枸杞叶多糖降解提高内源性矿物质的生物可及性和胃肠道吸收

发布时间：2020-05-05 10:32

【摘要】：枸杞叶(LL)富含营养和生物活性物质,尤其是它富含矿质元素和多糖(LP),而且这些矿质元素和多糖是通过离子键结合在一起的。然而,前人研究表明,由于多糖较大的分子量(Mw)和紧实的球状构象,这些矿质元素在Caco-2细胞模型中的吸收率低。本研究的目标就是通过降解方法化学修饰枸杞叶多糖结构,提高枸杞叶中矿质元素的吸收率。因此,本研究首先提取了含有矿质元素的枸杞叶多糖(LPC),分析了其组成特征,采用抗坏血酸(Vc)和过氧化氢(H2O2)对其进行化学降解,获得降解多糖(LPD)。为阐明矿质元素中的吸收率,我们采用体外胃肠液模拟/Caco-2细胞模型分析比较了 LPC和LPD中Ca,Fe,Zn和Mg四种矿质元素的生物可及性和吸收率。体外胃肠液研究包括三个消化阶段的模拟:模拟唾液(SSF)用来模拟口腔阶段的初始消化;然后是模拟胃液(SGF),用来模拟在胃中的消化;最后是模拟肠液(SSF),用来模拟在小肠中的消化。将获得的SGF和SIF与Caco-2细胞共培养,获得LPC和LPD中矿质元素吸收的相关信息。结果如下:1.LPC的基本成分和特征。LPC是富含矿物质的LL多糖提取物,a)LPC中蛋白质含量为2.5%,糖和糖醛酸的含量分别为79%和13%。b)LPC富含矿物质,Ca、Fe、Zn 和 Mg 的含量分别为 10.8、2.29、0.41 和 3.96 mg/g。c)LPC 由六种单糖组成,分别是阿拉伯糖、鼠李糖、核糖、木糖、半乳糖和葡萄糖。d)傅立叶变换红外光谱(FTIR)结果表明LPC具有羧基拉伸振动的典型吸收峰,表明存在糖醛酸。同时,核磁共振(NMR)分析证实LPC由六种单糖组成,并且在位移δ174.36 ppm处具有糖醛酸的信号。e)LPC分子量(Mw)为162 kDa,并且回转半径(Rg)对MW的曲线斜率为0.32,表明LPC为紧密球形构象,其矿物质被包裹在多糖内,因此不利于分解和释放矿物元素。2.降解对LP组成和特性的影响。使用Vc和H2O2降解后获得LPD,主要结果如下:a)气相色谱(GC)分析显示LPC由六种单糖组成,分别为阿拉伯糖、鼠李糖、核糖、木糖、半乳糖和葡萄糖。这表明降解对LP的单糖组成没有显著影响。b)降解对总糖含量没有显著影响。经降解后,总糖含量下降至77.2%,而糖醛酸含量略微增加至19.2%。c)LP经降解后,Ca和Zn的含量分别增加到11.5 mg/g和 0.72 mg/g,而 Fe 和 Mg 含量分别降至 1.5 mg/g 和 3.6 mg/g。d)LPD 的 FTIR 显示出典型的多糖吸收模式,进一步证明两种LP都含有丰富的多糖。LPD的主峰与LPC的主峰几乎相同,表明降解没有引起主要基团转化。e)NMR结果证实LPD由六种单糖组成,降解没有改变LPC的单糖组成。在δ90-110 ppm处的13C NMR信号证实在两个LP中都存在α-和β-单糖构型,并且两个多糖在δ174.36 ppm处都有较强信号,表明都存在糖醛酸。f)通过降解,LPD的分子量显著降低至94 kDa,而Rg对Mw的斜率增加至0.52,表明降解后LP分子结构的显著变化。3.LP的结构和构象。LPC具有紧密球形构象,这种构象使矿物元素被包裹在多糖内部,不利于矿物元素的解离和释放。使用H202和Vc对LP进行降解,对其分子结构有显著影响。这可能是由H202和Vc的反应体系中产生的羟基自由基与多糖的氢原子发生反应,使糖苷键断裂所致。该反应将LPC分子结构从紧密球形转变为松散线型构象,可导致更多元素被解离和释放。4.消化和胃肠道生物可及性。a)FTIR分析表明,LPC和LPD经过模拟胃肠消化前后的主峰几乎相同,说明消化过程中没有发生主要基团的转化。b)与LPC相比,LPD中的四种矿质元素在经过SGF和SIF处理后都得到了提高。SIF处理后的LPD中的Mg具有最高的生物可及性,达到68.18±3.32%,而SGF处理的LPC中的铁最低,低至10.52±1.73%。但是LPC和LPD经过SGF后其矿质元素的生物可及性没有显著差异,而经过SIF处理后降解后的多糖明显比没降解的高。5.在Caco-2细胞中的吸收。降解促进了 LP中矿物质在Caco-2细胞中的吸收,且LPD在Caco-2细胞中的吸收速率高于LPC。降解使LP中的Ca、Fe、Zn和Mg的吸收量分别增加6.1、1.9、7.1和10.8%。SIF处理后的LPD中镁的吸收率最高,达到71.3±3.1%,SGF处理的LPC中铁的吸收率最低,达到8.2±0.82%。在Caco-2细胞模型中,LPD中的矿质元素吸收率显著高于LPC。结合构象研究结果发现,多糖降解后由紧实球形构象变成松散的无规则线状,最终促进了矿质元素在细胞中的吸收。总之,本研究表明,枸杞叶多糖的物理构象强烈影响矿质元素在消化道中的生物可及性和生物利用率,化学降解可以改善枸杞叶多糖矿质元素吸收。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS201.4

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