发酵黄精多糖的结构解析及其通过PPARα/CD36-CPT-1通路调控脂质代谢的机制研究

本研究针对传统黄精加工方法能耗高、标准化程度低的问题，通过酵母-根霉混合发酵技术提取黄精多糖（FBPSP），系统解析其结构特征并探究抗脂质活性机制。结果表明FBPSP具有更复杂的单糖组成（D-半乳糖26.58%，葡萄糖25.43%，D-半乳糖醛酸22.39%）和更高热稳定性，能显著抑制HepG2细胞脂质积累27%，下调TG、TC、LDL-c水平，通过抑制PPARα/CD36和激活CPT-1调控脂代谢。该研究为开发功能性食品替代传统加工提供新策略。

　　

黄精（Polygonatum sibiricum）作为药食同源的传统中药材，需通过加工处理降低其食用时产生的麻舌感并增强功能活性。然而，传统的蒸晒法等加工方式存在能耗高、标准化难度大等局限性。近年来，微生物发酵技术因其能有效转化药材成分、增强生物活性等特点，成为中药现代化加工的研究热点。其中，多糖作为黄精最核心的生物活性成分，其结构特征与降脂、抗氧化、免疫调节等功能密切相关。那么，通过微生物发酵技术能否改变黄精多糖的结构，进而提升其调节脂质代谢的能力？其作用机制又是否与关键代谢通路和受体相关？

针对上述问题，浙江科技大学生物与化学工程学院的蔡敏、高文静、毛杨晨、王真真、毛建卫、沙如意团队在《LWT》发表研究，系统比较了水提黄精多糖（AEPSP）和酵母-根霉混合发酵黄精多糖（FBPSP）在结构、热稳定性、形态学特征及抗脂质积累活性方面的差异，并深入探索了其分子机制。

本研究主要采用多糖提取与纯化技术（包括DEAE-52柱层析和Sephadex G-100凝胶色谱）、高效液相色谱（HPLC）分析单糖组成与分子量、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）与热重分析表征结构稳定性、扫描电镜（SEM）观察表观形态，并依托HepG2细胞模型，通过油红O染色、生化指标检测（TG、TC、LDL-c）、蛋白质免疫印迹（Western blot）分析脂代谢相关蛋白表达，结合转录组测序（RNA-seq）与分子对接技术探索潜在作用靶点与通路。

3.1. 多糖的分离与纯化

通过水提与发酵法制备粗多糖后，经DEAE-52纤维素柱和Sephadex G-100凝胶柱进一步纯化，获得AEPSP与FBPSP组分，为后续结构解析和功能研究提供基础。

3.2. FBPSP与AEPSP的分子量与单糖组成分析

AEPSP以葡萄糖为主（31.03%），而FBPSP显示出更复杂的单糖组成，以D-半乳糖（26.58%）、葡萄糖（25.43%）和D-半乳糖醛酸（22.39%）为主。分子量方面，FBPSP为13.0 kDa，显著高于AEPSP的3.4 kDa，提示发酵可能促使更大分子量多糖的形成。

3.3. 紫外与红外光谱特征

纯化后的多糖在260 nm和280 nm处无吸收峰，表明样品中无核酸和蛋白质污染。FT-IR显示两类多糖均具备典型多糖特征吸收，如羟基伸缩振动（3416 cm^?1）、甲基C–H振动（2942 cm^?1）和羧基C=O振动（1641 cm^?1），但FBPSP在低波数区吸收更强，提示其结构更具复杂性。

3.4. 热稳定性与表面形态

热重分析显示，FBPSP具有更高的热稳定性，其分解温度范围较AEPSP更宽。SEM图像中，AEPSP表面较为光滑并存在孔洞，而FBPSP呈片层状、表面粗糙，说明其分子间作用力更强，结构更为致密。

3.5. FBPSP抑制HepG2细胞脂质积累

在250 μM游离脂肪酸（FFA）诱导的HepG2细胞非酒精性脂肪肝模型中，FBPSP处理（100 μg/mL）使细胞脂质积累降低27%，并显著下调细胞内甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-c）水平。

3.6. 脂代谢相关蛋白的表达调控

Western blot结果表明，FBPSP可抑制脂肪酸转运蛋白CD36和过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα）的表达，同时激活肉碱棕榈酰转移酶1（CPT-1），促进脂肪酸β氧化，从而发挥降脂作用。而肝X受体α（LXRα）表达未发生显著变化。

3.7. 转录组学分析提示TNF与JAK-STAT通路参与调控

RNA-seq分析显示，FBPSP处理组与FFA组之间存在874个差异表达基因（DEGs）。GO与KEGG富集分析表明，这些基因显著富集于催化活性和结合功能，TNF和JAK-STAT信号通路可能是FBPSP调控脂代谢的重要途径。

3.8. 分子对接验证D-半乳糖醛酸的潜在靶点结合能力

进一步通过分子对接模拟显示，FBPSP中的关键活性成分D-半乳糖醛酸可与PPARα（PDB ID: 6KB9）和 pregnane X receptor（PXR, PDB ID: 7AXE）发生高亲和力结合，结合能分别为-5.7 kcal/mol和-4.8 kcal/mol，提示其可能通过直接作用于核受体影响脂代谢过程。

本研究系统阐明了酵母-根霉混合发酵可显著改变黄精多糖的组成与结构，提升其热稳定性和表面复杂性；FBPSP通过调控PPARα/CD36-CPT-1轴，抑制脂质摄取并促进脂肪酸氧化，从而减轻肝细胞脂质积累；转录组学与分子对接结果进一步提示TNF和JAK-STAT通路及核受体PXR可能参与该过程。这些发现不仅为黄精发酵工艺的优化提供了理论依据，也为功能性多糖在脂代谢紊乱相关疾病（如非酒精性脂肪肝）中的应用提供了潜在策略，凸显生物发酵技术在中药活性成分开发中的广阔前景。

研究同时指出当前工作主要基于细胞模型，未来需进一步开展动物体内实验和临床研究，验证FBPSP的降脂效应及深入机制，推动其实际应用。