论文部分内容阅读
流行病学的相关研究结果表明增加主食中全谷物的摄入比例能明显改善脂质代谢,降低高血压、动脉粥样硬化、代谢综合征等慢性代谢性疾病的风险。与精制谷物相比,全谷物保留了谷物的糠麸层。膳食纤维是谷物糠麸的重要成分,其中约90%以上是不溶性膳食纤维。因此,不溶性膳食纤维可能与全谷物的健康功效有着密切的关系。多项前瞻性队列研究结果显示,增加谷物膳食纤维的摄入量可以显著性地降低心血管疾病和结肠癌的患病风险,而果蔬膳食纤维却无此作用。谷物膳食纤维与果蔬膳食纤维的一个重要的区别在于前者有较多的酚酸类小分子化合物与之呈共价结合形式存在。近年来有学者指出膳食纤维的生物活性与其结合的小分子化合物有密切关系,然而对于这些小分子化合物在膳食纤维的健康效应中发挥的作用还仅仅是一些假说和推断,缺乏直接的研究证据。酚类物质的生物活性与其化学组成、被机体消化利用的程度等直接相关,而目前关于谷物膳食纤维中结合态酚类物质的组成、含量及其生物可利用率等还鲜有报道。为此,本研究以米糠为原料,制备出米糠不溶性膳食纤维(IDF),分析了其酚类物质的组成、含量和生物可及性,比较了不同粉碎粒度对其产生的影响,探究了不同提取方法对其结合态酚类物质的提取效果及其结合态酚类物质在体外模拟消化过程中的释放规律。通过高脂喂养的脂质代谢紊乱小鼠模型,研究了结合态酚类物质在与膳食纤维共价结合和被水解释放的两种状态下对脂质代谢的调节作用及其分子机制。主要研究结果如下:1.米糠IDF中结合态酚类物质的组成和细胞抗氧化活性及其生物可及性比较了脱脂米糠(DRB)、米糠可溶性膳食纤维(SDFDRB)和米糠不溶性膳食纤维(IDFDRB)中酚类物质的组成、生物可及性及其抗氧化活性。结果表明,IDFDRB与DRB、SDFDRB在酚类物质组成、生物可及性及其抗氧化活性方面差异显著。IDFDRB中结合态酚类物质所占比例达90%以上,且其99%由阿魏酸和对香豆酸所组成。IDFDRB中结合态酚类物质的细胞抗氧化活性(CAA)高达248.45μmol QE/100g DW)分别是DRB和SDFDRB的2.33倍和3.76倍。然而,体外胃肠消化结果显示IDFDRB中结合态酚类物质的生物可及性仅为9.75%。超微粉碎可将米糠IDF结合酚提取量增加12.75%,生物可及性增加135.59%。2.水解与模拟消化对米糠膳食纤维中结合态酚类物质的释放效应比较酸水解法、碱水解法、酸-碱水解法和碱-酸水解法等4种化学水解法及戊聚糖酶处理、复合纤维素酶处理、β-葡聚糖酶处理、木聚糖酶处理、阿魏酸酯酶处理、木聚糖酶组合阿魏酸酯酶处理、复合纤维素酶组合阿魏酸酯酶处理、湿热加压组合阿魏酸酯酶处理、湿热加压组合复合纤维素酶处理、湿热加压组合复合纤维素酶及阿魏酸酯酶处理等10种生物酶解法对米糠膳食纤维中结合酚的释放效果,并利用体外消化及结肠发酵模型探究体外模拟消化对结合态酚类物质的释放效应。结果表明,4种化学水解法中,碱水解法对米糠IDF中结合态酚类物质的释放效果明显优于酸水解法的(607.53 mg GAE/100 g VS 239.19 mg GAE/100 g),酸-碱水解法较单独的碱水解法能小幅度地增加酚类物质的释放,碱-酸水解法则较碱水解法所释放的米糠IDF结合态酚类物质增加24%。5种单酶酶解处理中,复合纤维素酶对米糠IDF结合态酚类物质的释放效果最强,但将其与阿魏酸酯酶组合进行复合酶解处理并没有进一步促进酚类物质的释放。对麦麸结合态酚类物质具有较强释放作用的木聚糖酶组合阿魏酸酯酶处理对米糠IDF结合态酚类物质的释放量仅为单独复合纤维素酶处理的43.33%(71.20 mg GAE/100g VS 164.31 mg GAE/100g)。湿热加压组合酶解处理能够明显增加米糠IDF中结合态酚类物质的释放,其中湿热加压组合复合纤维素酶及阿魏酸酯酶法对米糠IDF结合态酚类物质的释放量与常规碱水解法的相当。利用体外模拟消化及结肠发酵模型,分析了米糠IDF结合态酚类物质在不同消化阶段的生物可及性,发现其在口腔、胃、小肠和结肠等四个消化阶段的生物可及性分别为0、9.78%、1.08%和7.05%,合计约为18%。3.解离态米糠膳食纤维结合酚调节脂质代谢作用及其分子机制采用高脂喂养的脂代谢紊乱小鼠模型,连续14w灌胃给予解离态米糠膳食纤维结合酚。采用酶法分析各组动物血清脂质组成,酶联免疫法分析血清脂质代谢相关激素(脂联素、瘦素、胰岛素)水平,q PCR和Western Blot法分析肝脏中脂代谢相关核受体和基因的表达,16S r RNA高通量测序法分析小鼠肠道微生物组成的差异。结果表明,解离态米糠膳食纤维结合酚能够显著性降低高脂膳食所引起的小鼠血清甘油三酯和胆固醇水平的升高。与高脂模型组相比,解离态米糠膳食纤维结合酚处理显著性增加血清脂联素水平,降低高脂膳食引起的胰岛素分泌增加,抑制肝脏中核受体LXRα、PPARγ和SREBP-1c的核蛋白转位表达及脂肪酸代谢相关基因CD36、ACC和FAS的表达,降低肠道微生物菌群中Blautia和norank_f_Erysipelotrichaceae丰度和增加Butyricimona和Allobaculums丰度。肠道中Blautia和norank_f_Erysipelotrichaceae丰度的增加在一定程度上意味着宿主脂质代谢的失衡,而Butyricimonas和Allobaculum丰度的增加可改善宿主的胰岛素敏感性。以上结果表明解离态米糠膳食纤维结合酚通过抑制脂质代谢相关核受体的核转位活化而抑制肝脏对循环脂质的摄取和内源性脂质的合成,从而有效改善高脂膳食小鼠的脂质代谢。同时,解离态米糠膳食纤维结合酚能够调节高脂膳食引起的小鼠肠道微生态失衡。4.米糠膳食纤维结合态酚类物质调节脂质代谢作用及其分子机制采用高脂喂养的脂代谢紊乱小鼠模型,连续20w饲喂强化了8%含有(DFRP)或去除结合酚的米糠IDF(DFDP)的高脂饲料。采用酶法分析各组动物血清脂质组成,酶联免疫法分析血清脂质代谢相关激素(脂联素、瘦素、胰岛素)水平,q PCR和Western Blot法分析肝脏和肠粘膜中与脂质吸收代谢相关基因的表达情况。16S r RNA高通量测序法分析各组动物肠道微生物组成的差异。结果表明,与高脂膳食模型组相比,DFRP组和DFDP组小鼠血清TG、TCH、LDL-C和FFA水平显著降低,与肠道胆固醇吸收相关基因NPC1L1,ACAT2和MTP的表达均受到抑制。与DFDP组相比,DFRP组血清TCH和胰岛素水平显著降低,脂联素水平显著升高,肝脏核受体FXR、SHP的表达下调,核受体LRH-1和PPARα的表达上调,肝脏基因CYP7A1、CPT1A和MCD的表达上调,小肠胆固醇吸收相关基因NPC1L1,ACAT2和MTP的表达下调,显著降低肠道微生物菌群中Blautia丰度,降低Alistipes丰度。Blautia丰度的显著增加意味着宿主胆固醇水平的升高,Alistipes与动脉粥样硬化的发生发展有着密切的正相关关系。以上结果表明米糠膳食纤维可有效改善高脂膳食小鼠的脂质代谢紊乱,其中结合态酚类物质通过抑制小肠胆固醇的吸收,增加肝脏胆汁酸合成和脂肪酸的分解代谢在米糠膳食纤维调节脂质代谢紊乱中发挥重要作用。此外,米糠膳食纤维结合态酚类物质还能够改善高脂膳食引起的肠道微生态失衡。