气升式生物反应器规模化生产软枣猕猴桃不定根及其对金黄色葡萄球菌的抗菌机制研究

为解决软枣猕猴桃(Actinidia arguta)根部天然生长受限导致的活性成分生产难题，研究人员通过气升式生物反应器实现不定根(ARs)规模化培养，获得总黄酮(946.9 mg L?1)、三萜(438.9 mg L?1)等高活性产物。其提取物(ARE)对金黄色葡萄球菌(S. aureus)的最小抑菌浓度达8.0 mg mL?1，通过破坏细胞膜完整性、抑制磷酸戊糖途径发挥抗菌作用，为天然抗菌剂开发提供新思路。

　　

软枣猕猴桃(Actinidia arguta)根部虽富含多种生物活性物质，但受限于自然生长条件难以规模化获取。这项突破性研究创新性地采用气升式生物反应器(aire-lift bioreactor)培养不定根(adventitious roots, ARs)，通过优化接种密度(10 g L^?1)、通气量(0.075 vvm)和培养周期(40天)等参数，成功实现活性成分的高效生产——每升培养物可获得946.9毫克总黄酮(flavonoids)、438.9毫克三萜(triterpenoids)，以及具有药理价值的齐墩果酸(oleanolic acid, 5.5 mg L^?1)和熊果酸(ursolic acid, 3.6 mg L^?1)。

更令人振奋的是，不定根提取物(AR extract, ARE)对耐药性病原菌金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)展现出显著抑制作用。实验数据显示，其最小抑菌浓度(MIC)为8.0 mg mL^?1。深入机制研究发现，ARE能破坏细菌细胞膜完整性——这通过检测到碱性磷酸酶、电解质、核酸和蛋白质等胞内物质的异常泄漏得到证实。更有趣的是，ARE还能精准靶向细菌能量代谢，通过调控磷酸戊糖途径(hexose monophosphate pathway)抑制病原菌的呼吸作用。

该研究不仅建立了植物不定根工业化生产的标准化方案，更为研发新型天然源抗菌剂提供了理论依据，在功能性食品和医药领域具有广阔应用前景。