高熔点棕榈油分提物的体内外代谢机制及其对肠道菌群的影响研究

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食用油脂对维持人体健康具有至关重要的作用。我国居民的膳食结构以液态油为主,但是高熔点(37℃下呈半固态/固态)的食用油脂如棕榈硬脂和牛油等的消费量在逐年增加,然而关于其摄入对人体健康的影响评价仍不明晰。油脂摄入后,在人体内的代谢过程包括消化、吸收和肠外代谢,此外,未被吸收的油脂消化物会与肠道菌群发生作用。因此,需全面评价高熔点油脂对机体健康的影响。鉴于此,本论文以37℃下为半固态的高熔点棕榈油分提物棕榈硬脂(PS)为主要研究对象,并以37℃下为液态的低熔点棕榈油分提物棕榈软脂(PO)作为其对照,同时,选取4%和20%两个油脂水平来分别模拟低脂和高脂食品中的油脂含量,系统探究了PS的体内外代谢行为及其对肠道菌群的影响,揭示了PS的胃肠道消化及其对肠外脂代谢和体内肠道菌群的影响机制。本论文主要内容和结论如下:(1)高熔点棕榈油分提物的体外消化行为油脂以乳液形式在胃肠道内被消化,因此,通过构建低脂和高脂乳液来探究PS的体外消化行为。模拟胃消化后,PS乳液和PO乳液发生絮凝/聚合和/或部分聚合,导致脂滴粒径显著增加,且高脂乳液的粒径显著大于低脂乳液;小肠消化后,各组乳液粒径呈下降趋势(除了含4 wt.%PS的乳液)。FFA释放曲线结果表明在小肠消化阶段,FFA释放速率和程度随油脂含量增加而下降;在低脂乳液体系内,PS和PO的消化程度无显著差异,而在高脂乳液体系内,PS的最大消化程度显著高于PO。(2)高熔点棕榈油分提物乳液的胃肠道消化机制通过分析体外消化过程中PS的晶体结构、脂滴的油-水界面性质及乳液体系的流变行为变化,揭示了PS乳液在胃肠道的消化机制。胃消化后,相比于低脂乳液,高脂乳液的表观粘度明显增大且体积平均粒径(d4,3)显著增加,因此,其体系内脂肪酶流动性更差且可作用的油-水界面面积更小,加上高脂乳液内单个脂滴上脂肪酶浓度更低,因此,其体外消化速率和程度更低。DSC和XRD测定结果表明胃消化后,PS乳液内含以β晶型为主的脂肪晶体,与37°C下呈液态的PO比,大颗粒、结构致密且高熔点(起始熔点48.7°C)的β型脂肪晶体阻碍脂肪酶解,因此,PS的体外消化速率低于PO。PS乳液在小肠的消化程度与其SFC密切相关。低脂乳液较低的SFC未对PS的水解产生显著影响,而在高脂乳液体系内,PLM图片表明PS内脂肪晶体通过吸附在油-水界面促进了脂滴的稳定性,增加了脂肪酶的吸附面积及界面脂解产物的移除速率,使PS的最大消化程度显著高于PO。(3)高熔点棕榈油分提物小肠消化物的体外发酵行为各组乳液经过模拟胃和小肠消化后,无法被吸收的FA均主要由长链脂肪酸(LCFA:C16:0、C18:1和C18:0)组成,模拟消化产物LCFA组成构建不同浓度LCFA混合物以探究其体外发酵规律。16S r RNA测序结果发现,发酵24 h后,低浓度(50μM)和中浓度(100μM)LCFA混合物对菌群结构无显著影响,而高浓度(200μM)LCFA混合物的F/B值和乳杆菌属(Lactobacillus)的相对丰度(43.2%)显著高于空白组,且其竞争生长导致有益菌如双歧杆菌属(Bifidobacterial)和布劳特式菌属(Blautia)的相对丰度以及发酵液内菌群的α多样性显著下降。因此,高浓度的PS消化物可能破坏肠道稳态。(4)高熔点棕榈油分提物影响肠外脂代谢的机制采用含PS的低脂和高脂饲料饲喂C57BL/6J小鼠8周,借助肝脏脂质组学与腹腔脂肪组织蛋白组学等技术,探究PS影响肠外脂代谢的机制。q PCR结果表明,过量摄入PS显著上调脂肪合成通路过程中部分关键基因的表达水平,导致小鼠肝脏内总脂质、甘油三酯与胆汁酸含量显著增加;内标定量脂质组学分析进一步表明,过量摄入PS显著增加肝脏内长链多不饱和磷脂类/甘油脂类分子及单不饱和鞘脂类的含量,并可能通过扰乱甘油磷脂代谢、亚油酸代谢和α-亚麻酸代谢等通路引起肝脏内脂代谢紊乱;过量摄入PS还显著增加腹腔脂肪细胞尺寸,蛋白组学进一步揭示这可能与FA合成通路显著上调有关;过量摄入PS引起的上述肠外脂代谢紊乱进一步导致小鼠肝脏病变、血脂紊乱及超重等。在低脂摄入量下,PS引起的肠外脂代谢响应与PO类似;但在高脂摄入量下,PS摄入使肝脏脂质谱产生更显著的变化。整体而言,摄入含PS的高脂膳食(HFPS)引起的肠外脂代谢紊乱最严重。(5)高熔点棕榈油分提物对体内肠道菌群的影响采用含PS的低脂和高脂饲料饲喂C57BL/6J小鼠8周,探究PS对体内肠道菌群的影响。16S r RNA测序结果表明,相比于其他膳食组,HFPS显著增加F/B值和刺激盲肠和粪便内可产胆汁酸水解酶菌群的生长,如毛螺菌科及其内布劳特式菌属(Blautia)和颤杆菌属(Oscillibacter)以及瘤胃菌科及其内肠杆菌属(Intestinimonas)等,此外,HFPS还促进与油脂代谢有关的Turicibacter属在盲肠的定殖。因此,HFPS显著促进能以胆汁酸和油脂消化物为代谢底物的菌群生长,且其对体内肠道稳态扰乱作用最强。
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