食品工业科技

名称	VIP值	P	功效
山竹子素	3.4657	0.0098	抗氧化和抗炎^[39]
丁香醛	2.6819	<0.001	抗氧化和抗炎^[41]
鞣花酸	2.3884	0.0432	抗氧化和抗炎^[40]
胭脂树橙	1.9109	0.0027	抗氧化和抗炎^[42−43]
西伯利亚远志糖A6	1.5335	<0.001	抗氧化^[44]
3,4-二羟基苯基丙酸	1.4904	<0.001	抗氧化和抗炎^[45−46]
4-乙酰氧基酚	1.3788	<0.001	抗氧化^[47]
异鼠李素-3-O-芸香糖苷	1.3085	<0.001	抗氧化和抗炎^[48]
对香豆酸	1.535	0.0341	抗氧化^[49]

名称	VIP值	P	功效
山竹子素	3.4657	0.0098	抗氧化和抗炎^[39]
丁香醛	2.6819	<0.001	抗氧化和抗炎^[41]
鞣花酸	2.3884	0.0432	抗氧化和抗炎^[40]
胭脂树橙	1.9109	0.0027	抗氧化和抗炎^[42−43]
西伯利亚远志糖A6	1.5335	<0.001	抗氧化^[44]
3,4-二羟基苯基丙酸	1.4904	<0.001	抗氧化和抗炎^[45−46]
4-乙酰氧基酚	1.3788	<0.001	抗氧化^[47]
异鼠李素-3-O-芸香糖苷	1.3085	<0.001	抗氧化和抗炎^[48]
对香豆酸	1.535	0.0341	抗氧化^[49]

植物乳杆菌发酵黄芪提高抗氧化与抗炎功效

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林书宇 ¹ , 张召 ² , 熊尧 ³ , 陈宏远 ¹ , 陈涛 ²^,³^,^* , 芮雯 ¹^,^*

食品工业科技 | 营养与保健 2026,47(3): 432-442

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食品工业科技 |营养与保健 2026 , 47 (3) : 432 -442

植物乳杆菌发酵黄芪提高抗氧化与抗炎功效

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林书宇¹, 张召², 熊尧³, 陈宏远¹, 陈涛²^,³^,^*, 芮雯¹^,^*

作者信息

¹广东药科大学，广东广州 510006

²广东芯选检验检测有限公司，广东广州 510700

³广东南芯医疗科技有限公司，广东广州 510700

通讯作者:

陈涛（1979−），男，博士，副主任技师，研究方向：微生物筛选与食品药品应用，E-mail：eric@longseemed.com。

芮雯（1981−），女，博士，教授，研究方向：中药药效物质基础和炮制机制、药物体内代谢、代谢组学，E-mail：gyruiwen@gdpu.edu.cn。

作者简介:

林书宇（1999−），男，硕士研究生，研究方向：药物研发与转化，E-mail：SULEMIO702@163.com

Fermentation with Lactiplantibacillus plantarum Enhances the Antioxidative and Anti-inflammatory Activities of Astragali Radix

Shuyu LIN¹, Zhao ZHANG², Yao XIONG³, Hongyuan CHEN¹, Tao CHEN²^,³^,^*, Wen RUI¹^,^*

Affiliations

¹Guangdong Pharmaceutical University, Guangzhou 510006, China

²Guangdong Longseek Testing Co., Ltd., Guangzhou 510700, China

³Guangdong Longsee Biomedical Co., Ltd., Guangzhou 510700, China

出版时间: 2026-02-01 doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025020274

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摘要

收起

目的：为创新开发药食两用中药黄芪，利用植物乳杆菌NX-1发酵黄芪增强其抗氧化和抗炎功效，并揭示发酵工艺对黄芪成分的影响。方法：比较发酵和传统热水提取法加工黄芪对总酚含量、体外自由基清除能力以及缓解斑马鱼炎症功效的影响，并结合非靶向代谢组学技术分析黄芪发酵前后的成分差异。结果：发酵黄芪的体外自由基清除率和总酚含量显著提高（P<0.05），并均显著优于传统水提法加工的黄芪（P<0.05）。在斑马鱼炎症模型中，发酵黄芪可以显著抑制炎症部位中性粒细胞聚集（P<0.05），其清除一氧化氮和活性氧水平的功效显著优于水提法产物（P<0.05）。非靶向代谢组学分析表明9种具有潜在抗氧化或抗炎活性的成分在发酵后显著增加，包括山竹子素、丁香醛、鞣花酸、胭脂树橙、西伯利亚远志糖A6、3,4-二羟基苯基丙酸、4-乙酰氧基酚、异鼠李素-3-O-芸香糖苷和对香豆酸。结论：植物乳杆菌NX-1发酵黄芪能够显著提高黄芪的体内外抗氧化与抗炎活性以及总酚含量，并且对黄芪的加工效果优于传统水提法，活性的增强可能与植物乳杆菌代谢活动引起潜在功效成分含量增加有关。

关键词

黄芪 / 植物乳杆菌 / 发酵 / 抗氧化 / 抗炎 / 非靶向代谢组学

Abstract

收起

Objective: Astragali Radix (AR) is a traditional Chinese medicinal herb that has been reported to have both medicinal and dietary applications. In this study, fermentation with Lactiplantibacillus plantarum NX-1 was employed to enhance the antioxidant and anti-inflammatory properties of AR, while also investigating its influence on the composition of AR. Methods: The enhancement of fermentation on antioxidative and anti-inflammatory activities in AR was assessed using in vitro free radical scavenging assays and a lipopolysaccharide (LPS)-induced zebrafish inflammation model. Meanwhile, the antioxidative and anti-inflammatory bioactivities and total phenol content of fermented AR (FAR) were compared with the AR processed via traditional hot water extraction. Following this, untargeted metabolomics was employed to analyze compositional differences of AR before and after fermentation. Results: Fermentation significantly improved the antioxidant capacity and total phenol content of AR (P<0.05), that significantly increased DPPH and superoxide anion scavenging activities. Compared to the AR processed by water extraction, FAR had a better antioxidant performance in vitro and higher total phenol content (P<0.05). In the zebrafish experiment, FAR significantly inhibited neutrophil recruitment (P<0.05) and reduced nitric oxide (NO) and reactive oxygen species (ROS) levels in zebrafish model of inflammation. FAR gave a better performance in elimination of excess NO and ROS as compared to water-extracted AR (P<0.05). The untargeted metabolomics analysis between AR before and after fermentation revealed that fermentation significantly increased the level of multiple compounds with potential antioxidant and anti-inflammatory activities, including garcinol, syringaldehyde, ellagic acid, bixin, sibiricose A6, 3,4-dihydroxyphenylpropanoate, 4-acetoxyphenol, isorhamnetin3-O-rutinoside and p-coumaric acid. Conclusion: Fermentation with L. plantarum NX-1 could significantly improve the antioxidative activity, anti-inflammatory activity and total phenol content of AR. The enhancement could be attributed to the increasement on relative abundance of bioactive compounds by fermentation, suggesting the significant advantages of fermentation as compared to traditional water extraction in AR processing.

Key words

Astragali Radix / Lactiplantibacillus plantarum / fermentation / antioxidant activity / anti-inflammatory capacity / untargeted metabolomics

引用本文

林书宇, 张召, 熊尧, 陈宏远, 陈涛, 芮雯. 植物乳杆菌发酵黄芪提高抗氧化与抗炎功效. 食品工业科技, 2026 , 47 (3) : 432 -442 . DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2025020274

Shuyu LIN, Zhao ZHANG, Yao XIONG, Hongyuan CHEN, Tao CHEN, Wen RUI. Fermentation with Lactiplantibacillus plantarum Enhances the Antioxidative and Anti-inflammatory Activities of Astragali Radix[J]. Science and Technology of Food Industry, 2026 , 47 (3) : 432 -442 . DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2025020274

正文

收起

黄芪（Astragali Radix，AR）作为典型的药食同源中药，为豆科植物膜荚黄芪或蒙古黄芪的干燥根茎，传统中医认为其具有补中益气、扶正固本之效，现代药理学研究则发现黄芪富含多糖类、黄酮类及皂苷类等活性成分，具有抗氧化、免疫调节和降血糖等多种生物活性^[1]。黄芪药材多加工为黄芪饮片和黄芪粉，日常通过热水煎煮冲泡食用，即利用热水提取法将黄芪活性成分转移至水中后摄入体内。另外黄芪水提液可与其他原料复配制成饮料，增添产品功效的同时丰富风味和口感^[2]。然而热水提取法存在活性成分溶出率低、能耗高等问题，对原料的利用率较低^[3]。在此背景下，微生物发酵为黄芪的现代化开发提供了创新路径。现代发酵技术反应条件温和，过程可控，并能通过酶解转化、代谢产物合成等机制促进已有成分释放和结构转化，有利于原料利用率与功效的提高^[4]。例如经过非解乳糖链球菌发酵后的黄芪各部位的粗多糖、总黄酮和总皂苷成分含量均得到了显著增加^[5]；保加利亚乳杆菌和植物乳杆菌发酵黄芪能提高黄芪对脂多糖诱导肠道细胞氧化损伤的保护作用^[6]。通过发酵加工为饮料是发酵黄芪的转化方向之一，如黄芪和枸杞复配水提后加入沙果汁并用酵母菌发酵可制备果醋，发酵产物口感酸甜、气味芳香并具有良好的体外抗氧化功效^[7]。目前国内对发酵黄芪功效研究主要集中于增强动物的免疫力和生长能力，代替抗生素用于饲料添加剂^[8−9]。同时关于发酵加工或优化发酵工艺对功效影响的研究较多，涉及黄芪成分变化主要是关注多糖或黄酮等某类物质的含量变化，缺乏全面的分析以及成分与活性变化关联的探讨。因此探究发酵黄芪促进人体健康的功效以及发酵前后黄芪成分的具体差异，能够进一步丰富已有的研究并为发酵黄芪的功能食品开发提供理论支持。

氧化应激是指机体内产生过多的活性氧（Reactive oxygen species，ROS）等氧化物质并无法正常清除的失衡状态，会对机体组织的结构和功能造成损伤并参与炎症的进行和多种疾病的发展^[10]。炎症是免疫系统清除有害刺激的一种防御措施，但过激或不可控的炎症反应会引起氧化应激等不良反应并对机体造成损伤。炎症和氧化应激相互促进会形成恶性循环，而通过抗氧化与抗炎功效协同干预阻断这一恶性循环，可有效延缓疾病进展并促进人体健康^[11]。研究表明黄芪提取物能通过减少炎症因子和ROS起到缓解炎症和氧化应激的作用，若能证明相关活性在发酵后进一步提高将有利于支持该方向功能食品的开发^[12]。斑马鱼（Danio rerio）是评估发酵黄芪抗氧化和抗炎活性的良好实验对象，其基因与人类高度相似，拥有类似的炎症病理特征和先天免疫功能，因此斑马鱼的炎症模型已成为评估潜在抗炎活性的成熟工具，涵盖免疫细胞、炎症因子和基因等多层次实验指标^[13−14]。同时，斑马鱼的胚胎和幼鱼通体透明，通过基因编辑使细胞表达荧光蛋白或利用荧光染料染色后，能在荧光显微镜下直接观察斑马鱼体内特定细胞的数量及分布情况或关键生物标志物的表达水平，从而直观高效地评估疾病的发展及药物的疗效^[15]。目前斑马鱼炎症模型已被用于其他发酵中药的相关活性研究中，但在发酵黄芪中的应用仍有待开发^[16]。此外，黄芪的物质组成与功效密切相关，而非靶向代谢组学作为一种无偏向性地检测、鉴定样本中所有小分子代谢物的分析技术，可用于全面对比发酵前后样品的物质组成并寻找显著差异代谢物，为发酵工艺对黄芪活性的影响提供科学依据并揭示潜在机制^[17]。

因此，本研究利用植物乳杆菌NX-1对黄芪进行发酵，通过斑马鱼炎症模型进行抗氧化和抗炎功效评估，并比较益生菌发酵与传统的热水提取法对黄芪功效的影响；利用非靶向代谢组学对发酵前后黄芪的成分变化进行分析，揭示发酵过程对黄芪的影响以及成分变化与功效变化的关联，为发酵黄芪的功能食品开发提供更丰富和深入的理论支持。

1　材料与方法

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1.1　材料与仪器

黄芪饮片　广东大翔中药制药有限公司，批号HX23B01，经广东药科大学中药学院刘基柱教授鉴定为豆科蒙古黄芪Astragalus memdranaceus （Fisch.） Bge. var. mongholicus （Bge.） Hsiao的干燥根；植物乳杆菌NX-1　广东南芯医疗科技有限公司，保存于中国普通微生物菌种保藏管理中心（CGMCC No.20109）；Tg （mpx:eGFP）转基因斑马鱼、AB系野生型斑马鱼　中国斑马鱼资源中心；MRS培养基　青岛高科技工业园海博生物技术有限公司；琼脂　北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司；没食子酸、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、Tris-HCl缓冲液　上海麦克林生化科技股份有限公司；邻苯三酚　阿法埃莎（中国）化学有限公司；地塞米松　大连美仑生物技术有限公司；脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）　西格玛化学品公司；福林酚、二甲基亚砜（Dimethyl sulfoxide，DMSO）、苯基硫脲（1-Phenyl-2-thiourea，PTU）　上海源叶生物科技有限公司；三卡因　梯希爱（上海）化成工业发展有限公司；以上试剂及其他实验过程中使用的试剂均为分析纯或更高。

SW-CJ-2D双人单面垂直送风净化工作台　科凯特（广州）净化设备科技有限公司；MB-820智能光照全温振荡培养箱　浙江美壁仪器有限公司；LX-165T2R海尔台式高速微量冷冻离心机　青岛海尔生物医疗股份有限公司；FD100A灭菌器　致微（厦门）仪器有限公司；BioTek Epoch 2微孔板分光光度计、1290 Infinity II超高效液相色谱系统、6545 Q-TOF四极杆飞行时间液质联用系统　安捷伦科技（中国）有限公司；NIB950-FL荧光显微镜　广州市明慧科技有限公司。

1.2　实验方法

1.2.1　植物乳杆菌NX-1发酵黄芪

参照Li等^[18]的发酵工艺并进行调整。称取粉碎后的黄芪饮片粉，以10%（w/v）的比例加入纯水，于118 ℃灭菌15 min，冷却至室温；发酵黄芪组（Fermented AR，FAR组）按4%（v/v）的比例接种植物乳杆菌NX-1菌液，于37 ℃培养箱静置发酵72 h；发酵结束后于4000 r/min离心20 min收集上清液作为待测样品存储于4 ℃冰箱，用于后续实验。

1.2.2　不同加工方式的黄芪样品制备

发酵黄芪组制备工艺同1.2.1；另外参照1.2.1，取灭菌后的黄芪培养基不接种植物乳杆菌NX-1作为生黄芪组（AR组）；称取黄芪粉按1:8（w/v）加入纯水，加热至80 ℃后提取40 min，过滤收集上清，滤渣加入等量纯水再次水提和过滤，合并两次的滤液加热浓缩至黄芪投料量与水提液体积比为10%（w/v），118 ℃灭菌15 min并冷却至室温作为传统热水提取法加工的黄芪水提组（AR processed by water extraction，ARW组）；FAR组进行静置发酵时，AR组和ARW组也同时放置于恒温箱中，发酵结束后待测样品制备同1.2.1。以上FAR组、AR组和ARW组均属于样品组。

1.2.3　DPPH自由基清除率测定

根据Tanaka等^[19]的方法加以改动。将样品（取0.25 mL加纯水至1 mL）与以无水乙醇为溶剂制备的0.1 mmol/L DPPH溶液（1 mL）混合，在黑暗下反应30 min，使用微孔板分光光度计在517 nm处测定吸光度。以1 mg/mL抗坏血酸（Vitamin C，V_C）溶液为阳性对照组，纯水代替样品为空白组。另外，用等量无水乙醇代替样品组或阳性组中的DPPH溶液作为样品背景组。DPPH自由基清除率按式（1）计算。

$ \text{DPPH}\text{自由基清除率}(\text{%})=\frac{{\text{A}}_{\text{空白}}-({\text{A}}_{\text{样品}}-{\text{A}}_{\text{背景}})}{{\text{A}}_{\text{空白}}}\text{×100} $

(1)

式中：A_空白指空白组（水+DPPH+乙醇）的吸光度；A_样品指的是样品组或阳性组（各样品或V_C+DPPH+乙醇）的吸光度；A_背景指的是样品背景组（各样品或V_C+乙醇）的吸光度。

1.2.4　超氧阴离子自由基清除率测定

根据Yu等^[20]和Song等^[21]的方法加以改动。取0.2 mL样品与1 mL Tris-HCl缓冲液（50 mmol/L，pH8.0）混合，37 ℃孵育10 min。加入0.1 mL邻苯三酚溶液（25 mmol/L），37 ℃孵育4 min。最后加入0.2 mL HCl溶液（1 mol/L）终止反应，在320 nm处用微孔板分光光度计测定吸光度。以1 mg/mL V_C为阳性对照，蒸馏水为空白组。另外，用等量蒸馏水代替样品组或阳性组中的邻苯三酚溶液作为样品背景组。超氧阴离子自由基清除率按式（2）计算。

$\begin{split} &\text{超氧阴离子}\text{自由基清除率}(\text{%})=\\&\frac{{\text{A}}_{\text{空白}}-({\text{A}}_{\text{样品}}-{\text{A}}_{\text{背景}})}{{\text{A}}_{\text{空白}}}\text{×100} \end{split}$

(2)

式中：A_空白指空白组（水+邻苯三酚）的吸光度；A_样品指的是样品组或阳性组（各样品或V_C+邻苯三酚）的吸光度；A_背景指的是样品背景组（各样品或V_C+水）的吸光度。

1.2.5　总酚含量测定

根据Park等^[22]的方法加以改动。取各待测样品3 mL加入9 mL的无水乙醇混匀后4 ℃冰箱静置过夜醇提。取静置过夜醇提后的上清液0.1 mL，加入0.05 mL的1 mol/L的福林酚试剂及0.4 mL纯水混匀。3 min后加入0.1 mL 20%的无水碳酸钠溶液和0.35 mL蒸馏水混匀，于室温下避光反应1 h。15000 r/min离心10 min，于725 nm处测定吸光度。另取没食子酸配制为0.2 mg/mL的母液，采用逐级稀释法用纯水梯度稀释，制备0~0.2 mg/mL浓度间隔为0.04 mg/mL的没食子酸标准溶液系列，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标进行标准曲线绘制，得标准曲线为y=2.9362x+0.0445（R²=0.995）。结果以没食子酸当量（mg GAE/mL）表示。

1.2.6　斑马鱼养殖

雌雄的成年AB系野生型斑马鱼和成年荧光转基因斑马鱼Tg （mpx:eGFP）养殖于循环水系统中，采用E3水产养殖水（pH6.9~7.5，盐度0.03%~0.04%），温度28.5±1.0 ℃，14 h光照/10 h黑暗循环模拟昼夜。斑马鱼每日喂食两次卤虾。实验前，随机选取成年斑马鱼，按1:1的雌雄比例进行配种。胚胎在光照期开始时产生，随后统一轻轻地收集到干净的培养皿中。所有实验程序均经广东芯选检验检测有限公司机构动物伦理委员会批准，项目编号IACUC LS 0601-012024。

1.2.7　斑马鱼模型中抑制中性粒细胞募集功效评估

根据Zhou等^[23]的方法加以改动，将受精6~8 h后的健康Tg （mpx:eGFP）斑马鱼幼鱼放入含有PTU的4 mL E3水中孵育至受精3 d后。采用0.02%三卡因麻醉斑马鱼幼鱼，于斑马鱼卵黄囊微注射2 nL LPS（1 mg/mL）建立炎症模型，空白组斑马鱼微注射2 nL PBS代替LPS。移至六孔板后，受试组分别加入4 mL AR、FAR、ARW（0.5%，v/v），阳性药物组加入地塞米松（Dexamethasone，DEX）（4 mL，50 μg/mL），模型组和空白组加入PBS（4 mL），同时避光孵育6 h。孵育结束后，用E3水清洗3次后再次使用0.02%三卡因麻醉斑马鱼，荧光显微镜下观察荧光中性粒细胞募集情况，拍照记录并统计炎症部位中性粒细胞个数。

1.2.8　斑马鱼模型中降低NO和ROS水平功效评估

根据Yang等^[24]的方法加以改动，利用氧化敏感荧光探针染料（4-Amino-5-methylamino-2',7'-difluorofluorescein diacetate，DAF-FM-DA）检测斑马鱼体内一氧化氮（Nitric oxide，NO）的生成，用2',7'-二氯二氢荧光素（2',7'-Dichlorofluorescin diacetate，DCFH-DA）检测ROS生成。将受精6~8 h后的健康AB系斑马鱼幼鱼放入含有PTU的4 mL E3水中孵育至受精3 d后。采用0.02%三卡因麻醉斑马鱼幼鱼，于斑马鱼卵黄囊微注射2 nL LPS（1 mg/mL）建立炎症模型，空白组斑马鱼微注射2 nL PBS代替LPS。将斑马鱼转移至六孔板，受试组分别加入AR、FAR、ARW各4 mL （0.5%，v/v），阳性药物组加入DEX（4 mL，50 μg/mL），空白组和模型组加入PBS 4 mL，避光孵育6 h。用E3水洗斑马鱼后加入终浓度为0.005 mmol/L的DAF-FM-DA，28.5 ℃避光孵育1 h。孵育结束后使用E3水清洗3次，0.02%三卡因麻醉，采用荧光显微镜观察NO荧光强度并拍照，用ImageJ 软件量化荧光分析体内NO含量。ROS含量检测的步骤与分组与NO相同，仅将染料由DAF-FM-DA改为同浓度的DCFH-DA，孵育条件改为28.5 ℃避光孵育30 min。

1.2.9　非靶向代谢组学分析

参考Truver等^[25]、Tsugawa等^[26]和Dunn等^[27]的方法加以修改，采用LC-MS进行非靶向代谢组学分析。取100 μL样品置于EP管中，加入10 μL内标（L-2-氯苯丙氨酸，0.3 mg/mL，甲醇配制），涡旋振荡10 s。加入300 μL蛋白质沉淀剂甲醇/乙腈（2/1，v/v），涡旋振荡1 min，冰水浴超声提取10 min，−20 ℃静置30 min。4 ℃，13000 r/min离心15 min，取200 μL上清液用于LC-MS分析。质控样本（QC）由所有样本的提取液各取20 μL等体积混合制备而成。样品进样于ACQUITY UPLC HSS T3柱（100 mm×2.1 mm，1.8 μm），流速0.4 mL/min，线性梯度15 min。流动相A为0.1%甲酸水溶液，流动相B为含0.1%甲酸的乙腈。柱温设定为40 ℃。梯度洗脱：0~1 min，2%流动相B；1~9 min，2%~98%流动相B；9~12 min，98%流动相B；12~12.1 min，98%~2%流动相B；12.1~15 min，2%流动相B。Q-TOF质谱设置为正离子模式和负离子模式，质量范围为50~1300 Da。正离子模式下毛细管电压为4000 V，负离子模式下为3500 V。雾化器的压力设定为35 psig。护套气流量为12 L/min，护套气温度为350 ℃。干燥气流量为8 L/min，干燥气温度为320 ℃。碰撞能量设定为10~30 V。原始数据使用软件MS-DIAL（ver.4.90）进行处理后基于公共数据库MASSBANK和METLIN对正负离子模式下的检出峰进行定性分析，定量分析则通过计算物质峰的峰面积，在样本内进行归一化处理，获取物质的相对表达量，之后在样本间对物质进行统计学分析。组间差异化分析由R工具包MetaboAnalystR完成。

1.3　数据处理

使用GraphPad Prism软件（8.0.2版本）进行数据的统计分析，组间差异显著性采用单因素ANOVA分析，结果以Mean±SEM表示。采用Origin 2018进行绘图，图中各组标注的小写字母表示各组间差异性，相同的小写字母表明组间的差异不显著，即P>0.05，无统计学意义；不同的小写字母表明组间存在显著性差异，即P<0.05，具有统计学意义。

2　结果与分析

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2.1　不同加工方式黄芪的体外抗氧化功效及总酚含量

基于DPPH和超氧阴离子自由基清除实验评估不同加工方式黄芪的体外抗氧化活性。自由基拥有不成对电子，会夺取其他物质的电子稳定自身而导致机体损伤，清除过多的自由基有利于维持人体健康^[28]。结果由图1可知，各加工方式的黄芪均能有效清除DPPH自由基，其中发酵黄芪FAR的清除率为89.74%±1.03%，相较于未加工的生黄芪AR的85.58%±0.37%以及传统水提法加工黄芪ARW的83.28%±0.44%有显著提高（P<0.05）。同时，FAR对超氧阴离子自由基的清除率为98.54%±1.18%，显著高于AR的48.99%±0.36%和ARW的48.91%±2.04%（P<0.05）。有研究表明DPPH自由基的清除基于电子转移，而超氧阴离子自由基的清除基于氢转移，说明发酵黄芪可能可以通过不同方式将自由基转化为稳定的形式起到抗氧化作用^[29]。

酚类化合物是植物中一类重要的次生代谢产物，并具有优秀的抗氧化活性，能够清除自由基、抑制脂质过氧化和缓解自动氧化链式反应的进行^[30]。前人研究发现通过发酵可提高沙棘汁的总酚含量并增强其体外抗氧化能力^[31]。通过福林酚法测定不同加工方式的黄芪的总酚含量，结果如图2所示。未加工的AR的总酚含量为0.30±0.0018 mg GAE/mL，而FAR和ARW的总酚含量分别为0.34±0.0085和0.28±0.0026 mg GAE/mL，各组间均具有显著差异（P<0.05）。可见，经发酵后黄芪的总酚含量得到了显著提高，而水提法加工对总酚的提取效果有限。

综上，实验结果证明经植物乳杆菌NX-1发酵能够提高黄芪的体外清除自由基功效以及总酚含量，与Park等^[22]利用植物乳杆菌发酵黄芪后DPPH自由基清除率和总酚含量提高的结果相一致，表明发酵可能是通过提高相关功效成分含量以增强黄芪的功效。同时对比传统水提法，发酵工艺加工后的黄芪具有更优秀的体外抗氧化功效和更高的总酚含量，体现了发酵工艺相较常规物理提取法的优势。

2.2　斑马鱼炎症模型评估不同加工方式黄芪的抗氧化和抗炎功效

为进一步评估不同加工方式的黄芪的抗氧化和抗炎功效，通过显微注射LPS至卵黄囊构建斑马鱼炎症模型，观察不同样品对斑马鱼炎症反应的缓解效果。预实验阶段通过梯度浓度暴露实验确定样品安全性，将受精后的斑马鱼胚胎暴露于含不同浓度样品（0%~2%，v/v）的E3水中孵育72 h，结果表明0.5%（v/v）的各组样品对斑马鱼胚胎的存活率和孵化率均在90%及以上，且均不会引起斑马鱼发育畸形，故选定该浓度进行后续实验。

2.2.1　抑制炎症部位中性粒细胞聚集

中性粒细胞在炎症发生后能快速聚集至炎症部位参与清除入侵的微生物和调控炎症反应，但过度活跃会产生大量ROS及其他细胞毒性产物引发组织损伤和氧化应激，减少中性粒细胞的聚集有利于改善炎症反应^[32]。对卵黄囊处荧光蛋白标记的中性粒细胞数量进行统计，结果如图3和图4所示，炎症模型组斑马鱼卵黄囊内中性粒细胞数量相较空白组的17.17±2.79个显著增加至34±4.05个（P<0.05），表明炎症模型构建成功。DEX组使用地塞米松进行干预，炎症部位的中性粒细胞数量减少至5.67±1.03个，显著地抑制了炎症部位中性粒细胞聚集（P<0.05），表现出良好的抗炎活性。与模型组相比，AR、FAR和ARW组同样显著抑制了中性粒细胞的聚集（P<0.05），各组的中性粒细胞数量分别为14.33±2.73个、17.17±1.33个和15±1.26个，与空白组无显著差异（P>0.05）。以往研究表明通过断尾、硫酸铜和脂多糖诱导斑马鱼炎症均会引起中性粒细胞聚集至炎症部位，而给予药物干预后对应部位中性粒细胞均明显减少，表明抑制中性粒细胞聚集可有效缓解各种诱因引起的炎症^[33]。同理，不同加工方式的黄芪样品干预下炎症部位的中性粒细胞均降低至与空白组相近的水平，表明三种样品均具有良好的抗炎活性。而三个样品组之间中性粒细胞数量无显著差异（P>0.05），表明当前的发酵工艺和水提法并未对黄芪减少中性粒细胞聚集的作用产生显著影响。

2.2.2　减少炎症引起的NO过量产生

炎症反应引起免疫细胞聚集至炎症部位并释放NO杀伤外来微生物和调控炎症反应进行，但过量产生的NO会引起正常细胞和组织损伤并延长炎症反应^[34]。不同加工方式的黄芪对斑马鱼炎症模型的NO水平影响结果如图5和图6所示。LPS诱导的炎症模型组中NO的荧光强度为2982.66±396.90 a.u.，与NC组的1425.49±352.97 a.u.相比显著提高（P<0.05），表明炎症反应会引起NO大量产生。DEX组的荧光强度为2045.90±193.67 a.u.，相较于模型组显著降低（P<0.05），表明缓解炎症会引起体内NO水平的降低。而各样品组中斑马鱼体内荧光强度相较于模型组均显著降低（P<0.05），其中FAR组的NO荧光强度最低，为1393.13±312.06 a.u.，与空白组相近（P>0.05），并显著低于AR组的2084.12±484.43 a.u.和ARW组的2288.29±448.48 a.u.（P<0.05）。LPS诱导下炎症模型组NO的生成显著增加，以往研究表明通过抑制炎症诱导的一氧化氮合酶（Inducible Nitric Oxide Synthase，iNOS） mRNA和相关蛋白表达可有效减少NO的产生，从而改善炎症反应^[35]。结果表明，不同加工方式的黄芪均能显著减少炎症引起的NO大量产生，其中发酵工艺能提高黄芪原有的抑制效果并优于水提法对黄芪的加工效果，可能与发酵引起成分变化进而增强对iNOS的抑制作用有关。

2.2.3　减少炎症引起的ROS过量产生

炎症过程中免疫细胞可通过NADPH氧化酶催化ROS的产生用于杀死入侵微生物，但过量的ROS会引起氧化应激、诱导iNOS表达上调并进一步放大炎症反应^[36]。由图7和图8可知，LPS诱导后炎症模型组的ROS荧光强度为1611.16±157.10 a.u.，相较于空白组的954.10±92.17 a.u.显著提高（P<0.05）。经地塞米松和各黄芪样品干预后可显著降低斑马鱼炎症模型的ROS水平（P<0.05），且均显著低于空白组（P<0.05）。其中FAR组的ROS荧光强度为629.17±4.11 a.u.，与AR组的636.84±13.37 a.u.相近（P>0.05），并显著低于ARW组的740.32±45.76 a.u.（P<0.05）。结果表明各黄芪样品能够有效抑制LPS引起的ROS过量产生，并且发酵工艺加工黄芪可保持其良好的抗氧化功效，而水提法加工后的黄芪对ROS的清除效果显著弱于生黄芪（P<0.05），可能是由于水提法对黄芪活性成分的提取率较低^[37]。

通过注射LPS诱导斑马鱼炎症的方法简便且稳定，且更贴近临床的感染性炎症，已被用于多种中药复方或发酵产物的抗炎功效评估，但在发酵黄芪中的应用尚未开发^[38]。通过对斑马鱼炎症模型中多项指标的评估，证明发酵黄芪能够减少炎症部位中性粒细胞的聚集，抑制斑马鱼体内过量NO和ROS的产生，进而缓解LPS诱导的炎症反应和氧化应激，其效果与抗炎药物地塞米松近似。并且发酵能够明显提高黄芪降低NO水平的功效，发酵黄芪对NO和ROS的清除能力也优于黄芪水提物，表明发酵相较传统水提法加工黄芪效果更佳。

2.3　非靶向代谢组学分析发酵前后黄芪成分变化

经植物乳杆菌NX-1发酵后黄芪的抗氧化和抗炎活性有显著提高，可能与发酵对黄芪成分的改变有关，因此利用非靶向代谢组学对发酵前后的黄芪进行分析。首先基于质控样品的变异系数（CV）对AR组和FAR组数据进行预处理，排除大于30% CV的样品峰值，然后对余下的样本峰值进行物质鉴定及归一化处理和主成分分析。主成分分析（Principal component analysis，PCA）结果表明，FAR组和AR组相互独立且明显分离，说明黄芪在发酵后代谢谱发生了显著变化（图9）。对所有代谢物进行差异倍数（Fold change，FC）分析，并于火山图中突出显示FC>1.5或FC<0.67且P值<0.05的差异代谢物。结果（图10）表明FAR组和AR组之间代谢物谱具有显著差异。与生黄芪相比，发酵有439个代谢产物上调（负离子模式177个，正离子模式275个，重复13个），367个代谢产物下调（负离子模式224个，正离子模式167个，重复24个）。

对FAR组和AR组的数据进行偏最小二乘法判别分析（Partial least squares discriminant analysis，PLS-DA）。结果显示PLS-DA模型稳定可靠，两组间有显著性差异（图11）。采用t检验进行差异代谢物的筛选，选取PLS-DA变量权重值（Variable important in projection，VIP值）>1且P<0.05的代谢物作为差异代谢物。与生黄芪相比，发酵后黄芪共检测到192种代谢物上调（正离子模式120种，负离子模式76种，重复4种），157种代谢物下调（正离子模式71种，负离子模式97种，重复11种）。此外，35个化合物仅在FAR组中检测到，17个化合物仅在AR组中出现。

在发酵后显著增加的差异代谢物中，有9种代谢物在过往研究中被发现具有抗氧化或抗炎活性（表1），分别为山竹子素（Garcinol）、丁香醛（Syringaldehyde）、鞣花酸（Ellagic acid）、胭脂树橙（Bixin）、西伯利亚远志糖A6（Sibiricose A6）、3,4-二羟基苯基丙酸（3,4-Dihydroxyphenylpropanoate）、4-乙酰氧基酚（4-Acetoxyphenol）、异鼠李素-3-O-芸香糖苷（Isorhamnetin-3-O-rutinoside）和对香豆酸（p-Coumaric acid）。这9种代谢物已知可通过多种方式发挥缓解炎症或氧化应激的作用，包括清除机体内过多的ROS、NO和脂质过氧化物（丙二醛），减少肿瘤坏死因子和白细胞介素等促炎因子的释放，增强超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等多种抗氧化酶活性，并涉及调控相关基因表达和信号通路激活。如山竹子素可以通过激活toll样受体4 （Toll like receptors 4，TLR4）和抑制核因子κB（nuclear factor κ-B，NF-κB）的活化，降低丙二醛和NO水平，增强超氧化物歧化酶活性起到抗炎抗氧化的功效^[39]。鞣花酸能够增强超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽活性，抑制白细胞介素1β和肿瘤坏死因子α（Tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）等促炎因子水平的升高，可能是通过降低MyD88和TLR4基因表达进而抑制TLR4/MyD88/NF-κB信号通路的激活发挥活性^[40]。此外，9种代谢物中山竹子素、丁香醛、鞣花酸、异鼠李素-3-O-芸香糖苷、对香豆酸和3,4-二羟基苯基丙酸均属于酚类化合物，与2.1中发酵后黄芪总酚含量显著提高的结果相一致。因此，发酵后具有潜在功效的代谢物的显著增加可能是发酵黄芪抗氧化和抗炎活性增强的原因之一，具体的物质及其作用途径可作为后续深入验证发酵黄芪功效机制的出发点。

3　结论

收起

本研究利用植物乳杆菌NX-1对黄芪进行发酵，对其抗氧化、抗炎功效以及相关功能成分的变化进行深入分析。首先，发酵黄芪的DPPH自由基和超氧阴离子自由基清除率分别达到89.74%±1.03%和98.54%±1.18%，总酚含量为0.34±0.0085 mg GAE/mL，相较于生黄芪有显著提高（P<0.05），并显著优于传统热水提取法加工的黄芪（P<0.05）。其次，对于LPS诱导的斑马鱼炎症，发酵黄芪能有效抑制炎症部位的中性粒细胞聚集，降低斑马鱼体内ROS和NO水平，表现出良好的抗氧化和抗炎活性且清除ROS和NO效果优于黄芪水提物。最后，通过非靶向代谢组学分析，证明发酵能显著改变黄芪的物质组成，引起包括9种潜在功效成分在内的192种代谢物上调，以及157种代谢物下调，探讨了发酵后黄芪成分变化与活性增强之间的关联。本研究为黄芪资源的现代化开发提供了新型的益生菌发酵工艺思路，丰富了发酵黄芪的功效评估方法并揭示了植物乳杆菌发酵对黄芪成分的改变情况，推测出与其功效提高的因果关系，为后续产品研发提供理论支持。然而，发酵黄芪抗氧化、抗炎功效的靶向机制还缺乏直接证据，且最大化放大黄芪功效的发酵工艺未被开发。因此，基于小鼠与细胞实验的机制挖掘与适用于工业化生产的发酵工艺优化是今后的研究重点。

参考文献

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文献

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参考文献引证文献

排序方式：

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2026年第47卷第3期

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doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025020274

接收时间：2025-03-03
首发时间：2026-10-25
出版时间：2026-02-01

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作者

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收稿日期：2025-03-03

基金

作者信息

¹广东药科大学，广东广州 510006

²广东芯选检验检测有限公司，广东广州 510700

³广东南芯医疗科技有限公司，广东广州 510700

通讯作者:

陈涛（1979−），男，博士，副主任技师，研究方向：微生物筛选与食品药品应用，E-mail：eric@longseemed.com。

芮雯（1981−），女，博士，教授，研究方向：中药药效物质基础和炮制机制、药物体内代谢、代谢组学，E-mail：gyruiwen@gdpu.edu.cn。

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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