自由基的无控制产生是心血管疾病和退行性疾病发展的常见问题。这些自由基造成的损害和紊乱可以通过抗氧化剂来预防或减轻。通过发酵从植物资源中提取的生物活性物质(如小分子肽、多酚、乳酸和抗氧化肽)除了具有营养价值外,还表现出多种生理功能,对人类健康有深远影响(Sanjukta & Rai, 2016; Dai et al., 2019)。因此,发酵食品受到了广泛关注(主要在体外实验中使用Caco-2细胞和体内实验中使用大鼠)。
油菜籽粕(RSM)的种植面积在全球排名第二,其粗蛋白含量高,氨基酸(AA)组成均衡(Fetzer, Müller, Schmid, & Eisner, 2020)。但由于抗营养因子(ANFs)和大分子蛋白质的存在,RSM在动物饲料中的利用率较低。油菜籽蛋白质的氨基酸序列表明它们具有多种生理活性,包括抗氧化、抗炎和抗菌作用(He et al., 2012; Wang, Sun, Han, Li, & Liu, 2022; Wongsirichot, Gonzalez-Miquel, & Winterburn, 2022)。然而,油菜籽蛋白质在其天然状态下通常是不活跃的,上述活性依赖于通过蛋白酶水解或微生物发酵释放小分子肽。
固态发酵是一种有前景的方法,可以利用微生物代谢减少抗营养因子并产生具有健康益处的生物活性成分(Rai & Appaiah, 2014)。菌株的选择和组合对发酵产物至关重要。所选菌株必须能够去除抗营养因子并释放肽和其他活性化合物(如抗氧化剂、抗炎剂和抗癌化合物),特别是生物活性肽。Bacillus spp.可以分泌多种胞外酶(Kumari et al., 2023);例如,Bacillus subtilis、Bacillus licheniformis和Bacillus amyloliquefaciens具有产生抗氧化肽的能力。Xu等人(2021)发现,Bacillus licheniformis组的血清总超氧化物歧化酶(T-SOD)水平显著高于Bacillus subtilis组(p?0.05)。Lactobacillus属可以产生蛋白酶和肽酶,将蛋白质降解为肽和氨基酸,并能去除蛋白质水解物的苦味;Jiang等人(2021)发现,用Lactobacillus spp.发酵的玉米麸质提高了断奶前和断奶后小牛的生长率和抗氧化能力。不同菌株可以产生不同类型的蛋白酶,混合使用不同菌株可能会由于酶系统的补充而产生更多肽(Rai & Appaiah, 2014)。理论上,使用Bacillus licheniformis和Lactobacillus进行发酵可以产生最高产量的肽。
发酵底物对生物活性肽的产生至关重要(Sanjukta & Rai, 2016)。许多研究集中在RSM的发酵上(He et al., 2012; Wang et al., 2019),但在中国针对双低RSM(DRM)的研究较少。由于其较低的毒素含量(芥酸<2%和甘氨酸苷<20?μmol·L?1),DRM作为功能性食品的蛋白质来源具有更大的潜力,因此比RSM更有价值。目前,由于油菜籽油在亚洲、欧洲和北美的广泛使用,DRM的产量相当可观。然而,关于DRM发酵的研究较少,探索新菌株的信息也很有限。因此,筛选合适的菌株和菌株组合非常关键。此外,大多数关于抗氧化肽评估的研究都集中在体外实验上(Bao, Zhang, Zheng, Ren, & Lu, 2018; Kumari et al., 2023),而通过体内动物实验验证这些发现的情况很少。
本研究筛选并鉴定了一种具有高效降解DRM中甘氨酸苷和蛋白质能力的菌株,以及一种具有高效降解蛋白质和增强DPPH清除能力的菌株组合。研究了单发酵或共发酵所得产品的营养价值、生物利用度和体外体内抗氧化活性,并研究了共发酵过程中Bacillus licheniformis或Lactobacillus的微生物群变化、蛋白酶活性变化及其贡献率,以阐明这一机制。使用液相色谱-质谱(LC-MS/MS)和Pre-AnOxPs数据库从DRM的共发酵或单发酵中获得了抗氧化肽,通过admetSAR 3.0和对接能量筛选了关键抗氧化肽。与传统分离和纯化方法相比,本研究建立了一种新的方法,利用新菌株应用于DRM,为识别功能性食品/保健品的活性肽提供了更有效的方法,并为推广DRM的应用提供了理论基础。Bacillus Licheniformis或Lactobacillus plantarum在共发酵(FDRMT)中的作用将指导发酵方向。