南昌大学谢明勇院士、殷军艺教授在Food Research International发表重要成果
- 2026-04-25 23:13:34
南昌大学谢明勇院士、殷军艺教授在Food Research International发表重要成果
近日，南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室谢明勇院士(通讯作者)、殷军艺教授(通讯作者）和YuhaoLi（第一作者）等在国际食品期刊《Food Research International》（中科院一区，IF：8.0）发表了题为“Remodeling of phenolic compounds from celery pulp driven by Lactobacillus plantarum NCU116 fermentation: insights from omics, targeted quantification, and microstructural imaging”的研究性论文。 
研究背景 芹菜（Apium graveolens L.）是一种常见的食用蔬菜，富含黄酮类、香豆素类和酚酸类物质，这类物质具有良好的防癌与治癌潜力。芹菜中含有芹菜苷、格氏芹菜苷 A 等丰富的酚类化合物，但其含水量高、纤维质粗的特点，限制了自身的货架期及在功能性食品领域的应用。微生物发酵已成为一种可持续的加工策略，既能延长植物源食品的货架期，又能提升其营养价值与生物活性潜力。酚类化合物（尤其是黄酮苷类）是植物源食品具备抗氧化、抗炎、抗菌特性的核心物质，然而多数天然态酚类物质以糖苷结合型或酯键结合型的结合态形式存在，这一特点限制了其生物利用度。发酵过程中的微生物代谢作用，可将这类结合态酚类转化为具有生物活性的苷元以及结构更简单的酚酸类物质。目前，针对芹菜发酵过程中酚类化合物的转化规律，相关系统性研究仍较为匮乏。 乳酸菌在发酵过程的酚类物质转化中发挥关键作用，其可产生能将黄酮苷水解为对应的苷元的糖苷酶。同时，乳酸菌分泌的碳水化合物降解酶能够降解植物细胞壁、水解糖苷键，从而破坏植物基质结构，促进结合态酚类物质的释放。此外，乳酸菌的代谢作用还可生成或修饰酚类化合物，例如通过苯丙氨酸和酪氨酸的代谢过程产生苯乳酸与羟基苯乳酸。尽管已有上述研究发现，但学界对发酵过程中酚类物质的转化机制仍缺乏系统性的完整认知。代谢组学与转录组学为弥补这一研究空白提供了重要技术手段。2024年的一项研究采用非靶向代谢组学研究发现，氨基酸代谢、苯丙烷类生物合成及脂质代谢过程会影响萝卜腌渍过程中的产品品质。2021年的一项研究借助宏转录组学解析了四川泡菜发酵过程中核心微生物群落的基因功能与代谢特征。植物基质的结构变化（如细胞壁解聚与疏松）或会促进酚类物质的迁移与转化，然而这类微观结构的动态变化往往被忽视，相关研究也缺乏分子水平的实验证据。将多组学分析与靶向酚类物质定量检测、微观结构表征相结合，或能为全面解析上述过程提供科学依据。 已有研究发现，应用于蔬菜发酵的植物乳杆菌 NCU116 具备增香、调节血糖及降血压等功能特性，但该菌株转化果蔬中酚类化合物的作用机制尚未得到探究。为此，本研究采用整合研究方法，结合非靶向代谢组学、转录组学、基于超高效液相色谱 - 串联质谱的靶向定量分析、酶活测定及微观结构成像技术，探究植物乳杆菌 NCU116 发酵芹菜过程中的酚类物质转化规律。本研究的研究目标为：（1）定量分析发酵过程中酚类物质组分的动态变化；（2）筛选鉴定关键差异代谢物及相关代谢通路；（3）阐明参与酚类物质转化的核心酶与关键基因；（4）探究促进酚类物质转化的结构变化。本研究为酚类物质的微生物生物转化提供机制见解。 结论与展望 本研究系统阐明了植物乳杆菌 NCU116 发酵芹菜渣过程中酚类化合物的转化通路。通过整合代谢组学、转录组学、酚类物质靶向定量、酶活测定及结构成像技术研究发现，酚类物质的重构过程受微生物酶活性与植物基质结构重构的协同调控。具体而言，格氏芹菜苷 A、芹菜苷等代表性黄酮苷发生降解，进而生成芹菜素、木犀草素等具有生物活性的苷元并实现富集。转录组学分析结果显示，β- 葡萄糖苷酶关键基因（bglB、bglH）表达上调，且该表达变化与糖苷酶催化的水解反应密切相关。同时，激光共聚焦显微镜成像证实，芹菜渣中木质化细胞壁网络呈现渐进式疏松特征，这一结构变化为结合态酚类物质的释放创造了有利条件。上述研究结果为解析发酵过程中驱动酚类物质转化的酶促反应与基质结构变化的协同作用机制提供了实验依据。本研究不仅深化了学界对植物源体系中微生物生物转化过程的认知，还为研发酚类生物利用度提升的功能性发酵蔬菜制品奠定了理论与技术基础。未来的研究可进一步拓展至不同地理产区、不同品种的芹菜原料，以此验证该生物转化机制的普适性，保障本研究提出的发酵策略具备广泛的应用价值。 图文赏析 
图形摘要 
Fig. 1. Dynamic changes of DEMs during fermentation (n = 5): (A) PCA analysis of positive ion mode; (B) PCA analysis of negative ion mode; (C) dynamic analysis of the percentage abundance of different compound classes during fermentation. 
Fig. 2. Multi-group volcano plot of phenolic compounds from DEMs. Different colors represent different groups. 
Fig. 3. Changes in total phenolic (μg GAE/g) and flavonoid (μg RE/g) contents of celery pulp during fermentation (� ¯± SD, 
Fig. 4. Comprehensive analysis of transcriptomic data (n = 3): (A) PCA analysis of all annotated genes; (B) the number of DEGs in each group: the red and blue bars indicate the numbers of up- and down-regulated DEGs; (C) venn plot of DEGs in each group; (D) the Sankey diagram illustrates the relationship between core CAZymes and enriched important functional pathways; (E) expression analysis of GH family genes; (F) heatmap of the average FPKM values for key genes at each time point. (For interpretation of the references to colour in this figure legend, the reader is referred to the web version of this article.) 
Fig. 5. (A) Dynamic change of three hydrolases (β-glucosidase, β-xylosidase, and β-galactosidase) activities during the fermentation (� ¯ 
Fig. 6. (A) Bar chart of the concentrations of graveobioside A and apiin degradation products (� ¯ 原文链接 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2025.118264
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食品放大镜 | 学者研究成果 薛长湖院士金征宇院士谢明勇院士 陈卫院士朱蓓薇院士孙宝国院士 陈坚院士孙大文院士单杨院士刘仲华院士张和平教授周光宏教授江连洲教授陈峰教授聂少平教授 赵谋明教授赵国华教授李斌教授 王书军教授刘学波教授唐传核教授 张慜教授谢建华教授陈卫教授 谭明乾教授张宇昊教授王静教授 徐岩教授李春保教授孔保华教授 陈士国教授王兴国教授高彦祥教授 黄强教授方亚鹏教授汪勇教授 李媛教授刘志刚教授曾晓雄教授 汪少芸教授姜微波教授刘夫国教授 王强研究员王仲孚教授徐宝才教授 白卫滨教授高振鹏教授易俊洁教授 刘星教授甘人友副研究员范俊峰教授 翟齐啸教授李进伟教授陈启和教授 赵新淮教授杜明教授张名位研究员 侯俊财教授丁郁教授徐鑫教授 David Julian McClements教授王建龙教授 李杨教授陈雪峰、龚频团队许恒毅教授 陆颖健教授刘元法教授秦文教授 李锦铨教授刘俊教授李晓东教授 倪莉教授章宝教授陈廷涛教授 张红印教授盛占武研究员姜瞻梅教授 张德权研究员齐向辉教授郑家荣教授 陈翊平教授姜毓君教授毕金峰研究员 魏新林教授肖安风教授吴彩娥教授 宛晓春教授魏子淏教授龚金炎教授 盛军、田洋团队张娟教授陈小强教授 刘建华教授林松毅教授陈海霞教授 徐志祥教授寇莉萍副教授隋晓楠教授 刘贵珊教授启航教授张春晖研究员 杨兴斌教授 古绍彬教授冯翠萍教授 李玥教授邱超副研究员刘素稳教授 李伟教授田怀香教授丁春邦教授 董秀萍教授吴伟教授张国文教授 张素芳教授潘磊庆教授陈春旭副教授 陈龙副研究员王允圃研究员王子朝副教授 邹小波教授郑金铠研究员孙庆杰教授 梁盈教授熊涛教授钟恬副教授 毛立科副教授房耀维教授孙琦副教授 马森教授闫文杰教授许敏伟教授 魏长庆教授李大鹏教授 
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分子对接与分子动力学黄酮类化合物
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