辣木(Moringa Oleifera)叶中多酚类物质的纯化和生物活性及其在食用复合膜中的应用研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:skynan2001
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辣木(Moringa oleifera)属热带和亚热带地区植物,分布在孟加拉国、阿富汗、巴基斯坦和印度东北部地区。辣木的各个部分,包括树皮、根、种子和叶片中都含有丰富的营养物质,在食品工业和营养领域具有良好的应用前景。辣木叶片(M.oleifera leaves,MOL)因其具有多种生物学功能如抗增殖、抗炎、降血糖和改善人体肠道微生物群落,最近受到了越来越多的关注。随着食品分析技术的发展,研究发现,MOL中某些酚类化合物如咖啡酰奎尼酸(CQAs)、类黄酮及其衍生物可能是导致这些独特生物学功能出现的原因。据报道,CQA和类黄酮化合物具有抑制α-糖苷酶,α-淀粉酶和胰脂肪酶活性的能力。而抑制这些酶的活性是控制血糖水平的生物学方案之一,在糖尿病的治疗中非常重要。目前大多数针对MOL的研究都集中在植物提取物或已分离的化合物的生物活性上,但是,这些研究并未考虑到这些化合物在到达作用区域之前在消化系统中是否已经被降解。此外,针对活性MOL提取物的应用型研究很匮乏。因此,本研究一方面优化提取方法从MOL片中提取和分离黄酮类化合物,并研究其抗氧化活性和对α-葡萄糖苷酶(α-glu)活性的抑制作用。另一方面,从MOL片中提取和分离CQAs类化合物并研究浸提温度对其活性的影响。本文还研究了 MOL提取物在体外胃肠消化和结肠发酵前后对癌细胞的细胞毒性活性和对代谢综合症酶的抑制活性以及在改善肠道微生物群落中的作用。此外,将MOL粗提物添加到壳聚糖中,制备出具有出色营养特性的薄膜。得到的结果如下:1、利用Box-Behnken Design(BBD)优化了超声波辅助提取MOL中黄酮类化合物(FC)的方法。此外,使用五种大孔树脂来研究从MOL提取物中纯化FC的动力学。结果显示,提取FC的最佳条件如下:提取料液比为乙醇水溶液与原料的比为52mL/g,提取时间为43分钟,提取温度为76℃。另外,用AB-8树脂纯化FC的最佳条件如下:黄酮粗提物上样浓度为20 mg/mL,洗脱溶剂为70%乙醇水溶液,洗脱流速为1.5 mL/min。此外,通过HPLC-ESI-MS鉴定了五种FC(芦丁,山萘酚乙酰基糖苷,槲皮素-3-葡萄糖苷,槲皮素-3-乙酰基葡萄糖苷和山萘酚3-葡萄糖苷)。抗氧化实验结果表明,FC在100 μg/mL的浓度下对2,2-二苯基-1-吡啶并肼基(DPPH)自由基的清除活性为85.99%,在50μg/mL浓度下对2,2’-二氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)(ABTS)自由基的清除活性为84.72%。结果表明,MOL中的FC可用于功能食品的开发。2、研究了从MOL提取和纯化的类黄酮(PF)对模拟胃消化前后的α-glu活性的抑制作用(IAC)。我们还研究了 PF与绿原酸(CGA)和阿卡波糖(Aca)对α-glu活性的联合作用。结果表明,在100 μg/mL浓度条件下,PF和Aca对α-glu酶的抑制率分别为54.41%和69.17%。在PF浓度为800 μg/mL时,抑制率达到99.01%。HPLC-DAD/MS分析表明,PF中检测到的主要类黄酮化合物为芦丁,山萘酚乙酰基糖苷,槲皮素-3-葡萄糖苷,槲皮素-3-乙酰基葡萄糖苷和山萘酚3-O-葡萄糖苷。模拟胃消化后,存在硝酸盐(SGL-N)时的PF化合物比单独模拟胃液(SGL)低。模拟胃液消化后,PF在经硝酸盐处理过的胃消化液(SGL-N)中的含量比在单独胃消化液(SGL)中的含量低。芦丁和山萘酚3-O-葡萄糖苷在SGL中的稳定性最高,而槲皮素-3-乙酰基葡萄糖苷和山萘酚3-O-葡萄糖苷在SGL-N中较稳定。当PF浓度为50μg/100 mL时,经SGL和SGL-N处理过的样品对α-glu的抑制率从89.56%分别降低到46.17和24.97%。此外,PF与Aca组合使用时更有效,可将Aca半抑制浓度(IC50)降低8.17倍。结果表明PF可用于设计糖尿病患者的特殊食品。3、考察了浸提温度对MOL中CQAs的提取率及提取物的生物学活性的影响。提取温度的逐渐升高导致单CQA的增加和3,5-diCQA的下降。当提取温度为80℃时,提取物具有最高的抗氧化能力(p<0.05),ABTS和DPPH的IC50值分别为53.56和56.9μg/mL。与α-glu和α-淀粉酶相比,MOL的CQAs对胰脂肪酶的抑制效果最好(IC50为0.073 mg/mL),高于orlislat(IC50为0.101 mg/mL)。MOL中CQAs对两种癌细胞系HeLa和HepG2的细胞毒性活性随提取温度升高而增加。与革兰氏阴性大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌病原菌相比,所有提取物样品均对革兰氏阳性芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌具有更高的抑制生长作用。结果表明,高温提取(80℃)有利于从MOL中得到生物活性更好的CQAs。4、考察了体外胃肠道消化(GI)和结肠发酵(CF)对MOL多酚提取物(MPPE)的影响。结果表明,与未消化样品相比,经GI和CF处理后样品中总酚类化合物(TPC)分别下降了 30%和38.82%,而FC分别下降了 32.34%和60.07%。经GI处理后,单CQA含量显著增加(p<0.05),3,5-diCQAs含量无显著变化(p<0.05);而经CF处理后,多酚化合物的含量下降,并鉴定出两种新化合物(对香豆酸和阿魏酸)。酶活性抑制实验结果表明,经GI处理后,MPPE对胰脂肪酶和α-葡萄糖苷酶的抑制活性分别下降了 5.63%和14.20%;而经CF处理后分别下降了 27.41%和34.01%。经GI和CF后,MPPE对α-淀粉酶的抑制活性完全消失。抗氧化实验结果表明,经GI和CF处理后,MPPE对DPPH和ABTS清除能力略有降低,但铁离子还原力(FRAP)有所增加。细胞实验结果表明,经GI和CF处理后,MPPE对HeLa细胞和HepG2细胞的毒性降低;经CF处理后,MPPE对HepG2的抗增殖活性提高。16S rDNA测序结果表明,MPPE可以改变肠道菌群的组成。MPPE增加Prevotella相对丰度,并显著降低Firmicutes/Bacteroidetes的值,这意味着MPPE具有改善葡萄糖代谢和减少能量摄入以及降低肥胖的风险的潜力。5、将不同浓度的MOL提取物(0.5%-4%)掺入到壳聚糖(Chs)中以生产新型可食用薄膜,并对其理化性质和生物功能特性进行评估。结果表明,MOL提取物的浓度对Chs膜的厚度、溶解度、溶胀指数和颜色有显著影响(p<0.05)。在Chs膜中掺入4%的MOL提取物,可将其水蒸气透过率从8.85 gm-1s-1Pa-1减少到2.47 gm-1s-1 Pa-1;扫描电镜(SEM)观察结果表明,MOL提取物的添加使膜表面的不均匀性增加。高浓度的MOL提取物增强了 Chs膜的机械性能(拉伸强度和断裂伸长率)并降低了其热稳定性。4%的MOL提取物可使清除DPPH、ABTS自由基和FRPA能力分别提高74.84%,70.31%和77.51%。此外,4%的MOL提取物降低了 Chs膜对α-glu、胰脂肪酶和α-淀粉酶的抑制率,但仍然可以抑制肉汉堡中蜡状芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌的生长。这些结果表明,MOL提取物可用于改善可食用膜的理化和生物功能特性,延长包装食品的货架期。此外,Chs-MOL膜在Ⅱ型糖尿病的治疗中也具有潜在应用价值。
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