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海蒿子(Sargassum pallidum)是一种主要生长在我国山东和辽宁等沿海地区可药食两用的海藻,富含多酚、多糖、脂肪酸和萜类等生物活性成分,具有抗氧化、抗菌、降血糖、抗肿瘤和增强免疫功能等活性。目前关于海蒿子功能成分的研究主要集中在多糖方面,对其小分子活性成分的研究较少,对其抗糖尿病的物质基础和作用机理也尚不明确。本论文首先从四种褐藻(海蒿子、昆布、羊栖菜和裙带菜)中筛选了主要的α-葡萄糖苷酶抑制成分;然后进一步对海蒿子中多酚类化合物的提取、植物化学成分、体外抗氧化和降血糖活性进行了研究;并探究了quercetin-3-O-glucuronide(Q3GA)、6G(6-gingerol)和PA(poricoic acid A)对α-葡萄糖苷酶和非酶糖基化的抑制机理;最后建立了II型糖尿病小鼠模型,探究了海蒿子多酚提取物的降血糖机制和对小鼠肠道菌群的影响。主要研究结果如下:(1)比较分析了四种褐藻中的植物化学成分、抗氧化活性和α-葡萄糖苷酶抑制成分,结果表明四种褐藻粗提物的总酚含量较低、抗氧化和α-葡萄糖苷酶抑制能力较弱。经过富集之后,四种褐藻粗提物的总酚含量提高了2-4倍。羊栖菜富集提取物的总酚含量最高(60.15 mg GAE/g E),抗氧化活性最强;海蒿子富集提取物的α-葡萄糖苷酶抑制活性最强,其IC50值为270.73μg/m L,活性大约是阿卡波糖的6.5倍。从四种褐藻中鉴定了54个化合物,筛选了21个潜在的α-葡萄糖苷酶抑制剂,Q3GA、xylariacin B和PA等多酚和三萜是其主要活性成分。(2)采用响应面法对海蒿子中多酚类化合物的超声辅助提取工艺进行了优化,在最佳工艺(乙醇浓度8.5%,提取时间55 min,提取温度42℃,超声功率494W)下,海蒿子多酚含量为1.81 mg GAE/g DM,与理论预测值较为接近。海蒿子中可溶性多酚主要以结合态存在,其中糖苷结合酚组分总酚含量(68.30 mg GAE/g E)最高,酯结合酚组分总黄酮含量(83.49 mg Qu E/g E)最高。从海蒿子多酚提取物中共鉴定出22个化合物,Q3GA、6G和PA在海蒿子游离酚、酯和糖苷结合酚组分中含量均较高。海蒿子结合酚组分的抗氧化活性强于游离酚组分,糖苷结合酚细胞抗氧化活性的CAA值(18.18μmol QE/g E)最高,酯结合酚组分α-葡萄糖苷酶的抑制能力(IC50值为27.09μg/m L)最强,三个多酚组分均能以混合型的方式抑制α-葡萄糖苷酶的活性。(3)通过对PA、6G和Q3GA的α-葡萄糖苷酶的抑制能力进行分析,结果发现Q3GA对α-葡萄糖苷酶的抑制活性最强,IC50值为0.05 mg/m L,是阿卡波糖的27.2倍。6G、PA和Q3GA均能通过氢键与α-葡萄糖苷酶的活性位点进行结合,阻止底物进入到酶活性中心,降低催化反应速率,达到抑制酶活性的作用。Q3GA属于混合型抑制剂,可在范德华力和氢键作用力的驱动下静态猝灭α-葡萄糖苷酶的荧光,且与酶只存在一个结合位点。Q3GA增强了α-葡萄糖苷酶酪氨酸残基微环境的极性,降低了酶二级结构中α-helix和β-turn的含量,升高了β-sheet和random coil的含量,促使α-葡萄糖苷酶的结构更舒展,更易于抑制剂和酶进行结合。(4)通过研究海蒿子提取物、PA、6G和Q3GA对非酶糖基化的抑制作用,结果发现其能显著降低糖基化过程中果糖胺、5-羟甲基糠醛(5-HMF)和晚期糖基化产物(AGEs)的形成,且效果强于氨基胍(AG)。Q3GA、PA和6G均能静态猝灭卵清蛋白(OVA)的荧光,改变OVA酪氨酸和色氨酸残基微环境的极性,其结合位点数目分别为2、1和1个。在与OVA结合的过程中,PA和6G的驱动力是范德华力和氢键,Q3GA的驱动力为氢键和疏水相互作用。Q3GA、PA和6G可以与OVA的活性氨基酸残基Ser 103、Leu 101和Thr 91形成氢键,影响果糖和OVA之间的反应,起到抑制早、中和晚期糖基化产物生成的作用。(5)建立高脂饮食结合链脲佐菌素(STZ)诱导的II型糖尿病小鼠模型,发现海蒿子多酚提取物对糖尿病小鼠有显著的改善作用,主要表现如下:(a)显著降低糖尿病小鼠的空腹血糖和胰岛素水平,提高糖耐受,减轻高血脂症状;(b)提高小鼠体内抗氧化酶的活性,缓解氧化应激作用,降低肝脏中PEPCK活力,提高HK活力,抑制糖异生作用和促进糖原合成;(c)通过PI3K/Akt/FOXO1/G6pase/GLUT2通路来调节肝脏糖代谢,促进葡萄糖的转运,维持肝脏的葡萄糖稳态;降低FAS和ACC-1的基因表达水平,调节肝脏脂代谢;(d)降低肠道中变形菌门水平和Firmicutes/Bacteroidetes(F/B)的比值,提高乳酸菌科和消化链球菌科等有益菌的丰度,降低弧菌科和螺杆菌科等有害菌的丰度,有利于糖尿病小鼠的肠道健康。本研究可为海蒿子在糖尿病领域的开发和利用提供指导,也可为海蒿子高附加值食品的开发提供借鉴。