DOI: https://doi.org/10.1038/s41538-025-00683-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41491689
تاريخ النشر: 2026-01-06
المؤلف: Junnan Xu وآخرون
الموضوع الرئيسي: البوليسكاريدات وجدران خلايا النباتات
نظرة عامة
تدرس الدراسة آثار تخمير Lactobacillus paracasei على جودة وفوائد عصير التوت الغوجي (Lycium barbarum L.). وقد عززت عملية التخمير بشكل كبير من الملف الغذائي للعصير، حيث زادت من إجمالي الفلافونويدات بنسبة 31.8% والبوليسكريدات بنسبة 5.4%، بينما حسنت أيضًا من النشاط المضاد للأكسدة وملف الرائحة المتطايرة مقارنة بالعصير غير المخمر.
في نموذج الفئران المصابة بداء السكري من النوع الثاني، أدى إعطاء عصير التوت الغوجي المخمر على مدى أربعة أسابيع إلى تحسينات صحية ملحوظة، بما في ذلك انخفاض بنسبة 33% في مستوى الجلوكوز في الدم أثناء الصيام، وتحسين تحمل الجلوكوز، وتخفيف فقدان الوزن والعطش المفرط. أشارت التقييمات النسيجية إلى استعادة جزئية لسلامة الكبد والكلى والبنكرياس، إلى جانب انخفاض مستويات المالونديالديهايد وزيادة نشاط سوبر أكسيد ديسموتاز. بالإضافة إلى ذلك، غيرت عملية التخمير تكوين ميكروبات الأمعاء، مما يعزز البكتيريا المفيدة مثل Akkermansia وBacteroidetes، بينما قللت من Desulfovibrionaceae الضارة. وجدت الدراسة ارتباطات كبيرة بين مضادات الأكسدة المعززة، والأحماض الدهنية قصيرة السلسلة المستمدة من ميكروبات الأمعاء، والتحسينات في الأنماط الظاهرية للسكري، مما يشير إلى محور ميكروبات الأمعاء – المستقلبات كآلية محتملة لهذه الفوائد الصحية. تدعم هذه النتائج تطوير منتجات عصير التوت الغوجي المخمر كأطعمة وظيفية أو علاجات مساعدة لإدارة داء السكري.
مقدمة
تناقش مقدمة هذه الورقة البحثية أهمية توت الغوجي (Lycium barbarum L.)، وهو شجيرة مزروعة على نطاق واسع معروفة كـ “فاكهة خارقة” بسبب تركيبها الغني بالمركبات النشطة بيولوجيًا، بما في ذلك البوليسكريدات، والبوليفينولات، والكاروتينات، والأحماض الأمينية. تمنح هذه المكونات فوائد دوائية متنوعة، مثل التأثيرات الخافضة للجلوكوز وخصائص مكافحة الشيخوخة. تسلط الورقة الضوء على الانتشار المتزايد لداء السكري من النوع الثاني (DM)، والذي يرتبط بعدة عوامل خطر، بما في ذلك الوراثة، ونمط الحياة، واضطراب ميكروبات الأمعاء. يؤكد المؤلفون على أهمية استكشاف التدخلات الغذائية الطبيعية التي يمكن أن تعدل ميكروبات الأمعاء وتحسن من استقلاب الجلوكوز.
تستعرض المقدمة أيضًا الأدبيات الموجودة حول التأثيرات المضادة للسكري لعصائر الفواكه المخمرة بواسطة البكتيريا الحامضية (LAB)، مشيرة إلى دراسات تظهر إمكانات تخمير LAB لتعزيز الخصائص الوظيفية لمختلف العصائر، بما في ذلك نشاطها المضاد للأكسدة وقدرتها على تثبيط الإنزيمات المرتبطة بالسكري. ومع ذلك، يحدد المؤلفون فجوة في فهم التأثيرات التكاملية لعصير توت الغوجي المخمر بواسطة L. paracasei، خاصة فيما يتعلق بتحسيناته التركيبية، وتنظيم الإجهاد التأكسدي، وإنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs) بواسطة ميكروبات الأمعاء. تهدف الدراسة إلى تقييم منهجي لتأثير التخمير على الخصائص النوعية وفعالية العصير المضادة للسكري، مما يوفر رؤى حول إمكاناته كغذاء وظيفي وعلاج مساعد لداء السكري من النوع الثاني.
الطرق
في هذه الدراسة، تم استخدام توت الغوجي Ningqi 10 كمادة أساسية، مع اختيار Lactobacillus paracasei 5572 لخصائصه البروبيوتيك القوية، وسعته الكبيرة لمضادات الأكسدة، وملاءمته لتخمير الأطعمة النباتية. تضمنت الإجراءات التجريبية ضبط الرقم الهيدروجيني لعصير توت الغوجي إلى 4.5، تلاها التعقيم عند 65 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. بعد التبريد، تم تلقيح تعليق بكتيري في العصير بتركيز 5% (حجم/حجم). تم إجراء عملية التخمير عند 37 درجة مئوية لمدة 12 ساعة. كانت هذه المنهجية تهدف إلى استكشاف خصائص التخمير والفوائد الصحية المحتملة للمنتج الناتج.
النتائج
تشير نتائج الملاحظات النسيجية إلى اختلافات كبيرة بين مجموعات التحكم والنموذج بعد استهلاك نظام غذائي عالي الدهون والسكر على المدى الطويل. في مجموعة التحكم، تم الحفاظ على بنية الكبد، حيث أظهرت شكلًا طبيعيًا وترتيبًا خلويًا، بينما أظهرت مجموعة النموذج إصابة كبدية شديدة تتميز بالنخر الفقاعي، وتورم الخلايا الكبدية، وتراكم قطرات الدهون. بعد التدخل، أدت كل من علاجات الميتفورمين وHFGJ إلى درجات متفاوتة من التعافي الكبدي، مما يبرز آثارها الوقائية المحتملة ضد تلف الكبد الناتج عن النظام الغذائي.
كشفت التحليلات الكلوية عن أضرار كبيرة في مجموعة النموذج، حيث كانت الحدود الكبيبية غير واضحة ونخر خلايا الظهارة. ومع ذلك، أدت المعالجة بالميتفورمين وHFGJ إلى تحسينات ملحوظة في شكل الكبيبات، مما يشير إلى استعادة نحو الهيكل والوظيفة الطبيعية. في أنسجة البنكرياس، حافظت مجموعة التحكم على جزر سليمة، بينما أظهرت مجموعة النموذج ضمورًا وتسللًا التهابيًا. أظهرت مجموعات العلاج انخفاضًا في الخلايا الالتهابية وتفريغ السيتوبلازم، على الرغم من استمرار بعض الالتهاب. بشكل عام، تشير هذه النتائج إلى أن FGJ يخفف بشكل فعال من الأضرار الناتجة عن السكري في الكبد والكلى والبنكرياس، مما يتوافق مع انخفاض الإجهاد التأكسدي وتحسين التحكم في مستويات الجلوكوز، مما يبرز دوره الوقائي في الصحة الأيضية.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في الورقة البحثية الضوء على التأثيرات الكبيرة لتخمير L. paracasei على الخصائص الغذائية والوظيفية لعصير توت الغوجي (FGJ). بشكل ملحوظ، أظهر FGJ زيادة في حمض اللبنيك، والبوليسكريدات، والفلافونويدات، بينما انخفضت المواد الصلبة القابلة للذوبان. عززت عملية التخمير من قدرة FGJ المضادة للأكسدة، كما يتضح من تحسين أنشطة التقاط DPPH وABTS، والتي تعزى إلى المستويات المرتفعة من المركبات النشطة بيولوجيًا والتفاعلات التآزرية المحتملة بينها. علاوة على ذلك، غيرت عملية التخمير الملف المتطاير، مما قلل من المركبات غير المرغوب فيها بينما عزز الروائح الفاكهية والزهورية الجذابة، مما يحسن من الجودة الحسية.
أظهرت الدراسات الحية أن إعطاء FGJ في نموذج الفئران المصابة بداء السكري من النوع الثاني أدى إلى انخفاضات كبيرة في مستوى الجلوكوز في الدم أثناء الصيام (FBG) وتحسين تحمل الجلوكوز، إلى جانب آثار مفيدة على وزن الجسم وصحة الأعضاء. كما أثر التدخل بشكل إيجابي على مستويات الدهون في المصل وعلامات الإجهاد التأكسدي، مما يشير إلى آلية عمل متعددة الأوجه. بشكل ملحوظ، زاد FGJ من الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs) في الأمعاء، والتي ترتبط بتحسين الصحة الأيضية وتكوين ميكروبات الأمعاء. أشارت تحليلات الارتباط إلى أن الخصائص المضادة للأكسدة لـ FGJ مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بفوائده الأيضية، مما يبرز التفاعل بين ميكروبات الأمعاء، وإنتاج SCFA، والتنظيم الأيضي العام. تضع هذه النتائج FGJ كغذاء وظيفي واعد لإدارة فرط سكر الدم والاضطرابات الأيضية ذات الصلة، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في آلياته وتطبيقاته المحتملة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41538-025-00683-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41491689
Publication Date: 2026-01-06
Author(s): Junnan Xu et al.
Primary Topic: Polysaccharides and Plant Cell Walls
Overview
The study investigates the effects of Lactobacillus paracasei fermentation on the quality and health benefits of goji berry juice (Lycium barbarum L.). The fermentation process significantly enhanced the juice’s nutritional profile, increasing total flavonoids by 31.8% and polysaccharides by 5.4%, while also improving antioxidant activity and the volatile aroma profile compared to unfermented juice.
In a type II diabetic mouse model, administration of the fermented goji berry juice over four weeks resulted in notable health improvements, including a 33% reduction in fasting blood glucose, enhanced glucose tolerance, and alleviation of weight loss and polydipsia. Histopathological assessments indicated partial restoration of liver, kidney, and pancreatic integrity, alongside decreased malondialdehyde levels and increased superoxide dismutase activity. Additionally, the fermentation altered gut microbiota composition, promoting beneficial bacteria such as Akkermansia and Bacteroidetes, while reducing harmful Desulfovibrionaceae. The study found significant correlations between the enhanced antioxidants, gut microbiota-derived short-chain fatty acids, and improvements in diabetic phenotypes, suggesting a microbiota-metabolite axis as a potential mechanism for these health benefits. These results support the development of fermented goji berry products as functional foods or adjunct therapies for diabetes management.
Introduction
The introduction of this research paper discusses the significance of Goji berry (Lycium barbarum L.), a widely cultivated shrub recognized as a “superfruit” due to its rich composition of bioactive compounds, including polysaccharides, polyphenols, carotenoids, and amino acids. These components confer various pharmacological benefits, such as hypoglycemic effects and anti-aging properties. The paper highlights the growing prevalence of Type II diabetes mellitus (DM), which is linked to several risk factors, including genetics, lifestyle, and gut microbiota dysbiosis. The authors emphasize the importance of exploring natural dietary interventions that can modulate gut microbiota and improve glucose metabolism.
The introduction also reviews existing literature on the antidiabetic effects of lactic-acid-bacterial (LAB) fermented fruit juices, noting studies that demonstrate the potential of LAB fermentation to enhance the functional properties of various juices, including their antioxidant activity and ability to inhibit diabetes-related enzymes. However, the authors identify a gap in understanding the integrative effects of L. paracasei-fermented goji berry juice, particularly regarding its compositional enhancements, oxidative stress regulation, and the production of short-chain fatty acids (SCFAs) by gut microbiota. The study aims to systematically evaluate the impact of fermentation on the quality attributes and antidiabetic efficacy of goji berry juice, providing insights into its potential as a functional food and adjunct therapy for Type II DM.
Methods
In this study, Ningqi 10 goji berries were utilized as the primary material, with Lactobacillus paracasei 5572 selected for its robust probiotic properties, strong antioxidant capacity, and suitability for plant-based food fermentation. The experimental procedure involved adjusting the pH of the goji berry juice to 4.5, followed by sterilization at 65 °C for 30 minutes. After cooling, a bacterial suspension was inoculated into the juice at a concentration of 5% (v/v). The fermentation process was conducted at 37 °C for a duration of 12 hours. This methodology aimed to explore the fermentation characteristics and potential health benefits of the resulting product.
Results
The results of the histopathological observations indicate significant differences between the control and model groups following long-term high-fat, high-sugar diet consumption. In the control group, liver architecture was preserved, showing normal morphology and cell arrangement, while the model group exhibited severe hepatic injury characterized by vacuolar necrosis, hepatocellular swelling, and lipid droplet accumulation. Post-intervention, both metformin and HFGJ treatments led to varying degrees of hepatic recovery, highlighting their potential protective effects against diet-induced liver damage.
Renal analysis revealed substantial damage in the model group, with glomeruli displaying obscured boundaries and epithelial cell necrosis. However, treatment with metformin and HFGJ resulted in notable improvements in glomerular morphology, suggesting restoration towards normal structure and function. In pancreatic tissues, the control group maintained intact islets, whereas the model group showed atrophy and inflammatory infiltration. Treatment groups demonstrated reductions in inflammatory cells and cytoplasmic vacuolization, although some inflammation persisted. Overall, these findings indicate that FGJ effectively mitigates diabetes-induced damage in the liver, kidneys, and pancreas, correlating with decreased oxidative stress and improved glycemic control, thereby underscoring its protective role in metabolic health.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the significant effects of L. paracasei fermentation on the nutritional and functional properties of goji berry juice (FGJ). Notably, FGJ exhibited increased lactic acid, polysaccharides, and flavonoids, while soluble solids decreased. The fermentation process enhanced the antioxidant capacity of FGJ, as evidenced by improved DPPH and ABTS scavenging activities, attributed to the elevated levels of bioactive compounds and potential synergistic interactions among them. Furthermore, the fermentation altered the volatile profile, reducing undesirable compounds while enhancing pleasant fruity and floral aromas, thereby improving sensory quality.
In vivo studies demonstrated that FGJ administration in a type II diabetic mouse model resulted in significant reductions in fasting blood glucose (FBG) and improved glucose tolerance, alongside beneficial effects on body weight and organ health. The intervention also positively influenced serum lipid levels and oxidative stress markers, suggesting a multifaceted mechanism of action. Notably, FGJ increased short-chain fatty acids (SCFAs) in the gut, which are linked to improved metabolic health and gut microbiota composition. Correlation analyses indicated that the antioxidant properties of FGJ are closely associated with its metabolic benefits, emphasizing the interplay between gut microbiota, SCFA production, and overall metabolic regulation. These findings position FGJ as a promising functional food for managing hyperglycemia and related metabolic disorders, warranting further investigation into its mechanisms and potential applications.