基于酶法分子修饰的水溶性多酚结构设计及其对生物利用率影响机制研究

The low lipophilic property of water-soluble polyphenols is the main reason that lead to its low bioavailability. Enzymatic molecular modification is an effective method to improve the bioavailability of polyphenols. However, the effect mechanisms of the polyphenol structure after molecular modification on bioavailability is still unclear. In this study, hydrophobic modification of typical water-soluble polyphenols will be carried out with enzyme-catalyzed transesterification, the amphiphilicity and stability in simulated gastrointestinal of polyphenols derivatives will be investigated. Caco-2 cells model and in situ single-pass intestinal perfusion model will be applied to study the mechanism of intestinal absorption-transportation. The relationship between polyphenol structure and absolute bioavailability will be evaluated by pharmacokinetics. Consequently, the effects and mechanisms of molecular modification on bioavailability will be clarified, the model of the relationship between the molecular structure of polyphenols derivates and their bioavailability will be established, and the polyphenols derivatives with high bioavailability will be designed. The result of this research will be of important guiding significance for the design and manufacture of food containing polyphenols.

水溶性多酚较低的亲脂性是导致其生物利用率低的主要原因，酶法分子修饰是提高多酚生物利用率的有效手段，但目前分子修饰后多酚结构对生物利用率的影响机制仍不明确。本项目通过脂肪酶催化酯交换反应对典型水溶性多酚进行结构设计，并在结构表征的基础上研究多酚衍生物结构对两亲性和消化体系稳定性的影响；采用Caco-2细胞模型和在体单向肠灌流模型研究不同结构多酚衍生物的肠道吸收转运机制；从体内代谢动力学角度探究多酚结构与绝对生物利用率的关联。从而阐明分子修饰对生物利用率的影响规律和机制，构建多酚衍生物分子结构与其生物利用率之间的构效关系模型，获取提高多酚生物利用率的最佳酶法分子设计途径，为富含多酚类食品的开发提供理论依据和技术支撑。

水溶性多酚极性强、脂溶性差，限制了其在脂质体系和生物体系中生物活性的发挥。因此，本研究选取典型水溶性多酚表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、绿原酸、二氢杨梅素（DHM）为研究对象，通过非水相脂肪酶催化对其进行酰化分子修饰，明确其酰化程度和取代位点，研究多酚衍生物在不同食品体系和细胞模型中的抗氧化活性以及细胞跨膜吸收情况。首先通过反应介质、脂肪酶、酰基供体、加酶量、反应温度、时间、底物摩尔比等因素的考察优化反应条件。酰化产物纯化后通过液质联用、红外光谱和核磁共振波谱进行结构鉴定，结果EGCG酰化产物为5″-O-乙酰化EGCG和3″, 5″-2-O-乙酰化EGCG；绿原酸酰化产物为3-O-丁酰化绿原酸、4-O-丁酰化绿原酸；DHM酰化产物为7-O-丁酰化DHM和3-O-丁酰化DHM。在均相油体系中，多酚衍生物抑制油脂氧化的能力均高于修饰前，并表现出“截止效应”，中等碳链修饰衍生物（C8）表现出最好的抗氧化效果。在水包油乳状液体系中，多酚衍生物的抗氧化活性均低于修饰前，其中低碳链修饰产物表现出较好的抗氧化能力。细胞抗氧化活性（CAA）实验表明，随着亲脂性的提高，多酚衍生物的跨膜吸收能力增强，抗氧化能力显著高于修饰前。在模拟胃消化阶段，绿原酸衍生物的稳定性相对于绿原酸略微下降，在肠消化阶段，稳定性均有不同程度提高，其中C4-CA的稳定性最好。绿原酸衍生物对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制作用研究中发现 C12-CA的抑制效果最好。同时考察了DHM衍生物对L02肝细胞氧化损伤的保护作用，结果表明衍生物的保护效果均高于DHM，DHM处理组的线粒体膜电位低于其衍生物处理组，其中中等链长DHM衍生物抑制Caspase 3活性的能力显著增强，从而阻止了早期的细胞凋亡。以上研究成果为酶法合成高生物活性的多酚衍生物提供理论依据和方向指导。