《Food Chemistry》：Biotransformation of phenolic compounds in
Saccharina japonica by
Monascus purpureus fermentation: Impact on composition, antioxidant profile, and in vitro bioaccessibility
编辑推荐：
•Monascus purpureus发酵使Saccharina japonica中的游离和结合态多酚分别提高了43%和263%。•UHPLC-Q-Orbitrap-MS/MS揭示了呋喃多酚向生物活性酚酸的生物转化过程。•发酵使肠道消化后的可及性多酚升高至未发酵消化对照组的约
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Monascus purpureus发酵使Saccharina japonica中的游离和结合态多酚分别提高了43%和263%。
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UHPLC-Q-Orbitrap-MS/MS揭示了呋喃多酚向生物活性酚酸的生物转化过程。
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发酵使肠道消化后的可及性多酚升高至未发酵消化对照组的约1.6倍。
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发酵提供了一种将结合态多酚转化为生物可及形式的有效策略。
引言
海带Saccharina japonica（SJ）是一种褐藻，被广泛人工养殖，并在中国、日本和韩国长期食用（Lin等，2016）。近年来，其作为海菜的消费量在全球范围内快速增长（FAO，2024）。人们也越来越关注拓展SJ的应用至功能性食品、化妆品和医药领域，以开发其生物活性潜力（Nie等，2022；Suraiya等，2018）。SJ的生物活性化合物可能是通过高盐度、强光、紫外辐射和养分波动等胁迫积累起来的代谢产物（Subbiah等，2023）。这些化合物在大型藻类的生态适应和胁迫响应中发挥关键作用，其中酚类化合物是主要类别之一（Getachew等，2020）。
酚类化合物以芳环带羟基取代基为特征，是海藻中一类关键的生物活性成分（Sadeghi等，2024）。这些化合物可分为若干类别，包括酚酸、类黄酮、二苯乙烯、木脂素和单宁（Dissanayake等，2025；Manach等，2004）。海洋多酚化合物在陆地来源的基础上有所延伸。其中，呋喃多酚是褐藻特有的，通过脱氢偶联反应合成（Sadeghi等，2024）。酚类化合物表现出多种生物活性，如抗氧化、抗糖尿病、抗炎、抗菌和抗癌作用（M. D. Catarino等，2021；Zheng等，2022），从而使其成为功能性食品和营养保健品应用的理想候选物质。海藻中的酚类化合物以游离态和结合态两种形式存在。游离酚类化合物易于提取且已被广泛研究，而结合态酚类化合物则通过酯化或糖苷化共价连接至细胞基质中的多糖和蛋白质上，因此对传统消化更为顽固（Ebrahimi等，2024）。在SJ海藻中，相当大比例的酚类化合物以结合态存在，与藻类基质中的细胞壁多糖（如褐藻多糖和岩藻多糖）及蛋白质形成共价或非共价结合，导致其在胃肠转运过程中固有的生物可及性较低（Bié等，2023；Corona等，2016；Rocchetti等，2022）。根据Kawabata等（2019）和Lippolis等（2023）的报告，植物食品中的大多数多酚以酯、糖苷或聚合物的形式存在，无法以其原形态被吸收。虽然肠道酶或结肠微生物群可以水解这些结合态形式以释放苷元，但吸收效率因化学结构不同而差异很大，某些多酚即使在胃肠消化后仍具有较低的生物可及性。对于褐藻呋喃多酚——SJ中主要的酚类化合物——研究表明，在模拟胃肠消化后仅有2.0–14.1%的总呋喃多酚具有生物可及性，大部分仍被困在食物基质中或到达结肠（Marcelo D. Catarino等，2021）。总酚类成分与其生物可利用部分之间存在显著差距。释放至体循环中的酚类化合物有限，从而降低了SJ的潜在健康效益。因此，开发有效策略以增强SJ中结合态酚类化合物的释放和生物利用度，具有很大的吸引力。
已有研究表明，发酵能够促进生物活性物质的释放，改善感官特性（?anlier等，2019），并提高营养素的生物可及性（Dissanayake等，2025）。近期的研究为发酵在提高多酚释放和抗氧化能力方面的有效性提供了证据。例如，用Rhizopus oryzae对酒糟进行固态发酵，可显著提高没食子酸、咖啡酸、儿茶素和其他酚类的含量（Silva等，2024）。同样，利用乳酸菌和酵母对猕猴桃进行发酵，可增加酚类含量，从而提升抗氧化活性（Li等，2024）。此外，Subbiah等（2024）证明，从澳大利亚海滩采集的五种褐藻中的酚类化合物在体外模拟胃肠消化过程中含量有所增加，而某些酚类在胃部消化过程中含量有所下降。然而，这些研究主要关注发酵或消化过程中酚类含量和抗氧化活性的变化，未系统研究酚类生物转化的潜在机制，也未阐明赋予增强生物活性的具体组成变化。我们此前的研究（Nie等，2023）发现，用M. purpureus发酵SJ可释放酚类化合物和类黄酮，从而增强抗氧化活性。然而，迄今为止，尚无研究探索应用发酵技术改善海藻加工过程中酚类化合物生物可及性的效果。
本研究旨在探讨SJ经Monascus purpureus发酵过程中酚类化合物含量和抗氧化活性的变化。选择M. purpureus是因为它是一种可食用的丝状真菌，在传统发酵食品中有长期安全使用的历史，且我们此前的研究证明其能高效定殖S. japonica并同步增强酚类的释放（Nie等，2023）。目标是借助UHPLC-Q-Orbitrap-MS/MS代谢组学分析方法阐明其潜在组成变化。此外，还评估了发酵后SJ在不同模拟消化阶段中酚类化合物的生物可及性。本研究将为探索天然抗氧化产品的潜在来源提供理论和实践指导，也为海藻发酵食品的开发提供借鉴。
章节摘要
材料与试剂
干燥SJ样品购自中国山东省长岛市。M. purpureusNJL-2295取自发酵食品，保存于中国海洋大学食品科学与工程学院。Trolox、间苯三酚、2,4,6-三(2-吡啶基)-s-三嗪（TPTZ）和2,2'-联氮双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐（ABTS）购自Sigma公司（美国密苏里州圣路易斯）。Folin-Ciocalteu试剂购自Solaibao Science and Technology
pH值
发酵过程中不同基质形态的pH值变化如图1A所示。在块状或匀浆形态中未观察到显著变化。相比之下，SJ粉末形态的pH值出现显著升高，从初始值5.44 ± 0.00上升到发酵第12天的5.99 ± 0.04（p < 0.05）。这种升高可能归因于粉末状基质粒径较小、表面积较大，从而更有利于微生物的均匀
结论
本研究证明，Monascus purpureus发酵显著提高了Saccharina japonica的酚类化合物含量、抗氧化活性和消化稳定性，其中粉末状基质的表现最为突出。发酵使游离和结合态酚类化合物分别增加了42.5%和263.5%，第8天达到峰值，这与显著升高的ABTS和FRAP活性相对应。UHPLC-Q-Orbitrap-MS/MS分析揭示
CRediT作者贡献声明
Zehua Liu：起草初稿、方法学、数据整理。Wenxin Jia：方法学、数据整理。Simon F.R. Hinkley：审阅与编辑。Xin Gao：审阅与编辑。Xiaoting Fu：审阅与编辑、监督、项目管理、概念构思。
未引用参考文献
Catarino, Amarante, Mateus, Silva and Cardoso, 2021
Catarino et al., 2021
Zhang et al., 2025
Zhang, Yang, Xu, Liu and Meng, 2025
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能对本研究结果产生影响或造成偏见的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本工作得到山东省重点研发计划（中国）（2024TZXD066）的资助。
Zehua Liu|Wenxin Jia|Simon F.R. Hinkley|Xin Gao|Xiaoting Fu
