大球盖菇固体发酵菌质提取物的抗氧化和人皮肤成纤维细胞的损伤修复功效

徐伟涛1,2,吴迪2,李文2,陈万超2,刘朋2,吴婧婷3, 张忠2*,王光强1,杨焱2*

1(上海理工大学 健康科学与工程学院,上海,200093)

2(上海市农业科学院食用菌研究所,农业农村部南方食用菌资源利用重点实验室,国家食用菌工程技术研究中心,上海,201403)

3(上海师范大学 生命科学学院,上海,200234)

摘 要 大球盖菇在固体发酵培养过程中菌丝体可产生众多活性代谢物,目前对大球盖菇固体发酵菌质的用途还鲜有研究。该研究旨在发掘大球盖菇(Stropharia rugosoannulata)固体发酵菌质在抗氧化和皮肤保护方面的潜在价值。采用水提、超声辅助水提、碱提、超声辅助碱提4种提取方法制备提取物,对提取物的活性成分进行分析,评估其体外抗氧化及其对人皮肤成纤维细胞(human skin fibroblasts,HSF)的紫外光(ultraviolet B,UVB)损伤保护作用,并进行了对HSF划痕机械损伤修复实验。结果表明,不同提取方法所得提取物在得率及蛋白、多糖、多肽和总酚含量上差异显著(P<0.05)。其中,超声辅助碱提法所得提取物得率最高,为5.20%;碱提法所得提取物抗氧化能力最佳。在细胞实验中,水提样品对UVB损伤HSF表现出显著保护作用,且呈剂量依赖性。进一步研究发现,水提样品中以蛋白为主的组分SP2抗氧化能力较强,对UVB损伤HSF的保护作用更为显著,其125 μg/mL质量浓度下可使细胞存活率提高至89.05%,该组分也表现出了明显的对HSF划痕机械损伤修复作用。该研究揭示了大球盖菇固体发酵菌质提取物的抗氧化活性及皮肤保护潜力,为其在化妆品领域的应用提供了理论依据。

关键词 大球盖菇;固体发酵基质;抗氧化;人皮肤成纤维细胞;皮肤保护

大球盖菇学名皱环球盖菇(Stropharia rugosoannulata),又名赤松茸、酒红球盖菇等,隶属于担子菌门(Basidomycota)伞菌纲(Agaricomycetes)伞菌目(Agaricales)球盖菇科(Strophariaceae)球盖菇属 (Stropharia)。大球盖菇肉质鲜嫩,味道鲜美,营养丰富,是目前联合国粮农组织向发展中国家推荐栽培的食用菌之一,具有很强的秸秆降解能力。据已有的研究表明,大球盖菇子实体中含有多糖、蛋白、甾醇、黄酮和凝集素等生物活性成分,具有抗氧化、抑菌、抑制肿瘤、降血糖等药理作用[1]

目前对大球盖菇的研究多是聚焦于栽培子实体,因其子实体的栽培有季节性,目前尚不能周年化生产。而在出菇之前的固体发酵培养是可以常年进行,菌丝体可将废弃秸秆转化为活性代谢物,而对大球盖菇固体发酵菌质的用途还鲜有研究。固体发酵是一种传统的发酵方式,可以维持微生物原有的生长状态,有利于发酵代谢产物积累,提高培养基质生物活性物质的含量[2]。近年来,固体发酵因其独特的优势,受到研究者的广泛关注,由于其可利用农业和工业废弃物作为基质,生产多糖、蛋白、核苷和风味物质等营养活性成分,已广泛应用于食品、制药、饲料及生物能源等多个领域。发酵菌质大多通过目的产物的分离纯化进行利用,也可以直接用作饲料或食品原料。研究表明,灵芝经固体发酵后,菌质总黄酮含量明显提高,猴头菇固体发酵菌质总酚含量、DPPH自由基清除力和总抗氧化力提高最明显[3]。北冬虫夏草固体发酵后,其多糖含量提高,并具有较显著的抗氧化活性[4]。目前,还未见有关大球盖菇固体发酵菌质生物活性的研究报道。本研究通过4种不同方法提取大球盖菇固体发酵菌质,对各提取物的理化指标进行了测定和分析,并对其体外抗氧化和成纤维细胞紫外光损伤修复活性进行研究,以期为大球盖菇固体发酵菌质在皮肤保护方面的应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

BCA蛋白含量测定试剂盒、肽含量测定试剂盒,上海碧云天科技有限公司;硫酸、氢氧化钠、苯酚、没食子酸、磷钼钨酸、碳酸钠、无水乙醇、1,10-菲咯啉、硫酸亚铁、过氧化氢、铁氰化钾、氯化铁、PBS,国药集团药业股份有限公司;DPPH,上海源叶生物科技有限公司;ABTS,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;杜氏改良Eagle培养基(Dulbecco’s modified eagle medium,DMEM)、胰酶、胎牛血清,GIBCO公司;人皮肤成纤维细胞(human skin fibroblast,HSF)株,国药控股化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

804R离心机,Eppendorf公司;Cytation1多功能酶标仪,Bio-Tek公司;Z1细胞计数仪,Beckman Coulter公司;Series 8000 DH二氧化碳恒温培养箱、RS12生物安全柜,Thermo公司;IX2-ILL 100显微镜,Olympus公司;Alpha2-4 LDplus冻干机,Christ公司;Milli-Q水纯化系统、漩涡振荡仪,Millipore公司;高速破壁调理机,九阳股份有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 大球盖菇固体发酵菌质培养

将长满菌丝的大球盖菇平板用5 mm打孔器在菌落周边的同一半径处打5个孔,将5个菌块放入装有培养基的三角烧瓶中,封口膜封好,将其置于磁力搅拌器上搅拌30 min后放到条件为25 ℃、150 r/min的恒温摇床中以培养大球盖菇菌种,参考郝海波等[5]的方法,12 d后将锥形瓶里的菌种接种到大球盖菇培养基质上,将接种后的菌包放入菇房进行培养,定期观察菌丝体生长情况,待菌丝体长满菌包,将菌包取出进行后续实验。

1.3.2 提取物及不同组分的制备

采用水提、超声辅助水提、碱提、超声辅助碱提4种不同的方法提取大球盖菇固体发酵菌质。称取一定质量的菌质,按1∶50(g∶mL)的料液比,水提组加蒸馏水,碱提组加0.3 mol/L的NaOH溶液,超声辅助组室温下超声处理1 h后提取,各处理组于50 ℃下恒温提取1 h,提取液离心(8 000 r/min,20 min)得上清液,用0.1 mol/L的盐酸溶液中和碱提组溶液至中性,用3 500 Da的透析袋透析,48 h后冻干溶液成粉末收集称重,按公式(1)计算得率:

(1)

式中:W,提取物得率,%;M1,冻干后提取物粉末质量,g;M2,菌质质量,g。

称取0.2 g提取物溶于100 mL蒸馏水中充分溶解,向样品溶液中加入无水乙醇至溶液乙醇体积分数为75%,室温静置12 h后收集沉淀,离心(8 000 r/min,10 min)收集沉淀,沉淀用蒸馏水复溶并室温用3 500 Da的透析袋透析48 h,冷冻干燥得乙醇沉淀组分SP1;称取0.2 g提取物溶于100 mL蒸馏水中充分溶解,加入硫酸铵,至样品溶液中硫酸铵的质量分数为60%,样品溶液在25 ℃下静置12 h,然后离心(8 000 r/min,10 min)收集沉淀,沉淀用蒸馏水复溶并室温用3 500 Da的透析袋透析48 h,冷冻干燥得硫酸铵沉淀组分SP2。

1.3.3 提取物中活性成分的测定

采用BCA试剂盒检测各提取物蛋白含量。采用肽含量测定试剂盒测定提取物肽含量。参照《浙江省药品监督管理局关于颁布桑黄中药材标准和饮片炮制规范的通告》中的方法测定总酚含量。总糖含量采用苯酚硫酸法测定[6],还原糖含量使用DNS法测定[7],多糖含量为总糖含量减去还原糖含量。

1.3.4 体外抗氧化活性分析

DPPH自由基清除实验参考邵哲等[8]的方法略作修改,以维生素C为阳性对照,测定DPPH自由基清除率,按公式(2)计算清除率:

DPPH自由基清除率

(2)

式中:A1,样品组吸光度;A2,对照组吸光度;A0,空白组吸光度。

ABTS阳离子自由基清除实验参考SHI等[9]的方法略作修改,以维生素C为阳性对照,测定ABTS阳离子自由基清除率,按公式(3)计算清除率:

ABTS阳离子自由基清除率

(3)

式中:A1,样品组吸光度,A2,对照组吸光度,A0,空白组吸光度。

羟自由基(·OH)清除能力实验参考LI等[10]的方法略作修改,以维生素C为阳性对照,测定·OH清除能力按公式(4)计算:

·OH清除率

(4)

式中:A1,样品组吸光度;Ax,去离子水的吸光度;A0,空白组吸光度。

总还原力实验参考LIN等[11]的方法测定。将5.5 mL反应混合物(含0.5 mL样品溶液,溶于2.5 mL浓度2 mol/L,pH值为6.6的PBS中,加入到2.5 mL质量分数1%铁氰化钾中),并将混合物在50 ℃温育20 min。将混合物以8 000 r/min离心10 min,然后将2.5 mL上清液与质量分数0.1%的氯化铁溶液在室温下混合10 min。然后在分光光度计中相对于空白在700 nm处读取吸光度。反应混合物的吸光度越高表明还原能力越高。

1.3.5 提取物及分离组分对HSF的紫外光(ultraviolet B,UVB)损伤的保护作用

对人皮肤成纤维细胞活力的影响:参考李紫薇[12]的方法,将180 μL对数生长期的HSF接种到96孔板中,细胞浓度为1×104个/孔。将接种有细胞的96孔板置于37 ℃含5%(体积分数)CO2的二氧化碳恒温培养箱中24 h后,相应地加入20 μL终质量浓度为125、250、500、1 000、2 000 μg/mL的菌质提取物及终质量浓度为62.5、125、250、500、1 000 μg/mL的分离组分SP1和SP2,对照组添加20 μL PBS。继续培养24 h后,通过甲基噻唑基四唑(methyl thiazolyl tetrazolium,MTT)法检测细胞活力。

对UVB损伤HSF的保护作用:参考李紫薇[12]的方法,将180 μL对数生长期的HSF接种到96孔板中,细胞浓度为1×104个/孔,37 ℃培养24 h后,处理组加入20 μL终质量浓度为250、500、1 000 μg/mL的菌质提取物及终质量浓度为5、25、125 μg/mL的分离组分SP1和SP2,空白组和模型组添加20 μL PBS。除空白组外,样品处理组及模型组用40 mJ/cm2的UVB进行照射3 min,照射后继续培养24 h,通过MTT法检测细胞活力。

1.3.6 不同组分对HSF的划痕修复作用

参考李紫薇[12]的方法,略作修改,用马克笔在6孔板的背后每隔0.5~1 cm 画线横穿过孔,每孔至少3条线。当细胞融合度达80%~90%时,胰酶消化重悬,按细胞密度为5×105个/孔,将HSF接种于6孔板中,置于CO2恒温培养箱中培养24 h。用200 μL 枪头对孔板内细胞进行划线,除去旧培养基,用PBS洗涤细胞2次,去除划下细胞。各孔加入1.8 mL低血清DMEM,空白对照组加入200 μL,样品组各加入200 μL终质量浓度为50、100、200 μg/mL样品,分别在0、12、24 h时用多功能酶标仪进行拍照。

1.4 数据分析

所有实验至少重复3次,数据以“平均值±标准差”表示。应用SPSS 26.0的单因素方差分析(analysis of variance,ANOVA)检验分析差异显著性,P<0.05为组间差异具有统计学意义。使用Origin 2023软件绘图。

2 结果与分析

2.1 不同提取方法所得菌质提取物活性成分和体外生物活性分析

2.1.1 菌质提取物得率分析

由表1所示,不同提取工艺下提取物得率均有显著差异,超声辅助下提取物的得率显著提高,这是因为超声破碎能够有效地破坏菌丝体细胞的细胞壁结构,使细胞内的多糖,蛋白质等可溶性物质溶出,以及超声产生的热效应会增加分子间的运动[13],相比之下超声辅助碱提所得提取物具有最高的得率,得率可达5.20%,从提取溶剂来看,碱提的提取得率总体高于水提,这是因为在碱性热水浸提下,细胞壁结构受到破坏,有利于胞内物质释放,进而显著提升提取物的提取得率[14]

表1 不同提取方法所得提取物得率

Table 1 Extraction yield of extracts obtained from four extraction methods

提取工艺水提超声辅助水提碱提超声辅助碱提得率/%3.014.013.825.2

2.1.2 菌质提取物活性成分分析

对菌质提取物中的主要活性成分蛋白、多糖、多肽及总酚含量进行了分析,结果如表2所示。从蛋白含量来看,水提样品的蛋白含量最高,可以达到28.75%;超声辅助得到的提取物蛋白含量比非超声条件下所得提取物的蛋白含量低,而超声辅助提取后的肽含量显著增加,这可能是由于超声处理改变了蛋白结构,使蛋白结构变得松散,促使蛋白链展开,二硫键受到破坏[15],导致在热水浸提的条件下蛋白更容易被水解。朱少娟等[16]研究了超声波对胰蛋白酶水解酪蛋白的影响,实验结果表明超声辅助酶解可在一定程度上提高蛋白质水解度。从总糖含量来看,碱提样品总体高于水提样品,超声辅助提取的提取物有更高的总糖含量。热碱液浸提和超声辅助可以破坏菌丝体细胞壁的结构和增加分子运动,促进可溶性多糖的溶出,碱性环境下可以更好地提高酸性多糖的溶解性,促进胞内多糖的释放[17],其中超声辅助碱提的样品拥有最高的总糖含量,可达32.82%。从还原糖含量来看,各样品的还原糖含量都不达1%,但水提样品的还原糖含量高于碱提样品,超声辅助没有对还原糖的含量有显著影响;由于样品中还原糖含量极低,故多糖含量和总糖含量呈相同趋势。从总酚含量来看,碱提样品的总酚含量最高,而超声辅助下总酚含量较非超声辅助更低,可能是由于长时间的超声处理导致酚类化合物结构受损,从而降低了其提取量[18]

表2 不同提取方法所得提取物的活性成分含量 单位:%

Table 2 Physicochemical indexes of extracts obtained from four extraction methods

提取工艺蛋白含量总糖含量还原糖含量多糖含量肽含量总酚含量水提28.75±0.46a27.18±0.40d0.257 8±0.002 6c26.92±0.41d7.89±1.72c0.269±0.003 2c超声辅助水提24.89±0.50b30.75±0.30b0.250 9±0.003 0d30.50±0.31b13.32±0.43a0.214±0.003 2d碱提23.03±0.30c28.10±0.35c0.040 4±0.001 5b28.06±0.35c10.89±1.94b0.418±0.008 3a超声辅助碱提22.07±0.90d32.82±0.37a0.047 3±0.001 5a32.77±0.37a11.91±1.79ab0.349±0.10b

注:不同小写英文字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)(下同)。

2.1.3 提取物体外抗氧化活性分析

如图1所示,4种样品在ABTS阳离子自由基、DPPH自由基清除能力上有相同趋势,碱提样品清除ABTS阳离子自由基和DPPH自由基能力明显高于水提样品,这可能是因为样品中总酚含量较高,使其拥有较好的清除自由基能力。MORSHED等[19]发现酚类物质在人参和三七的抗氧化中起到重要作用,本研究结果与其研究结果一致。超声辅助下提取得到的样品对这2种自由基清除能力均比非超声辅助提取的样品低,这与前面研究超声使得酚类物质受损导致总酚含量降低的结果相对应。从·OH清除能力来看,水提超声辅助工艺下得到的样品拥有最强的·OH清除能力,这可能和其较高含量的肽有关,肽段上暴露的巯基使其相较拥有较高的·OH清除能力[20]。总还原力方面,呈现的趋势与ABTS阳离子自由基、DPPH自由基清除能力相似,碱提样品总还原力高于水提样品,碱提工艺下的样品总还原力最高,但是值得注意的是,碱提和超声辅助碱提所得样品总还原力有显著差异,这可能和样品中多酚物质的差异有关。总体来看,碱提所得样品体外抗氧化能力最好。

a-DPPH自由基清除率;b-ABTS阳离子自由基清除率;c-总还原力;d-·OH清除率

图1 提取物的体外抗氧化活性

Fig.1 Vitro antioxidant activity of the extracts

注:不同小写英文字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)(下同)。

2.1.4 菌质提取物对HSF的UVB损伤保护作用

2.1.4.1 提取物对HSF活力的影响

4种方法所得提取物样品均采用50、100、200、400、800 μg/mL为样品质量浓度作用于HSF,考察其对HSF存活率的影响。如图2所示,水提样品在所有试验质量浓度下对HSF均没有细胞毒性,细胞存活率均在80%以上,其他3个样品在质量浓度达到400 μg/mL时对HSF开始呈现出细胞毒性,存活率低于80%[21],故选用50、100、200 μg/mL 3个质量浓度的样品用于后续的细胞实验。

a-水提样品;b-碱提样品;c-超声辅助水提样品;d-超声辅助碱提样品

图2 提取物对HSF活力影响

Fig.2 Effects of extracts on HSF viability

2.1.4.2 提取物对HSF的UVB损伤保护作用

皮肤接收过量的紫外线辐射后容易引起皮肤炎症、促进皮肤老化,甚至引发皮肤肿瘤。中波UVB是日光紫外线导致皮肤光老化或者损伤的主要原因[22]

如图3所示,与空白组相比,模型组UVB的照射显著降低了HSF存活率,降至44.59%,说明建模良好。与模型组相比,50、100、200 μg/mL的水提样品处理组对UVB损伤的HSF均有保护作用,且呈剂量依赖性,200 μg/mL处理组的HSF存活率为67.27%,较模型组提升了22.68%,而其他提取方法所得样品对UVB损伤的HSF保护作用较弱。结果表明水提样品可以有效保护HSF细胞的光损伤现象。

a-水提样品,b-碱提样品,c-超声辅助水提样品,d-超声辅助碱提样品

图3 提取物对HSF的UVB损伤保护作用

Fig.3 Effects of extracts against UVB-damage in HSF

2.2 水提样品不同组分对HSF的UVB损伤保护作用

为了明晰水提样品中对UVB损伤产生HSF保护作用的活性组分,分别采用乙醇沉淀和硫酸铵沉淀法对水提样品进行了处理,得到不同组分,进行HSF的UVB损伤保护作用研究。

2.2.1 不同组分的得率及蛋白和多糖含量

参考沙金等[23]用75%乙醇沉淀铁皮石斛茎提取液得到的提取物样品总糖含量最高,高于60%和90%醇沉的提取物样品,本研究采用75%乙醇沉淀的方法获得以多糖为主的分离组分SP1;参考赵小莉等[24]用60%饱和硫酸铵沉淀脱脂大豆粉得到了可溶性蛋白含量最高且硒含量最高的蛋白组分,本文采用60%硫酸铵沉淀的方法获得以蛋白为主的分离组分SP2。表3表明,SP2相较SP1有较高的得率,得率为6.51%。SP2中蛋白含量高达70.15%,糖含量仅19.61%,两者总合为89.76%,说明该组分是以蛋白为主要成分的蛋白-多糖混合物;SP1蛋白含量为28.72%,多糖含量为45.79%,说明该组分是以多糖为主要成分。以此样品进行后续活性实验的比较,以进一步明确水提物发挥修复光损伤作用的主要功效组分。

表3 不同组分得率及蛋白和多糖含量 单位:%

Table 3 Yield and protein, polysaccharide content of the different separated components

指标SP1SP2得率3.366.51可溶性蛋白含量28.72±4.770.15±2.5多糖含量45.79±1.919.61±2.4

2.2.2 不同组分对HSF的UVB损伤保护作用

2.2.2.1 不同组分对HSF活力的影响

如图4-a、图4-b所示,SP1和SP2在质量浓度125 μg/mL时细胞存活率均在100%左右,125 μg/mL后细胞存活率有明显下降趋势,故后采用5、25、125 μg/mL的样品质量浓度进行后续研究。

a-SP1对HSF的细胞活力影响;b-SP2对HSF的细胞活力影响;c-SP1对HSF的UVB损伤保护作用;d-SP2对HSF的UVB损伤保护作用

图4 不同组分对HSF的细胞活力影响以及UVB损伤保护作用

Fig.4 Effects of different separated components on HSF cell viability and protection against UVB-damage

2.2.2.2 对HSF的UVB损伤保护作用

如图4-c、图4-d所示,与空白组相比,模型组UVB的照射抑制了HSF生长,细胞存活率为48.03%,说明建模良好。SP1和SP2样品均对UVB损伤的HSF有保护作用,呈剂量依赖性。SP2较SP1有更好的保护作用,在质量浓度125 μg/mL下,细胞存活率可达89.05%,比SP1作用下的细胞存活率高18.19%。由此可知,蛋白含量越高,样品对HSF的UVB损伤保护保护作用越好。结果表明,水提样品中蛋白组分对UVB损伤的HSF保护发挥主要作用。

2.3 不同组分的体外清除ABTS阳离子自由基和DPPH自由基能力

对SP1和SP2进行了ABTS阳离子自由基、DPPH自由基清除实验,如图5所示,两样品均有清除ABTS阳离子自由基、DPPH自由基的能力,且呈剂量依赖性,其中SP2效果更为显著,SP2在1 mg/mL质量浓度下对DPPH自由基、ABTS阳离子自由基清除率分别可达69.89%、68.14%。结果表明,两组分均有抗氧化活性,蛋白含量较高的SP1抗氧化活性更好,推测分离组分中的蛋白组分发挥主要的抗氧化作用。

a-DPPH自由基清除率;b-ABTS阳离子自由基清除率

图5 不同组分ABTS阳离子自由基和DPPH自由基清除能力

Fig.5 DPPH and ABTS cationic free radical scavenging ability of different separated components

a-SP1组分;b-SP2组分

图6 不同组分对HSF划痕修复作用

Fig.6 Scratch repair effects of different separated components

2.4 不同组分对HSF的划痕修复作用

2.4.1 SP1和SP2对HSF的划痕修复作用

如图6所示,SP1和SP2对损伤后的HSF均有明显的修复作用,视野中细胞密度变大,划痕宽度变窄,其中SP2在最高剂量质量浓度125 μg/mL下作用24 h后,HSF的机械损伤几乎完全愈合,对损伤后的HSF修复作用效果更好。

2.4.2 细胞迁移率计算

如图7所示,SP1和SP2对HSF的迁移修复速度存在差异,SP2对损伤后的HSF修复效果明显高于SP1。

a-培养12 h;b-培养24 h

图7 培养12 h和24 h的HSF迁移率

Fig.7 The migration rate of HSF after 12 h and 24 h

3 结论与讨论

本研究通过水提、超声辅助水提、碱提、超声辅助碱提4种不同提取方法制备得到了大球盖菇菌质提取物,探究了大球盖菇固体发酵菌质提取物的抗氧化活性及其对皮肤成纤维细胞HSF光损伤修复的作用。发现不同提取方法显著影响提取物的得率、蛋白、多糖、多肽和总酚含量,其中超声辅助碱提所得提取物得率最高,为5.20%,碱提法所得提取物抗氧化能力最佳。细胞实验显示,水提样品对UVB损伤HSF具有显著保护作用,呈剂量依赖性,且明显优于其他制备方法。目前有研究表明碱提以及超声辅助提取可以提高原料中功能性成分的提取效率,得到更多的多糖和蛋白[17]。本研究中提取物对HSF起保护作用的主要成分是蛋白组分,其中的多糖组分对HSF的保护作用不明显,而通过比较不同的提取方法,发现碱提和超声辅助提取虽能提高提取物中多糖的含量但不能提升蛋白含量,反而有降低趋势,可能是碱性环境和超声辅助对提取物中的蛋白有降解作用[15-16]。基于水提得到的提取物蛋白含量最高,且比其他提取方法所得提取物表现出更好的HSF UVB损伤修复作用,该提取方法可以为工业生产提供理论支持。

通过乙醇及硫酸铵分别沉淀的方法获得水提物中的多糖为主及蛋白为主的分离组分,经光损伤修复,实验表明蛋白含量高的SP2对UVB损伤HSF的保护作用更好,且对HSF划痕机械损伤修复作用更为明显。SP2组分对HSF的光损伤和划痕损伤修复表现出显著效果,这与蛋白质在促进细胞增殖、迁移、胶原蛋白合成以及抗氧化、抗炎和激活信号通路等方面的作用机制密切相关[25],进一步验证了其在皮肤修复中的潜在应用价值,但具体的作用机制尚未探究。未来研究可在此基础上进行超滤分级,得到不同分子质量的蛋白组分,进一步明确皮肤保护的活性组分,并提高作用效果,探究其对皮肤修复的机制。同时,可进一步探究大球盖菇固体发酵菌质提取物在不同皮肤类型和皮肤问题中的应用潜力,评估其在化妆品中的安全性和有效性,为其广泛应用提供更充分的科学依据。

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Antioxidant properties and human skin fibroblasts damage repair effects of solid-state fermentation mycelial extract of Stropharia rugosoannulata

XU Weitao1,2, WU Di2, LI Wen2, CHEN Wanchao2, LIU Peng2, WU Jingting3, ZHANG Zhong2*, WANG Guangqiang1, YANG Yan2*

1(School of Health Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

2(Key Laboratory of Edible Fungi Resources and Utilization (South), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, National Engineering Research Center of Edible Fungi, Institute of Edible Fungi, Shanghai Academy of Agricultural Sciences, Shanghai 201403, China)

3(College of Life Sciences, Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China)

ABSTRACT The mycelium can produce a variety of bioactive metabolites in the solid-state fermentation process of Stropharia rugosoannulata, however, the potential applications of the resulting fermented biomass have seldom been investigated.This study aimed to explore the antioxidant capacity and cutaneous protective potential of the solid-state fermented biomass derived from S.rugosoannulata.Four extraction methods (aqueous extraction, ultrasound-assisted aqueous extraction, alkaline extraction, and ultrasound-assisted alkaline extraction) were employed to prepare the extracts.The active components of the extracts were analyzed, and the in vitro antioxidant activity was evaluated.Additionally, the protective effects of the extracts against ultraviolet B (UVB)-induced damage in human skin fibroblasts (HSFs) were assessed, along with their ability to promote mechanical scratch wound healing in HSFs.Results showed significant differences (P<0.05) in yield, protein, polysaccharide, polypeptide, and total phenolic content among extracts from different methods.Ultrasound-assisted alkali extraction had the highest yield (5.20%), but alkali extraction showed the best antioxidant capacity.In cell experiments, water extracts significantly protected UVB-damaged HSF cells in a dose-dependent manner.Further analysis found that the protein-rich fraction in water extracts SP2 had strong antioxidant capacity and provided more significant protection, with a cell viability of 89.05% at 125 μg/mL.This component also exhibited a significant effect on the scratch mechanical injury repair of HSF cells.In conclusion, the extracts from S.rugosoannulata solid-state fermentation biomass have antioxidant activity and skin-protective potential, offering a theoretical basis for their application in the field of cosmetics.

Key words Stropharia rugosoannulata; solid-state fermentation biomass; antioxidant; human skin fibroblasts; skin protection

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.043818

引用格式:徐伟涛,吴迪,李文,等.大球盖菇固体发酵菌质提取物的抗氧化和人皮肤成纤维细胞的损伤修复功效[J].食品与发酵工业,2026,52(10):42-50.XU Weitao,WU Di,LI Wen, et al.Antioxidant properties and human skin fibroblasts damage repair effects of solid-state fermentation mycelial extract of Stropharia rugosoannulata[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(10):42-50.

第一作者:硕士研究生(张忠副研究员和杨焱研究员为共同通信作者,E-mail:zhangzhong@saas.sh.cn;yangyan@saas.sh.cn)

基金项目:国家重点研发计划课题项目(2023YFF1103403)

收稿日期:2025-07-08,改回日期:2025-10-17