栀子苷-热处理大豆分离蛋白复合物的复合机制研究及其对栀子苷生物利用度的影响

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栀子苷(Geniposide,GE)是一种水溶性环烯醚萜苷类化合物,主要来源于药食两用资源栀子成熟果实中,具有保肝利胆、治疗心脑血管疾病、免疫调节作用、抗糖尿病作用、抑制肿瘤特性和神经保护等多种生物活性,被广泛用于医药领域,其衍生物也在食品领域有一定应用。然而GE较低的口服生物利用度限制了其的发展。大豆分离蛋白(Soy Protein Isolate,SPI)作为一种天然的植物蛋白,是生物活性物质的良好载体基质。热处理作为最常用的物理改性手段,常用于提升SPI的理化性质,对其运载生物活性物质的能力也有一定的提升。热处理SPI现今已作为多种生物活性物质和药物的载体备受关注。本研究制备了GE-热处理SPI复合物,通过荧光发射光谱、圆二色光谱和傅里叶红外光谱方法综合分析了GE与热处理SPI的复合机制;之后对GE-热处理SPI复合物的功能性质和稳定性进行考察,探讨GE和热处理SPI复合后理化性质的变化;最后进行大鼠药代动力学实验,通过药代动力学参数阐明以GE-热处理SPI复合物形式给药对GE口服生物利用度的影响。本文结果为合理有效地开发江西的栀子资源以及制备提高GE吸收且具有保健功效的食品提供理论依据奠定研究基础。研究的主要内容和结果如下:(1)采用荧光发射光谱、圆二色光谱和傅里叶红外光谱方法综合研究了GE与热处理SPI的复合机制。荧光发射光谱结果表明,GE与热处理SPI形成复合物的机制为静态淬灭,GE和不同热处理SPI主要相互作用类型均为范德华力或者氢键。不同温度热处理未改变SPI与GE的相互作用类型。GE与热处理SPI之间络合的复合物的摩尔比近似为1。红外光谱和圆二色光谱结果发现热处理会使SPI的β-折叠结构和β-转角结构向α-螺旋和无规则卷曲转变,GE与热处理SPI结合后,α-螺旋和无规则卷曲含量增加,β-折叠结构和β-转角含量减少。(2)起泡能力和乳化能力实验结果表明,热处理与GE的加入都会提高SPI的起泡能力和乳化能力。同未处理SPI比较,60、80、100℃热处理SPI起泡性和乳化能力呈现先增大后略微减小的趋势,热处理蛋白与GE复合后,起泡能力和乳化能力显著提升,GE-热处理SPI复合物的起泡性和乳化能力也呈现先增大后略微减小的趋势,GE-80℃处理SPI复合物的起泡性、EAI和ESI最强,分别为74.67±3.71%、134.8±3.45 m~2·g和131.8±2.57 min。稳定性实验结果表明,GE-热处理SPI复合体系在盐离子浓度影响和4℃黑暗条件储存下均能保持稳定,GE-80℃处理SPI复合物的储存稳定性和离子稳定性相比较而言最强;对差式扫描量热仪的图谱进行分析发现,热处理后SPI的热稳定性下降,经80℃处理的SPI热稳定性最低。GE的加入会显著提升热处理SPI的热稳定性,使体系稳定。界面张力实验结果表明,热处理和GE的加入均会影响SPI的界面能力,热处理SPI和GE-热处理SPI复合物能迅速吸附在油-水界面,从而降低SPI的界面张力。GE-80℃处理SPI复合物的界面张力最低,为4.07 m N·m-1。(3)在GE-热处理SPI复合物的形成对GE体外抗氧化能力的影响研究中发现,热处理会使SPI的铁离子还原能力和ABTS·+自由基清除能力在一定程度上减小;而GE在与热处理SPI复合后抗氧化能力均有不同程度的下降。GE的活性基团可能由于相互作用被热处理SPI包裹,使其不能提供H+来表现其抗氧化能力,当包裹的热处理SPI在被消耗时,GE被释放,抗氧化性恢复到原有水平,GE抗氧化性可通过这种方式在一定程度上被保护。体外模拟胃液和肠液消化的实验结果表明,GE-热处理SPI复合物能一定程度上延缓GE在胃肠液的释放,延长GE在人体的滞留时间,使GE能在人体更好的发挥其生理活性。在模拟胃肠液中,GE-80℃处理SPI复合物对GE的保护效果最好。药代动力学实验结果表明,以GE-热处理SPI复合物形式给药,有效延长GE在体内的存续时间,增加GE在体内的吸收量,减弱体内的GE被肾脏消除的能力,使GE能在人体更好的发挥其生理活性,极大提高了GE的口服生物利用度。口服GE组的生物利用度为3.74±0.01%,GE-热处理SPI复合物组的生物利用度分别为7.58±0.02%、7.60±0.11%、7.90±0.09%和7.63±0.15%,较口服GE组相比增长幅度近2倍。本研究为栀子苷-热处理大豆分离蛋白复合体系的开发提供理论依据和思路,更好助力栀子苷在功能食品领域的开发和应用。
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