吸收。Stalmach等研究发现，给健康人饮用咖啡（含有412μmol的绿原酸）后1h，在血浆中检测到绿原酸的代谢产物咖啡酸－3′－硫酸盐、阿魏酸－4′－硫酸盐以及3－O－咖啡酰基奎宁内酯硫酸盐，说明绿原酸在小肠中发生分解。而小鼠小肠灌注绿原酸，发现部分绿原酸在小肠中被糖苷酶和酯酶分解，酯键断裂生成奎宁酸和咖啡酸；其中部分咖啡酸被肠道吸收，通过肝肠循环进入肝脏，咖啡酸的羟基儿茶酚邻位在甲基转移酶的作用下发生甲基化，形成邻位羟基－甲氧基，转化为阿魏酸和异阿魏酸。部分阿魏酸在还原酶的作用下生成二氢阿魏酸，阿魏酸、异阿魏酸以及二氢阿魏酸由肝静脉进入血液循环，部分发生硫酸盐化，分别生成阿魏酸－4′－硫酸盐、异阿魏酸－4′－硫酸盐以及二氢阿魏酸－4′－硫酸盐。另外，小鼠小肠灌注绿原酸，在血浆中并未检测到奎宁酸及其代谢产物，可能是奎宁酸并未在小肠中被吸收，而是在结肠被肠道菌群代谢。再者，小肠中部分绿原酸被肠道直接吸收，进入血液循环系统，发生硫酸盐化反应生成硫酸盐代谢产物。

未被胃和小肠吸收的绿原酸直接进入大肠，约占总量的2/3，结肠对其代谢和吸收发挥关键作用。大部分绿原酸在结肠被大肠杆菌、双歧杆菌和加氏乳杆菌等菌群产生的酯酶水解生成咖啡酸和奎宁酸。还有部分绿原酸发生酯基位置异构形成新绿原酸和隐绿原酸，进入血液循环系统，发生硫酸盐化反应分别生成5－O－咖啡酰基奎宁内酯硫酸盐和4－O－咖啡酰基奎宁内酯硫酸盐。绿原酸分解生成的咖啡酸有2种代谢途径：1）通过细胞旁途径转运和被动扩散方式吸收，进入肝脏进行后续代谢，在肝脏中还原酶作用下发生氢化作用生成二氢咖啡酸，二氢咖啡酸通过肝静脉进入血液循环，部分二氢咖啡酸发生硫酸盐化，生成二氢咖啡酸－3′－硫酸盐，或者与小肠中咖啡酸进入肝脏代谢途径相同；2）未被肠道吸收的一部分咖啡酸由肠道菌群作用发生甲基化反应生成阿魏酸和异阿魏酸，而后被肠道直接吸收，进入血液循环，发生硫酸盐化反应，分别生成阿魏酸－4′－硫酸盐和异阿魏酸－4′－硫酸盐。还有一种途径是阿魏酸、异阿魏酸以及肠道中未降解的咖啡酸在肠道中发生葡糖苷酸化代谢，以葡糖苷酸化形式吸收。绿原酸分解生成的奎宁酸在结肠微生物的作用下，代谢产生马尿酸和香豆素。其中马尿酸的生成途径为：奎宁酸在肠道菌群的作用下首先脱去1分子水形成莽草酸，而后莽草酸脱甲基形成苯甲酸，苯甲酸与甘氨酸结合形成马尿酸随尿液排出体外。奎宁酸分解生成的香豆素被肠道直接吸收进入血液循环。研究证实，口服绿原酸，在动物的血浆和尿液中均检测到绿原酸的代谢产物阿魏酸、马尿酸以及香豆素。另外，酯化后生成的新绿原酸在儿茶酚－O－甲基转移酶作用下发生甲基化反应生成5－阿魏酰奎宁酸，进而被肠道微生物产生的酯酶水解形成阿魏酸和奎宁酸。后续代谢途径与上述相同。

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