乳植物芽孢杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）的发酵作用增强了“苦水玫瑰”（Kushui Rose，由 Rosa sertata 和 Rosa rugosa 杂交培育而成）的抗衰老生物活性及植物化学成分

《Food Bioscience》：Lactiplantibacillus plantarum fermentation enhances anti-aging bioactivity and phytochemical profile of Kushui Rose ( Rosa sertata × R. rugosa)

本研究通过筛选和优化发酵菌株，发现Lactiplantibacillus plantarum能有效提升Kushui Rose（KR）的酚类和黄酮含量，降低总糖，并增强其抑制氧化应激和调节细胞外基质的功能，为发酵KR在抗衰老食品和化妆品中的应用奠定基础。

　　

贾玉曦 | 齐石 | 王春霞 | 刘旭霞 | 董淑清 | 冯金良 | 杨富德

甘肃中医药大学药学院，中国兰州市730000

摘要

可食用花卉越来越多地被认为是与健康老龄化相关的生物活性成分的未充分探索的来源。库水玫瑰（Rosa sertata × R. rugosa，简称KR）是一种传统上既可作为食物也可作为药物使用的双用途花卉，具有化学成分多样化的特点。然而，其发酵的功能性后果尚未得到充分研究。本文系统评估了Lactiplantibacillus plantarum、Saccharomyces cerevisiae和Aspergillus oryzae对KR的发酵效果。L. plantarum被确定为最佳菌株。随后通过单因素实验和响应面方法优化了发酵条件。发酵导致成分发生显著变化，包括总酚类、总黄酮类、还原糖和蛋白质的含量增加，而总糖的含量减少。靶向色谱分析显示特定酚类（尤其是绿原酸和氰苷-3-O-葡萄糖苷）的含量增加。在D-半乳糖诱导的人类皮肤成纤维细胞衰老模型中，发酵后的KR对衰老相关指标的调节作用比未发酵的KR更强。这些效果包括减弱衰老相关的β-半乳糖苷酶活性、提高胶原蛋白I的水平、抑制基质金属蛋白酶-1的表达、增强内源性抗氧化防御机制以及减少细胞内的活性氧。总体而言，这些发现提供了体外证据，表明L. plantarum的发酵增强了KR调节氧化应激和细胞外基质稳态的能力。尽管无法推断其生理或临床效果，但这项工作为进一步研究发酵后的KR作为功能性食品和化妆品成分的应用奠定了基础。

引言

皮肤衰老是一个多因素过程，部分由氧化应激引起的结构和功能退化驱动。活性氧（ROS）的过度积累会引发细胞损伤，破坏细胞外基质（ECM）的稳态，并影响胶原蛋白的合成与降解平衡（Y. Wang等人，2022年）。持续的氧化应激还会促进基质金属蛋白酶（MMPs）的上调，尤其是MMP-1，从而加速胶原蛋白的分解，导致皮肤弹性降低和结构老化（Hegde等人，2022年）。因此，调节氧化还原稳态同时保持胶原蛋白代谢平衡的策略被广泛认为是延缓皮肤衰老和支持健康老化的有效方法（Hussen等人，2025年）。

近年来，由于其丰富的植物化学成分和促进健康的潜力，可食用花卉作为功能性食品和天然保健品越来越受到关注（Cai等人，2024年）。除了传统的烹饪用途外，越来越多的证据表明可食用花卉具有抗氧化防御和皮肤保护作用，这与当前强调天然饮食策略以促进健康老化的趋势一致（Wen等人，2025年）。其中，库水玫瑰（Rosa sertata × R. rugosa，简称KR）是一种在中国种植了200多年的地区性特色杂交玫瑰，传统上被用作草药茶、果酱和营养保健品。其化学成分多样化，包括维生素C、氨基酸、黄酮类、蛋白质、矿物质元素和多种酚类化合物（Kang等人，2022年），这些成分被认为是其抗氧化和抗衰老活性的基础。特别是黄酮类化合物，已被广泛证明具有清除自由基的能力（Jan & Gavahian，2025年）。然而，现有的关于KR的研究主要集中在精油成分上，而针对水提取物或旨在增强功能性特性的发酵策略的系统研究仍然有限（Wang，2024年）。与现有的基于玫瑰的产品以及主要依赖未发酵材料或描述性成分分析的先前研究相比，微生物发酵重塑KR植物化学成分并转化为与皮肤老化相关的细胞反应的潜力尚未得到充分探索。

微生物发酵是一种成本效益高且可持续的方法，可以增强植物源材料的功能性（Li等人，2023年；Tahir等人，2025年）。在发酵过程中，微生物酶有助于释放和转化结合的生物活性成分，从而提高它们的分子可及性、生物利用度和生物活性（Aziz等人，2023年；Chaudhary等人，2024年；Hassan Farooq等人，2025年）。越来越多的证据表明，发酵引起的植物化学成分变化与皮肤相关的益处有关，包括增强抗氧化防御、减轻氧化应激和改善细胞韧性（Setyaningsih等人，2025年）。例如，Lactiplantibacillus plantarum对Artemisia argyi的发酵提高了酚类的可及性和抗氧化能力（Fei等人，2025年），而乳酸菌发酵的柑橘汁则表现出更好的抗氧化活性和整体质量（Wang等人，2025年）。此外，菌株依赖的酶谱和生物转化途径对发酵结果至关重要，这突显了菌株选择的重要性（Tan等人，2025年）。

基于这一背景，本研究旨在建立一种基于发酵的策略来增强KR的功能性。通过单因素实验和响应面方法筛选了多种微生物菌株，并优化了关键发酵参数。进行了全面的成分分析，比较了发酵前后的总酚类、总黄酮类、糖类、蛋白质和氨基酸的含量。使用色谱技术进一步表征了代表性酚类化合物。采用基于人类皮肤成纤维细胞的体外衰老模型来评估发酵KR对氧化应激相关细胞反应的影响。总体而言，这项研究将发酵后的KR定位为一种有前景的功能性成分，适用于食品和化妆品领域，并为未来的体内验证和产品开发提供了科学依据。

材料与试剂

从中国甘肃省永登县的库水镇收集了库水玫瑰的干燥花蕾。L. plantarum TS337821、Saccharomyces cerevisiae TS345658和Aspergillus oryzae TS3452630购自宁波德拓生物技术有限公司。MRS肉汤和麦汁培养基也来自同一供应商。除非另有说明，所有其他化学品和试剂均为分析级，购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。

微生物培养条件

激活后，L. plantarum被分离出来

发酵菌株的筛选

多酚和黄酮类是植物源基质抗氧化能力的主要决定因素。它们的含量变化与皮肤衰老过程中涉及的氧化应激相关过程密切相关（Muflihah等人，2021年；Zhou等人，2025年）。研究表明，微生物发酵可以改变植物基质的结构，从而改变多酚和黄酮类的可检测水平和分子可及性，在某些情况下还能增强整体抗氧化活性（Dogan等人

结论

本研究系统地研究了L. plantarum介导的发酵对KR植物化学成分及其在体外皮肤衰老相关模型中的细胞反应的影响。发酵显著改变了KR的植物化学成分，并增强了其对氧化应激相关参数、内源性抗氧化酶活性和D-半乳糖诱导的衰老成纤维细胞中外基质相关标志物的调节作用。

CRediT作者贡献声明

杨富德：写作——审稿与编辑、监督、项目管理、方法学、研究、资金获取、概念化。冯金良：写作——审稿与编辑、监督、概念化。董淑清：写作——审稿与编辑、监督。刘旭霞：软件操作、研究。王春霞：软件操作、研究。齐石：研究、数据管理。贾玉曦：初稿写作、方法学、数据管理

未引用的参考文献

Herrera-C等人，2019年；Jan和Gavahian，2025年；Romero-O等人，2020年；Wang等人，2022年；Wang等人，2022年。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了甘肃省高等教育机构产业支持计划（项目编号：2021CYZC-40）和兰州市人才创新与创业计划（项目编号：2023-RC-9）的支持。