南京农业大学食品科技学院李伟课题组在《Food Microbiology》发表最新研究成果
- 2026-05-29 14:31:46
南京农业大学食品科技学院李伟课题组在《Food Microbiology》发表最新研究成果
南京农业大学食品科技学院李伟课题组在《Food Microbiology》发表最新研究成果 近日，南京农业大学李伟教授（通讯作者）课题组在食品科学领域国际著名期刊《Food Microbiology》（IF=4.6，JCR Q1，新锐分区1区Top期刊）上发表题为“Fermentation of ginseng juice by Lactiplantibacillus plantarumSP055 andLimosilactobacillus fermentumLB-9: Fermentation characteristics and ginsenoside biotransformation pathways”的研究型论文。该论文以人参汁为发酵基质，选用两株食品级乳酸菌Lactiplantibacillus plantarum SP055和Limosilactobacillus fermentum LB-9，系统优化其发酵工艺参数，并重点解析乳酸菌发酵过程中主要人参皂苷向稀有人参皂苷转化的动态规律与潜在路径。研究结果为高活性发酵人参饮品开发及稀有人参皂苷的食品级生物转化提供了理论依据和技术参考。 
论文简介 该研究聚焦于人参资源高值化利用与功能发酵食品开发。稀有人参皂苷如Rg3、CK等通常具有更高的生物利用度和功能活性，但其天然含量较低，限制了实际应用。因此，开发安全、温和、可控的食品级生物转化技术具有重要意义。本研究以人参汁为发酵基质，选用Lactiplantibacillus plantarum SP055和Limosilactobacillus fermentum LB-9两株乳酸菌，结合单因素试验和响应面法优化发酵条件，并系统分析发酵过程中理化性质、抗氧化能力及主要人参皂苷的动态变化。结果表明，两株乳酸菌均能在人参汁中良好生长，并显著促进Rg3积累，使其含量提高约4 - 5倍。同时，发酵提高了总酚、总黄酮含量及ABTS、DPPH自由基清除能力。进一步分析发现，SP055主要表现出Rb1/Rc → Rd → Rg3的转化特征，而LB-9则主要涉及Rc → Rd和Rg3 → CK路径，体现出明显的菌株特异性转化规律。 图文赏析 
图文摘要 
图1.薄层色谱结果图，显示了在不同条件下，由L. plantarum SP055和L. fermentum LB-9发酵人参汁时，人参皂苷Rg3的变化情况。（A）发酵时间的影响；（B）初始pH值的影响；（C）接种量（菌量）的影响；（D）发酵温度的影响。 
图2. 发酵参数对L. fermentum LB-9和L. plantarum SP055产生人参皂苷Rg3的影响。(A - B) 发酵时间对Rg3浓度的影响：(A) LB-9，(B) SP055。(C - D) 初始pH值对Rg3浓度的影响：(C) LB-9，(D) SP055。(E–F) 接种量对Rg3浓度的影响：(E) LB-9，(F) SP055。(G - H) 发酵温度对Rg3浓度的影响：(G) LB-9，(H) SP055。OS表示原始样品。不同的大写和小写字母表示样本间存在显著差异（P< 0.05）。 
图3.响应面图和等高线图显示了所选发酵变量对L. plantarum SP055（A-F）和L. fermentum LB-9（G-L）产生人参皂苷Rg3的成对交互作用。对于SP055菌株，(A, B)发酵时间 × 起始pH为6.0时的接种量；(C, D)接种量为3%（v/v）时的发酵时间 × 起始pH；以及(E, F)发酵时间30小时时的接种量 × 起始pH。对于LB-9菌株，(G, H)初始pH值 × 发酵温度（接种量为3%（v/v））；(I, J)初始pH值 × 接种量（发酵温度为33.5 ℃）；以及(K, L)发酵温度 × 接种量（初始pH值为6.0）。在所有实验中，Box-Behnken设计中的第三个变量均固定在其中心水平。 
图4. L. plantarum SP055 和L. fermentum LB-9 发酵人参汁液过程中发酵特性、理化成分及抗氧化活性的动态变化。(A)发酵过程中SP055 的生长及 pH 值变化。(B)发酵过程中LB-9 的生长及 pH 值变化。(C)SP055和LB-9发酵过程中人参汁液理化参数的组成概况，包括可溶性蛋白质（SP）、总酚类（TP）、总碳水化合物（TC）、还原糖（RS）、总黄酮类（TF）和总人参皂苷（TG）。(D)包含变量和样本的层次聚类热图及树状图，展示了发酵过程中理化指标的相似性模式。行代表理化参数（TC、RS、SP、TP、TG 和 TF），列代表在不同发酵时间点采集的样本。S0和L0分别表示作为SP055和LB-9初始对照的未发酵人参汁；S1–S5对应经SP055发酵3、6、12、24和34小时的样品；L1–L5 对应经LB-9发酵 3、6、12、24和48小时的样品。(E)不同浓度下经 SP055 和 LB-9 发酵的人参汁的 ABTS 自由基清除活性。(F)不同浓度下经SP055和LB-9发酵的人参汁DPPH自由基清除活性。OS表示未经发酵的人参汁，S1–S5和L1–L5对应上述定义的发酵时间点。不同的大写或小写字母表示样本间存在显著性差异（P< 0.05）。 
图5. L. plantarum SP055 和L. fermentum LB-9 发酵人参汁中人参皂苷的HPLC-UV 色谱图及相关性分析。(A) SP055 发酵人参汁在不同时间点的 HPLC-UV 色谱图。“OS”代表未经发酵的人参汁，S1–S5分别代表发酵3、6、12、24和34小时的样品。(B) 经LB-9菌株发酵不同时间点的人参汁HPLC-UV色谱图。“OS”代表未经发酵的人参汁，L1–L5分别代表发酵3、6、12、24和34小时的样品。(C) SP055发酵人参汁中人参皂苷的相关性分析。(D) LB-9发酵人参汁中人参皂苷的相关性分析。 
图6. L. plantarum SP055 和L. fermentum LB-9 发酵人参汁过程中，人参皂苷生物转化及理化变化的示意图。 总结 总之，该研究系统构建了以Lactiplantibacillus plantarum SP055和Limosilactobacillus fermentum LB-9为核心的人参汁乳酸菌发酵体系，并通过响应面法优化了两株菌的关键发酵参数。研究表明，两株乳酸菌均能在人参汁中稳定生长，并通过酸化代谢、底物利用和潜在糖苷水解作用，显著促进主要人参皂苷向稀有人参皂苷转化。尤其是Rg3含量在优化发酵条件下提高约4 - 5倍，CK在LB-9发酵体系中也表现出明显积累趋势，说明乳酸菌发酵可有效提升人参汁的活性成分水平和功能品质。同时，发酵过程还显著改善了人参汁的抗氧化特性，表现为总酚、总黄酮含量升高以及ABTS、DPPH自由基清除能力增强。这说明乳酸菌发酵并非仅仅改变人参皂苷组成，而是通过多组分协同调控提升人参汁的整体功能价值。更重要的是，研究揭示了SP055和LB-9在人参皂苷转化路径上的差异，明确了不同菌株在发酵代谢和稀有人参皂苷生成方面的特异性作用。该研究为开发高活性发酵人参饮品、推动人参深加工利用以及构建食品级稀有人参皂苷生物制造体系提供了重要科学依据和应用参考。 原文链接 https://doi.org/10.1016/j.fm.2026.105154
通讯作者简介 
李伟，博士，南京农业大学食品科技学院学院教授、博士研究生导师、副院长、哈佛大学医学院/波士顿儿童医院访问学者（2016-2017）。研究方向为食品微生物与生物技术、食品加工与安全。兼任国家奶业科技创新联盟绿色低碳加工专家委员会副主任、中国食品科学技术学会第三届青年工作委员会委员、中国食品科学技术学会益生菌分会理事、国家食药同源产业科技创新联盟理事、江苏省食品安全风险评估专家委员会委员、江苏省营养学会理事、南京微生物学会理事长。现主持及完成国家和省部级以上项目20余项，其中国家自然科学基金项目5项。已在国内外学术期刊发表科研论文160篇，其中以第一/通讯作者在Advances in Colloid and Interface Science、Trends in Food Science & Technology、Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety、Food Hydrocolloids、Carbohydrate Polymers、Critical Reviews in Food Science and Nutrition等国际生命科学和食品主流期刊上发表SCI收录论文123篇。获江苏省青蓝工程中青年学术带头人、江苏省青蓝工程优秀青年骨干教师、江苏省双创人才“双创博士”及中国食品工业协会科学技术奖一等奖、江苏省高等教育教学成果奖二等奖等荣誉称号。
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