代谢组学揭示了枸杞与红曲霉共发酵增强莫纳可林K产量及降脂活性的潜在机制

《Food Bioscience》：Metabolomics reveals potential mechanisms underlying enhanced Monacolin K production and lipid-lowering activity in Monascus purpureus co-fermented with Lycium barbarum

　　

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  红曲米（Monascus purpureus）与枸杞（Lycium barbarum）共发酵使莫纳可林K产量提高57.84%、多酚提高56%、黄酮类化合物提高101%。
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  枸杞使发酵体系酸化，并优化菌丝形态，从而促进红曲米的次级代谢。
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  代谢组学提示，氨基酸代谢和ABC转运体相关通路是可能参与莫纳可林K合成的机制候选途径。
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  共发酵产物可显著降低脂肪化HepG2细胞内总胆固醇（TC）29.44%、甘油三酯（TG）36.67%。
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  莫纳可林K与枸杞多酚及黄酮类化合物具有协同降脂作用，为开发具有调脂功能的发酵功能性食品提供了新策略。

引言

随着社会生活质量的持续提高和全球人口老龄化的加剧，血脂异常的发生率显著上升。血脂异常（原称高脂血症）是一种以脂质和脂蛋白水平异常为特征的常见慢性全身性代谢紊乱（Huang等，2025）。它是动脉粥样硬化性心血管疾病的重要危险因素，并与急性胰腺炎、胆石症以及代谢性和肾脏疾病的进展（包括2型糖尿病、糖尿病肾病、肾小球肾炎和尿毒症）存在因果关系（Sheng等，2020；Suh & Kim，2023；B. Wang等，2024）。他汀类药物是临床治疗血脂异常最广泛使用的降脂药物（Taher等，2024）。

红曲米（M. purpureus）是一种在中国有长期药食两用历史的丝状真菌。莫纳可林K（MK），又称洛伐他汀，是红曲米发酵产物中的一种多酮化合物（Zhang等，2019）。它通过抑制胆固醇合成在防治血脂异常及心脑血管疾病中发挥关键作用（English，2025）。枸杞（L. barbarum）是一种富含多糖、黄酮类化合物、甜菜碱等生物活性成分的传统药食资源。其中，甜菜碱具有护肝、抗氧化及调脂作用。它通过提高抗氧化酶活性、抑制脂质过氧化来减轻肝脏氧化损伤，同时重塑肠道菌群组成、调节脂代谢相关基因表达，从而改善肥胖和高脂血症引发的血脂异常，维持糖脂代谢稳态。红曲米的降脂能力与枸杞的抗氧化和代谢调节功能相得益彰，为其通过共发酵实现功能提升奠定了物质基础（Wang等，2025；Yang等，2022；Zhai等，2023）。药食同源基质在红曲发酵中的应用日益增多，通过协同共发酵可提升发酵产品的功能质量。

既往研究表明，灵芝（茯苓，Poria cocos）这类典型药食同源基质可重塑发酵微环境，促进短链脂肪酸合成，并调节M. purpureus的次级代谢，从而缓解高脂诱导的血脂异常（Guo等，2026）。在含桑黄（Sanghuangporus vaninii）的共发酵体系中，黄嘌呤氧化酶活性可被抑制，并伴随氧化应激和肾损伤的缓解以及肠道菌群组成的调节（Zhu等，2026）。然而，目前研究主要集中在茯苓和桑黄发酵的工艺优化和表型验证上。虽然现有研究已证实利用药用基质优化红曲发酵的可行性，但尚不能完全解释L. barbarum–M. purpureus共发酵系统特有的协同特征。目前，该共发酵体系的代谢交互模式、降脂协同机制及其潜在分子调控通路仍知之甚少。

本研究首次建立了M. purpureus M1与L. barbarum的双向共发酵系统，优化枸杞添加量以提高MK及其他生物活性成分的含量。在此基础上，进一步运用代谢组学探究枸杞调节MK生物合成的关键通路。本文提出以下科学假设：一方面，枸杞可创造适宜M. purpureus生长与代谢的酸性环境，为MK合成提供有利条件；另一方面，其固有糖类和黄酮类化合物可能作为前体或诱导物正向调节MK生物合成。最后，利用油酸钠和软脂酸钠构建了高脂HepG2细胞模型，系统验证共发酵产物的体外降脂活性。本研究结果为MK的高效生产提供了理论基础，并为开发调脂类复合发酵产品提供了新的思路。

章节摘要

菌株与试剂

低桔霉素产量的野生型M. purpureus M1（对照组，CGMCC 3.0568）由北京工商大学保存。HepG2细胞购自中国科学院上海细胞库。马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）培养基、葡萄糖、蔗糖、蛋白胨、大豆粉、甘油、大米粉、ZnSO₄·7H₂O、MgSO₄·7H₂O、NaNO₃、KH₂PO₄、NaOH、Na₂CO₃、NaNO₂、Al(NO₃)₃等均购自北京金励时科技有限公司。甲醇（色谱级）

枸杞添加量的单因素优化实验

实验结果表明，枸杞汁和枸杞粉均能促进MK合成。但在发酵后期二者表现出显著差异：低浓度枸杞汁会抑制MK的产生，而枸杞粉在促进MK合成方面的整体效果明显优于枸杞汁。这两种基质发酵效率的差异可归因于其不同的

作者贡献声明

秦英杰：监督。于池晨然：资源。孙保国：项目管理，概念化。黄昂：软件。张婵：撰写——审阅与编辑，项目管理，经费获取，数据管理。刘元法：监督，资源。翟一柯：撰写——初稿，数据管理。刘文波：可视化，数据管理。阿孜古丽·阿不力米提：调查研究。秦宇辉：软件。董立超：验证

未引用参考文献

Wang等，2024。

伦理声明

作者未从参与者或其法定代表人处获得知情同意。本研究使用的是购自中国科学院细胞库（上海）的永生化人肝细胞癌HepG2细胞系。本研究中未涉及人类参与者、新鲜采集的原代人组织、临床样本或可识别供体的私人信息。根据美国人类研究保护办公室（OHRP，45 CFR）的指导

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。所有作者确认已审阅研究工作的完整性、数据的真实性、分析的准确性及结论的可靠性，并同意承担相关全部责任。

数据可用性

应请求提供数据。

利益冲突声明

作者声明与本工作不存在利益冲突。本文由翟一柯、阿孜古丽·阿不力米提、刘文波、董立超、秦宇辉、于池晨然、秦英杰、黄昂、孙保国、刘元法、张婵共同撰写。

我们声明与其他个人或组织不存在可能不当影响本研究的财务和个人关系，并且我们不持有任何产品、服务和/或公司的< a class="anchor anchor-primary" href="https://www.baidu.com/s?wd=no&tn=SE_PcZhidaonwhc_ngpagmjz&rsv_dl=gh_pc_zhidao" target="_blank">任何专业或其他个人利益。

致谢

本研究得到国家自然科学基金（项目编号：32172185）、北京市科技新星计划（项目编号：20240484599）、北京市自然科学基金（项目编号：7242030）、河南工业大学小麦玉米深加工国家工程研究中心开放项目计划（项目编号：NL2024016）的资助。