原创研究

发表时间：2022年10月20日

DOI：10.3389/fnut.2022.1032289

编辑：朱俊祥（青岛农业大学，中国）

审稿人：杨凯（浙江工业大学，中国）纪晓龙（郑州轻工业大学，中国）

通讯作者：曾华伟（huaweizeng@163.com）徐钦祥（xuqinxiang@kouzi.cn）

专栏：营养与食品科学技术（《Frontiers in Nutrition》期刊专栏）

收稿日期：2022年8月30日

接受日期：2022年9月28日

引用格式：Zhuansun W, Xu J, Liu H, et al. (2022) 蝉拟青霉S1产硒多糖的发酵优化、结构表征及抗氧化活性研究. 《Frontiers in Nutrition》9:1032289.

摘要

本研究通过响应面法优化了新鉴定菌株蝉拟青霉S1（Cordyceps cicadae S1）的发酵培养基，最佳配方为：蔗糖80 g/L、酵母粉60 g/L、KH₂PO₄ 5 g/L、MgSO₄·7H₂O 1 g/L和Na₂SeO₃ 0.1 g/L。在此条件下，胞外多糖产量达8.09 g/L。从蝉拟青霉中分离纯化出一种新型硒多糖（PACI-1），经鉴定为均一果聚糖，平均分子量9.95×10³ Da。通过NMR、CD和AFM分析了PACI-1的精细结构。体外抗氧化实验表明，PACI-1的抗氧化能力显著优于天然多糖。本研究为硒多糖生产提供了候选菌株，并发现了一种具有良好抗氧化活性的新型多糖。

关键词：蝉拟青霉、富硒多糖、响应面优化、抗氧化活性

引言

蝉拟青霉（Cordyceps cicadae）属于麦角菌科拟青霉属，是一种虫生真菌。其发酵液含有多糖、蛋白质、核苷酸等活性成分，其中多糖因抗氧化活性备受关注。硒是人体必需微量元素，但全球多地（如中国、新西兰）存在硒缺乏问题。有机硒（如硒多糖）比无机硒毒性更低、生物活性更稳定。本研究通过生物转化法，在蝉拟青霉培养基中添加亚硒酸钠合成硒多糖，旨在开发高效有机硒补充剂。

材料与方法

菌株与培养基

菌株：实验室筛选的蝉拟青霉S1（GenBank登录号MW188645）。

培养基优化：通过单因素实验和响应面法（RSM）确定最佳碳源（蔗糖）、氮源（酵母粉）及无机盐浓度。

多糖提取与纯化

发酵液浓缩后乙醇沉淀粗多糖（PACI）。

DEAE-52柱层析和Sephadex G-100凝胶过滤纯化得PACI-1。

结构表征

分子量：HPLC-ELSD分析。

单糖组成：PMP柱前衍生-HPLC法。

结构：FT-IR、CD、AFM、NMR（¹H NMR）。

抗氧化活性

DPPH/ABTS自由基清除实验，以抗坏血酸为对照。

结果

培养基优化：最佳条件下多糖产量达8.09 g/L，较未优化组（1.09 g/L）提高642%。

结构特征：PACI-1为β-构型吡喃糖，含Se-O-C键（FT-IR 762 cm⁻¹）。AFM显示其呈三股螺旋球形结构（高度88.68 nm）。

抗氧化活性：8 mg/mL时DPPH清除率56.46%，优于天然多糖FVR-1（47.38%）。ABTS清除IC₅₀为8.45 mg/mL。

讨论

产量提升：优化后产量显著高于文献报道值（如王等报道的5.71 g/L）。

结构独特性：PACI-1是首例报道的蝉拟青霉来源均一果聚糖型硒多糖（表2对比其他多糖的单糖组成）。

活性机制：低分子量（9.95 kDa）和螺旋结构可能增强其抗氧化能力，但具体构效关系需进一步研究。

结论

本研究优化了蝉拟青霉S1的产硒多糖发酵工艺，并解析了PACI-1的结构与活性，为功能性硒多糖开发提供了新资源。

数据可用性：原始数据见文章及补充材料。

基金支持：农业农村部富硒产品重点实验室开放课题（Se-2021C08）、淮北市科技重大专项（HK2021016）等。

利益冲突：部分作者任职于安徽口子酒业股份有限公司。

补充材料

链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnut.2022.1032289/full#supplementary-material

表2 不同来源多糖的单糖组成与分子量对比（节选）

样品               多糖组分            分子量               单糖组成                           参考文献

蝉拟青霉         S1 PACI-1        9.95×10³     Da 果糖（均一多糖）                本研究

蛹虫草            SeCPS-II         6.5×10⁴         Da 甘露糖、葡萄糖、半乳糖       [43]

（注：其他参考文献详见原文）