红曲色素定向发酵调控及其降血脂作用研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:junxiaohao
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红曲色素是一种天然、安全、营养的食用色素,其具有良好的着色性和多重功能活性,然而,红曲霉次级代谢产物中的桔霉素却有很强的肾脏毒性,红曲及其相关产品的安全性受到高度关注。因此,本课题外加氯化铵到固态和液态培养基中,对红曲色素进行定向调控并降低桔霉素的产量,并通过硅胶柱层析分离纯化得到三种红曲色素组分(黄、橙和红色素),最后以动物模型实验验证三种红曲色素组分对高血脂症的改善作用。主要研究内容和结果如下:(1)以红米为固态发酵基质,外加氯化铵能显著提高红曲色素产量,并降低桔霉素产量;通过高效液相色谱-紫外可见光全波长扫描分析红曲色素组成,发现外加氯化铵显著提高黄色素和橙色素的产量;通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析发现红曲色素合成关键基因MpFasA2、MpFasB2、mppB、mppC、mppD、mppE、mppR1 和MpPKS5的表达量与空白组相比均显著上调,而桔霉素合成关键基因ctnA和PksCT的表达量均显著下调。此外,采用正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)对挥发性代谢产物进行分析,结果表明外加氯化铵能显著降低高级醇的产量并提高乙醇的产量,乙醇产量与色素合成呈正相关,但与桔霉素合成呈负相关。因此,红曲固态发酵中添加适量的氯化铵有利于促进红曲色素尤其是黄色素和橙色素的生物合成,且抑制桔霉素的合成。(2)在液态发酵培养基中外加氯化铵能显著提高红曲色素产量,并降低桔霉素产量;通过高效液相色谱-紫外可见光全波长扫描分析红曲色素组成,发现添加氯化铵显著提高了红曲橙色素的产量;通过RT-qPCR检测发现红曲色素合成关键基因MpPKS5、mppR1和mppR2的表达量与空白组相比显著上调,而桔霉素合成关键基因ctnA和PksCT的表达量显著下调。因此,液态发酵中添加适量的氯化铵也可有利于促进红曲色素的生物合成,且抑制桔霉素的合成。(3)本文建立了高脂饮食诱导的Wistar大鼠的高脂模型,并用此模型评价了不同的红曲色素组分(黄色素、橙色素和红色素,20 mg/kg)对大鼠高血脂症的改善作用。结果发现:与模型组相比,口服不同的红曲色素可显著降低血脂水平,明显抑制肝脏脂质积聚和脂肪变性,减轻血脂异常。同时促进了粪便中TC、TG和胆汁酸的排泄。说明红曲色素可以有效地抑制高脂饮食大鼠脂肪的消化与吸收。如红曲黄色素可以通过上调LDLR的表达并且抑制SREBP-1C、ACC和HMGCR的表达来介导转录,从而降低血液胆固醇的浓度;红曲红色素可以调节HMGCR、ACC、G6Pase、FAS和GS的表达水平来影响肝脏脂质代谢。(4)基于肠道菌群高通量测序技术,研究不同的红曲色素组分(黄色素、橙色素和红色素)对高脂饮食大鼠肠道菌群结构的影响,并且通过多元统计分析方法对肠道菌群与生化指标进行相关性分析。结果发现口服红曲色素改变了肠道菌群的组成,特别是与高脂组相比调节了功能相关肠型的相对丰度。肠道菌群与生化指标的相关性分析表明,有益菌(如 Oscillibacter sp.、Ruminococcus albus 和 Clostridium sp.)与大鼠脂肪重量呈负相关。
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