【摘 要】
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柑橘是重要的药食同源食材,被认为是多种功效成分的天然植物来源。黄酮是柑橘,尤其柑橘皮,发挥多种营养健康功效的关键功效成分,主要以苷元的形式存在,其中橙皮苷和柚皮苷含量最高,具有显著的抗氧化、抗炎、抗肿瘤和抗心脑血管疾病等多种生物活性,成为研究的热点。黄酮苷元经口服吸收后,难以被小肠吸收,绝大部分直接进入大肠,不可避免地会与其中的大量肠道菌群发生复杂的相互作用。一方面肠道菌群丰富的酶系可能催化黄酮苷
【基金项目】
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National Natural Science Foundation of China(No.31901681); China Postdoctoral Science Foundation(No.2017M620966);
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柑橘是重要的药食同源食材,被认为是多种功效成分的天然植物来源。黄酮是柑橘,尤其柑橘皮,发挥多种营养健康功效的关键功效成分,主要以苷元的形式存在,其中橙皮苷和柚皮苷含量最高,具有显著的抗氧化、抗炎、抗肿瘤和抗心脑血管疾病等多种生物活性,成为研究的热点。黄酮苷元经口服吸收后,难以被小肠吸收,绝大部分直接进入大肠,不可避免地会与其中的大量肠道菌群发生复杂的相互作用。一方面肠道菌群丰富的酶系可能催化黄酮苷元发生代谢转化,生成具有不同结构和生物活性的代谢产物;另一方面,肠道菌群极易受到饮食成分的影响,黄酮苷元及其产生的代谢产物也可能调节肠道菌群的结构和功能,而肠道菌群又与人体健康密切相关。因此,柑橘黄酮与肠道菌群的相互作用对人体健康具有重要意义,但是目前柑橘黄酮尤其苷元与肠道菌群的相互作用缺乏系统研究。因此,本文选取典型的柑橘黄酮橙皮苷和柚皮苷为研究对象,采用体外厌氧发酵,对柑橘黄酮的代谢及其肠道菌群的调节进行了系统地双向研究,并探讨这种相互作用对人体健康的潜在影响。研究结果将为揭示柑橘黄酮的体内营养健康机制提供理论指导和思路借鉴,也为基于柑橘黄酮的肠道靶向功能食品设计和应用提供科学指导。主要研究结果如下:(1)肠道菌群介导的柑橘黄酮代谢研究:将不同剂量的柑橘橙皮苷和柚皮苷于成年健康男性粪便中进行液体发酵,利用HPLC和LC-MS对其黄酮衍生物代谢产物进行系统考察。结果发现柚皮苷和橙皮苷呈现类似的发酵规律;在发酵的前8 h,橙皮苷和柚皮苷可以被迅速降解,而其对应的苷元橙皮素和柚皮素含量迅速增加;而后苷元含量迅速下降,12 h后,母体化合物和苷元均检测不到;同时,与柚皮苷相比,在相同浓度下,橙皮苷可以产生更多的苷元,且苷元降解速率显著低于柚皮苷的苷元柚皮素。这些结果表明,橙皮苷的苷元水解产物比柚皮苷的苷元水解产物在其体内营养健康功能,尤其肠道菌群的调节方面发挥更大的作用。同时,橙皮苷发酵样品中还检测到另外5个黄酮衍生代谢产物,包括3个葡萄糖苷新代谢产物;柚皮苷中还检测到1个乙酰化代谢产物,并推测其代谢转化途径。研究结果进一步完善柑橘黄酮的体内代谢路径,并为其体内营养健康机制阐明奠定基础。(2)柑橘黄酮对肠道菌群的调节作用:利用体外液体发酵,系统考察了柑橘黄酮橙皮苷和柚皮苷在高(250μM)、低剂量(50μM)对成年健康男性肠道菌群的调节作用。结果表明,高、低剂量的橙皮苷和柚皮苷均可以显著提升4种短链脂肪酸(乙酸、丙酸、异丁酸和丁酸)的含量,且除丙酸外,均随着发酵时间延长而增加;在相同浓度下,橙皮苷处理组的短链脂肪酸含量显著高于柚皮苷,且高剂量组高于低剂量组,表明橙皮苷及其代谢产物可能更有利于短链脂肪酸的产生。16S rRNA测序结果表明,柑橘黄酮处理可以显著改变肠道菌群的丰度,包括多种与人体健康密切相关的菌群,使其向有益人体健康方向调节;进一步的基因功能预测分析发现,高剂量的橙皮苷和柚皮苷可以显著增加能量代谢和短链脂肪酸合成相关基因的相对丰度,且橙皮苷强于柚皮苷,与短链脂肪酸含量变化一致。研究结果将有利于揭示柑橘黄酮的体内营养健康机制,并为基于柑橘黄酮的功能食品设计提供科学指导。
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