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茶褐素(TBs)是一类锈褐色且具有酚类性质的结构复杂的高聚物,具有降血糖、降脂减肥等多种生物活性,对骨肉瘤和肺癌表现良好的抗癌作用,但对一些常见多发癌症(如乳腺癌等)的研究尚未见报道。茶褐素在普洱熟茶中含量较高,而普洱茶发酵周期较长,导致茶褐素生产效率低,限制了茶褐素资源的开发利用。因此,寻找高效生产茶褐素的方式并全面了解其生物活性成为研究热点。本文筛选了产茶褐素的优势菌,并优化其液态发酵工艺,显著提高了茶褐素生产效率,并对液态发酵生产的茶褐素的化学组成及生物活性进行了分析,旨在为开发具有良好抑菌、抗氧化和抗乳腺癌生物活性的茶褐素相关功能性食品提供实验依据。取得的主要研究结果如下:(1)产茶褐素优势菌的筛选鉴定及液态发酵工艺优化。通过筛选获得3株高产茶褐素优势菌,分别为杰丁毕赤酵母、黑曲霉、烟曲霉,并优化了优势菌高效生产茶褐素的液态发酵条件,即发酵温度37℃、摇床转速180 rpm,当发酵时间为5 d时,茶褐素TBs黑曲霉、TBs烟曲霉和TBs杰丁毕赤酵母的含量分别达到16.29%、27.11%和9.29%,其中,茶褐素TBs黑曲霉和TBs烟曲霉的含量大大超过了传统渥堆发酵的水平,且较渥堆发酵时间显著缩短。(2)优势菌液态发酵茶褐素的化学组成比较分析。与传统渥堆态发酵所得的茶褐素相比,优势菌液态发酵所得的茶褐素中总酚含量明显较高(P<0.05),而总糖、蛋白质含量因菌株不同而有所差异。紫外可见光谱和红外光谱分析发现,液态发酵与渥堆发酵茶褐素具有相似的官能团,且均为多羟基酚类物质。(3)液态发酵茶褐素的生物活性评价。(1)最小抑菌浓度实验分析发现,在0.58mg/mL的浓度范围内,TBs杰丁毕赤酵母对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌的抑菌能力强于TBs烟曲霉和TBs黑曲霉。(2)体外抗氧化实验测定茶褐素的还原力和DPPH自由基清除能力,发现液态发酵茶褐素均具有抗氧化活性,且存在浓度依赖效应,当浓度为0.5 mg/mL时,还原力大小顺序为TBs杰丁毕赤酵母>TBs烟曲霉>TBs黑曲霉,在1060μg/mL范围内,TBs杰丁毕赤酵母对DPPH自由基的清除能力显著高于TBs烟曲霉和TBs黑曲霉(P<0.05)。(3)进一步研究液态发酵茶褐素对乳腺癌细胞MDA-MB-231的影响,结果发现,TBs烟曲霉、TBs杰丁毕赤酵母和TBs黑曲霉均对乳腺癌细胞增殖有抑制作用,且呈时间和剂量依赖效应,其中,TBs黑曲霉对乳腺癌细胞的增殖抑制效果最强。进一步通过细胞形态观察、DAPI核染色和线粒体膜电位检测TBs黑曲霉对乳腺癌细胞凋亡的影响,发现TBs黑曲霉是通过诱导线粒体膜电位降低,进而导致细胞凋亡线粒体通路的发生。实验结果表明,不同优势菌液态发酵生产的茶褐素具有不同的生物活性,因此,可针对不同的应用需求进行相应的茶褐素液态发酵生产和功能食品开发。