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海蒿子是一种经典药食同源的褐藻,具有较高的食用和药用价值。海蒿子含有丰富的活性物质,其中多糖作为其主要的活性成分之一,引起了人们越来越多的关注和研究兴趣。药理研究表明海蒿子多糖具有抗氧化、降血糖、抗肿瘤、镇静和催眠等生理活性。然而,目前关于海蒿子多糖的化学结构、降血糖活性及作用机理尚不清楚,限制了其在食品和医药领域中应用。因此,本论文选择海蒿子为实验原料,首先研究海蒿子多糖的提取、分离纯化、理化性质和结构特征;其次,通过体外化学方法和细胞实验结合,探究了海蒿子多糖的抗氧化、降血糖活性及作用机制;最后,采用体外消化和酵解模型阐明海蒿子多糖在体内的消化、酵解特性及对肠道菌群的影响。研究结果为揭示海蒿子多糖的降血糖作用机制、构效关系和对肠道微生态调节作用奠定理论基础。主要研究结果如下:(1)采用微波辅助双水相萃取技术同步提取分离不同的海蒿子粗多糖(SPP),优化了海蒿子多糖的提取工艺及其理化性质和生物活性。确定了优化提取工艺条件为:21.0%乙醇(w/w)、22.0%硫酸铵(w/w)、料液比1:60 g/m L、提取时间15 min、微波功率830W、提取温度95°C,在此优化条件下,上层相海蒿子多糖(SPP-1)提取率为0.75±0.04%,下层相海蒿子多糖(SPP-2)的提取率为6.81±0.33%。而传统微波辅助提取法制备的海蒿子多糖(SPP-3)的提取率为5.86±0.38%,水提法制备的海蒿子多糖(SPP-4)的提取率是5.31±0.25%。化学组成和结构分析表明SPP-1、SPP-2、SPP-3和SPP-4具有不同的分子量大小、单糖组成、三螺旋结构和表观分子形貌。体外活性实验结果表明四种多糖均具有显著的抗氧化和降血糖活性,可开发为一种潜在抗氧化和降血糖活性物质。(2)采用DEAE-Sepharose Fast Flow层析柱对海蒿子粗多糖进行分离纯化,得到两个主要的多糖组分,命名为SP-P1和SP-P2。高效凝胶渗透色谱分析表明SP-P1和SP-P2是均一分子量多糖,其分子量大小分别是1036.2 k Da和144.8 k Da;结合单糖组成分析、高碘酸氧化-Smith降解、甲基化和一维核磁共振(NMR)图谱解析,结果表明SP-P1的糖苷键包括→6)-α-D-Glcp-(1→、→3,4)-β-L-Fucp-(1→、β-D-Manp-(1→、→2,3,4)-β-D-Xylp-(1→、α-L-Arap-(1→、→2,4)-β-D-Xylp-(1→和→6)-α-D-Galp-(1→,其摩尔比百分含量分别是2.38%、34.76%、0.95%、17.62%、3.81%、14.29%和26.19%;而SP-P2的糖苷键包括→3,4)-β-L-Fucp-(1→、α-D-Manp-(1→、→2,3,6)-α-D-Galp-(1→、→3)-β-D-Xylp-(1→、→6)-α-D-Galp-(1→、→2)-α-D-Glcp NAc-(1→和β-D-Galp NAc-(1→,其摩尔比百分含量分别是27.33%、1.16%、11.63%、15.12%、2.33%、12.21%和30.23%。此外,结合部分酸水解和二维NMR分析,主链糖苷键连接被鉴定为→1)-α-D-Glcp NAc-(2→1)-β-D-Xylp-(3→、→1,3)-β-L-Fucp-(4→1)-β-D-Xylp-(3→和→1)-α-D-Galp-(6→1)-α-D-Glcp NAc-(2→,三条支链通过→1,3,6)-α-D-Galp-(2→3)-β-L-Fucp-(1,4→连接到主链,并终止于β-D-Galp NAc-(1→和α-D-Manp-(1→,所有的Galp A和大部分Glcp A分布于支链,所有的Galp A以T-linked Galp A形式存在于支链中。(3)采用体外化学和细胞实验研究海蒿子多糖的体外抗氧化、降血糖活性及作用机制,结果表明SP-P1对羟基自由基的清除率最高,而SP-P2对ATBS自由基的清除活性最强;SP-P2对α-淀粉酶具有较好的抑制作用,当浓度为5.0 mg/m L时,抑制率为60.83%,而SP-P1对α-葡萄糖苷酶活性具有较好的抑制作用,当浓度2.0 mg/m L时,抑制率为50.27±1.98%。细胞抗氧化活力(CAA)实验结果表明SP-P1具有较强的细胞内抗氧化能力,可抑制细胞内活性氧(ROS)的产生,显著提高ABAP诱导氧化损伤肝癌细胞Hep G2内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性及降低丙二醛(MDA)的含量。胰岛素抵抗(IR)-Hep G2细胞实验结果表明SP-P1和SP-P2能够显著促进IR-Hep G2细胞的葡萄糖消耗量,提高糖酵解关键酶己糖激酶(NK)和丙酮酸激酶(HK)的活性,促进糖酵解和糖代谢的作用,并能显著提高细胞糖原含量。作用机制研究表明SP-P2能显著上调IR-Hep G2细胞中IRS-1、GS、PI3K、GLUT4基因表达水平,表明SP-P2可能通过参与IRS-1/PI3K/Akt信号传统通路调节二型糖尿病的葡萄糖合成和代谢,从而发挥降血糖活性。(4)通过体外模拟消化和酵解实验,研究海蒿子多糖的构效变化及对肠道微生物菌群的影响。结果表明在口腔、胃、小肠模拟消化过程中,各组分均有差异,分子量逐渐下降;岩藻糖的释放主要是在口腔模拟消化过程中,葡萄糖的释放主要是在胃、小肠模拟消化的过程中,半乳糖醛酸的释放主要是在口腔模拟消化过程中。经胃消化后的各组分,对DPPH自由基、羟基自由基的清除能力明显增强,经胃模拟消化的组分对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶的抑制能力显著增强。在酵解实验中,发酵过程伴随着游离单糖的释放,半乳糖醛酸的变化显著;总短链脂肪酸有所增加,其中异丁酸、异戊酸、正戊酸的增加最明显,半乳糖、葡萄糖、甘露糖产生的总短链脂肪酸最高。此外,海藻子多糖有助于提高肠道微生物群落多样性,尤其是在发酵前期;酵解后可以显著促进Bifidobacterium adolescentis、Bacteroides dorei和Lactobacillus plantarum,因此,海蒿子多糖通过调节肠道有益菌群的组成和丰度,在发酵过程中对肠道菌群健康产生有益影响。