黑豆中富含花青素、酚酸、黄烷醇和皂苷等多种植物化学物,具有良好的抗炎症、抗氧化、抗肿瘤活性以及神经保护作用。流行病学和干预治疗研究表明定期食用包括黑豆在内的豆制品与多种慢性病如老年痴呆和糖尿病的发生呈负相关。同时黑豆在传统中药中可用于预防和治疗心血管类疾病,如动脉粥样硬化、高血脂、雌激索代谢相关疾病如乳腺癌,前列腺癌和骨质疏松等。相比其他可食用的豆类,黑豆的酚类化合物含量和抗氧化活性都最高。关于植物多酚的研究,目前主要集中在游离态多酚,另一方面,与大分子物质,例如膳食纤维等通过醚键、酯键等方式联接存在的结合态多酚(Bound Phenolic)必须经酸、碱或酶水解处理后才能被释放提取,其存在和贡献大多被研究者所忽略和低估。实际上,在胃、小肠部位消化释放效率较低的结合态多酚,绝大部分会被运送到达结肠,经肠道微生物发酵释放后发挥重要的生理活性。有研究认为膳食纤维主要是作为多酚的载体将具有活性的结合态多酚运送至结肠,从而发挥重要的生理活性。因此,本文选取黑豆为研究对象,对黑豆膳食纤维构成以及黑豆中与膳食纤维结合多酚的构成进行系统研究,并利用单菌发酵模型、人源粪便肠道菌群体外发酵模型探究黑豆中结合态多酚的释放规律。具体结果如下:1.采用重量法分析黑豆种皮和子叶中膳食纤维构成,其中黑豆子叶中总膳食纤维的含量为18.90 g/100 g,不溶性膳食纤维的含量为18.46 g/100 g,可溶性膳食纤维的含量为0.44 g/100 g。黑豆种皮中总膳食纤维含量为85.91 g/100 g,可溶性膳食纤维含量为7.93 g/100 g,不溶性膳食纤维含量为77.98 g/100g,IDF/SDF比例为9.83。通过范氏洗涤法测得黑豆种皮中半纤维素含量为39.73 g/100g,纤维素含量为55.46 g/100g,木质素含量为4.81 g/100g;黑豆子叶中半纤维素含量为93.82 g/100g,纤维素含量为6.27 g/100g,木质素含量为0.24 g/100g。黑豆种皮果胶含量为1.47±0.00g/100g,黑豆子叶果胶含量为0.33±0.07g/100g。通过GC-MS对黑豆种皮和子叶膳食纤维中不溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维的单糖进行定性定量分析。黑豆中膳食纤维单糖主要有阿拉伯糖、核糖、木糖、甘露糖、半乳糖、鼠李糖、葡萄糖。其中黑豆种皮不溶性膳食纤维中单糖含量最高的是阿拉伯糖,其次是半乳糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、鼠李糖,核糖含量最低;黑豆种皮可溶性膳食纤维中单糖含量最高的是甘露糖,其次是半乳糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、鼠李糖,核糖含量最低;黑豆子叶不溶性膳食纤维中单糖含量最高的是甘露糖,其次是半乳糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、鼠李糖,核糖含量最低;黑豆子叶可溶性膳食纤维中单糖含量最高的是甘露糖,其次是半乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖、木糖、鼠李糖,核糖含量最低。2.利用UPLC-ESI-QTOF-MS~2和HPLC-ESI-QQQ-MS对黑豆种皮中与不溶性膳食纤维结合多酚的构成定性。共鉴定出16种酚类化合物:杨梅苷、肉桂酸-O-木糖基己糖苷、莽草酸己糖丙二酸酯-羧基、阿魏酸二聚体(或异芒果苷、二氢咖啡酸己糖苷、柠檬酸、橙皮素、(+)-表儿茶素、2,5-二羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、杨梅素、芥子酸、柠苹酸、DL-3-苯基乳酸、异丙基苹果酸以及介子酰苹果酸酯。其中经鉴定,黑豆种皮不溶性膳食纤维经酸水解后共生成11种产物,分别为肉桂酸-O-木糖基己糖苷、莽草酸己糖丙二酸酯-羧基、阿魏酸二聚体(或异芒果苷)、二氢咖啡酸己糖苷、2,5-二羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、芥子酸、柠苹酸、苯基乳酸、异丙基苹果酸、介子酰苹果酸酯;经碱水解得到产物共5种,分别为橙皮素、(+)-表儿茶素、2,5-二羟基苯甲酸、杨梅素、芥子酸;经阿魏酸酯酶水解共生成5种产物,分别为:无水柠檬酸、(+)-表儿茶素、2,5-二羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、芥子酸;经木聚糖酶水解的产物共6种,分别为杨梅苷、柠檬酸,无水、(+)-表儿茶素、2,5-二羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、芥子酸;纤维素酶水解产物共3种,分别为2,5-二羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、芥子酸;半纤维素酶水解产物共4种,分别为(+)-表儿茶素、2,5-二羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、芥子酸;果胶酶水解产物共4种,分别为(+)-表儿茶素、2,5-二羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、芥子酸。不同的结合多酚水解处理方式,得到的产物不论是在数量上还是种类上都存在差异,其中酸水解效率最高。进一步比较可得,与碱水解相比,虽然酶水解产物与其相似,但是可能比碱水解更为有效。3.利用UPLC-ESI-QTOF-MS和HPLC-ESI-QQQ-MS分别定性黑豆种皮与子叶中与不溶性膳食纤维结合多酚经植物乳杆菌NCU116发酵后的提取物,并用GC分析鉴定了经植物乳杆菌发酵后的发酵液中的短链脂肪酸。一共鉴定出16种发酵产物和2种短链脂肪酸。其中16种发酵产物主要为:柠檬酸、山奈酚-3-葡糖苷、DL-对羟基苯基乳酸、山奈酚-3-鼠李糖苷、DL-4-羟基-3-甲氧基扁桃酸、荭草素、山奈酚-3-葡糖苷酸、2-羟基异己酸、D-葡糖醛酸、肌酸半乳糖苷二水、绿原酸半水合物、山奈酚-3-鼠李糖苷-4-鼠李糖苷-7-鼠李糖苷、对羟基苄基硫代葡萄糖苷、七叶苷、异鼠李素-3-O-葡糖苷以及大豆苷。2种短链脂肪酸主要是乙酸和异丁酸。同时在不接菌的对照组中,从提取物中鉴定出10种物质,分别是柠檬酸、葵二酸、圣草酚、4-脱氧根皮苷、(2R)-2-羟基-2-苯乙基芥子油苷、山奈酚-3-葡糖苷酸、橙皮苷、山奈酚-3-葡糖苷-3-鼠李糖苷、槲皮素-3-半乳糖苷-6-鼠李糖苷-3’’’-鼠李糖苷、山奈酚-3-鼠李糖苷-4-鼠李糖苷-7-鼠李糖苷。对比对照组和实验组可以发现,植物乳杆菌发酵能断裂连接在结合多酚上的糖苷键,然而,这种水解糖苷键的作用并不强,因为在植物乳杆菌发酵液提取物中仍然能检测到与糖苷结合的多酚如山奈酚-3-葡糖苷、山奈酚-3-鼠李糖苷、山奈酚-3-葡糖苷酸、山奈酚-3-鼠李糖苷-4-鼠李糖苷-7-鼠李糖苷等与糖苷结合的物质。其中DL-4-羟基-3-甲氧基扁桃酸已有文献证明是结合多酚的一种代谢产物。同时还发现,植物乳杆菌发酵后的代谢产物还有乙酸和异丁酸,而异丁酸只在黑豆种皮结合多酚的发酵液中测出,黑豆子叶结合多酚的发酵液中只能检测到乙酸。4.利用UPLC-ESI-QTOF-MS和HPLC-ESI-QQQ-MS分别定性黑豆种皮不溶性膳食纤维结合多酚经结肠微生物发酵后的提取物,共鉴定出15种物质,分别是迷迭香酸、阿魏酸、芥子酸、6,7-二羟基香豆素、咖啡酸-O-己糖苷-O-鼠李糖苷、山奈黄素-3-鼠李糖苷-4”-鼠李糖苷-7-鼠李糖苷、壬二酸、金柑苷、山奈酚-3-半乳糖苷-6’’-鼠李糖苷-3’’’-鼠李糖苷、柚皮素、槲皮素-3-阿拉伯糖苷、茉莉酸、山奈素、芥子酰苹果酸酯、山奈黄素-3-鼠李糖苷-7-鼠李糖苷。通过不同发酵时间段鉴定结果可以看出,随着发酵时间的不同,会有新的峰出现和峰的消失,暗示着某些酚类成分在肠道微生物酶的作用下不断被降解,并有可能分解成更小的分子,从而被机体吸收。