原花青素是饮食中常见的酚类物质,具有抗氧化、抗癌、预防心血管疾病等多种有益健康的作用,高粱麸皮是其重要的来源之一。目前对高粱麸皮原花青素的研究还仅限于初步提取与少量功能初探,其精确结构及构效关系的研究还未见报道。为此,本论文研究了高粱麸皮原花青素的制备、纯化和解聚工艺,表征了不同聚合度原花青素的化学结构,检测其抗氧化、抗肝癌细胞活性并探讨其构效关系,为高粱麸皮原花青素的开发利用提供了理论依据。具体研究内容如下:以高粱麸皮为原料,制备不同平均聚合度的原花青素。采用单因素实验确定超声辅助浸提原花青素的最优条件为:丙酮浓度70%、连续萃取两次、料液比1:15(w/v)、超声时间30 min。在此条件下,原花青素的提取量为73.52 mg/g。结合Sephadex LH-20葡聚糖凝胶柱层析法,纯化得到高聚体组分P1和P2。以高聚原花青素为原料,进一步通过单因素实验确定儿茶素辅助酸解聚的最优条件为:解聚温度50oC、解聚时间30 min、儿茶素比例10:2(w/w),最终得到平均聚合度分别为1.99、3.69、5.52、8.10、11.04和13.08的原花青素产物F1、F2、F3、F4、P1和P2。采用傅里叶红外光谱法、超高效液相色谱与四级杆飞行时间串联质谱、基质辅助激光解析离子化-飞行时间质谱法和半胱胺硫解法对上述6种原花青素组分的结构进行表征。结果表明:6种组分的构成单元均以儿茶素为主,同时含有少量的(表)没食子儿茶素和(表)阿福豆素。随着平均聚合度的降低,单体比例增加,A型连接键数量增加。超高效液相图谱显示每种组分存在不同聚合度成分,且出峰时间与聚合度大小无关,推测单体结构和连接方式的微小差别可能对原花青素的极性产生影响。通过DPPH和ABTS自由基清除能力实验、氧自由基吸收能力和还原能力检测,分别评价了高粱麸皮原花青素F1、F2、F3、P1和P2组分的抗氧化能力。结果表明:5种组分均具有较强抗氧化特性。平均聚合度与ABTS自由基清除能力和氧自由基吸收能力呈显著负相关,并且低平均聚合度组分表现出更高的抗氧化活性。推测原因是聚合度的增加导致原花青素分子中单位酚羟基的活性下降,而低聚合度组分空间位阻小且含有的没食子酰基成分能对抗氧化性起增强作用。以HepG2、Huh-7和THLE-2细胞为模型,比较了F1、F2、F3、P1和P2组分的抗肝癌细胞活性。结果表明:平均聚合度>5的高粱麸皮原花青素组分对两种肝癌细胞HepG2和Huh-7都具有明显抗增殖及诱导凋亡作用,且呈剂量时间效应关系,但对正常肝细胞无毒性作用。其中P1组分效果最佳,仅20μg/mL即可诱导HepG2细胞凋亡率达58.5%,镜下细胞密度降低,并出现核固缩、染色质凝集等典型凋亡现象,推测这与活性氧积累、线粒体膜电位丢失及钙离子浓度增加有关。同时HepG2细胞内Bcl-2/Bax表达量降低,且高表达Fas、FADD和TNF-α,最终促使Caspase-3、8、9蛋白活性上升,说明其诱导HepG2细胞凋亡机制涉及线粒体和死亡受体两种途径。进一步推测高平均聚合度原花青素可能延伸出更多能与癌细胞结合的位点,从而加速药物作用的发挥。综上所述,高粱麸皮原花青素的主要结构单元为儿茶素,其中低聚合度组分抗氧化活性强,高聚合度组分诱导肝癌细胞凋亡能力更强。本论文填补了高粱麸皮原花青素构效关系研究空白,为研制和开发具有抗氧化效果的功能性食品或抗肿瘤药物提供新的思路和方向。