福建农林大学曾峰副教授团队基于代谢组学分析的银耳低分子量多糖在秀丽隐杆线虫中的抗氧化活性

本文摘要

银耳多糖具有丰富的生物活性，而低分子量多糖则具有更高的生物利用度和营养价值。本研究探究了酸解法制备的低分子量银耳多糖（Tremella fuciformis low molecular weight polysaccharides, TFLP）的结构特征、其对秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）抗氧化能力及应激抵抗的影响，并揭示了潜在作用机制。TFLP 为酸性多糖，主要由甘露糖和木糖组成，分子量为 106 kDa。在热应激和急性氧化应激条件下，TFLP 可通过显著降低丙二醛（malondialdehyde, MDA）水平，提高总超氧化物歧化酶（total-superoxide dismutase, T-SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase, GSH-Px）和过氧化氢酶（catalase, CAT）等抗氧化酶活性，延长秀丽隐杆线虫的中值寿命。其中，高剂量 TFLP 干预可使热应激和急性氧化应激条件下秀丽隐杆线虫的中值寿命分别显著延长 24.47% 和 7.84%；同时，线虫体内 MDA 水平显著降低 69.59%，T-SOD、GSH-Px 和 CAT 活性分别显著提高 2.22 倍、1.28 倍和 0.53 倍。此外，TFLP 处理后，秀丽隐杆线虫体内 daf-16、fat-5、fat-7 和 hsf-1 基因的 mRNA 转录水平显著升高，而 akt-1 和 daf-2 基因的 mRNA 转录水平显著降低。丙酸代谢、缬氨酸 - 亮氨酸 - 异亮氨酸降解代谢及维生素 B₆代谢是 TFLP 增强秀丽隐杆线虫抗氧化能力和应激抵抗的关键代谢途径。上述结果表明，TFLP 可通过提高 mRNA 转录水平和调节代谢物水平，增强机体体内抗氧化能力与应激抵抗，为 TFLP 发挥体内抗氧化活性提供了新的依据。

银耳作为药食同源真菌的典型代表，在抗氧化、抗衰老、调节脂质代谢、降血糖、抗炎及改善肠道菌群与代谢物等方面展现出显著潜力，且研究证实这些生物活性与银耳多糖（TFP）密切相关，例如 TFP 可通过调节肠道菌群缓解结肠炎小鼠肠道损伤、降低高脂小鼠血脂水平、保护皮肤角质细胞免受紫外线损伤，还能经微囊化处理后改善糖尿病小鼠血糖与体重状况。然而，不同方法制备的 TFP 结构存在差异，会影响其生物活性与作用机制，因此明确 TFP 的结构组成及构效关系十分必要。从多糖特性来看，天然高分子量多糖虽具备优良的持水性、溶胀性与凝胶性，在食品工业中可改善食品风味与感官品质，但存在生物利用度低、不易被肠道充分发酵且易随机体排泄的问题，其物理特性还会限制食品工业应用，而通过降解制备的低分子量多糖能有效解决这些不足，例如酸解法降解的乌贼墨多糖在促进肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤迁移方面效果更优。同时，多糖可通过肠道菌群发酵产生代谢物发挥健康调节作用，已有研究发现 TFP 发酵后能改善肠道菌群结构、增加短链脂肪酸生成，且其他来源多糖也可通过调节代谢途径与代谢物水平发挥抗氧化、抗衰老功效。基于此，本研究通过酸解法降解高分子量 TFP 制备低分子量银耳多糖（TFLP），结合结构鉴定、秀丽隐杆线虫应激抵抗与抗氧化能力检测，以及 mRNA 转录水平和代谢组学分析，系统探究 TFLP 的结构特征、体内抗氧化活性及作用机制，旨在为高营养价值与高生物利用度 TFLP 功能食品开发及银耳在食品工业中的应用拓展提供理论支撑。

图 1（Fig. 1）：低分子量银耳多糖（TFLP）的结构特征。（A）分子量；（B）傅里叶变换红外光谱；（C）微观形态

图 2（Fig. 2）：低分子量银耳多糖（TFLP）对秀丽隐杆线虫抗氧化能力及应激抵抗的影响。（A）热应激条件下秀丽隐杆线虫的存活率；（B）热应激条件下秀丽隐杆线虫的中值寿命；（C）急性氧化应激条件下秀丽隐杆线虫的存活率；（D）急性氧化应激条件下秀丽隐杆线虫的中值寿命；（E）秀丽隐杆线虫体内丙二醛（MDA）水平；（F）秀丽隐杆线虫体内总超氧化物歧化酶（T-SOD）活性；（G）秀丽隐杆线虫体内谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性；（H）秀丽隐杆线虫体内过氧化氢酶（CAT）活性；（I）秀丽隐杆线虫体内活性氧（ROS）水平。与空白对照组（NFD 组）相比，*P<0.05，**P<0.01

图 3（Fig. 3）：低分子量银耳多糖（TFLP）对秀丽隐杆线虫 mRNA 转录水平的影响。与空白对照组（NFD 组）相比，*P<0.05，**P<0.01

图 4（Fig. 4）：低分子量银耳多糖（TFLP）对秀丽隐杆线虫代谢物的影响。（A）主成分分析（PCA）图；（B）偏最小二乘判别分析（PLS-DA）图；（C）偏最小二乘判别分析（PLS-DA）验证图；（D）火山图；（E）基于 log₂倍变化（FC）的特征代谢物柱状图；（F）基于变量重要性投影（VIP）值的特征代谢物柱状图；（G）代谢通路富集统计图

图 5（Fig. 5）：低分子量银耳多糖（TFLP）干预后秀丽隐杆线虫特征代谢物与生化指标的相关性分析。（A）热图；（B）网络图

研究结论

本研究阐明了低分子量银耳多糖（TFLP）的基本结构、体内抗氧化活性及潜在作用机制。TFLP 是一种主要由甘露糖和木糖组成的酸性多糖，具有较低的分子量（106 kDa）和锯齿状表面。同时，TFLP 能够增强秀丽隐杆线虫的抗氧化能力与应激抵抗。TFLP 干预可显著提高秀丽隐杆线虫体内抗氧化相关 mRNA 的转录水平及代谢物水平，其中丙酸代谢、缬氨酸 - 亮氨酸 - 异亮氨酸降解代谢及维生素 B₆代谢被认为是 TFLP 改善秀丽隐杆线虫抗氧化能力与应激抵抗的主要代谢通路。这些结果不仅阐明了 TFLP 增强体内抗氧化活性的作用机制，也为 TFLP 抗氧化相关功能食品的开发及银耳在食品工业中的应用拓展提供了新的参考依据。

通讯作者

曾峰：福建农林大学食品科学学院副教授，硕士生导师。主要从事食药用菌与海洋生物资源的精深加工、功能性食品与分子营养学、碳水化合物化学与营养等研究工作。研究方向和领域（1）食药用菌（益生菌）、果蔬精深加工与分子营养学。（2）海洋食品加工与功能性食品。（3）碳水化合物化学与分子营养学（淀粉、多糖分子链结构调控与功能）。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.jfutfo.2025.04.012