Daldinia eschscholtzii ZZNS-Y2的固态发酵：一种利用Gardenia jasminoides衍生真菌生产jasminodiol的方法

《Process Biochemistry》：Solid-state fermentation of Daldinia eschscholtzii ZZNS-Y2, an approach to produce jasminodiol by Gardenia jasminoides-derived fungus

本研究成功利用内生真菌Daldinia eschscholtzii ZZNS-Y2通过固态发酵生产茉莉二醇，最佳条件为玉米芯基质、28℃、发酵40天，产量达6.72±0.20 mg/g，首次实现微生物发酵制备该化合物。

　　

Jian-Wei Dong|Xiao-Xin Xu|Xue-Jiao Li|Liang Deng|Xiao-Yan Wang|Meng-yao Lv

中国云南省结晶多孔有机功能材料重点实验室，曲靖师范学院化学与材料工程学院，曲靖655011

摘要

Jasminodiol是一种从Gardenia jasminoides果实中分离出的环烯醚萜（单萜类）化合物，据报道具有显著的抗酪氨酸酶活性和抗焦虑作用。目前，它仅通过植物提取获得，尚未建立微生物发酵生产途径。本研究旨在利用从G. jasminoides中分离的内生真菌来生产环烯醚萜。结果，成功地从Daldinia eschscholtzii ZZNS-Y2（一种源自G. jasminoides的内生真菌）的固态发酵（SSF）产物中获得了jasminodiol。基于¹H和¹³C NMR分析的光谱数据，阐明了jasminodiol的化学结构。此外，还研究了关键发酵参数，包括底物类型、温度和发酵时间。当使用玉米芯作为底物，在28°C下发酵40天时，获得了高达6.72±0.20 mg/g的jasminodiol产量。这是首次利用微生物而非植物提取方法生产jasminodiol的报道。

引言

Jasminodiol是从Gardenia jasminoides Ellis果实中分离出的环烯醚萜（单萜类），首次报道于2008年[1]。研究表明它具有强烈的抗酪氨酸酶活性（IC₅₀ 2.2 mM），优于广泛使用的化妆品美白剂氢醌（IC₅₀ 4.5 mM）[1]。此外，jasminodiol对单胺氧化酶A（MAOA）、乙酰胆碱酯酶（ACHE）、苹果酸脱氢酶2（MDH2）、谷氨酸脱羧酶2（GAD2）、谷氨酸脱羧酶1（GAD1）和一氧化氮合酶（NOS1）具有显著的亲和力，从而调节氨基酸代谢并发挥抗焦虑作用[2]。据我们所知，jasminodiol目前仅通过植物提取获得；尚未有微生物发酵生产的报道。

微生物次级代谢产物不仅在微生物过程和关系中起着关键作用，而且在当今经济的各个领域也具有重要价值，尤其是在人类健康和农业方面[3]。微生物发酵已从一种小众的绿色化学方法发展成为生产高价值代谢产物的主要策略，而这些代谢产物过去只能从植物中获取或通过化学合成[4]。真菌发酵已成为生产生物活性化合物的可行方法。例如，Aspergillus tubingensis G131的发酵可以产生抗氧化剂naphtho-gamma-pyrones多酮类色素[5]。Penicillium sclerotiorum在淹没发酵条件下可以生物合成rotiorin类生物碱[6]。Aspergillus sydowii G12的固态发酵（SSF）被开发为生产isocorydine的新策略[7]。通过固态培养Fusarium sambucinum B10.2可以生产新的四环三萜硫酸酯代谢产物sambacide[8]。值得注意的是，利用宿主植物来源的真菌进行发酵已成为合成宿主植物次级代谢产物的关键策略，例如利用茶叶来源的真菌通过好氧发酵生产茶碱[9]。

Daldinia

属由Cesati和de Notaris于1863年建立[10]。

Daldinia

的多相分类学记录了全球70多种物种，这些物种占据腐生、木材分解或内生生态位[11]；该属被认为是结构新颖、具有药用价值的天然产物的来源[12。

Daldinia eschscholtzii

属于

Daldinia

属，广泛分布于热带和亚热带生态系统。它已被分离为红树根系、药用植物Pogostemon cablin[13]、红树Brguiera sexangula var. Rhynchopetala[14]、Barleria prionitis叶片[15]等的内生菌。越来越多的证据表明

D. eschscholtzii

已从一个不起眼的内生菌成为丰富的生物活性化学物质来源，其培养物持续产生多样化的、不断扩展的药理相关小分子库[16],[17],[18],[19]。

本研究聚焦于来自G. jasminoides叶片的内生真菌

D. eschscholtzii

ZZNS-Y2。本研究采用玉米芯作为底物，通过SSF方法生产jasminodiol，并研究了jasminodiol的化学结构，优化了发酵条件，并进行了系统发育树分析。

部分内容摘录

化学品

乙腈（高效液相色谱（HPLC）级）购自Fisher Scientific Co., Ltd.（美国新泽西州Fair Lawn）；氘代甲醇（MeOD，99.9原子% D，含0.03% TMS）和茴香醛（99%）购自Adamas-Beta（中国上海）；硅胶（200–300目）和G型硅胶板购自青岛海洋化工集团有限公司（中国青岛）。

微生物材料

从G. jasminoides叶片中分离出的内生真菌

D. eschscholtzii

ZZNS-Y2已被鉴定

发酵与结构鉴定

为了探索环烯醚萜的生产，使用了多种与G. jasminoides相关的内生真菌进行SSF（图1）。从

D. eschscholtzii

ZZNS-Y2的发酵提取物中观察到一个紫红色色谱斑点和明显的峰。

随后，使用硅胶CC和半制备ODS HPLC方法分离并纯化了目标化合物1。基于¹H和¹³C NMR光谱数据阐明了1的化学结构。¹³C NMR和DEPT光谱显示了十个碳原子

结论

Jasminodiol是一种最初从G. jasminoides果实中分离出的环烯醚萜化合物，通过使用来自G. jasminoides的真菌

D. eschscholtzii

ZZNS-Y2进行SSF生产。在28°C下以玉米芯为底物发酵40天后，获得了浓度为6.72±0.20 mg/g的jasminodiol。这是首次报道通过微生物生产jasminodiol的方法，为从植物材料中提取提供了一种可持续的替代方案。

CRediT作者贡献声明

Xue-Jiao Li：撰写 – 审稿与编辑、资源获取、方法学设计、资金筹集、概念构思。Xiao-Xin Xu：验证、方法学设计、实验实施、数据管理。Jian-Wei Dong：撰写 – 初稿撰写、方法学设计、资金筹集、数据分析。Meng-yao Lv：数据可视化、数据管理。Xiao-Yan Wang：数据可视化、数据管理。Liang Deng：撰写 – 审稿与编辑、方法学设计、资金筹集、概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号：82160799）、云南省本科院校协作研究专项（编号：202401BA070001–133和202501BA070001-008）、云南省星电人才支持计划、曲靖师范学院创新研究团队计划（IRTQJNU）、曲靖师范学院博士创新研究团队计划以及本科生的资助。