Aspergillus Oryzae ve Aspergillus Cristatus İle Fermente Edilmiş Pirinç Kojisinin Metabolit Profili ve Yaşlanma Karşıtı Etkinliği: Karşılaştırmalı Bir Çalışma

Soyut:Pirinçkoji, fermantasyon faydalarını en üst düzeye çıkarmak için bir başlatıcı olarak kullanılır, kullanılan inokulum mikroplarına bağlı olarak çok yönlü son ürünler üretir. Burada, metabolit profillemesi yaptık.pirinci karşılaştırkojiiki önemli ipliksi mantar ile fermente edilmiş,Aspergillus oryzaeVeA. Cristatus, 8 gün boyunca Çok değişkenli analizler, ikisinde de farklı birincil ve ikincil metabolit modelleri gösterdi.koji. ile fermente edilmiş pirinç kojiA. oryzae(RAO) gösterdiartırılmış -ile fermente olandan daha yüksek glukozidaz aktivitesi ve daha yüksek şeker türevleri içeriğiA. Cristatus (RAC). RAC gösterdigelişmiş -glukosidaz aktivitesi ve artan flavonoid içeriği velizofosfolipidler, RAO'ya kıyasla. Genel olarak, son fermantasyon aşamasında (8 gün),antioksidanaktiviteler ve yaşlanma karşıtı etkilerRAC'de RAO'dan daha yüksekti, buna karşılık gelene arttımetabolitlerörneğinflavonoidlerve RAC'de auroglosin türevleri. Bu karşılaştırmalı metabolomikyaklaşımı uygulanabilirüretim optimizasyonuve kalite kontrol analizlerikojiürünler.

anahtar kelimeler: pirinç koji; mikrop; katı hal fermantasyonu;yaşlanma karşıtı etki; antioksidan aktivite

Cistanche Yaşlanma Karşıtı Etkisi Hakkında Daha Fazla Bilgi Almak İçin Buraya Tıklayın

1. Giriş

Binlerce yıllık bir geçmişe sahip olan fermantasyon, gıda ürünlerinin işlenmesi ve korunmasına ek olarak, gıdaların beslenmesini ve biyoaktivitelerini arttırma yöntemi olarak giderek daha fazla tanınmaktadır [1]. Pirinç koji, enzimleri salgılamak ve faydalı metabolitler üretmek için mikroorganizmalarla aşılanmış buharda pişirilmiş pirinç taneleri kullanılarak katı hal fermantasyonu ile yapılır. Son yıllarda, hassas fermantasyon koşulları yaratmaya yönelik çeşitli girişimler, gelişmiş fermantasyon etkinliğine ve daha iyi gıda lezzetine yol açmıştır [2,3]. Avantajlarından dolayı pirinç koji, fermente gıdalar ve içecekler ve kozmetikler gibi endüstriyel alanlarda uygulama bulmaktadır [4-6].

Reaktif oksijen türleri(ROS) o koşullar altında üretilirf oksidatif stresve aerobik metabolizmanın yan ürünleridir. Bunlarserbest radikallerbiyomoleküllerin bozunmasına neden olarak iltihaplanma ve cilt yaşlanma sürecinin hızlanması gibi oksidatif hasarlara neden olabilir [7]. ROS üretimi ve eliminasyonu arasında bir denge geliştirmek için, antioksidanlar olarak bilinen ROS temizleyicileri, oksidatif stresin hafifletilmesinde önemli bir rol oynar ve çoğunlukla doğal kaynaklardan elde edilir [8]. Bu serbest radikaller yaşlanma sürecine dahil olur ve doğal kaynaklardan antioksidan alımı yoluyla onları temizlemek yaşlanmayı geciktirmek için çok önemlidir [9]. Son yıllarda birçok çalışma, pirinç kojisinin fermantasyon substratını iyileştirerek ham maddelerin potansiyel antioksidan aktivitelerini artırabildiğini bildirmiştir [10,11].

Cildin hücre dışı matrisi (ECM), orijinal şeklini ve durumunu geri yüklemek ve korumak için cildin elastikiyetini destekleyen kollajen ve elastin liflerinden oluşur [12]. Dermal ECM'nin yıkımı yaşlanmanın bir göstergesidir. Kolajenaz olarak da bilinen kollajen parçalayıcı matris metaloproteinazın -1 (MMP-1) yukarı regülasyonu nedeniyle oluşur. Bu nedenle, kollajen ve elastin sentezini uyararak ve MMP-1'yi inhibe ederek cilt yaşlanma sürecini yavaşlatabilen çeşitli fitokimyasallarla ilgili çalışmalar artmaktadır [13–16]. Seo ve ark. fermente pirinç kepeğinin cilt fibroblast kolajenini, enflamatuar faktörü (IL-a) ve MMP'yi etkilediğini gösterdi-1 [17]. Bu nedenle, flavonoidler ve fenolik asitler gibi pirinçte bulunan çeşitli bileşikler antioksidan aktiviteye sahiptir ve fermente pirinç kojisi, UV radyasyonu ile cilt fotoyaşlanmasını iyileştirme potansiyeline sahiptir [18]. Filamentli bir mantar olan Aspergillus, Asya'daki kojiden basit şekerler, yağ asitleri ve amino asitler gibi birçok yararlı metaboliti üretmek için tipik bir inokulum mikropudur. Özellikle Aspergillus oryzae, sağladığı güvenlik ve amilaz, proteaz ve peptidaz gibi çeşitli enzimler nedeniyle koji üretiminde en yaygın kullanılan mikroorganizmadır [19].

Aspergillus cristatus, probiyotiklere sahip olan ve UVB kaynaklı fotoyaşlanmaya karşı koruyan Fuzhuan tuğla çayı gibi çay fermantasyonunda kullanılır [20,21]. Ayrıca diğer çeşitli hammaddelerin antioksidan aktivitesini arttırdığı da bildirilmiştir [22,23]. Şu anda, fermantasyon başlatıcıların kalitesini iyileştirmeye yönelik çabalar giderek artmaktadır [4,24]. Önceki çalışmalar, pirinç kojisinde yaygın olarak kullanılan Aspergillus ve Bacillus'un karşılaştırmalı bir metabolik çalışmasını göstermiştir [25]. Bununla birlikte, aynı cins ancak farklı mantar türleri arasındaki metabolomik farklılıklar hakkında bilgi kıtlığı vardır. Nutrasötik ve kozmesötik uygulamalarla sağlık için piyasaya sunulabilecek optimal mikropları seçmek için, biyoaktivite ve metabolitlerini karşılaştırarak farklı inokulum mikroplarının metabolizmasının kapsamlı bir şekilde anlaşılmasına ihtiyaç vardır.

Bu çalışmada, farklı Aspergillus türleri ile fermente edilmiş pirinç kojisinin metabolitlerinin profilini çıkardık. (A. cristatus ve A. oryzae) iki lifli mantarın metabolizmasını metabolomik açıdan karşılaştırmak için. Ayrıca iki kojiyi karşılaştırmak için cilt yaşlanma karşıtı faktörlerin (kolajen, elastin ve MMP-1) enzim aktivitesini, antioksidan aktivitesini ve RNA ifadesini ölçtük. Ayrıca, antioksidan aktiviteye ve cildin yaşlanma karşıtı etkilerine katkıda bulunan potansiyel aday metabolitleri önermek için korelasyon analizi yaptık. İki koji aşısını karşılaştırmak için MS tabanlı metabolit profilinin kapsamlı bir analizi, enzim aktiviteleri, metabolomlar ve biyoaktiviteler arasında bir ilişki kurdu. Burada, iki farklı koji aşısının biyoaktiviteleri ile ilişkili genel metabolik durumun bir planını sunuyoruz.

2. Sonuçlar

2.1. Farklı Aspergillus spp. İle Fermente Edilmiş Pirinç Kojisi İçin Metabolik Profil Oluşturma

A. cristatus veya A. oryzae ile aşılanmış pirinç koji numunelerinin farklı metabolomları, GC – MS ve LC – MS veri setlerine göre çok değişkenli analiz kullanılarak karşılaştırıldı. UHPLC–LTQ–Orbitrap MS/MS ve GC–TOF–MS'den elde edilen temel bileşen analizi (PCA) puan grafiği, yüzde 40,9 (PC1, yüzde 22,01; PC2, yüzde 18,89) ve yüzde 52,88 (PC1, sırasıyla yüzde 34,70; PC2, yüzde 18,18) (Şekil 1A,B). Her iki PCA sonucu da, fermantasyonun başlangıç ​​noktasının toplandığını, ancak sonuç olarak farklı fermantasyon sürelerine göre farklı aşılama mantarları tarafından ayırt edildiğini gösterdi. Kısmi en küçük kareler ayrımcı analizi (PLS-DA), PCA'daki metabolit dağılımıyla aynı istatistiksel kalıpları açıkladı (Ek Şekil S1A,B).

UHPLC–LTQ–Orbitrap–MS/MS analizlerinden elde edilen PCA'da gösterildiği gibi (Şekil 1A), sekizinci günde önemli farklılıklar vardır ve sekiz günlük numunelerin her ikisi de ortogonal kısmi en küçük kareler ayırma analizine (OPLS) tabi tutulmuştur. OPLS bileşeni 1 tarafından açık bir ayrım gösteren ve verilerdeki varyansın yüzde 86,11'ini oluşturan (Ek Şekil S1C). 31 metabolit, projeksiyon değerlerindeki (VIP > 1) değişken önemlerine dayalı olarak iki farklı inokulum mikrobu ile fermente edilmiş sekizinci gün pirinç kojilerindeki tutarsızlığa önemli bir katkı sağladığı düşünülen UHPLC–LTQ–Orbitrap–MS/MS verilerinden seçilmiştir. .{{10}}) ve OPLS-DA analizinden (Ek Tablo S1) p değerleri (p < 0.05). Bu metabolitler 2 karboksilik asit, 5 fenolik asit, 7 flavonoid, 2 uzun zincirli yağ asidi, 11 lizofosfolipid ve anc4 hidrokinonları içermektedir. Metabolitler, yayınlanmış literatür (moleküler ağırlık, moleküler formül, alıkonma süresi, kütle fragman modelleri ve UV absorbansları) ve bir şirket içi kitaplıktan alınan veriler karşılaştırılarak geçici olarak tanımlandı.

Şekil 1. Aspergillus cristatus veya A. oryzne ile fermente edilmiş pirinç koi (A) UHPLC-LTO-Orbitrap-MS/MS ve (B) GC-TOF-MSveri setlerinden temel bileşen analizi (PCA) skor grafiği.(dolu semboller) , A. cristatus; doldurulmamış semboller, A. oryzne, O, 0 gün; , , 2 gün; V, V, 4 gün; 6 gün; , 8 gün).

2.1.1. Farklı Aspergillus spp. ile Pirinç Koji için Zamansal Metabolomlar. Fermentasyon Süresine Göre Aşılama

Pirinç koji'nin farklı aşılama mikroplarına bağlı metabolik yolları, fermantasyon sürelerine göre metabolit değişim modellerini görselleştirmek için bir ısı haritası ile temsil edildi (Şekil 2). Maviden kırmızıya bir gradyan üzerindeki renk, her bir deneysel koşul altında her bir metabolitin ortalama normalize edilmiş nispi bolluğunu temsil eder. A. cristatus (RAC) ve A. oryzaeRAO) ile fermente edilmiş pirinç kojisindeki çoğu metabolitin eğilimleri, fermantasyon süresiyle kademeli olarak artan bir model gösterdi. Karbonhidrat metabolizması ile ilişkili metabolitler, şekerler olan glikoz, ksiloz, sükroz ve maltoz dışında çoğunlukla artan bir modeli temsil ediyordu. Ayrıca ferulik asit haricinde fenolik asit flavonoidleri ve hidrokinon içerikleri fermantasyon süresi ile zenginleştirilmiştir. Yağ asitleri arasında, çoğu metabolit artan bir model gösterirken, pimelik asit düşüş göstermiştir. Lizofosfolipidler, farklı fermantasyon süreleri ve aşılama mantarları ile farklı modeller sundu.

Şekil 2. Aspergillus cristatus veya A. oryzae ile fermente edilmiş pirinç kojisindeki metabolik yolun ve ilgili metabolit seviyelerinin şeması. Yol, Kyoto Genler ve Genomlar Ansiklopedisi (KEGG) veri tabanından uyarlandı ve değiştirildi. Renkli kareler, her metabolit için tüm değerlerin ortalaması ile normalize edilmiş kat değişikliklerini (maviden kırmızıya) temsil eder.

2.1.2. A. Tarafından Fermente Edilmiş Pirinç Kojisindeki Ayrımcı Metabolitlerin Düzeyindeki Göreceli Farklılık cristatus veya A. oryzae

Şekil 2'de gösterildiği gibi, birincil ve ikincil metabolitlerin içerikleri, farklı aşılama mantarlarına göre farklı modeller sergilemiştir. Karbonhidrat metabolizmasının merkezi olan glikoz durumunda, A. cristatus koji'nin kalıpları bir düşüş gösterirken, A. one koji'nin kalıpları ilk fermantasyon noktasında azalma gösterdi, ancak son fermantasyon noktasına kadar kademeli olarak arttı. Ayrıca, şeker alkolleri RAO'da RAC'den daha yüksekti. Özellikle auroglosin türevleri, A. cristatus tarafından üretilen benzersiz bir pigment bileşiği oldukları için yalnızca RAC'de önemli ölçüde artırıldı. Ayrıca, 3,8-dimetilherbasetin dışında çoğu flavonoid, RAO'ya kıyasla RAC'de önemli ölçüde arttı. Fenolik asitlerden ferulik asit ve benzoik asit her iki örnekte de artmış, ancak dihidroksibenzoik asit, kafeoilkinik asit ve vanilik asit sadece RAC'de artmıştır. Lizofosfolipidler RAC'de arttı, ancak RAO'da zıtlık eğilimi gözlendi. Yağ asitleri, AC'den daha fazla artan RAO paternleri gösterdi.

2.2. Farklı Mikroorganizmalarla Fermente Edilmiş Pirinç Kojisinde Enzimatik Üretim ve Biyoaktivitenin Karşılaştırılması

RAC ve RAO'nun fenotiplerini karşılaştırmak için cilt hücreleri üzerindeki enzim aktivitesini ve yaşlanma karşıtı etkileri, antioksidan aktiviteyi, toplam flavonoid içeriğini (TFC) ve toplam fenolik içeriğini (IPC) değerlendirdik (Şekil 3). Her iki kojinin enzim üretimi, RAO'daki a-amilaz hariç, fermantasyon süresi ile arttı. İlginç bir şekilde, a-glukosidaz içeriği sırasıyla 10.12 ve 3.52 birim ile RAO'da RAC'dekinden iki kat daha yüksekti; buna karşılık, fermantasyon sürelerine göre B-glukosidaz içeriği sırasıyla 19.{{2{22}}}}5 birim ve 5.49 birim ile RAC'de RAO'dan daha yüksekti. Her iki kojinin (antioksidan aktivite ve cilt yaşlanma karşıtı faktör) fonksiyonel fenotipi, A. cristatus içeren pirinç kojinin, son fermantasyon zamanında (8 gün) 1 ile ABTS, DPPH ve FRAP'ta daha yüksek antioksidan aktivitelere sahip olduğunu gösterdi.{ Sırasıyla {24}}5, 0.40, 0.66 TEAC (Trolox eşdeğeri antioksidan kapasitesi). Ek olarak, flavonoid içeriği sırasıyla 0.07 NE (naringin eşdeğeri) ve 0.01 NE ile RAC'de RAO'dan daha yüksekti. Toplam fenol içeriği ise sırasıyla 0.32 EGA (eşdeğer gallik asit) ve 0.28 EGA ile RAO'da RAC'den daha yüksekti. Cildin yaşlanma karşıtı faktörlerinin (elastin, kollajen ve MMP-1) sonuçları, fermantasyonun sona erdiğini gösterdi. B-aktin ile karşılaştırıldığında 7,77 ve 13,76 ile ACRNA ifade düzeyi ve 2,35 ile daha düşük bağıl MMP-1 RNA ifade düzeyi. Bu arada RAO, fermantasyonu takiben elastin ve kolajenin RNA ifadesinde kademeli bir artış gösterdi.

Şekil 3. Farklı Aspergillus spp. (siyah renk, A. cristatus beyaz renk, A. oryzne). Enzimatik aktiviteler, a-amilaz aktivitesi, B-glukosidaz aktivitesi ve a-glukosidaz aktivitesidir (A). Göreceli mRNA ekspresyon seviyesi, aşağıdakiler için ölçülür: kollajen (COL1A1), elastin (ELN) ve matris metalloproteinaz-1 (MMP-1) ​​(B). Gösterilen antioksidan aktiviteler, ABTS, DPPH radikal süpürme, FRAP, toplam Mavonoid içeriği ve toplam fenolik içeriktir (C). Farklı aşılama mikropları arasındaki önemli farklılıklar, t-testi ile tanımlandı (* p < {{10}}.05, ** p < 0.01).

Biyoaktiviteye potansiyel olarak katkıda bulunan metabolitleri belirlemek için, fermente edilmiş koji metabolitleri ile biyoaktiviteler arasında bir korelasyon analizi yapıldı (Ek.tary Şekil S2). Genel olarak, Pearson'ın korelasyon katsayısı haritası, RAC'ın biyoaktivitelerle RAO'dan daha yüksek korelasyon gösterdiğini gösterdi. RAC'de organik asitler, flavonoidler, lizofosfolipidler, yağ asitleri, hidrokinon, şeker türevleri, biyoaktiviteler ile yüksek pozitif korelasyon göstermiştir. RAO için organik asitler, flavonoidler ve yağ asitleri ve şeker türevleri, biyoaktivitelerle pozitif bir korelasyon göstermiştir. Pearson korelasyon katsayısı değeri 0.5'ten yüksek olan metabolitler, bir ağ haritasında temsil edilir (Şekil 4) Her iki koji ürününde de, organik asitler, yağ asitleri, flavonoidler ve şeker türevleri, biyoaktivitelerin potansiyel katkılarıdır. . Elastinin RNA ifadesi, RAC metabolitleri ile ilişkilendirilirken, kolajenin RNA ifadesi, RAO metabolitleri ile ilişkilendirildi. Ek olarak, TFC, RAC ile bir korelasyon gösterdi. Ayrıca, lizofosfolipidler ve hidrokinon, RAC'ye güçlü antioksidan aktiviteye katkıda bulunanlardır.

Şekil 4, Pearson korelasyon katsayısı değeri 0.5'ten yüksek olan metabolitler, (A) Aspergillus cristatus veya (B) A. oryzne ile fermente edilmiş pirinç kojide bir ağ haritası ile temsil edilir. Kutu sembolleri biyoaktiviteleri (gri renk, antioksidan aktivite TPC ve TFC; siyah renk, hücre üzerinde cilt yaşlanma karşıtı etki) temsil eder ve renkli semboller metabolitleri gösterir (aynı seriler farklı renk ve şekil ile ayırt edilir: o, hidrokinon: , organik asitler: , yağ asitleri, flavonoidler;, lizofosfolipidler; o, şeker ve şeker türevleri; bilinmiyor).

Daha fazlasını iste:

E-posta:wallence.suen@wecistanche.com whatsapp: artı 86 15292862950