三种浆果花色苷元对α -葡萄糖苷酶抑制机理及其微胶囊化研究

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糖尿病已成为仅次于癌症和脑血管之后发病率第三高的疾病,尤其是Ⅱ型糖尿病对人类健康构成了严重的威胁。近年有研究表明,抑制α-葡萄糖苷酶的活性是预防和缓解糖尿病的有效途径之一。目前临床应用的α-葡萄糖苷酶抑制剂主要由人工合成,包括阿卡波糖、米格列醇、伏格列波糖等,长期服用会引起腹胀、腹泻等副作用。因此寻找生物兼容性良好的天然α-葡萄糖苷酶抑制剂尤为重要。花色苷是重要的多酚类物质,普遍存在于浆果中,具备多种生物活性,但目前有关花色苷对α-葡萄糖苷酶抑制作用的报道较少。本文主要以我国东北地区三种浆果(蓝莓、蓝靛果、黑加仑)为原料,借用液质联用技术研究三种浆果花色苷及其苷元的组成。采用抑制动力学、荧光光谱法及分子模拟对接技术探讨三种浆果花色苷元对α-葡萄糖苷酶的抑制机理。通过微胶囊化保护花色苷元的生物活性,为其保健品的开发提供依据。本研究的主要结果如下:1、采用液质联用技术系统分析了我国东北地区三种浆果(蓝莓、蓝靛果、黑加仑)花色苷和花色苷元的组分和含量。蓝莓、蓝靛果、黑加仑分别鉴定出13种、5 种、4 种花色苷,含量分别为 13.75 mg/g DW、15.70 mg/g DW、36.33 mg/g DW。蓝莓、蓝靛果、黑加仑的花色苷经过酸解处理后得到对应的花色苷元,分别鉴定出4种、3种、2种花色苷元,含量分别为2.74 mg/g DW,2.28 mg/g DW,1.72 mg/g DW,其中飞燕草色素和矢车菊色素是三种浆果花色苷元的主要成分,这些花色苷的糖基主要连接在C环3号位上,糖基包括半乳糖、葡萄糖、芸香糖和阿拉伯糖。2、采用抑制动力学、荧光光谱法及分子模拟对接技术系统完整的探究了三种浆果花色苷元对α-葡萄糖苷酶的抑制机理。通过测定半数抑制浓度发现三种浆果花色苷元均对α-葡萄糖苷酶的活性产生抑制作用,蓝莓、蓝靛果、黑加仑花色苷元对α-葡萄糖苷酶半数抑制浓度(IC50值)分别为113.15 μg/mL、25.04 μg/mL、5.59μg/mL。抑制动力学结果表明,三种浆果花色苷元对α-葡萄糖苷酶活性抑制类型属于混合型,且与α-葡萄糖苷酶的结合力比α-葡萄糖苷酶-底物(pNPG)的结合力强。荧光光谱法试验结果表明,三种浆果花色苷元与α-葡萄糖苷酶结合产生复合物,对酶的猝灭类型为静态猝灭。分子模拟对接试验表明花色苷元结构中B环上的羟基与α-葡萄糖苷酶结构中的残基以氢键结合来改变酶的构象,从而抑制其活性。因此三种浆果的花色苷元均对α-葡萄糖苷酶有着很强的抑制效果,是潜在的预防缓解糖尿病的天然产物。3、采用注滴法对花色苷元进行包埋,研究结果显示在海藻酸钠浓度为1.5%,氯化钙浓度为3%,菊粉浓度为5%,芯壁比为1:4的条件下,花色苷元微胶囊的包埋率最高为75.61%。通过扫描电子显微镜、红外光谱法、粉末X衍射法和热重分析法等方法,发现微胶囊主要是由海藻酸钠的COO-与 CaC12的Ca2+相互作用形成表面具有致密网状结构的螯合物。海藻酸钠主要通过物理作用将花色苷元包埋进微胶囊体系中,两者之间没有发生化学反应。稳定性试验证明了微胶囊能够显著降低光、热、氧对花色苷元的影响,有利于提高花色苷元的稳定性,保存其生物活性。通过模拟花色苷元微胶囊在胃液和肠道中释放率的试验,观察到微胶囊在胃液中2 h后的释放率为50.56%;在肠液中微胶囊缓慢释放花色苷元,并在2 h后结构完全崩蚀,提高了花色苷元在人体肠道中利用率,达到了抑制小肠中存在的α-葡萄糖苷酶活性的目的。
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