发酵的泰国神圣莲花雄蕊作为神经保护性植物化学物质的来源：生物活性成分、抗氧化活性和阿尔茨海默病相关酶抑制的变化

《Food Chemistry Advances》：Fermented Thai Sacred Lotus Stamens as a Source of Neuroprotective Phytochemicals: Changes in Bioactive Composition, Antioxidant Activity, and Alzheimer’s Disease-Related Enzyme Inhibition

　　

神圣莲花（Nelumbo nucifera Gaertn.）雄蕊富含具有潜在神经保护特性的生物活性化合物。本研究调查了由Lactiplantibacillus plantarum TISTR 877 (LP877) 和Lacticaseibacillus rhamnosus TISTR 2443 (LR2443) 发酵对泰国神圣莲花雄蕊提取物的植物化学组成、抗氧化活性、阿尔茨海默病相关酶抑制以及神经保护活性的影响。发酵显著增加了总酚、总黄酮和总生物碱含量，其中LP877发酵48小时产生的生物活性化合物含量最高。UHPLC–MS/MS分析显示，没食子酸（gallic acid）、绿原酸（chlorogenic acid）、槲皮素（quercetin）、山奈酚（kaempferol）和荷叶碱（nuciferine）的浓度增加。抗氧化活性显著提高，达到76.90% DPPH、84.36% ABTS和486.51 μmol Fe²⁺/g提取物（FRAP）。使用1.0 mg/mL的提取物进行酶抑制实验。LP877发酵提取物对乙酰胆碱酯酶（acetylcholinesterase, AChE）（43.72%）、丁酰胆碱酯酶（butyrylcholinesterase, BChE）（37.86%）和β-分泌酶（β-secretase, BACE-1）（30.41%）表现出最强的抑制作用。仅对两种48小时发酵提取物（LP877-48 h和LR2443-48 h）评估了神经保护活性，使用SH-SY5Y细胞在H₂O₂暴露前用100 μg/mL提取物预处理。LP877显著提高了细胞活力（89.76%）并降低了细胞内活性氧（reactive oxygen species, ROS）水平。这些发现表明，乳酸菌（LAB）发酵增强了莲花雄蕊提取物的体外神经保护潜力，并支持其作为功能性食品成分的开发。

**论文解读：发酵泰国神圣莲花雄蕊作为神经保护性植物化学物质来源的研究**

**研究背景与目的**

神经退行性疾病，特别是阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）和帕金森病，因全球老龄化加剧而成为重大健康挑战。这些疾病以进行性神经元功能障碍、氧化应激、慢性神经炎症、线粒体损伤和错误折叠蛋白积累为特征，最终导致认知和运动功能衰退。在众多病理机制中，氧化应激和胆碱能功能障碍在神经元损伤和疾病进展中起关键作用（Wang et al., 2024a）。因此，寻找能够减轻氧化损伤并调节神经退行性相关关键酶（包括乙酰胆碱酯酶（AChE）、丁酰胆碱酯酶（BChE）和β-分泌酶（BACE-1））的天然生物活性化合物备受关注。

神圣莲花（Nelumbo nucifera Gaertn.）是一种水生药用植物，在亚洲广泛种植，传统上作为食品和草药使用。其雄蕊富含酚酸、黄酮类化合物和生物碱，包括没食子酸、绿原酸、槲皮素、山奈酚和荷叶碱，具有抗氧化、抗炎、心脏保护、抗衰老和神经保护特性（Huang et al., 2025）。然而，关于乳酸菌（LAB）发酵对莲花雄蕊植物化学组成和神经保护特性的影响，目前信息有限。尽管已有研究报道了莲花来源植物化学物质的抗氧化活性，但发酵对神经退行性相关酶抑制和神经元对抗氧化应激保护的影响尚未被充分研究。因此，本研究旨在评估由L. plantarum TISTR 877 (LP877) 和L. rhamnosus TISTR 2443 (LR2443) 发酵对泰国神圣莲花雄蕊生物活性成分的影响，并评估发酵提取物在酚类、黄酮类和生物碱含量、抗氧化活性、对AChE、BChE和BACE-1的抑制活性，以及对H₂O₂诱导的SH-SY5Y神经元细胞氧化应激的保护作用。该研究为开发发酵莲花雄蕊提取物作为促进脑健康和预防氧化应激相关神经退行性疾病的潜在功能性成分提供了科学依据。论文发表在《Food Chemistry Advances》。

**主要关键技术方法**

研究人员采用以下关键技术方法：1）发酵工艺：使用LP877和LR2443两种乳酸菌菌株，对泰国神圣莲花雄蕊（样本来源：泰国大城府当地莲花农场）进行水相发酵，在37°C下静态发酵24、48和72小时，未发酵提取物作为对照。2）植物化学分析：采用Folin-Ciocalteu比色法测定总酚含量（TPC），氯化铝比色法测定总黄酮含量（TFC），溴甲酚绿（BCG）分光光度法测定总生物碱含量（TAC）。3）超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）分析主要生物活性化合物（没食子酸、绿原酸、槲皮素、山奈酚、荷叶碱）。4）抗氧化活性测定：DPPH自由基清除活性、ABTS自由基清除活性和铁还原抗氧化能力（FRAP）测定。5）阿尔茨海默病相关酶抑制实验：使用Ellman比色法测定乙酰胆碱酯酶（AChE）和丁酰胆碱酯酶（BChE）抑制活性，使用荧光法测定β-分泌酶（BACE-1）抑制活性。6）细胞实验：使用人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞（来源于美国模式培养物保藏中心ATCC），通过MTT法测定细胞活力，使用DCFH-DA探针测定细胞内活性氧（ROS）水平，评估提取物对H₂O₂诱导氧化应激的保护作用。

**研究结果**

**3.1 发酵特性变化**：发酵过程中pH显著降低，总可滴定酸度（TTA）显著增加，表明乳酸菌（LAB）活跃的碳水化合物代谢和有机酸产生。LP877和LR2443的活菌数在48小时达到最大值（分别为8.45和8.28 log CFU/mL），之后略有下降，但始终高于6 log CFU/mL，满足益生菌功能性要求。

**3.2 总酚、总黄酮和总生物碱含量变化**：与未发酵对照相比，发酵显著增加了TPC、TFC和TAC，且LP877发酵48小时的效果最佳，分别达到67.82 mg GAE/g提取物、31.28 mg QE/g提取物和9.86 mg AE/g提取物，分别比对照提高了约1.61、1.69和1.46倍。72小时后略有下降，但仍显著高于对照。

**3.3 抗氧化活性**：发酵显著提高了抗氧化活性，LP877发酵48小时提取物表现出最强的DPPH（76.90%）、ABTS（84.36%）和FRAP（486.51 μmol Fe²⁺/g提取物）活性，与植物化学物质含量的增加密切相关。

**3.4 主要生物活性化合物变化**：UHPLC-MS/MS分析显示，发酵增加了没食子酸、绿原酸、槲皮素、山奈酚和荷叶碱的浓度，其中LP877发酵48小时提取物中这些化合物的含量最高（分别为2.48、4.02、1.76、1.52和0.84 mg/g提取物）。

**3.5 阿尔茨海默病相关酶抑制**：与未发酵对照相比，发酵显著增强了AChE、BChE和BACE-1的抑制活性。LP877发酵48小时提取物的抑制活性最强，分别为43.72%、37.86%和30.41%。阳性对照（加兰他敏和商业BACE-1抑制剂）显示出更高的抑制活性，验证了实验系统的有效性。

**3.6 对H₂O₂诱导的SH-SY5Y细胞氧化损伤的保护作用**：仅对两种48小时发酵提取物（LP877-48 h和LR2443-48 h）进行细胞实验。H₂O₂处理显著降低细胞活力并增加ROS水平。预处理LP877-48 h提取物将细胞活力提高至89.76%，并将ROS水平降低至H₂O₂对照组的58.42%，LR2443-48 h提取物也表现出显著保护作用但效果稍弱。

**3.7 相关性分析**：Pearson相关分析显示，总酚、总黄酮和总生物碱含量与抗氧化活性、酶抑制活性和细胞保护作用之间存在强正相关。特别是生物碱含量与AChE、BChE和BACE-1抑制活性高度相关（r≥0.945），表明莲花生物碱在调节AD相关靶点中起重要作用。细胞活力与植物化学物质含量、抗氧化活性和酶抑制活性均呈显著正相关。

**3.8 局限性与未来研究**：本研究为体外实验，未评估原材料的安全性（如潜在有毒元素），未使用共培养发酵，也未优化发酵条件。未来研究应进行胃肠道消化和生物可及性、代谢组学分析、线粒体功能、抗炎机制、微生物群-肠-脑轴相互作用、药代动力学和体内研究，以验证生物学相关性并阐明作用机制。

**结论总结**：本研究证明乳酸菌（LAB）发酵有效增强了泰国神圣莲花雄蕊的植物化学组成、抗氧化能力和体外神经保护潜力。LP877发酵48小时效果最显著，产生最高浓度的主要生物活性化合物（没食子酸、绿原酸、槲皮素、山奈酚、荷叶碱），并伴随更强的抗氧化活性、对阿尔茨海默病相关酶（AChE、BChE、BACE-1）的抑制，以及对SH-SY5Y神经元细胞免受H₂O₂诱导氧化应激的显著保护作用。相关分析进一步证实了植物化学物质富集、抗氧化能力、酶抑制活性和细胞保护之间的强正相关关系，表明发酵诱导的生物活性化合物协同贡献于观察到的生物学活性。这些发现表明LAB发酵是改善莲花雄蕊提取物体外功能特性的有效策略，并支持其作为功能性食品成分的潜在应用。然而，这些发现仅基于体外实验，需进一步研究验证其生物学相关性。