暨南大学油料生物炼制与营养创新团队硕士研究生朱佳琪与团队成员蔡子哲副教授作为共同第一作者在Food Chemistry期刊(中科院JCR 1区,影响因子8.5)发表题为“Bioconversion of lignans in flaxseed cake by fermented tofu microbiota and isolation of Enterococcus faecium strain ZB26 responsible for converting secoisolariciresinol diglucoside to enterodiol”的研究论文,由张宁教授和汪勇教授为共同通讯作者。
一、研究背景
亚麻籽是木酚素最丰富的食物来源,亚麻籽饼是亚麻油加工副产物,保留了所有木酚素。亚麻木酚素的生物利用度,取决于结肠微生物将其转化为具有更高生物活性的肠道木酚素的转化率,但这高度依赖肠道菌群的健康状况。因此,分离木酚素生物转化菌株以用于生物转化或作为益生菌,是提高膳食木酚素生物利用度的有效途径,对开发高活性木酚素产品具有重要的意义。目前,大多数分离和鉴定的具有木酚素转化能力的菌株,都是从粪便样本中分离或需在严格的厌氧条件下培养,在食品中应用受到一定限制。而发酵食品是筛选食品工业生产菌株的良好来源。传统发酵豆制品富含植物雌激素如类黄酮和木酚素(SECO、PIN、LARI和MATA等),菌群丰富,包括真菌和细菌,可能含有能够发酵亚麻籽饼和转化木酚素的微生物。
二、研究方法
本研究首先在亚麻籽饼中接种发酵豆制品菌群进行发酵,分析菌群对亚麻木酚素的代谢转化,通过16SrDNA扩增子测序分析发酵亚麻籽饼中的菌群,通过广靶代谢组学研究发酵亚麻籽饼中木酚素的生物转化;并从中分离和鉴定了能够转化开环异落叶松树脂酚二葡萄糖苷(Secoisolariciresinol diglucoside, SDG)的菌株,进一步研究SDG生物转化工艺及应用。
三、研究结果
研究发现,在亚麻籽饼中接种臭豆腐菌群进行发酵,产生的开环异落叶松脂酚(Secoisolariciresinol, SECO)含量最高,臭豆腐菌群对木酚素的生物转化能力最强,采用广靶代谢组学分析发酵亚麻籽饼中的木酚素代谢物,发现发酵后有24种木酚素有明显变化,且发酵过程中产生了12种木酚素代谢物,包括LARI、Demethyl-SECO、Demethyl-dehydroxy-SECO、DHENL、Demethyl-MATA、Demethyl-dehydroxy-MATA、AHS等。从发酵亚麻籽饼中筛选出了5株液态发酵具有较强的转化SDG为肠道木酚素END的能力的细菌,经16S rDNA测序和生理生化鉴定这5株细菌均为屎肠球菌。 屎肠球菌ZB26的液态发酵转化SDG为肠道木酚素肠二醇(Enterodiol, END)的能力最强,在优化的条件下,SDG转化率分别为97.75%,SECO生成率103.02%,END生成率3.18%,且均产生了SMG、demethyl-SECO、demethyl-dehydroxy-SECO和DHENL等中间代谢物,并据此推导绘制了屎肠球菌转化亚麻木酚素的路径。
四、研究结论
本研究表明从臭豆腐菌群发酵亚麻籽饼中分离的屎肠球菌ZB26具有较强的转化SDG为肠道木酚素END的能力,屎肠球菌ZB26具有开发富含木酚素的功能食品的潜力,本研究为开发新的功能食品成分、制备高生物利用度的亚麻木酚素、提高亚麻籽饼的综合利用度提供理论依据。
本研究工作得到国家重点研发计划项目(2018YFE0108400)的支持。
原文文献:
Zhu Jiaqi, Cai Zizhe, Song Ziliang, Li Ying, Shim Youn Young, Reaney Martin J. T., Lee Yee Ying, Wang Yong, Zhang Ning. (2024). Bioconversion of lignans in flaxseed cake by fermented tofu microbiota and isolation of Enterococcus faecium strain ZB26 responsible for converting secoisolariciresinol diglucoside to enterodiol. Food Chemistry. 457:140077.
作者简介:
朱佳琪,暨南大学2023届硕士研究生,生物与医药专业。研究方向为亚麻木酚素的体外生物转化,熟悉掌握亚麻木酚素生物转化菌株的筛选鉴定、亚麻木酚素的生物转化工艺研究、亚麻木酚素分离纯化、发酵亚麻木酚素的代谢物分析检测等。目前以第一作者发表SCI论文1篇,申请专利2项。
蔡子哲,博士,男,暨南大学生命科学与技术学院食品科学与工程系副教授,《中国油脂》杂志社青年编委,国家自然科学基金评审专家。本科毕业于暨南大学国际学院食品质量与安全专业,博士毕业于中山大学药学院生药学,萨斯喀彻温大学农学院访问学者。目前从事油料作物及其副产物的高值化加工和营养因子的制备分离研究。以第一作者(或通讯作者)在Fundamental Research, Food Chemistry, Industrial Crops and Products等期刊发表SCI文章十余篇,申请发明专利7项,授权2项,落地转化1项。目前主持国家自然科学项目2项,中国博士后基金面上项目,广东省基础与应用基础研究基金项目各1项; 起草(排名第二)团体标准1项。
张宁,博士,暨南大学食品科学与工程系教授/博士生导师,主要从事食品生物技术和油料生物炼制方向的研究,暨南大学“油料生物炼制与营养”科研创新团队成员,美国加州大学戴维斯分校、加拿大萨斯喀彻温大学访问学者。已发表核心期刊以上论文80余篇。近5年主持国家重点研发计划国际合作重点专项项目1项,省部级项目3项。申请发明专利4项。获得2018年广东省科技进步二等奖(第5),2022年粮油学会科学技术奖二等奖(第9)。