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燕麦生物碱作为燕麦中最重要的多酚类化合物,展现出强效的抗氧化、消炎止痒等生物活性。但燕麦生物碱的生物利用率极低,这在很大程度上限制了它在健康食品领域的应用。因此,明确燕麦生物碱生物利用率低的原因和机理,并建立合适的方法提高其生物利用率具有重要意义。本文从建立体外消化/Caco-2细胞模型入手,通过研究燕麦生物碱在消化、吸收过程中的代谢机制,全面解析影响燕麦生物碱生物利用率的因素和机理,并且提出了一种新型运载策略——构建基于纳米粒子和协同设计的共包埋体系。研究成果不仅有效提升了燕麦生物碱的生物利用率,也为其它多酚类物质生物利用率的提高提供创新思路和科学方法。中国燕麦品种的生物碱和酚酸含量及生物利用率分析。结果表明:N-3’,4’-二羟基肉桂酰-5-羟基邻氨基苯甲酸（2c）、N-4’-羟基-3-甲氧基肉桂酰-5-羟基邻氨基苯甲酸（2f）和N-4’-羟基肉桂酰-5-羟基邻氨基苯甲酸（2p）是作者收集的9个国产燕麦品种的主要生物碱类化合物;不同品种燕麦中生物碱含量（0-146.94μg/g DW）和酚酸含量（35.65-143.52μg/g DW）具有显著性差异（p<0.05）,其中陇燕3号具有最高的生物碱含量（146.94μg/g DW）,昭通具有最高的酚酸含量（143.52μg/g DW）;燕麦麸皮中的生物碱含量显著高于相应的燕麦籽粒（p<0.05）。9种国产燕麦品种的体外抗氧化（ORAC）和细胞抗氧化（CAA）活性的测定结果表明:坝燕1号的ORAC值最高（21.18μmol TE/g DW）,昭通表现出最强的细胞抗氧化活性（33.38μmol QE/100 g DW）;燕麦中生物碱含量与CAA值之间的决定系数（R2=0.20）远低于酚酸含量与CAA值之间的决定系数（R2=0.74）;同时生物碱含量与ORAC值之间表现出极大的相关性（R2=0.81）,但酚酸含量与ORAC值之间并未展现出相关性（R2=0.17）。体外消化/Caco-2细胞模型研究燕麦生物碱和酚酸生物利用率的结果表明:2c、2f、2p的生物可及性分别为16.14%、61.99%和74.45%,酚酸的生物可及性在24.72%-88.57%之间;经Caco-2细胞模型吸收后,除没食子酸以外的其它酚类化合物均在基底（BL）侧检测到;燕麦生物碱2c、2f、2p的肠道吸收率（0.93%-3.10%）和生物利用率（0.15%-2.31%）远低于酚酸的肠道吸收率（7.42%-27.68%）和生物利用率（5.43%-22.01%）。此外,在进行吸收转运之前,燕麦生物碱2c、2f和2p的ORAC值（4.17-7.02μmol TE/μmol）显著高于阿魏酸（2.46μmol TE/μmol）和咖啡酸（3.21μmol TE/μmol）,但吸收后BL侧样品溶液的抗氧化能力与吸收前的结果相反（p<0.05）。限制燕麦生物碱生物利用率的因素及机制探究。揭示了燕麦生物碱在消化、吸收过程中的稳定性和代谢机理:燕麦生物碱2c、2f、2p在胃酸（pH2）中稳定,但在消化过程中受胃蛋白酶和胰酶的结合作用导致含量下降;胆盐对3种燕麦生物碱的含量无显著影响（p<0.05）;2f和2p在小肠pH环境中（pH7.5,无酶,无胆盐）较为稳定;然而2c在小肠pH环境中可能发生了非酶促氧化和脱氢二聚反应,形成了醌类化合物和同二聚体（分子量为628）,最终导致其在肠道的损失率超过80%;经Caco-2细胞吸收后,燕麦生物碱2c产生了咖啡酸、阿魏酸和燕麦生物碱2f三种代谢产物,燕麦生物碱2f只产生了阿魏酸一种代谢产物,燕麦生物碱2p未产生代谢产物;在Caco-2细胞模型的吸收过程中,Ⅰ相酶中的单胺氧化酶（MAO）参与了对2c、2f、2p的代谢;羧酸酯酶（CES）参与了对2c和2f的水解;定量分析的结果显示,Ⅰ相反应是燕麦生物碱在吸收过程中的主要代谢途径;此外,2c、2f、2p在Caco-2吸收模型上的吸收途径为旁路运输,且吸收过程受到ABC转运蛋白:P-gp和MRP2外排作用的影响。食物基质对燕麦生物碱生物利用率的影响。脱脂奶粉、乳蛋白、不同类型的淀粉对燕麦生物碱生物利用率的研究结果表明:燕麦提取物与乳清蛋白、酪蛋白和脱脂奶粉分别复配后,燕麦生物碱2c的生物可及性分别提升了3.6倍、1.5倍和1.2倍,肠道吸收率分别提升了1.4倍,2.4倍和1.8倍,生物利用率分别提升了4.1倍、2.7倍和1.7倍;与脱脂奶粉或酪蛋白复配后,燕麦生物碱2f和2p的生物可及性和生物利用率显著降低（p<0.05）;与未糊化和糊化的直链淀粉、支链淀粉和普通淀粉分别复配后,燕麦生物碱2c的生物可及性略有上升（提升了1.4倍-1.9倍）,但肠道吸收率出现了不同程度的降低,最终导致燕麦生物碱2c的生物利用率没有显著提升（p<0.05）,而燕麦生物碱2f和2p的生物可及性、肠道吸收率和生物利用率均显著降低（p<0.05）。进一步探究了黄酮类化合物对燕麦生物碱吸收效率的影响。结果表明:与芹菜素和柚皮素分别复配后,燕麦生物碱2f和2p的表观渗透系数(Papp值)无显著变化（p<0.05）,但燕麦生物碱2c的Papp值从0.65×10-6 cm/s分别增加到2.03×10-6 cm/s和1.78×10-6 cm/s。与槲皮素复配后,燕麦生物碱2c、2f、2p的Papp值均显著高于对照组,其中燕麦生物碱2c的Papp值提高了4.3倍,且槲皮素的加入抑制了燕麦生物碱2c吸收过程中的甲基化反应。燕麦生物碱2c纳米共包埋粒子的构建及生物利用率分析。首先探究了纳米共包埋粒子的最佳制备方法:酪蛋白酸钠/乳清蛋白溶液的pH值由12调至6的过程中,分别在pH12和pH7的环境下溶解槲皮素和燕麦生物碱2c;不同浓度的槲皮素和燕麦生物碱2c在酪蛋白酸钠中的包埋率和贮藏稳定性均明显高于在乳清蛋白中的包埋率和贮藏稳定性;当槲皮素的浓度为0.25 mg/mL,燕麦生物碱2c的浓度为0.5 mg/mL时,槲皮素和燕麦生物碱2c在酪蛋白酸钠中的包埋率最高（分别为94.3%和80.6%）,此时纳米粒子在21天的贮藏时间内保持稳定。进一步揭示了酪蛋白酸钠-槲皮素-燕麦生物碱2c纳米共包埋粒子的形成机理:pH12时,槲皮素的脱质子作用使其带负电荷进而溶解,酪蛋白酸钠同时发生解体,酪蛋白酸钠发生荧光静态猝灭并与槲皮素结合。当碱性溶液被中和,松散的蛋白胶束重新聚合为颗粒状,颗粒的尺寸明显降低,槲皮素发生质子化被包裹在蛋白颗粒内部。在溶解燕麦生物碱2c后,酪蛋白酸钠进一步发生荧光静态猝灭并与燕麦生物碱2c结合;当溶液pH由7调至6,燕麦生物碱2c的疏水性增加,被包埋在蛋白颗粒内部,并且降低了蛋白颗粒的尺寸。体外模拟消化/Caco-2细胞吸收实验的结果表明,由pH诱导制备的纳米共包埋粒子同时提升了燕麦生物碱2c的生物可及性（2.2倍）和肠道吸收率（6.1倍）,最终将燕麦生物碱2c的生物利用率提高了13倍。