基于广靶代谢组学与分子模拟的发酵藜麦关键代谢物鉴定及其α-葡萄糖苷酶抑制机制研究

《Food and Chemical Toxicology》：Identification of key metabolites in fermented quinoa and their α-glucosidase inhibitory mechanisms using widely targeted metabolomics and molecular simulation

本研究系统分析了乳酸菌（LAB）发酵对藜麦代谢物的影响及其关键成分抑制α-葡萄糖苷酶的降糖机制。通过广靶代谢组学发现发酵后黄酮、酚酸类物质显著增加，分子模拟表明其提取物（FQP）通过混合型可逆抑制（IC50=0.17 mg/mL）与酶活性中心形成氢键/疏水作用，为开发新型降糖功能因子提供理论依据。

　　

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Materials and reagents

藜麦种子购自中国忻州繁峙县益康土特产有限公司。乳酸菌菌株（包括干酪乳杆菌LC、发酵乳杆菌LF和鼠李糖乳杆菌LR）购自江苏微康生物科技有限公司。α-葡萄糖苷酶（来源于酿酒酵母）和底物对硝基苯-α-D-吡喃葡萄糖苷（pNPG）购自上海源叶生物科技有限公司。

Effect of fermentation on microscopic structures of quinoa

扫描电镜（SEM）观察显示，未发酵藜麦颗粒结构完整、表面光滑（图1A–1E），而发酵后样品表面变得粗糙，出现不规则孔隙和局部塌陷（图1F–1J）。发酵藜麦的机械强度显著降低，更易在研磨过程中破碎，表明微生物活动破坏了藜麦细胞壁结构，可能促进内部营养成分的释放。

Discussion

藜麦富含碳水化合物和蛋白质，是益生菌发酵的理想原料。本研究通过广靶代谢组学证实，混合乳酸菌发酵显著上调了471种代谢物（包括黄酮和酚酸衍生物），并新发现5种黄酮代谢物。发酵藜麦多酚提取物（FQP）对α-葡萄糖苷酶表现出强效抑制活性（IC₅₀=0.17 mg/mL），其机制为混合型可逆抑制，通过氢键、范德华力和疏水相互作用与酶活性中心结合，诱导酶构象变化从而降低催化效率。该发现为藜麦高值化加工提供了新策略。

Conclusion

本研究系统揭示了乳酸菌发酵对藜麦代谢谱的重塑作用，明确了关键多酚类成分通过多机制协同抑制α-葡萄糖苷酶的分子基础，为开发基于发酵藜麦的糖尿病膳食干预产品奠定了理论依据。