利用灵芝（Ganoderma sinense）对谷物进行固态发酵，通过daf-2/daf-16和skn-1通路增强多酚的生物利用度及抗衰老作用，研究对象为秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）
《Food Bioscience》：Solid-state fermentation of grains with
Ganoderma sinense for enhanced polyphenol bioavailability and anti-aging effects via
daf-2/daf-16 and
skn-1 pathways in
Caenorhabditis elegans
编辑推荐：
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灵芝菌的固态发酵可使谷物中的多酚含量增加3.2倍。
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灵芝菌的固态发酵可使谷物中的多酚含量增加3.2倍。
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发酵过程可以有选择地富集3,4-二羟基苯甲酸乙酯和原儿茶醛。
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发酵后的谷物多酚在抗氧化测定中的表现优于大多数商业多酚产品。
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多酚能够延长C. elegans的寿命，并增强其对热/氧化应激的抵抗力。
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抗衰老效应是通过daf-2/daf-16和skn-1依赖的途径实现的。
引言
灵芝菌是《中国药典》中列出的两种灵芝物种之一。它与光灵芝的区别在于其深紫黑色的菌盖、较大的担子孢子以及主要分布于中国南部（Da等人，2012年；Xie等人，2012年；Zhou等人，2015年）。其生物活性成分主要包括多糖（如含N-乙酰葡糖胺的多糖GSP70-2，Feng等人，2025年）、独特的羊毛甾烷三萜类化合物（包括罕见的四元环衍生物，Wang等人，2010年）以及免疫调节肽（如YGPAPPPR，Yang等人，2026年）。值得注意的是，光灵芝中丰富的灵芝酸和灵芝烷酸在灵芝菌中几乎不存在（Da等人，2012年）。目前，染色体水平的基因组和线粒体基因组数据为准确鉴定物种提供了分子标记（Chen等人，2024年；Zhu等人，2015年）。这些化学和基因组上的差异支持对不同物种进行特定的质量控制和药理学评估。
最近关于灵芝菌的研究主要集中在其免疫调节和抗肿瘤活性上。其多糖和肽可以增强巨噬细胞的吞噬作用、一氧化氮的产生和细胞因子的分泌，并激活免疫抑制模型中的T细胞、B细胞、巨噬细胞和NK细胞（Feng等人，2025年；Liu等人，2023年；Xie等人，2012年；Yang等人，2026年）。多糖组分GS70/GSP70-2通过PI3K/AKT信号通路抑制4T1乳腺癌细胞的生长并诱导细胞凋亡（Feng等人，2025年）。其他已报道的活性还包括抑制HIV-1蛋白酶的作用以及抗氧化和抗炎效果（Liu等人，2023年；Wang等人，2010年）。这些发现为灵芝菌作为功能性食品和营养补充剂的开发提供了依据。
固态发酵（SSF）模拟了真菌的自然生长环境，相比淹没发酵具有明显优势：它消除了菌丝分离步骤，能与农业副产品广泛兼容，能耗较低，并能更好地保留热敏化合物（Guerrero-Urrutia等人，2026年）。用灵芝菌进行SSF可以对谷物进行双重改良：其漆酶能够以92.91%的效率降解玉米中的黄曲霉毒素B1，同时改善谷物的营养成分（Lou等人，2023a；2023b）。发酵后的谷物富含真菌多糖、三萜类化合物、肽、维生素、可溶性膳食纤维和抗氧化剂，功能性和安全性也得到提升（Lou等人，2023a；2023b；Yan等人，2025年）。针对非谷物基底的灵芝菌SSF研究也展示了生物活性多糖和提取物的富集效果（Sun等人，2024年）。作为一种木材腐朽真菌，灵芝菌能在固体基底上分泌水解酶（如漆酶、纤维素酶和β-葡萄糖苷酶），从而将玉米、棕榈叶、红米、葛根渣和牛蒡根等材料转化为生物活性化合物（Cui等人，2024年；de Oliveira-Rodrigues等人，2020年；Lou等人，2023年；Zhou等人，2021年）。
谷物作为富含淀粉、蛋白质和纤维的主食，是微生物生长的优秀碳源和氮源（Arora等人，2023年）。在研究的几种谷物中（黑大豆、薏苡仁、水稻、小米、玉米和小麦），黑大豆种子的多酚含量最高，可达60.579 mg GAE/g（Zhang等人，2011年），其次是色素玉米（最高12.96 mg GAE/g，García-López等人，2025年）和紫小麦（最高7.718 mg GAE/g，Shamanin等人，2022年）。在小米中，指状小米的多酚含量最高，可达10.20 mg GAE/g（Singh等人，2022年）。相比之下，薏苡仁以及无色素的小麦和水稻品种的多酚含量较低，通常在3.00至8.00 mg GAE/g之间（Kaur等人，2025年）。然而，大约95%的这些酚类化合物通过酯键或糖苷键与细胞壁聚合物结合，严重限制了它们的生物利用度。在SSF过程中，微生物酶会水解这些键，将结合态的酚类转化为自由的、可溶的形式，从而提高提取率、肠道吸收率及后续的生理生物利用度。大量研究证实，用灵芝菌进行SSF显著改善了谷物的营养价值和功能性。例如，Lou等人（2023b）使用能分泌漆酶的灵芝菌Gs-1菌株发酵了受AFB1污染的玉米以降解AFB1。Yan等人（2025）发现，发酵后的小麦、水稻和小麦面粉中的蛋白质、多糖、三萜类化合物和维生素C含量显著增加，其中小麦面粉的改善最为明显，同时发酵后的水稻抗氧化和抗炎活性增强，重金属含量也有所降低。同样，Zhang等人（2024）观察到发酵后的 Tartary buckwheat 中的多糖、总酚类和黄酮类化合物含量显著增加，Weng等人（2025）则证明了发酵小麦的营养价值和加工特性的提升。这些发现突显了灵芝菌介导的SSF作为提升谷物食品成分和增强生物利用度的多功能策略的潜力。
C. elegans是一种自发现长寿突变体以来就备受重视的衰老模型，因其寿命短、遗传操作性强和进化保守的通路而具有重要价值。胰岛素/IGF-1信号通路（IIS）以DAF-2受体为中心；DAF-2活性降低会解除对FOXO转录因子DAF-16的抑制，使其转移到细胞核并激活一种组织特异性的保护性转录程序，从而延长寿命（Feng等人，2026年；Luo等人，2026年）。与此同时，SKN-1（Nrf1/2的同源物）介导抗氧化应激抵抗和长寿，受IIS负调控，在多种长寿模型中对于延长寿命至关重要（Xu等人，2022年）。DAF-16和SKN-1通常通过共同的上游信号协同发挥作用，调节抗氧化防御、代谢和蛋白质稳态，从而将应激反应与整体衰老过程整合起来（Feng等人，2021年）。
尽管人们对这种绿色生物加工方法的兴趣日益增加，但现有的研究大多局限于总酚类含量或总抗氧化能力的测量。因此，SSF衍生的谷物多酚在秀丽隐杆线虫等模型生物体内的抗氧化和抗衰老作用背后的分子机制仍知之甚少。因此，系统评估灵芝菌SSF如何增强多酚含量和生物利用度对于建立特定发酵参数与其健康效应之间的机制联系至关重要。
本研究使用了混合谷物底物（水稻、小米、小麦、玉米、黑大豆和薏苡仁）来富集生物活性多酚。在C. elegans模型中系统评估了发酵提取物的抗氧化和抗衰老效果，特别关注DAF-2/DAF-16和SKN-1通路。具体而言，优化了发酵配方；分离并评估了活性多酚和多糖组分，以确定关键的功能成分。随后将发酵后的谷物多酚（FGP）与商业多酚标准品进行了比较。此外，从化学和遗传学角度阐明了其背后的分子机制。这些发现为利用灵芝菌进行SSF提升谷物营养价值提供了新的见解，并为开发功能性食品成分开辟了有希望的途径。
章节摘录
材料
谷物（黑大豆、薏苡仁、水稻、小米、玉米和小麦）从北京当地市场购买。商业多酚标准品（包括茶多酚98%、葡萄籽多酚80%、越橘提取物25%的花青素含量、鹅莓提取物35%以上多酚含量）由中国陕西君康达生物科技有限公司提供，最终使用浓度为20 mg/mL。
SSF处理后的谷物的体外和体内抗氧化活性
灵芝菌菌丝在六种谷物培养基（水稻、小米、小麦、玉米、黑大豆和薏苡仁）上生长旺盛（表S1）。在筛选8种配方（图1A）的过程中，配方#8在TPC和抗氧化活性方面表现最佳（图S1和S2）。在所有配方中，配方#8在每个发酵阶段均显示出最高的TPC和可溶性蛋白含量；第40天时，TPC范围为127.09至355.50 μg GAE/g提取物，可溶性蛋白为192.91至319.06 μg GAE/g提取物。
结论
总之，本研究表明，用灵芝菌进行SSF是一种有效的生物工艺，可以显著提高具有抗氧化和抗衰老作用的多酚的生物利用度。与UFGP和五种商业多酚相比，FGP表现出更强的自由基清除能力。使用C. elegans作为体内模型，FGP延长了寿命，提高了抗逆性（氧化应激和热应激），减少了ROS和脂褐素的积累。
CRediT作者贡献声明
Ying He：研究。 Rongji Li：方法学。 Xiaowei Wen：方法学、研究。 Yun Liu：写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、监督、项目管理、资金争取、概念构思。
Hou等人，2019年；Liu等人，2012年；Teng等人，2023年；Wu等人，2025年；Yang等人，2026年；Y?lmazer-Keskin等人，2025年；Zhang等人，2024年；Zhang等人，2025年；Zhao等人，2021年。
本研究的所有数据均包含在文章及其补充文件中。如需，可提供所有数据。
本手稿为原创稿件，尚未提交给其他期刊发表，也未正在接受审稿。所有作者均已审阅了修订后的手稿，并同意提交。
作者感谢中国贵州省王摩县岐业食用真菌栽培示范基地的Qiye Su提供的灵芝菌菌株。
Yun Liu | Xiaowei Wen | Rongji Li | Ying He
