《Journal of Functional Foods》：Fermentation of
Polygonatum cyrtonema with lactic acid bacteria to improve its flavor, antioxidant, and hypouricemic potential
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该研究旨在探究乳酸菌（LAB）对黄精（Polygonatum cyrtonema Hua，PCH）的转化作用，涉及的乳酸菌包括植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum，P-5、Z-2、28-1）和戊糖乳杆菌（Lactobacillus pen
该研究旨在探究乳酸菌（LAB）对黄精（Polygonatum cyrtonema Hua，PCH）的转化作用，涉及的乳酸菌包括植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum，P-5、Z-2、28-1）和戊糖乳杆菌（Lactobacillus pentosus，P-7）。乳酸菌发酵后的黄精（FPCH）改变了糖和酸的特征，同时增加了总酚、总黄酮和总皂苷的含量。FPCH形成了更复杂宜人的香气特征，表现为关键风味化合物如2-十一酮（2-undecanone）和β-大马烯酮（β-damascenone）增加；同时，以表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin，EGCG）为代表的涩味和青草/草本异味减少。乳酸菌发酵增加了柚皮苷（naringin）和4-羟基苯甲酸（4-hydroxybenzoic acid）含量，增强了抗氧化能力。值得注意的是，由植物乳杆菌P-5发酵的FPCH（P-5-FPCH）保护了PC12细胞免受氧化应激，并进一步缓解了HK-2肾小管上皮细胞中尿酸诱导的氧化损伤。在高尿酸血症小鼠中，P-5-FPCH降低了血清尿酸水平并减轻了肾损伤，这可能通过增加咖啡酸（caffeic acid）和肉桂酸（cinnamic acid）来实现。对乳酸菌的转录组分析揭示了上述相关基因（sacA、pyk、adh）。总体而言，乳酸菌发酵提供了一种安全且有前景的生物加工策略，以提升黄精的质量和生物利用度。
**论文解读：乳酸菌发酵黄精的风味、抗氧化及降尿酸潜力研究**
**1. 研究背景与问题**
黄精（*Polygonatum cyrtonema* Hua，PCH）作为一种药食同源物质，富含多糖（如龙舌兰型果聚糖）、皂苷、黄酮等活性成分，具有降血糖、抗氧化、抗衰老等多种药理活性，被广泛应用于功能食品、膳食补充剂及草药制剂中。然而，其生品存在固有的涩味和轻微毒性，限制了直接应用。传统“九蒸九晒”工艺虽能改善这些不良特性，但存在能耗高、环境不友好、导致果肉褐变及苦味加剧等问题。因此，亟需探索更节能、环保且能保持或提升产品品质的替代加工策略。鉴于黄精中高含量的龙舌兰型果聚糖可作为微生物生长的天然碳源，益生菌发酵，特别是乳酸菌（LAB）发酵，成为一种有前景的替代方案。乳酸菌发酵能通过酶解释放并增强生物活性化合物，减少原料毒性及不良风味，并降低生产成本。此外，抗氧化活性与高尿酸血症（HUA）等代谢紊乱的干预密切相关，氧化应激是HUA发病和进展的核心机制。因此，该研究旨在利用四种乳酸菌菌株发酵黄精，系统评估其对风味、抗氧化活性及降尿酸潜力的影响，为黄精的现代生物加工提供新策略。该论文发表在《Journal of Functional Foods》。
**2. 主要关键技术方法**
研究人员采用四种乳酸菌菌株（*Lactobacillus plantarum* P-5、Z-2、28-1 和 *Lactobacillus pentosus* P-7，均分离自四川泡菜）对黄精（6年生，来源于湖南新化县伊普源公司）进行发酵（37°C，24 h，180 r/min）。通过GC-MS分析挥发性有机物（VOCs），UPLC-MS/MS分析非挥发性代谢物，DPPH和ABTS实验评估化学抗氧化能力。基于综合抗氧化评价，选择最优菌株（P-5）进行PC12细胞模型及高尿酸血症小鼠模型（昆明小鼠，雄性，8周龄）的体内外评估。采用转录组学（RNA-seq）分析乳酸菌在发酵过程中的基因表达变化。
**3. 研究结果**
**3.1. 理化性质：** 乳酸菌在黄精中快速生长，24 h后活菌数均超过8.0 log CFU/mL，显著降低pH值（最低至3.61）。总糖含量下降，还原糖含量上升，表明龙舌兰型果聚糖被降解为小分子并作为碳源被利用。转录组分析显示，参与糖代谢的基因（如 *sacA*、*pfkA*、*pyk*、*ldhA*）上调，解释了糖酸转化过程。
**3.2. qRT-PCR验证：** 对6个代表性差异表达基因（*sacA*、*malZ*、*qorB*、*pfkA*、*purB*、*adh*）进行qRT-PCR验证，表达趋势与RNA-seq数据一致，确认转录组分析可靠性。
**3.3. 风味增强：** 感官评价显示，发酵后涩味和草本味降低，酸度增加，整体接受度提高。代谢组学分析发现，与涩味正相关的化合物（如表没食子儿茶素没食子酸酯EGCG、芦丁、腺苷）含量显著下降。VOCs分析表明，发酵后醛类（如β-环柠檬醛）减少，酮类（如2-十一酮）和酯类（如癸酸乙酯）增加，香气特征从“草本”转变为“发酵果香”。这与乳酸菌中 *adh* 基因上调（催化醛转化为醇）及糖苷键断裂有关。
**3.4. 总及个体生物活性化合物变化：** 发酵后，总酚、总黄酮和总皂苷含量显著增加。代谢组学显示，复合糖苷（如芦丁）减少，简单黄酮（如3-羟基-3′,4′-二甲氧基黄酮）和游离酚酸（如咖啡酸、肉桂酸、4-羟基苯甲酸）增加。转录组揭示了糖苷酶和还原酶基因（如 *lacZ*、*galA*、*xynB*、*qor*）的上调，表明发酵通过水解将结合态活性成分转化为游离态，提高生物利用度。KEGG富集分析显示，黄酮类、萜类及氨基酸代谢通路显著富集。
**3.5. 抗氧化活性：** DPPH和ABTS自由基清除实验表明，FPCH抗氧化能力显著增强（P-5菌株的ACI评分最高），且与总酚、总黄酮、总皂苷含量强正相关。在PC12细胞中，P-5-FPCH（200-800 μg/mL）能有效清除H?O?诱导的活性氧（ROS），提高超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性及总谷胱甘肽（T-GSH）水平，降低丙二醛（MDA）含量。在HK-2细胞中，P-5-FPCH逆转了尿酸诱导的细胞活力下降、ROS升高和MDA增加。关键差异代谢物（如柚皮苷、4-羟基苯甲酸、甲基原薯蓣皂苷）与抗氧化活性呈正相关，提示其通过直接清除ROS和激活细胞内在抗氧化防御系统（如Nrf2/SOD通路）双重机制发挥作用。
**3.6. 降尿酸活性及肾保护：** 在高尿酸血症小鼠模型中，P-5-FPCH剂量依赖性地降低血清尿酸（UA）、尿素氮（BUN）、肌酐（CRE）及肝脏黄嘌呤氧化酶（XOD）活性，并改善肾脏组织病理学损伤（减轻炎症、肾小管扩张等）。与未发酵黄精（PCH）相比，同等剂量（800 mg/kg）下FPCH将UA降低72.78%（PCH仅降低41.75%），且细胞毒性更低。FPCH的降尿酸作用与富集的咖啡酸、肉桂酸等XOD抑制剂有关，而肾保护作用则与抗氧化、抗炎和抗纤维化活性成分（如葫芦巴碱、人参皂苷Rg3）相关。
**4. 讨论与结论总结**
讨论部分指出，乳酸菌发酵通过糖代谢和基因调控实现了黄精的品质提升。研究结论翻译如下：该研究表明，乳酸菌发酵显著增强了黄精的风味特征和生物活性。乳酸菌利用黄精中的龙舌兰型果聚糖作为碳源，促进了花香和果香化合物（如β-大马烯酮和2-十一醛）的形成，同时消耗了涩味成分（如EGCG和腺苷）。FPCH还表现出更高水平的生物活性化合物（包括柚皮苷），从而增强了多层次的抗氧化能力。关键的是，与未发酵黄精相比，FPCH显示出更低的细胞毒性和更优越的降尿酸及细胞保护作用。总体而言，该研究结果表明，乳酸菌发酵提供了一种安全、高效的生物加工方法，以改善黄精的生物利用度和可口性。
