青稞膳食纤维对多酚生物利用的作用机制

Hulless barley is one of the traditional planting crops in Diqing Tibetan Autonomous Prefecture, Yunnan Province. Less research hinders the development of hulless barley industry. Cereal dietary ?bre is a natural functional ingredient to deliver phenolic compounds into the gut. The interactions of hulless barley dietary fibers with phenolic compounds play important role in the bioaccessibility and bioavailability of polyphenols in vivo. Using ferulic acid as the biomarker, different ratios of SDF/IDF are subjected to in vitro enzymatic digestion, microbial fermentation and animal experiment in order to determine the bioaccessibility and bioavailability of their phenolic compounds. The total phenolic contents，recovered phenolic contents，phenolic compounds, antioxidant activities and short chain-fatty acids are determined by colorimetry, chromatography and mass spectrometry. The in vivo pharmacokinetics researches carry out through the animal experiment.Furthermore, the effects of types of dietary fiber and polyphenol, ratios of SDF/IDF, molecular structure of dietary fibers and polyphenols, molecular conformation and bonding strength of dietary ?bre-phenolic compounds on the bioaccessibility of phenolic compounds are investigated by means of scanning electron microscope and fourier transform infrared spectroscopy. The object of this study is to investigate the structure-activity relationship between dietary ?bre-phenolic compounds and the bioaccessibility of polyphenols, and to elucidate the action mechanism of bioavailability of polyphenols, in order to provide scientific basis for enhancing the bioaccessibility and bioavailability of phenolic compounds, maintaining the antioxidant capacity, and keeping a healthy body. Also, it can provide ideas for the exploitation of hulless barley and promote the development of hulless barley industry of Yunnan Province.

青稞作为云南省迪庆藏族自治州传统种植作物，研究开发相对薄弱。基于谷物膳食纤维作为多酚化合物的重要传递物质，对多酚生物利用度有重要影响，本研究首次以不同比例青稞SDF/IDF为材料，以阿魏酸为生物标记物，通过体外模拟胃肠道消化、结肠发酵以及动物实验，利用比色法、色谱法和质谱法测定各阶段样品中多酚化合物含量、组成、回收率和抗氧化活性，并进行短链脂肪酸分析和药物动力学研究，确定多酚化合物的生物有效性和生物利用度；结合扫描电镜和傅立叶变换红外光谱，研究膳食纤维与多酚的类型、分子量和结构对其复合物结合强度的影响，并确定其作用位点、类型和分子构造，研究复合物与多酚生物有效性的构效关系，阐明膳食纤维和多酚相互作用对多酚生物利用度的作用机制，为提高多酚化合物的生物有效性和生物利用度，持续发挥抗氧化作用，维持机体健康提供科学依据，同时为青稞开发利用提供思路，促进云南省青稞产业发展。

青稞作为云南省迪庆藏族自治州传统种植作物，研究开发不到位，制约了青稞产业的进一步发展。研究发现，青稞中IDF含量为23.90±0.38%，SDF含量为5.08±0.07%，HBF、IDF和SDF中糖醛酸含量差异显著（p<0.05），IDF和SDF主要包括阿拉伯糖、木糖和葡萄糖3种单糖；HBF中总可溶性多酚、原花青素和醚化多酚含量显著高于IDF和SDF（p<0.05），IDF中游离多酚、酯化多酚和不可溶键合多酚含量显著高于HBF和SDF；3种样品主要包括羟基苯甲酸，羟基肉桂酸和类黄酮物质3类酚类化合物，阿魏酸是含量最多的酚类化合物；体外模拟胃肠道消化发现，在胃肠消化阶段3种样品多酚含量均显著高于胃消化前和胃消化（p<0.05），且胃肠消化>胃消化>胃消化前，在胃肠消化和结肠发酵阶段，IDF多酚含量显著大于HBF和SDF；在结肠发酵过程中，HBF和SDF中多酚含量呈先增加后降低的趋势，而IDF中酚类化合物含量呈持续增加的趋势；经过胃肠消化后，多酚生物有效性得到显著提高（p<0.05），在胃消化过程SDF多酚生物有效性最高，在小肠消化和胃肠消化过程IDF多酚生物有效性最高；扫描电镜发现，IDF呈现高度有序的三维结构，SDF形成疏松的蜂窝状结构；红外光谱发现3种样品均含有膳食纤维与酚类化合物结合形成的特征峰，只有IDF具有C=O双键特征峰，说明酚酸类化合物更容易与IDF结合形成DF-PC复合物；HBF、IDF和SDF中多酚生物利用度分别为3.07±1.70%、5.57±4.10%和17.29±11.06%，SDF中多酚生物利用度显著高于HBF和IDF（p<0.005），说明膳食纤维的构型及DF-PC的结合强度和数量均影响酚类化合物的生物利用度；HBP、IDF、SDF中多酚化合物和FA对有益菌生长具有促进作用，对有害微生物没有明显的抑制作用，能够降低微生物丰度，并对微生物多样性具有一定调节作用。本项目研究发现，青稞膳食纤维作为多酚化合物的重要传递物质，能够与多酚相互作用形成DF-PC复合物，且复合物的结合强度与膳食纤维和多酚构型、种类和比例均存在一定关系，在消化过程中能够持续缓慢释放多酚化合物，可提高酚类化合物的生物有效性和生物利用度，能够调节肠道微生物，对机体健康具有促进作用。