Chinese Journal of Animal Nutrition >

2025 , Vol. 37 >Issue 9: 6422 - 6433

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.521

RESEARCH PAPER

Optimization of Fermentation Process and Antioxidant Activity Analysis of Portulaca oleracea L.

  • GUO Shurong , 1 ,
  • QIAO Hongping 2 ,
  • LIU Di 2 ,
  • CAO Guidong 3 ,
  • HAO Junming 3 ,
  • WU Xiaoying , 2, *
Expand
  • 1 College of Veterinary Medicine, Shanxi Agricultural University, Jinzhong 030031, China
  • 2 College of Biological Science and Technology, Taiyuan Normal University, Jinzhong 030619, China
  • 3 Shanxi Ruixiang Bio-Pharmaceutical Co., Ltd., Taiyuan 030032, China
* professor, E-mail:

Received date: 2024-12-31

  Online published: 2025-09-12

Fold

Abstract

The study was designed to optimize the solid-state fermentation process of Portulaca oleracea L. by Aspergillus oryzae. The fermentation time, water content and inoculation amount were selected as influencing factors. With the contents of polysaccharide and flavonoid from Portulaca oleracea L. as evaluation indicators, the solid-state fermentation process was optimized using the single factor analysis and response surface method, and the antioxidant activity of Portulaca oleracea L. before and after fermentation was determined. The results showed that the optimal fermentation process for Portulaca oleracea L. was a fermentation time of 6.3 days, a water content of 85.2%, and an inoculation amount of 6.2%, with the polysaccharide content was 2.23 mg/mL and the flavonoid content was 442 μg/mL after fermentation. Portulaca oleracea L. before and after fermentation showed an ability to scavenge 2,2'-azino-bis (3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) and 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) free radicals. The half-maximal inhibitory concentration (IC50) of Portulaca oleracea L. and fermented Portulaca oleracea L. for ABTS free radical was 0.531 and 0.455 mg/mL, and for DPPH free radical was 2.155 and 1.387 mg/mL, respectively. Therefore, Portulaca oleracea L. fermented by Aspergillus oryzae has higher antioxidant activity.

Key words： Portulaca oleracea L.; Aspergillus oryzae; fermentation process; response surface optimization; antioxidant activity

Cite this article

GUO Shurong , QIAO Hongping , LIU Di , CAO Guidong , HAO Junming , WU Xiaoying . Optimization of Fermentation Process and Antioxidant Activity Analysis of Portulaca oleracea L.[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2025 , 37(9) : 6422 -6433 . DOI: 10.12418/CJAN2025.521

随着饲料“禁抗令”在我国的全面实施,中药提取物、抗菌肽、益生菌和益生元等抗生素替代品逐渐进入人们的视线。中药具有副作用小、不易产生耐药性和残留低等优点,近年来常作为抗生素替代品应用于养殖业中。
马齿苋(Portulaca oleracea L.)为肉质草本植物,属于马齿苋科、马齿苋属,在全球温带和热带地区均有分布[1]。马齿苋含有多种有效活性成分,例如黄酮类、多糖类、生物碱类、萜类、有机酸类以及木脂素类等化学成分[2-4],具有抗氧化、抗炎、抑菌、抗肿瘤、降血糖、免疫调节和神经保护等生理作用[5-9]。马齿苋具有较高的营养价值,其作为饲料添加剂,在畜牧养殖领域的应用研究受到广泛关注。张建臣[10]研究显示,饲粮中添加马齿苋提取物可显著提高仔猪平均日增重和血清中生长激素含量,起到促生长的作用。赵玉娟[11]研究表明,饲粮中添加不同剂量的马齿苋提取物可以显著提高家兔终末体重和平均日增重,提高家兔生长性能。
中药发酵是选取适宜的微生物对中药进行处理,利用1种或多种微生物自身的生长代谢过程,以期提高中药的药效[12-13]。在中药的发酵过程中,由于微生物的生长代谢,可以生成多种酶和次生代谢产物,这些酶可以破坏植物的细胞壁,将中草药中所含的多种活性物质充分释放出来,提高中药的有效成分含量[14-15];同时,还可以与某些特定底物发生反应,生成新的活性物质[16-17]。有些中药本身含有一些有毒物质,这些有毒物质在进入人体时,往往产生毒性并引起副作用,而发酵可以将有毒物质转化为新的物质,从而降低中药的毒副作用[18]。此外,微生物发酵能将中药有效成分中的大分子物质降解为小分子物质,使动物机体能更好地吸收和利用中药成分[19]。由此可见,中药发酵不仅能够提高中药的疗效,还能增强其安全性以及提升生物利用度。
在发酵过程中,微生物菌株的筛选具有重要意义。米曲霉广泛应用于生产各种发酵食品[20],如味噌[21]、酱油[22]和清酒[23],并可被用于发酵中药材[24]。研究显示,穿山龙经过米曲霉发酵后,提升了对HepG2细胞的凋亡作用[25];米曲霉发酵脾胃散后,降低了脾胃散的肝脏毒性,并提高了其对慢性胃炎的治疗作用[26]。
中药发酵方式分为固态发酵、液态发酵和双向发酵[24]。本研究采用固态发酵方式发酵马齿苋,并以黄酮、多糖和多酚含量作为指标,通过单因素及响应面试验对发酵工艺进行优化,测定发酵前后其抗氧化活性,以期为马齿苋的发酵工艺研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验仪器

主要仪器包括:RE-5205型旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂),HH-WO-3L型智能数显多功能油水浴锅(上海勒顿实业有限公司),HC-3018R型高速冷冻离心机(安徽中科中佳科学仪器有限公司),V-1100型可见分光光度计(上海美析仪器有限公司),JD200-1型电子天平(沈阳龙腾电子有限公司),LC-10N-60A型冷冻干燥机(上海力辰邦西仪器科技有限公司),JB-CJ-1000FX型洁净工作台(苏州佳宝净化工程设备有限公司),SPX-250B-Z型生化培养箱(上海博迅实业有限公司医疗设备厂)。

1.2 试验菌种、药物及试剂

马齿苋购自山西瑞象生物药业有限公司,米曲霉BNCC338380购自北京北纳创联生物技术研究院,芦丁、没食子酸、福林酚和综合马铃薯培养基购自北京索莱宝科技有限公司,苯酚购自天津市大茂化学试剂厂,无水碳酸钠购自天津市光复科技发展有限公司,无水葡萄糖购自天津市凯通化学试剂有限公司,氢氧化钠和硝酸铝购自天津市恒兴化学试剂制造有限公司,亚硝酸钠购自天津市永大化学试剂有限公司,无水乙醇和甲醇购自天津市致远化学试剂有限公司,过硫酸钾购自天津市风船化学试剂科技有限公司,2,2'-联氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 菌种的活化

在米曲霉冻干粉中加入500 μL无菌水溶解,吸取200 μL菌液涂布于综合马铃薯平板培养基上,28 ℃培养6~7 d后采用无菌生理盐水洗脱米曲霉孢子,得到高浓度孢子悬液,将孢子悬液稀释至1×106 CFU/mL,备用。

1.3.2 马齿苋和发酵马齿苋提取液的制备

将干燥马齿苋粉碎,过80目筛,121 ℃高压蒸汽灭菌30 min,冷却后一部分接种无菌水,另一部分接种等量米曲霉孢子悬液和无菌水,混匀,28 ℃下培养相同时间,沸水提取2 h,料液比为1∶20,提取2次,离心得上清液,合并2次上清液,得到马齿苋和发酵马齿苋提取液。

1.3.3 马齿苋发酵工艺的优化

1.3.3.1 单因素试验

以发酵时间(1、3、5和7 d)、接种量(2%、4%、6%、8%和10%)和含水量(20%、40%、60%、80%和100%)为影响因素,测定发酵马齿苋提取液中黄酮、多糖和多酚含量的变化。各因素固定值分别为发酵3 d、10%接种量和80%含水量。

1.3.3.2 响应面试验

根据单因素试验结果,以发酵时间、含水量和接种量为影响因素,黄酮和多糖含量的变化为响应值,采用响应面法设计3因素3水平试验对马齿苋发酵条件进行优化,响应面试验设计方案见表1。
表1 响应面试验设计方案

Table 1 Response surface experiment design scheme

水平
Levels		 因素Factors
发酵时间
Fermentation time (A)/d		 含水量
Water content (B)/%		 接种量
Inoculation amount (C)/%
-1 3 60 4
0 5 80 6
1 7 100 8

1.3.3.3 有效活性成分测定

采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠法[27]测定黄酮含量,采用苯酚硫酸法[28]测定多糖含量,采用福林酚法[29]测定多酚含量。

1.4 马齿苋和发酵马齿苋抗氧化活性

1.4.1 DPPH自由基清除率

将马齿苋和发酵马齿苋提取液浓缩,冻干48 h,获得马齿苋和发酵马齿苋冻干粉。将马齿苋和发酵马齿苋冻干粉分别配制为不同浓度的样品溶液,取300 μL样品溶液,加入2.7 mL 60 μmol/L DPPH溶液,避光反应30 min,以无水甲醇为对照,在518 nm处测定其吸光度,重复3次,根据以下公式计算清除率:
Y1(%)=100×[1-(As-Ar)/A0]。
式中:Y1表示DPPH自由基清除率(%);As表示300 μL样品溶液+2.7 mL 60 μmol/L DPPH溶液在518 nm处的吸光度;Ar表示300 μL样品溶液+2.7 mL无水甲醇在518 nm处的吸光度;A0表示300 μL蒸馏水+2.7 mL 60 μmol/L DPPH在518 nm处的吸光度。

1.4.2 ABTS自由基清除率

取马齿苋和发酵马齿苋冻干粉,分别精确配制为不同浓度的样品溶液。将7 mmol/L ABTS溶液和2.5 mmol/L过硫酸钾溶液1∶1混合,室温下反应12 h,得到ABTS阳离子(ABTS+)溶液,80%乙醇稀释ABTS+溶液,使其在734 nm下吸光度为0.7。取300 μL样品溶液,加入2.7 mL ABTS+溶液,避光反应30 min,以无水乙醇为对照,在734 nm处测定吸光度,重复3次,根据以下公式计算清除率:
Y2(%)=100×[1-(As-Ar)/A0]。
式中:Y2为ABTS自由基清除率(%);As表示300 μL样品溶液+2.7 mL ABTS+溶液在734 nm处的吸光度;Ar表示300 μL样品溶液+2.7mL无水乙醇在734 nm处的吸光度;A0表示300 μL蒸馏水+2.7mL ABTS+溶液在734 nm处的吸光度。

1.5 数据统计分析

采用SPSS 26软件中的ANOVA过程进行单因素方差分析以及Duncan氏多重比较,结果以平均值±标准差表示;采用Design-Expert 10.0.1软件设计和分析响应面数据,各组均有3个重复。

2 结果与分析

2.1 影响马齿苋发酵的单因素分析

多糖、黄酮和多酚是马齿苋重要的有效活性成分,在马齿苋发酵的过程中,三者含量均随着发酵时间发生显著变化。如图1所示,发酵马齿苋多糖含量随着发酵时间的延长逐渐降低,在5 d时达到平稳,含量为1.63 mg/mL,且与发酵7 d时相比无显著差异(P>0.05);黄酮和多酚含量则随着发酵时间的延长逐渐升高,发酵5 d时黄酮和多酚含量较发酵3 d时显著提高(P<0.05),但与发酵7 d时相比无显著差异(P>0.05),二者含量分别为442和289 μg/mL。因此,选择最佳发酵时间为5 d。
图1 不同发酵时间对发酵马齿苋多糖、黄酮和多酚含量的影响

折线数据标记不同小写字母表示差异显著(P<0.05),相同小写字母或无字母表示差异不显著(P>0.05)。图2和图3同。

Fig.1 Effects of different fermentation time on contents of polysaccharide, flavonoid and polyphenol in fermented Portulaca oleracea L.

Data in broken line marking different lowercase letters indicated significant differences (P<0.05), while the same lowercase letters or no letters indicated no significant differences (P>0.05). The same as Fig.2 and Fig.3.

如图2所示,随着发酵含水量的增加,发酵马齿苋多糖含量先不变后降低,在80%含水量时平稳,含量为2.22 mg/mL,且80%与100%含水量之间无显著差异(P>0.05);黄酮含量在20%~60%含水量之间无显著变化(P>0.05),在80%含水量时显著提高(P<0.05),含量为437μg/mL,并在100%含水量时显著降低(P<0.05);多酚含量在20%~60%含水量之间保持平稳,差异不显著(P>0.05),在80%含水量时显著提高(P<0.05),含量为261 μg/mL,并在100%含水量时显著降低(P<0.05)。因此,选择80%含水量最佳。
图2 不同含水量对发酵马齿苋多糖、黄酮和多酚含量的影响

Fig.2 Effects of different water contents on contents of polysaccharide, flavonoid and polyphenol in fermented Portulaca oleracea L.

如图3所示,随着接种量的增加,发酵马齿苋多糖含量在2%~4%接种量时无显著变化(P>0.05),在接种量达到6%时显著降低(P<0.05),含量为2.50 mg/mL,随后趋于平稳,无显著差异(P>0.05);黄酮含量先增高,在6%接种量时显著提高(P<0.05),含量为385 μg/mL,随后在10%接种量时显著降低(P<0.05);多酚含量在不同接种量之间无显著差异(P>0.05)。根据多糖和黄酮含量变化,选择6%接种量最合适。
图3 不同接种量对发酵马齿苋多糖、黄酮和多酚含量的影响

Fig.3 Effects of different inoculation amounts on contents of polysaccharide, flavonoid and polyphenol in fermented Portulaca oleracea L.

2.2 马齿苋发酵条件的响应面优化

2.2.1 响应面试验结果及方差分析

根据单因素试验结果,选取发酵时间、含水量和接种量为影响因素,多糖和黄酮含量为响应面指标,采用响应面试验设计对马齿苋发酵条件进一步优化,试验结果见表2。采用Design-Expert 10.0.1软件对表2的数据进行分析及拟合,得到多糖和黄酮含量的方差分析结果,分别见表3和表4。
表2 马齿苋发酵条件优化的响应面试验结果

Table 2 Results of response surface experiment for optimizing fermentation conditions of Portulaca oleracea L.

编号
Number		 因素Factors 多糖含量
Polysaccharide
content/(mg/mL)		 黄酮含量
Flavonoid
content/(μg/mL)
发酵时间
Fermentation
time (A)		 含水量
Water content (B)		 接种量
Inoculation
amount (C)
1 -1 -1 0 2.90 318
2 1 -1 0 2.38 436
3 -1 1 0 2.85 378
4 1 1 0 2.36 417
5 -1 0 -1 3.09 350
6 1 0 -1 2.36 414
7 -1 0 1 2.49 348
8 1 0 1 2.30 436
9 0 -1 -1 2.81 374
10 0 1 -1 2.75 423
11 0 -1 1 2.34 393
12 0 1 1 2.68 440
13 0 0 0 2.32 423
14 0 0 0 2.27 434
15 0 0 0 2.24 438
16 0 0 0 2.31 427
17 0 0 0 2.35 436
表3 多糖含量方差分析

Table 3 Analysis of variance of polysaccharide content

方差来源
Sources of variance		 平方和
Sum of squares		 自由度
Freedom		 均方
Mean square		 F值
F-value		 P值
P-value		 显著性
Significance
模型Model 1.120 9 0.120 34.07 <0.000 1 **
A 0.470 1 0.470 127.29 <0.000 1 **
B 5.513E-3 1 5.513E-3 1.51 0.259 3
C 0.180 1 0.180 49.21 0.000 2 **
AB 2.250E-4 1 2.250E-4 0.06 0.811 2
AC 0.073 1 0.073 19.93 0.002 9 **
BC 0.040 1 0.040 10.94 0.013 0 *
A2 0.060 1 0.060 16.51 0.004 8 **
B2 0.180 1 0.180 48.26 0.000 2 **
C2 0.085 1 0.085 23.29 0.001 9 **
残差Residual 0.026 7 3.658E-3
失拟项Lack of fit 0.018 3 6.042E-3 3.23 0.143 5
纯误差Pure error 7.480E-3 4 1.870E-3
总和Sum 1.150 16
决定系数R2 0.977 7

A表示发酵时间,B表示含水量,C表示接种量。*表示差异显著(P<0.05),**表示差异极显著(P<0.01)。表4同。

A represented fermentation time, B represented water content, and C represented inoculation amount. * indicated significant difference (P<0.05), and ** indicated extremely significant difference (P<0.01). The same as Table 4.

表4 黄酮含量方差分析

Table 4 Analysis of variance of flavonoid content

方差来源
Sources of variance		 平方和
Sum of squares		 自由度
Freedom		 均方
Mean square		 F值
F-value		 P值
P-value		 显著性
Significance
模型Model 22 497.55 9 2 499.73 30.46 <0.000 1 **
A 11 935.13 1 11 935.13 145.44 <0.000 1 **
B 2 346.13 1 2 346.13 28.59 0.001 1 **
C 392.00 1 392.00 4.78 0.065 1
AB 1 560.25 1 1 560.25 19.01 0.003 3 **
AC 144.00 1 144.00 1.75 0.226 9
BC 1.00 1 1.00 0.01 0.915 2
A2 4 426.87 1 4 426.87 53.94 0.000 2 **
B2 598.76 1 598.76 7.30 0.030 6 *
C2 624.13 1 624.13 7.61 0.028 2 *
残差Residual 574.45 7 82.06
失拟项Lack of fit 413.25 3 137.75 3.42 0.133 0
纯误差Pure error 161.20 4 40.30
总和Sum 23 072.00 16
决定系数R2 0.975 1
各因素对多糖含量(Y3)的多元二次回归方程为:Y3=2.30-0.24A+0.026B-0.15C+0.007 5AB+0.13AC+0.10BC+0.12A2+0.20B2+0.14C2(A为发酵时间,B为含水量,C为接种量)。该拟合模型P值小于0.000 1,F值为34.07,表明该模型差异极显著(P<0.01);失拟项P值为0.143 5,F值为3.23,无显著差异(P>0.05),说明该模型的拟合性好,并且该模型决定系数(R2)为0.977 7,校正决定系数( R a d j 2)为0.949 0,变异系数(CV)为2.40%,说明该模型可以解释97.77%响应值的变化,可对多糖含量进行分析和预测。各因素对多糖含量的影响顺序依次为:A(发酵时间)>C(接种量)>B(含水量),一次项A差异极显著(P<0.01),一次项C差异显著(P<0.05),一次项B差异不显著(P>0.05);交互项AC差异极显著(P<0.01),交互项BC差异显著(P<0.05),交互项AB差异不显著(P>0.05);二次项A2、B2和C2均差异极显著(P<0.01)。
各因素对黄酮含量(Y4)的多元二次回归方程为:Y4=431.60+38.63A+17.13B+7.00C-19.75AB+6.00AC-0.50BC-32.43A2-11.93B2-12.17C2(A为发酵时间,B为含水量,C为接种量)。该拟合模型P值小于0.000 1,F值为30.46,表明该模型差异极显著(P<0.01);失拟项P值为0.133 0,F值为3.42,无显著差异(P>0.05),说明该模型的拟合性好,并且该模型R2为0.975 1, R a d j 2为0.943 1,CV为2.24%,说明该模型可以解释97.51%响应值的变化,可对黄酮含量进行分析和预测。各因素对黄酮含量的影响顺序依次为:A(发酵时间)>B(含水量)>C(接种量),一次项A和B差异极显著(P<0.01),一次项C差异不显著(P>0.05);交互项AB差异极显著(P<0.01),交互项AC和BC差异不显著(P>0.05);二次项A2差异极显著(P<0.01),二次项B2和C2差异显著(P<0.05)。

2.2.2 交互作用分析

绘制多糖和黄酮含量回归方程的三维响应面及等高线图,该图直观反映各因素间交互作用对响应值的影响。其中,三维响应面图的曲面坡度反映了两因素交互作用的显著程度,坡度越陡,表明交互作用越显著,反之则不显著;等高线图的形状反映了交互作用的强弱,形状呈现椭圆形,则交互作用显著,呈现圆形,则不显著[30]。
各因素交互作用对发酵马齿苋多糖含量影响的三维响应面和等高线如图4所示,发酵时间与含水量(图4-a)三维响应面图曲面较平缓,等高线图近似圆形,表明交互作用不显著;发酵时间与接种量(图4-b)三维响应面图陡峭,等高线图呈椭圆形,表明交互作用极显著;含水量与接种量(图4-c)三维响应面图曲面较陡峭,等高线图近似椭圆形,表明交互作用显著。
图4 各因素交互作用对发酵马齿苋多糖含量影响的三维响应面和等高线

Fig.4 Three-dimensional response surface and contour line of interaction of various factors on polysaccharide content in fermented Portulaca oleracea L.

各因素交互作用对发酵马齿苋黄酮含量影响的三维响应面和等高线如图5所示,发酵时间与含水量(图5-a)三维响应面图陡峭,等高线图呈椭圆形,表明交互作用极显著;发酵时间与接种量(图5-b)以及含水量与接种量(图5-c)三维响应面图曲面均较平缓,等高线图近似圆形,表明交互作用均不显著。
图5 各因素交互作用对发酵马齿苋黄酮含量影响的三维响应面和等高线

Fig.5 Three-dimensional response surface and contour line of interaction of various factors on flavonoid content in fermented Portulaca oleracea L.

2.2.3 最佳提取工艺预测及验证结果

经统计分析,米曲霉发酵马齿苋的最佳工艺为:发酵时间6.297 96 d,含水量85.156 20%,接种量6.173 87%;在此优化条件下发酵多糖含量最低为2.210 58 mg/mL,黄酮含量最高可达444.09 μg/mL。结合实际实验情况,将工艺调整为发酵时间6.3 d,含水量85.2%,接种量6.2%;上述试验条件下得到的发酵产物多糖含量为2.23 mg/mL,黄酮含量为442 μg/mL,与理论预测值接近,说明该模型可行。

2.3 马齿苋和发酵马齿苋抗氧化活性

如图6所示,马齿苋和发酵马齿苋对ABTS自由基的半数清除浓度(IC50)分别为0.531和0.455 mg/mL,对DPPH自由基的IC50分别为2.155和1.387 mg/mL。由此可见,经米曲霉发酵后的马齿苋对ABTS和DPPH自由基的清除能力均提高。
图6 马齿苋和发酵马齿苋对ABTS自由基(A)和DPPH自由基(B)的清除率

Fig.6 Scavenging rates of ABTS free radical (A) and DPPH free radical (B) in Portulaca oleracea L. and fermented Portulaca oleracea L.

3 讨论

米曲霉可以分泌淀粉酶、纤维素酶和果胶酶等多种酶[31],常作为发酵菌种,应用于畜禽饲料中。张梦洁等[32]研究发现,在绵羊饲粮中添加米曲霉发酵产物,绵羊平均日增重、平均日采食量和瘤胃pH均提高,生长性能也得到提升。真菌益生菌具有作为饲料添加剂的潜力,但迄今为止在反刍动物饲粮中的探索较少。Wang等[33]研究显示,将2种米曲霉和假念珠菌混合并添加于湖羊饲粮中,可显著提高湖羊平均日增重,降低料重比,提高饲料利用率,并且改变了瘤胃菌群,提高厚壁菌门和变形菌门相对丰度,降低拟杆菌门相对丰度。
马齿苋生命力强、安全性高,作为药食同源类中药,是一种理想的畜禽饲料添加剂,具有广阔的应用前景。马齿苋发酵条件的优化对发酵饲料产业具有重要意义,发酵饲粮受到多种因素的影响,如发酵时间、发酵温度和接种量等因素。李君翔[34]研究发现,相较于发酵前,发酵后的中药多糖含量显著降低,黄酮含量显著提高。高燕等[35]利用米曲霉固态发酵黑苦荞,其总酚和黄酮含量均提升。王璐瑶等[36]研究发现,米曲霉发酵可提高藜麦中多酚和黄酮含量以及藜麦的抗氧化活性。本试验马齿苋经米曲霉发酵后,多糖含量下降,黄酮和多酚含量升高。这可能是由于发酵时米曲霉分解了马齿苋中的大分子物质,使黄酮和多酚含量升高,同时米曲霉利用多糖作为碳源生长繁殖,故马齿苋多糖含量降低。抗氧化试验表明,发酵后的马齿苋ABTS和DPPH自由基清除能力均高于未发酵马齿苋,这可能是由于在发酵过程中马齿苋的活性成分发生了转化,并且米曲霉自身的代谢过程也会产生活性物质,从而导致抗氧化活性的增强。综上所述,米曲霉固态发酵马齿苋可以促进马齿苋有效活性物质黄酮和多酚的释放,并提高其抗氧化活性,这为马齿苋的开发利用提供了理论依据,但发酵马齿苋还有待进一步研究以挖掘其潜在应用价值。

4 结论

① 本研究采用米曲霉固态发酵中药马齿苋,发酵后多糖、黄酮以及多酚等有效活性成分的含量均发生变化。
② 在影响发酵的因素中,发酵时间对米曲霉发酵马齿苋影响最大,含水量和接种量次之;通过单因素和响应面试验对发酵条件进行优化,最终确定发酵时间6.3 d、含水量85.2%和接种量6.2%为最佳发酵条件,在该条件下进行发酵,多糖含量下降至2.23 mg/mL,黄酮含量提升至442 μg/mL。
③ 发酵马齿苋ABTS和DPPH自由基清除能力均高于未发酵马齿苋。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within
[1]
FU J, WANG H Q, DONG C X, et al. Water-soluble alkaloids isolated from Portulaca oleracea L.[J]. Bioorganic Chemistry, 2021,113:105023.

[2]
ZHOU Y X, XIN H L, RAHMAN K, et al. Portulaca oleracea L.:a review of phytochemistry and pharmacological effects[J]. BioMed Research International, 2015,2015:925631.

[3]
YAN J, SUN L R, ZHOU Z Y, et al. Homoisoflavonoids from the medicinal plant Portulaca oleracea[J]. Phytochemistry, 2012,80:37-41.

[4]
LAN X J, GUO S N, ZHAO Y D, et al. A novel skeleton alkaloid from Portulaca oleracea L. and its bioactivities[J]. Fitoterapia, 2023,169:105608.

[5]
JALALI J, RAHBARDAR M G. Ameliorative effects of Portulaca oleracea L.(purslane) on the metabolic syndrome:a review[J]. Journal of Ethnopharmacology, 2022,299:115672.

[6]
MIAO L C, ZHOU C X, ZHANG H L, et al. Portulaca oleracea L. (purslane) extract protects endothelial function by reducing endoplasmic reticulum stress and oxidative stress through AMPK activation in diabetic obese mice[J]. Antioxidants, 2023, 12(12):2132.

[7]
DE SOUZA P G, ROSENTHAL A, AYRES E M M, et al. Potential functional food products and molecular mechanisms of Portulaca oleracea L. on anticancer activity:a review[J]. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2022, 2022(1):7235412.

[8]
LIU G S, LIU A J, YANG C, et al. Portulaca oleracea L. organic acid extract inhibits persistent methicillin-resistant Staphylococcus aureus in vitro and in vivo[J]. Frontiers in Microbiology, 2023,13:1076154.

[9]
LEE J H, PARK J E, HAN J S. Portulaca oleracea L. extract reduces hyperglycemia via PI3k/Akt and AMPK pathways in the skeletal muscles of C57BL/Ksj-db/db mice[J]. Journal of Ethnopharmacology, 2020,260:112973.

[10]
张建臣. 马齿苋水提物对保育仔猪生长性能的影响及其机制[J]. 中国兽医杂志, 2023, 59(8):143-148.

ZHANG J C. Effect and mechanism of portulaca oleracea extract on growth performance of nursery piglets[J]. Chinese Journal of Veterinary Medicine, 2023, 59(8):143-148. (in Chinese)

[11]
赵玉娟. 马齿苋提取物对家兔生长性能、脂质代谢及养殖效益的影响[J]. 中国饲料, 2024(24):25-28.

ZHAO Y J. Effects of portulaca oleracea extract on growth performance,lipid metabolism and breeding efficiency in rabbits[J]. China Feed, 2024(24):25-28. (in Chinese)

[12]
王静涵, 张斯童, 滕利荣, 等. 益生菌发酵中药的研究现状及产品开发[J]. 食品工业科技, 2020, 41(14):337-343,348.

WANG J H, ZHANG S T, TENG L R, et al. Research status and product development of probiotic fermentation of traditional Chinese medicine[J]. Science and Technology of Food Industry, 2020, 41(14): 337-343,348. (in Chinese)

[13]
董凡, 李浩然, 王少平, 等. 中药发酵的现代研究进展与展望[J]. 中华中医药杂志, 2021, 36(2):628-633.

DONG F, LI H R, WANG S P, et al. Progress and prospect of modern research on fermented Chinese materia medica[J]. China Journal of Traditional Chinese Medicine and Pharmacy, 2021, 36(2):628-633. (in Chinese)

[14]
黄稳妃, 韦巧燕, 覃明强, 等. 辣木叶、穿心莲、肿节风混合中药水煎剂防治大肠杆菌病疗效研究[J]. 饲料工业, 2024, 45(24):83-90.

HUANG W F, WEI Q Y, QIN M Q, et al. Study on the effect of Moringa leaf,Andrographis paniculata and Zhongjiefeng decoction on colibacillosis[J]. Feed Industry, 2024, 45(24):83-90. (in Chinese)

[15]
YANG H Y, HAN L, LIN Y Q, et al. Probiotic fermentation of herbal medicine:progress,challenges,and opportunities[J]. The American Journal of Chinese Medicine, 2023, 51(5):1105-1126.

[16]
李嘉懿, 张红星, 谢远红, 等. 益生菌发酵复方中草药产多糖的工艺优化[J]. 北京农学院学报, 2018, 33(3):83-87.

LI J Y, ZHANG H X, XIE Y H, et al. Optimization of fermentation for producing polysaccharides from Chinese herbal by combined probiotics[J]. Journal of Beijing University of Agriculture, 2018, 33(3):83-87. (in Chinese)

[17]
海梅, 何正有, 肖文艳, 等. 中药发酵技术研究现状与展望[J]. 国外医药(抗生素分册), 2023, 44(6):361-366,378.

HAI M, HE Z Y, XIAO W Y, et al. Research status and prospect of fermentation technology of traditional Chinese medicinal herb[J]. World Notes on Antibiotics, 2023, 44(6):361-366,378. (in Chinese)

[18]
LI L, WANG L, FAN W X, et al. The application of fermentation technology in traditional Chinese medicine:a review[J]. The American Journal of Chinese Medicine, 2020, 48(4):899-921.

[19]
王晓冰, 李仲玄, 姚蒙蒙, 等. 发酵中草药添加剂的特点及其在动物生产中的应用研究[J]. 饲料工业, 2019, 40(18):15-19.

WANG X B, LI Z X, YAO M M, et al. Study on the characteristics and application of fermentation Chinese herbal medicine additives in animal production[J]. Feed Industry, 2019, 40(18):15-19. (in Chinese)

[20]
LI J T, YE F Y, ZHOU Y, et al. Tailoring the composition,antioxidant activity,and prebiotic potential of apple peel by Aspergillus oryzae fermentation[J]. Food Chemistry:X, 2024,21:101134.

[21]
KUSUMOTO K I, YAMAGATA Y, TAZAWA R, et al. Japanese traditional miso and koji making[J]. Journal of Fungi, 2021, 7(7):579.

[22]
ALLWOOD J G, WAKELING L T, BEAN D C. Fermentation and the microbial community of Japanese koji and miso:a review[J]. Journal of Food Science, 2021, 86(6):2194-2207.

[23]
KOJIMA Y, HONDA C, KOBAYASHI I, et al. Trans glycosylation forms novel glycoside ethyl α-maltoside and ethyl α-isomaltoside in sake during the brewing process by α-glucosidase A of Aspergillus oryzae[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2020, 68(5):1419-1426.

[24]
张会茹, 郭梦月, 吕建欣, 等. 发酵类中药的特点、微生物组成及真菌毒素污染概况[J]. 中国中药杂志, 2025, 50(1):48-57.

ZHANG H R, GUO M Y, LV J X, et al. Characteristics,microbial composition,and mycotoxin profile of fermented traditional Chinese medicines[J]. China journal of Chinese Materia Medica, 2025, 50(1):48-57. (in Chinese)

[25]
陈航宇, 刘鹤, 娄婷婷, 等. 穿山龙米曲霉固体发酵物总皂苷的抗肿瘤活性研究[J]. 吉林中医药, 2020, 40(4):526-529,545.

CHEN H Y, LIU H, LOU T T, et al. Study on antitumor activity of total saponins from Dioscorea Aspergillus oryzae solid fermentation[J]. Jilin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2020, 40(4):526-529,545. (in Chinese)

[26]
于帆. 脾胃散的发酵及其在萎缩性胃炎治疗中的应用[D]. 硕士学位论文. 烟台: 烟台大学, 2021.

YU F. Fermentation of piweisan and its application in the treatment of atrophic gastritis[D]. Master’s Thesis. Yantai: Yantai University, 2021. (in Chinese)

[27]
白静, 王会, 崔丽伟, 等. 绿茶黄酮提取物/PVA薄膜的制备及性能研究[J]. 塑料科技, 2024, 52(9):79-84.

BAI J, WANG H, CUI L W, et al. Preparation and property study of green tea flavonoid extract/PVA film[J]. Plastics Science and Technology, 2024, 52(9):79-84. (in Chinese)

[28]
柴美灵, 李娜, 乔宏萍, 等. Box-Behnken法优化甘草多糖提取工艺及其体外抗氧化活性分析[J]. 食品工业科技, 2021, 42(23):192-200.

CHAI M L, LI N, QIAO H P, et al. Application of Box-Behnken design for ultrasonic-assisted extraction of glycyrrhiza polysaccharide and its antioxidant activity analysis in vitro[J]. Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(23):192-200. (in Chinese)

[29]
LAKKA A, LALAS S, MAKRIS D P. Hydroxypropyl-β-cyclodextrin as a green co-solvent in the aqueous extraction of polyphenols from waste orange peels[J]. Beverages, 2020, 6(3):50.

[30]
吕明珊, 袁艺洋, 邢军, 等. 双响应值联合优化药桑葚酵素发酵工艺及其抗氧化性的研究[J]. 中国调味品, 2022, 47(2):97-103.

LV M S, YUAN Y Y, XING J, et al. Study on optimization of fermentation technology and antioxidant activity of Morus nigra L. enzyme by double response values[J]. China Condiment, 2022, 47(2):97-103. (in Chinese)

[31]
MATSUZAWA T. Plant polysaccharide degradation-related enzymes in Aspergillus oryzae[J]. Bioscience,Biotechnology,and Biochemistry, 2024, 88(3):276-282.

[32]
张梦洁, 李小明, 谢景龙, 等. 米曲霉产酶培养基优化及其固态发酵产物对绵羊采食量和瘤胃pH值的影响[J]. 饲料研究, 2024, 47(20):80-85.

ZHANG M J, LI X M, XIE J L, et al. Optimization of enzyme-producing medium of Aspergillus oryzae and effect of its solid-state fermentation products on feed intake and rumen pH in sheep[J]. Feed Research, 2024, 47(20):80-85. (in Chinese)

[33]
WANG L J, LV Z Q, NING X D, et al. The effects of compound probiotics on production performance,rumen fermentation and microbiota of Hu sheep[J]. Frontiers in Veterinary Science, 2024,11:1440432.

[34]
李君翔. 植物乳杆菌发酵黄芪对溃疡性结肠炎小鼠肠黏膜屏障功能的改善作用及机制研究[D]. 硕士学位论文. 兰州: 兰州大学, 2023.

LI J X. Effects and underlying mechanisms of Lactobacillus plantarum fermented Astragalus on intestinal mucosal barrier function in mice with ulcerative colitis[D]. Master’s Thesis. Lanzhou: Lanzhou University, 2023. (in Chinese)

[35]
高燕, 刘昆仑, 朱晓艾, 等. 黑苦荞固态发酵富集总酚、总黄酮工艺优化及其抗氧化活性研究[J]. 河南工业大学学报(自然科学版), 2024, 45(4):1-10,28.

GAO Y, LIU K L, ZHU X A, et al. Optimization of total phenolics and total flavonoids enrichment process of black Tartary buckwheat by solid-state fermentation and its antioxidant activity[J]. Journal of Henan University of Technology (Natural Science Edition), 2024, 45(4):1-10,28. (in Chinese)

[36]
王璐瑶, 张笃芹, 牛猛, 等. 固态发酵对藜麦营养成分、酚类物质含量及抗氧化活性的影响[J]. 食品工业科技, 2022, 43(24):130-138.

WANG L Y, ZHANG D Q, NIU M, et al. Effects of solid-state fermentation on the nutrients,phenolics content and antioxidant activity of quinoa[J]. Science and Technology of Food Industry, 2022, 43(24):130-138. (in Chinese)

Options
Outlines

/

〈 〉

京ICP备17050989号-2
Copyright © Chinese Journal of Animal Nutrition, All Rights Reserved.
Tel: 010－62817823　E-mail: cjan@vip.163.com
Powered by Beijing Magtech Co., Ltd.