葡萄籽原花青素(grape seed proanthocyanidins,GSP)是一种从葡萄籽中提取的黄酮类多酚化合物,由数量不等的黄烷-3,4-二醇(儿茶素和表儿茶素)单元构成[1],通常以低聚体,尤其是二聚体形式存在[2]。作为葡萄籽中最重要的功能性成分之一,GSP具有良好的抗氧化活性和抗消化酶活性[3]。然而,受到水溶性低、易分解等特性的影响,某些多酚化合物的健康效应会在消化过程中发生明显降低。多糖与多酚的相互作用可对二者的理化特性(表观黏度等)和生理功能(抗氧化活性等)产生重要影响,是当前的研究热点[4]。多糖结构(特征官能团、疏水性、氢键等)被认为是影响多糖-多酚互作的关键因素之一。例如,高乙酰化度的壳聚糖与绿原酸的相互作用被发现能够提高二者的抗氧化活性[5]。

沙蒿是一种广泛分布在中国西北和沙漠地区的多年生草本植物,从沙蒿籽中提取到的沙蒿葡甘聚糖(60S)具有降血糖、降血脂等独特的生理功能[6-7]。研究发现,60S的结构中含有乙酰基团,且其多糖链上的乙酰基取代度(degrees of acetyl group substitution,DS)能够影响其益生元特性[8]。乙酰基作为疏水基团,可以为多糖提供两亲性,改善多糖的理化性质,可能在多糖的抗氧化活性和酶活抑制能力中起重要作用[9]。前期研究发现,60S经乙酰化修饰后,其DS显著升高,但分子质量、单糖组成和其他理化性质(表观黏度等)并没有发生明显变化,是评估乙酰化多糖影响原花青素消化特性的理想材料[8]。此外,紫外可见光分析、CIELab颜色参数和动态光散射分析的结果证明,一定DS的沙蒿葡甘聚糖能够促进其与GSP的相互作用[10]。

近年来,体外模拟消化模型被广泛应用于生物活性成分消化特性的分析预测[11]。然而,关于乙酰化多糖如何影响多酚化合物消化稳定性及功能特性的研究相对较少,多糖乙酰基团对多酚抗氧化活性及酶活抑制能力的影响鲜有报道。DS在沙蒿葡甘聚糖与GSP互作的过程中起重要作用,但当二者作为生物活性成分被共同摄入时,沙蒿葡甘聚糖的乙酰基团对原花青素消化特性的影响仍有待深入研究。因此,本研究通过设计具有不同DS的沙蒿葡甘聚糖与GSP的体外模拟消化实验,解析多糖乙酰基团对GSP消化过程中抗氧化活性和酶活抑制能力的影响。研究希望探究多糖与多酚的复杂结构对二者理化特性的影响,为功能性食品开发提供新的视角。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

沙蒿籽,陕西榆林农贸市场;葡萄皮渣,新疆佰年庄酒业有限公司;α-淀粉酶、胆盐,德国Meker公司;胃蛋白酶、胰蛋白酶,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;实验中所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

体积排阻色谱系统(配有DAWN HELEOS Ⅱ型18角度激光光散射检测器和Optilab T-rEx型示差折光检测器),美国Wyatt公司;OHpak SB-803 HQ型体积排阻色谱柱,日本Resonac公司;Triple Quad 5500+ QTRAP Ready型超高效液相质谱联用仪,新加坡AB SCIEX公司;Kinetex C18型色谱柱,美国Phenomenex公司;SpectraMax iD5型多功能微孔板检测仪,美国Molecular Devices公司;SHA-B型恒温振荡器,上海力辰仪器科技有限公司;PHS-3E型pH计,上海仪电科学仪器股份有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品制备

1.3.1.1 GSP的制备

参考文献[12]。首先通过正己烷浸泡以脱除油脂,然后采用体积分数70%乙醇提取、旋蒸、冷冻干燥,得到GSP粗品;最后,通过AB-8大孔树脂吸附除杂后,获得纯化后的GSP样品。GSP纯度为85.59%±0.67%,平均聚合度为4.65±0.34。

1.3.1.2 不同DS葡甘聚糖的制备

60S及其衍生多糖的制备参照文献[8]。将沙蒿籽在70 ℃热水中浸提24 h得到粗多糖,随后通过硫酸铵(60 g/L)沉降法得到60S;将60S溶解于NaOH溶液(0.5 mol/L)中,在60 ℃下搅拌15 min,然后将pH值调至中性,透析获得脱乙酰化多糖60SD;将乙酸酐与60S按液料比(mg/g)1∶1加入60S溶液(20 g/L)中,整个过程保持pH值不变,最后将pH值调至中性,透析得到乙酰化多糖60SA1;将乙酸酐与60S按液料比(mg/g)2∶1加入60S溶液(20 g/L) 中,透析得到乙酰化多糖60SA2。60SD、60S、60SA1、60SA2多糖样品的乙酰基取代度分别为0.00±0.04、0.22±0.02、0.57±0.02、0.82±0.03。

1.3.2 添加乙酰化葡甘聚糖的GPS体外模拟消化实验

按照INFOGEST 2.0模型对样品进行体外模拟消化[11]并稍加修改。对照(CK)组为蒸馏水,不含任何样品;60SD、60S、60SA1、60SA2组,分别含有10 mg/mL相应多糖;GSP组,仅含1 mg/mL GSP;GSP+60SD、GSP+60S、GSP+60SA1、GSP+60SA2组,分别含有1 mg/mL GSP和10 mg/mL相应多糖。

1.3.2.1 模拟口腔消化

将7 mL样品溶液与7 mL模拟唾液混合,调节pH值至7.0,于恒温水浴摇床37 ℃避光反应5 min。在反应结束后留存7 mL样品,沸水浴10 min,使酶失活,用于后续实验分析。

1.3.2.2 模拟胃消化

将7 mL口腔阶段反应后的混合物与7 mL模拟胃液混合,调节pH值至3.0,于恒温水浴摇床37 ℃避光反应2 h,在反应结束后留存7 mL样品,沸水浴10 min,使酶失活,用于后续实验分析。

1.3.2.3 模拟小肠消化

将7 mL胃阶段反应后的混合物与7 mL模拟肠液混合,调节pH值至7.0,于恒温水浴摇床37 ℃避光反应2 h。反应结束后取样,沸水浴10 min,使酶失活,用于后续实验分析。

1.3.3 体外模拟消化过程中乙酰化沙蒿葡甘聚糖分子质量测定

通过高效体积排阻色谱-多角激光光散射联用(HPSEC-MALLS)分析多糖样品在体外模拟消化过程中的分子质量变化,具体参数参照文献[8]。体积排阻色谱柱30.0 m×8.0 mm×6 μm;流动相为NaNO3溶液(0.1 mol/L),含NaN3 (0.3 g/L),流速为0.5 mL/min,柱温40 ℃,进样量0.3 mL。样品测定前根据所处消化阶段进行稀释(口腔阶段稀释4倍,胃阶段稀释2倍,小肠阶段不稀释),离心(10 000 r/min、5 min)取上清液,过滤膜后进样。

1.3.4 体外模拟消化液中酚类物质含量测定

1.3.4.1 体外模拟消化液中总酚含量测定

通过Folin-Ciocalteu法[13]测定消化液中总酚含量并略加修改。将0.1 mL样品与0.9 mL蒸馏水混合摇匀,加入5 mL蒸馏水和0.2 mL福林酚试剂,摇匀反应2 min;随后加入2.0 mL Na2CO3溶液(质量分数10%)和1.8 mL蒸馏水,充分摇匀后避光反应60 min;在765 nm测定吸光度,以蒸馏水代替样品调零,结果以没食子酸计。不同阶段总酚含量根据消化液的稀释倍数进行校准。

1.3.4.2 体外模拟消化液中总黄酮含量测定

参考文献[14],采用AlCl3法测定消化液中总黄酮含量并稍加修改。将0.1 mL样品与0.9 mL甲醇混合摇匀,随后加入2.7 mL甲醇溶液(体积分数30%)和0.2 mL NaNO2溶液(0.5 mol/L),摇匀反应2 min;之后加入0.2 mL AlCl3溶液(0.3 mol/L),摇匀反应5 min;最后加入1 mL NaOH溶液(1 mol/L),反应10 min;在510 nm测定吸光度,以蒸馏水代替样品调零,结果以芦丁计。不同阶段总黄酮含量根据消化液的稀释倍数进行校准。

1.3.5 体外模拟消化液中酚类化合物的定性定量

通过超高效液相二级质谱-四极杆飞行时间联用仪(UPLC-MS/MS-QTOF)对消化液中酚类化合物含量进行检测[10]。C18色谱柱,100 mm×2.1 mm,1.7 μm;流动相A为甲酸水溶液(体积分数0.1%)、流动相B为乙腈,流速0.4 mL/min,进样量2 μL,柱温35 ℃。梯度洗脱程序为0～3 min,5% B;3～6 min,20% B;6～12 min,45% B;12～18 min,100% B;18～20 min,5% B。

质谱条件:负离子模式,喷雾电压4.5 kV;离子源温度550 ℃,气体压力0.34 MPa。

1.3.6 添加乙酰化葡甘聚糖的GPS抗氧化能力测定

1.3.6.1 DPPH自由基清除能力测定

参考文献[15]并稍加修改。配制DPPH乙醇溶液(0.1 mmol/L),加入样品和试剂,摇匀避光反应1 h,以无水乙醇调零,在517 nm测定吸光度。以维生素C质量浓度(mg/mL)为横坐标,清除率(%)为纵坐标,得到维生素C清除DPPH自由基的标准曲线。根据标准曲线计算样品DPPH自由基清除能力,结果表示为1 mL上清液中的维生素C当量(mg/mL)。不同阶段DPPH自由基清除能力根据消化液的稀释倍数进行校准。

DPPH自由基清除率计算见式(1)。

DPPH自由基清除率

(1)

式(1)中,A1,160 μL DPPH乙醇溶液+40 μL样品的吸光度;A2,160 μL无水乙醇+40 μL样品的吸光度;A0,160 μL DPPH乙醇溶液+40 μL无水乙醇的吸光度。

1.3.6.2 ABTS+自由基清除能力测定

加入样品和试剂,摇匀避光反应6 min,以体积分数80%乙醇调零,在734 nm测定吸光度。以维生素C质量浓度(mg/mL)为横坐标,清除率(%)为纵坐标,得到维生素C清除ABTS+自由基的标准曲线。根据标准曲线计算样品ABTS+自由基清除能力,结果表示为1 mL上清液中的维生素C当量(mg/mL)。不同阶段ABTS+自由基清除能力根据消化液的稀释倍数进行校准。

ABTS+自由基清除率计算见式(2)。

ABTS+自由基清除率

(2)

式(2)中,A1,990 μL ABTS工作液+10 μL样品的吸光度;A2,990 μL 80%乙醇+10 μL样品的吸光度;A0,990 μL ABTS工作液+10 μL 80%乙醇的吸光度。

1.3.7 添加乙酰化葡甘聚糖的GPS酶活性抑制能力测定

1.3.7.1 对α-葡萄糖苷酶活性的抑制能力测定

参考文献[16]并略加修改。将20 μL样品与20 μL α-葡萄糖苷酶溶液,充分混合,37 ℃下孵育10 min;加入50 μL pNPG溶液,37 ℃下反应20 min;随后加入150 μL Na2CO3溶液摇匀以终止反应,在405 nm测定吸光度。通过式(3)计算α-葡萄糖苷酶的抑制率。

α-葡萄糖苷酶抑制率=

(3)

式(3)中,A样品,样品+α-葡萄糖苷酶+pNPG+Na2CO3的吸光度;A样品对照,样品+PBS+pNPG+Na2CO3;A空白,PBS+α-葡萄糖苷酶+pNPG+Na2CO3;A空白对照,PBS+PBS+pNPG+Na2CO3。

1.3.7.2 对胰脂肪酶活性的抑制能力测定

参考文献[17]并稍加修改。将50 μL样品与50 μL胰脂肪酶溶液混合,在37 ℃孵育15 min;加入100 μL对硝基苯基月桂酸酯溶液,37 ℃孵育45 min; 在405 nm测定吸光度,按式(4)计算胰脂肪酶抑制率。

胰脂肪酶抑制率

(4)

式(4)中,A样品,样品+胰脂肪酶+对硝基苯基月桂酸酯;A样品对照,样品+Tris-HCl缓冲液+对硝基苯基月桂酸酯;A空白,Tris-HCl缓冲液+胰脂肪酶+对硝基苯基月桂酸酯;A空白对照,Tris-HCl缓冲液+TrisHCl缓冲液+对硝基苯基月桂酸酯。

1.4 数据处理

所有测定均重复3次,数据以平均值±标准偏差表示。采用SPSS 22.0进行单因素方差分析和数据的统计学意义评估,并进行Duncan检验(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同DS葡甘聚糖分子质量分析

大多数多糖(非淀粉类)很难在上消化道被宿主的各种消化酶降解,但仍有报告显示部分可溶性多糖的结构会被胃部的酸性环境破坏,影响其生理活性[18]。因此,本研究评估了不同阶段消化液中多糖的分子质量变化,HPSEC分析及分子质量定性定量结果见图1及表1。由图1(a)～图1(d)可知,4种多糖的保留体积约在7.4 mL处(峰1),不同DS沙蒿葡甘聚糖在不同消化阶段的保留体积无明显差异。在消化前和不同消化阶段,GSP的存在亦没有对葡甘聚糖的保留体积产生明显影响[图1(e)～(h)]。相较于其余葡甘聚糖,虽然60SD的峰1整体仍保持稳定,但其独特保留峰(约6.5 mL处,峰2)随着消化的进行逐渐消失。这可能是因为脱乙酰化处理对60S中乙酰基团的脱除,降低了其分子链内部的空间位阻效应,进而降低了分子间氢键的缔合,60SD分子链发生聚集,分子量增大,形成独特的峰2。 随着胃消化和小肠消化的进行,消化液中的盐等成分,降低了分子间氢键的缔合,相互缠绕的60SD分子链发生解聚,分子质量降低,峰2消失。多糖的分子质量分析结果(表1)亦反映了相同的趋势,虽然各多糖的分子质量随消化进行呈现出略微下降的趋势,但各个消化阶段的分子质量并无显著差异(P>0.05)。

前期研究发现,60S的分子质量在模拟消化过程中保持稳定,而且乙酰化修饰并未对其分子质量产生明显影响[7,10]。在体外模拟消化过程中,沙蒿葡甘聚糖的分子质量没有产生明显的实质性变化,且未受到GSP的影响,整体保持稳定。

2.2 消化液中的总酚、总黄酮含量分析

通过测定消化液中总酚含量和总黄酮含量,评估了葡甘聚糖与GSP互作对消化液中酚类物质含量的影响,结果见图2。图2(a)为不同阶段消化液中的总酚含量。总体来看,从口腔阶段到胃阶段,消化液中的总酚含量出现了略微下降;但从胃阶段到小肠阶段,总酚含量出现了明显的升高。与GSP组相比,葡甘聚糖的添加可以促进消化液中酚类物质含量的增加。不同DS多糖对总酚含量的影响不同,其中GSP+60SA1组的总酚质量浓度最高,在小肠阶段达到了(0.157±0.005)mg/mL。在初始模拟消化(口腔)阶段,GSP组的总酚质量浓度为(0.056±0.001)mg/mL;添加了多糖的GSP+60SD组、GSP+60S组、GSP+60SA1组、GSP+60SA2组的总酚质量浓度分别增加到(0.063±0.009)、(0.077±0.001)、(0.082±0.009)、(0.061±0.003)mg/mL。同时,在整个消化过程中,除GSP+60SA2组外,各组消化液中的总酚含量随葡甘聚糖DS的增加而逐渐升高;但与GSP+60SA1组相比,GSP+60SA2的总酚含量出现了下降。总黄酮含量表现出与总酚含量相似的趋势,整体含量在胃阶段出现略微下降,在肠阶段得到了明显提升。葡甘聚糖的添加也促进了消化液中黄酮含量的增加,且除GSP+60SA2组外,随着葡甘聚糖DS的上升,总黄酮的含量也逐渐上升。

先前研究发现,葡甘聚糖的添加可以提高GSP的溶解度,乙酰基团作为疏水基团,能够影响葡甘聚糖与GSP的相互作用,进而影响多酚的溶解度[4,10]。GSP作为黄酮类化合物,是酚类物质的一种,因此,消化液中总酚与总黄酮含量的变化具有相似的趋势[1]。葡甘聚糖可以促进GSP在消化液中的溶解,多糖的乙酰基在其中起到关键作用。

2.3 消化液中酚类化合物的定性定量结果

通过UPLC-MS/MS-QTOF系统对消化液中酚类化合物进行定量分析,结果如表2～表4。共计11种酚类物质被检测到,包括7种单体、3种二聚体、1种三聚体。从整体上看,大部分酚类物质在各个消化阶段的不同组均可被检测到,但儿茶素没食子酸酯仅在GSP+60SA1组中被检测到,表儿茶素没食子酸酯仅在GSP+60SA1组和GSP+60SA2组中被检测到。在口腔阶段,GSP组中的主要酚类化合物包括儿茶素、表儿茶素、没食子儿茶素、表没食子儿茶素、表没食子儿茶素没食子酸酯(表2)。多糖的添加可以促进消化液中儿茶素与表儿茶素的含量增加,与总酚、总黄酮含量变化有相似的趋势。在胃阶段,没食子儿茶素的含量得到了进一步的增加,但表没食子儿茶素含量出现了下降;相较于GSP组,多糖的添加增加了这一趋势(表3)。在小肠阶段,表没食子儿茶素与表没食子儿茶素没食子酸酯的含量相较于胃阶段增加,但没食子儿茶素含量出现下降(表4)。

酚类化合物含量变化的原因是多方面的,不同消化阶段的pH值变化可能会影响酚类物质本身的溶解度和稳定性[19-20]。多糖多酚的相互作用也可能受到消化液环境的影响,最终体现在酚类化合物含量的差异上[4,21]。此外,多糖的空间位阻作用能够阻碍多酚的聚集,多糖还可能将多酚包埋在其中形成复合物,利用自身两亲性对多酚起到增溶作用[22]。葡甘聚糖的添加可以促进部分单体酚的溶解,但酚类化合物的变化机制仍有待进一步研究。

2.4 不同DS葡甘聚糖对GSP抗氧化活性的影响

各阶段消化液的抗氧化活性如图3。DPPH自由基清除能力方面,随着消化的进行,各组消化液的自由基清除能力逐渐增高[图3(a)、图3(b)]。葡甘聚糖组与GSP组对DPPH自由基的清除能力显著高于CK组(P<0.05)。与GSP组相比,葡甘聚糖的添加增加了消化液对DPPH自由基的清除能力,而且这一趋势随DS的增加而下降。图3(c)、图3(d)显示了不同阶段消化液对ABTS+自由基的清除能力。葡甘聚糖组在各阶段的ABTS+自由基清除能力均显著高于CK组(0.023～0.042)mg/mL,其中60SA2组自由基清除能力最高(P<0.05),为0.098～0.175 mg/mL。与CK组相比,GSP组的ABTS+自由基清除能力也显著升高(P<0.05),为0.175～0.408 mg/mL。在不同消化阶段,与GSP组相比,不同DS葡甘聚糖的添加使消化液的ABTS+自由基清除能力产生了明显差异,尤其在胃阶段和小肠阶段,葡甘聚糖的添加明显增加了消化液对ABTS+自由基的清除能力(GSP+60SA2组除外)。在小肠阶段,GSP+60SD组、GSP+60S组、GSP+60SA1组的ABTS+自由基清除能力随葡甘聚糖DS的上升而提高,分别达到(0.448±0.006)、(0.532±0.036)、(0.624±0.001)mg/mL,但在GSP+60SA2组中下降。

抗氧化剂可以通过清除导致细胞损伤的自由基为人体带来许多益处,多糖就是一种有效的抗氧化剂,其抗氧化能力与本身理化性质和结构特征之间有潜在联系[23]。乙酰化多糖可以通过清除自由基来增强多糖的抗氧化活性[24]。同时,抗氧化作用被认为是多酚具有疾病抑制潜力的主要原因,原花青素作为最常见的多酚类物质具有良好的抗氧化活性[25]。添加多糖后,GSP消化液的抗氧化活性增加,但增加趋势与多糖本身抗氧化活性不同,可能因GSP中不同酚类化合物的抗氧化活性不同,同时化合物含量因多糖-多酚相互作用影响而存在差异[26]。包括葡甘聚糖本身的抗氧化活性在内,葡甘聚糖的添加可以进一步增强GSP消化液的抗氧化活性。

2.5 不同DS葡甘聚糖对GSP酶活性抑制能力的影响

各组在小肠阶段对α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶活性的抑制能力如图4。由图4(a)、图4(b)可知,与CK组的抑制率(2.675±0.618)%相比,葡甘聚糖和GSP都对α-葡萄糖苷酶活性体现出显著的抑制能力。在葡甘聚糖组中,随着葡甘聚糖DS的升高,抑制能力逐渐下降(P<0.05),60SD组、60S组、60SA1组和60SA2组抑制率分别为(30.289±0.995)%、(26.716±0.747)%、(24.625±0.0789)%和(21.112±0.776)%。与GSP组的(61.165±0.549)%相比,葡甘聚糖的添加能够显著增加小肠阶段消化液对α-葡萄糖苷酶活性的抑制能力,随葡甘聚糖DS的升高,这一效果逐渐增加(P<0.05),GSP+60SD组、GSP+60S组、GSP+60SA1组和GSP+60SA2组抑制率分别为(67.359±0.656)%、(74.683±0.625)%、(76.942±0.777)%和(79.864±0.417)%,但该趋势与葡甘聚糖组的结果相反。由图4(c)、图4(d)可知,与CK组的抑制率(0.079±0.273)%相比,葡甘聚糖与GSP也显著增加了消化液对胰脂肪酶活性的抑制能力(P<0.05)。与GSP组的(27.491±1.018)%相比,GSP+60SA1组和GSP+60SA2组的胰脂肪酶抑制能力显著增加到(30.168±1.771)%和(32.666±1.906)%(P<0.05),二者都添加了DS较高的葡甘聚糖。

α-葡萄糖苷酶能够将食物中的葡萄糖释放到血液中,对其活性的抑制有助于降低糖尿病患者的餐后血糖水平[27]。多糖被认为可以与pNPG竞争结合α-葡萄糖苷酶,并与α-葡萄糖苷酶-pNPG复合物相互作用,形成多糖-α-葡萄糖苷酶-pNPG三级复合物[28]。此外,多糖还可以诱导α-葡萄糖苷酶的二级结构变化,紧密的过度螺旋结构不利于酶活性中心的形成,从而影响酶的活性[16]。乙酰化可以影响多糖对α-葡萄糖苷酶的抑制作用[29]。有研究指出,多糖多酚复合物比多糖或多酚自身体现出更强的α-葡萄糖苷酶活性抑制能力[30]。抑制胰脂肪酶活性有助于降低超重和肥胖人群脂肪的过度累积。原花青素是植物中最有效的胰脂肪酶抑制剂之一[31],而多糖也可以通过非竞争机制抑制脂肪酶的活性,降低脂质消化的速度[32]。GSP在添加多糖后,其酶活性抑制能力提高,但增加趋势与多糖本身的抑制能力不同,可能是多糖和多酚的相互作用影响了GSP中不同酚类化合物的含量,进而展现出不同的酶活性抑制能力[33]。葡甘聚糖能够增加GSP在小肠阶段的酶活性抑制能力,且这一作用受到葡甘聚糖DS的影响。

2.6 酚类物质含量与抗氧化活性及酶活性抑制能力的相关性分析

通过Spearman等级相关系数绘制相关性热图,分析消化液中酚类化合物与抗氧化活性及酶活性抑制能力的关系,结果如图5。消化液中的总黄酮含量、表儿茶素没食子酸酯含量与ABTS+自由基清除能力、α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶活性的抑制能力呈显著正相关(P<0.05)。儿茶素、表儿茶素、儿茶素没食子酸酯3种单体与ABTS+自由基清除能力呈显著正相关(P<0.05)。没食子儿茶素对2种消化酶活性的抑制能力表现出显著正相关(P<0.05),但其含量与DPPH自由基清除能力呈现显著负相关(P<0.05),因此消化液对DPPH自由基的清除能力有可能得益于消化液中的多糖或聚合度更高的原花青素。表没食子儿茶素没食子酸酯含量与胰脂肪酶抑制能力呈显著负相关(P<0.05)。原花青素B1和B2以及三聚体含量与ABTS+自由基清除能力呈显著正相关(P<0.05)。黄酮类化合物具有清除自由基的作用,是优秀的抗氧化剂[34]。原花青素对α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶具有极大的抑制能力[1,35-36]。因此,GSP大多成分都与抗氧化和酶活性抑制能力呈正相关,表儿茶素没食子酸酯可能是GSP中更有效的活性成分。

3 结 论

本研究揭示了多糖的乙酰基团取代度对葡萄籽原花青素消化特性的影响。HPSEC-MALLS显示,不同DS的沙蒿葡甘聚糖在整个模拟消化过程中能够保持稳定,不受与GSP相互作用的影响。葡甘聚糖的添加能够促进GSP的溶解,这一促进作用在一定范围内随DS的增加而提升。UPLC-MS/MS-QTOF分析发现,葡甘聚糖的添加可以提升儿茶素、表儿茶素等单体酚在消化液中的含量。不同DS的葡甘聚糖抗氧化能力相似。GSP添加葡甘聚糖后,虽然消化液抗氧化活性表现出不同程度的增强,但在DPPH自由基清除能力方面,该效果随DS升高而减弱。此外,葡甘聚糖对α-葡萄糖苷酶活性的抑制能力随DS的增加而下降。与单独添加GSP相比,葡甘聚糖的添加能够促进GSP对α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶的抑制,该能力随DS升高而增强。相关性分析结果显示,GSP的许多成分与其抗氧化和酶活抑制能力呈正相关,表儿茶素没食子酸酯可能在其中起到关键作用。因此,葡甘聚糖的DS可能会影响GSP在消化阶段的抗氧化活性及酶活性抑制能力,其机制有待进一步研究。本研究从乙酰基团的角度探讨了多糖结构对GSP消化特性及生物活性的影响,可以为GSP与不同类型多糖相互作用的探讨提供借鉴。研究希望有助于丰富多酚与多糖相互作用的认识,促进高效生物活性成分的筛选,为促进肠道健康和高抗氧化活性的功能食品及保健品的研发提供科学依据。

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Effect of Acetylated Artemisia sphaerocephala Krasch Glucomannan on Digestion Characteristics of Grape Seed Proanthocyanidins

LI Haocheng1, HUANG Yanping1, SUN Xiangyu1,2,*, LI Junjun1,2,*

(1.College of Enology, Northwest A&F University, Yangling 712100, China;2.Shaanxi Engineering Research Center of Characteristic Fruit Directional Design and Machining, Yangling 712100, China)

Abstract： To investigate the effects of acetyl groups on the physicochemical properties of proanthocyanidins, the impact of Artemisia sphaerocephala Krasch glucomannan with different degrees of acetyl group substitution (DS) on the digestion characteristics of grape seed proanthocyanidins (GSP) was evaluated. Results indicated that the molecular weight of glucomannan remained stable during simulated digestion by using high-performance size-exclusion chromatography coupled with multi-angle laser light scattering. The results of content analyses of total phenol and total flavonoid and ultra-high performance liquid chromatography equipped with quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometry, revealed that glucomannan enhanced the solubility of GSP in digestive liquids and increased the content of monomeric phenols such as catechin and epicatechin. Glucomannan significantly influenced the antioxidant and enzyme inhibitory activities of GSP in digestive liquids. Glucomannan improved DPPH radical scavenging activity of GSP, and the effect diminished as DS increased. Glucomannan enhanced inhibitory effects of GSP on α-glucosidase and lipase, with the impact strengthened as DS increased. Components of GSP, including catechin, epicatechin, gallocatechin, epigallocatechin gallate, catechin gallate, proanthocyanidins B1 and proanthocyanidins B2 and trimer, showed significant positive correlation with antioxidant and enzyme inhibitory activities. Among these, epicatechin gallate might play a key role. These findings suggested that acetylated glucomannan affected the digestion properties of GSP, with DS serving as a critical factor. An in-depth exploration of the interaction between proanthocyanidins and polysaccharides with specific structural characteristics could provide a theoretical basis for strategies to enhance the biological activities of proanthocyanidins.

Keywords： grape seed proanthocyanidins; Artemisia sphaerocephala Krasch glucomannan; polysaccharide-polyphenol interactions; acetylation degree; digestion characteristic

doi：10.12301/spxb202400760

文章编号：2095-6002(2025)04-0115-13

引用格式：李镐诚, 黄燕萍, 孙翔宇, 等. 乙酰化沙蒿葡甘聚糖对葡萄籽原花青素消化特性的影响[J]. 食品科学技术学报,2025,43(4):115-127.

LI Haocheng, HUANG Yanping, SUN Xiangyu, et al. Effect of acetylated Artemisia sphaerocephala Krasch glucomannan on digestion characteristics of grape seed proanthocyanidins[J]. Journal of Food Science and Technology, 2025,43(4):115-127.

中图分类号： TS201.4

文献标志码： A

收稿日期： 2024-12-01

基金项目： 国家自然科学基金青年科学基金项目(32101969);中国博士后科学基金资助项目(2024M762638);陕西省重点研发计划一般项目(2025NC-YBXM-158)。

Foundation: National Natural Science Foundation of China (32101969); China Postdoctoral Science Foundation (2024M762638); Key Research and Development Program of Shaanxi (2025NC-YBXM-158).

第一作者： 李镐诚,男,硕士研究生,研究方向为生物活性成分的功能性评价。

*通信作者： 孙翔宇,男,教授,博士,主要从事葡萄绿色生产、果品定向设计加工等方面的研究;李俊俊,男,副教授,博士,主要从事葡萄酒酿造副产物的综合利用以及生物活性成分功能评价等方面的研究。

(责任编辑：张逸群)