杂粮中的营养成分与大分子活性物质,必须经过胃肠道的消化分解吸收后才可以参与人体代谢。对于食品来说,其本身的活性成分以及某些营养功能并不能完全等同于其在人体中产生的作用,诸多因素都可能影响食品中的活性成分对机体的影响,例如某些物质在胃肠道消化过程中大分子组分及其分解物的稳定性,活性物质与其他食品组分的交互作用以及其在小肠细胞跨膜运输过程中的难易程度等。因此,近年来对于食品原料经人体消化、吸收及代谢过程中的变化机制已经越来越引起学界的关注。本论文围绕我国常见的四种杂粮荞麦、薏米、红豆以及青稞,通过构建高脂细胞模型筛选出最具降脂活性的荞麦单品活性物质——荞麦多酚化合物,通过模拟体外消化、小肠吸收转运模型,探究荞麦酚类物质的消化、代谢机制,并通过动物实验及相关蛋白和基因的表达情况探究其对高脂饲料诱导的C57BL/6J小鼠脂代谢调控机制,以期为杂粮中多酚类的利用和相关功能食品的研发提供新的思路和理论依据。首先,研究了四种常见杂粮(荞麦、薏米、红豆、青稞)在体外模拟消化过程中酚类物质的变化以及其降脂活性。经模拟体外消化后荞麦具有最高的总酚含量(27.78±0.14 mg GAE/100g)及黄酮增长率(57.9%);利用油酸诱导Hep G2细胞建立高脂模型,测定以2.5 mg/m L为上样浓度的四种杂粮多酚提取物干预前后细胞内TG及LDL-c含量的变化,发现干预组与模型组相比甘油三酯浓度下降了三分之一,达到0.156±0.032mmol/gprot,低密度脂蛋白降至0.025±0.005 mmol/gprot。结果表明,荞麦多酚表现出了最佳的生物利用度及降脂活性。并且通过UHPLC-Q-Orbitrap质谱鉴定出荞麦多酚提取物中的20种酚类化合物,后续实验将进一步对荞麦消化液中酚类物质的相对含量进行进一步分析确定,并通过转运模型及代谢组学研究其吸收、转运机制,为荞麦降脂功能的揭示提供理论依据。其次,通过构建Caco-2细胞模型,研究荞麦消化液多酚提取物在通过小肠上皮细胞前后其成分的变化。利用UHPLC-Q-Orbitrap质谱对荞麦消化液多酚提取物含量相对较多的四种主要化合物羟基肉桂酸、槲皮素、滨蒿内酯和芦丁进行分析。发现其转运率滨蒿内酯(0.97)>羟基肉桂酸(0.40)>芦丁(0.23)>槲皮素(0.20)。糖基侧链制约了原料中含量较多的芦丁的生物利用度,芦丁的去糖基化产物金丝桃苷可以被小肠更有效吸收。此外通过对羟基肉桂酸、槲皮素及滨蒿内酯这三组化合物的定量分析探明酚类化合物在转运过程中主要发生了甲基化反应,是以甲基化产物的形式被机体所利用,初步明确了荞麦中主要活性物质——荞麦酚类物质被机体消化吸收的机制。再次,通过构建Caco-2/Hep G2高脂细胞模型,荞麦消化液多酚提取物经过模拟小肠上皮细胞吸收前后对高脂细胞的降脂活性及其对脂类代谢相关基因的调控作用。将Hep G2细胞铺于Caco-2转运模型的BL侧构建Caco-2/Hep G2高脂细胞模型,观察BL侧Hep G2细胞内TG、LDL-C、T-CHO、ALT、AST五个指标变化,发现经过模拟小肠上皮细胞吸收转运后的荞麦消化液多酚提取物代谢产物对高脂组均有显著的抑制作用,分别降低了53.64%,23.44%,36.49%,27.98%和77.42%。此外,通过q-PCR研究发现与脂质代谢相关的基因PPARγ和Fabp4均有显著的增强作用,其中经Caco-2转运后的代谢产物对增强Fabp4基因水平的作用比转运前有了进一步的增加(从85.82±10.64%上调至355.18±65.83%),表明经小肠吸收后的荞麦多酚代谢产物进一步促进与调节脂质代谢基因Fabp4在细胞内的表达。其四,通过添加荞麦饲料以及荞麦多酚干预C57BL/6J小鼠饮食,研究荞麦酚类物质改善脂质代谢的作用。以10%、20%、40%比例的荞麦替换基础饲料以及荞麦多酚标准品混合物对小鼠进行饮食干预,探究荞麦对小鼠体重、脏器指数和血脂水平的调节作用。研究结果显示,在饮食干预39天后,与高脂饮食组相比,添加荞麦饲料以及荞麦多酚干预对小鼠的体重、肝脏指数以及血清中甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白、谷草转氨酶和谷丙转氨酶的增加有显著的抑制作用,并且随着荞麦添加量的提高起抑制作用也增加;多酚干预的效果与40%高剂量荞麦的作用相当,对于个别指标效果比对照组更好。同时,添加荞麦饲料以及荞麦多酚干预对小鼠肾脏指数、高密度脂蛋白的降低起到了保护和改善的作用。同样也是高剂量40%荞麦和多酚干预组的效果最好,表明荞麦干预可以有效改善高脂饲料诱导小鼠脂代谢紊乱情况。同时也证明了荞麦酚类在改善脂质代谢中发挥了主要作用。最后,通过Western-blot和q-PCR探究了荞麦饲料及多酚干预对小鼠内脏脂肪组织中与产热相关的蛋白与基因(UCP1,PRDM16,PGC1α,TCF21和HOXC8)表达的影响。与正常饮食组相比,高脂饮食组中与棕色脂肪相关的UCP1,PRDM16和PGC-1α蛋白和基因表达水平显着降低,而与白色脂肪特异性表达的TCF21和HOXC8水平显著上调(p<0.05)。这表明,高脂饮食喂养抑制了产热相关蛋白的表达使小鼠体内棕色脂肪产热活性降低,同时白色脂肪组织相关蛋白表达的增加导致能量累积过剩。饮食干预后,荞麦干预组中UCP1,PRDM16和PGC-1α的蛋白表达水平均显著上调,TCF21和HOXC8的蛋白表达均显著下降(p<0.05)。此外,40%荞麦和多酚干预组还有效地提高了小鼠内脏脂肪组织中UCP1,PRDM16和PGC-1α基因的表达(p<0.05),并下调TCF21和HOXC8基因的表达,表明荞麦可以明显提高棕色脂肪产热活性,减少白色脂肪含量,同时下调白色脂肪特异性表达,调节能量代谢平衡,改善高脂饮食诱导的高脂血症和能量代谢紊乱。综上所述,考察常见四种杂粮(荞麦、薏米、红豆和青稞)中的酚类物质,荞麦中的酚类物质生物利用度较好,降脂效果最佳,其被机体消化吸收的机制主要是在肠上皮细胞转运过程中发生了甲基化反应,其降脂机理主要是荞麦酚类物质能增强脂质代谢调控基因在细胞内的表达,改善高脂膳食小鼠的肝肾功能,有效调节脂质代谢紊乱,为杂粮多酚的利用和减脂相关功能食品的开发提供了新的研发思路和理论依据。