芳香族酰基化花青素微观构象与生物活性关系的研究

"天然、营养、多功能"的花色苷替代合成红色素是国内外食用色素发展的重要方向之一。虽然大量实验数据证明花色苷具有高度的生物活性，但构效关系尚不明确。在前期对花色苷抑制肿瘤活性及构效关系的研究基础之上，本项目结合核磁共振光谱、红外光谱等光谱实验与计算机分子动力学模拟，分析花色苷微观构象特征以及芳香族酰基、羟基的影响作用，探讨构象变化的倾向性与π-π堆砌和氢键位点和数目的关系，阐明花色苷构象稳定的机制；利用细胞增殖、细胞周期、表皮生长因子受体理论探讨花色苷抑制肿瘤生物活性的作用机理。采用多项构象研究技术与细胞实验、分子生物学方法揭示花色苷构象与抑制肿瘤活性的关系。研究结果不仅为发展高生物活性的多功能色素添加剂和第三代功能食品配料提供理论基础，而且为探究小分子物质的构效机理研究提供一个新思路。

以复杂酰基花色苷为研究对象，完成项目研究内容，取得以下成果：1）采用现代分离纯化制备方法，从茄子、萝卜获得5种飞燕草素和天竺葵素复杂衍生物单体，此外，利用壳聚糖的天然化学物理特征，获得脱硫脱臭的花色苷；2）萝卜胭脂红2号花色苷含量达到160.74mg/100g鲜重，高于文献报道，且具有在热、低酸条件下稳定性高的特征；3）采用LC-MSn、1H-/13C-NMR，获得萝卜和茄子复杂花色苷结构：透心红品种，17种，均以天竺葵-3-槐糖苷-5-葡糖苷，带有1-3个咖啡酸、阿魏酸、香豆酸或/和丙二酸基团。红皮白心萝卜，4种，均为天竺葵-3-槐糖苷-5-葡糖苷，且带有1-3个阿魏酸、香豆酸或/和丙二酸基团。紫皮长茄子，1种，飞燕草色素-3-[4-(对香豆酰)-L-鼠李糖(1→6)-葡糖苷]-5-葡糖苷；4）构建花色苷及其酰基酚酸的体外抗氧化活性构效关系，建立的花色苷CoMFA和CoMSIA具有较好预测作用，其三维等势图表明， A环上7位碳上大的或/和吸电子基团利于增强活性；在A环5位碳上的供电子基团或氢键受体基团对增强活性有明显的影响；在B环3位碳上，大的或/和吸电子基团或/和疏水基团利于增强抗氧化活性；在B环5位碳附近氢键受体基团有利于增强活性；在C环上，3位碳上取代基及侧链对活性有很大影响；对酰基单体酚酸的体外抗氧化活性，结果表明：在苯环上X位及其对位、间位、邻位上，供电基团、大取代基、疏水基团、氢键供体/受体对酚酸DPPH自由基清除力的影响作用具有差异性；5）在25种衍生物中，天竺葵素、矢车菊素、飞燕草素具有高的抑制率，但随糖苷数目增加，其抑制活性显著降低，其次，花色苷对于消化道肿瘤细胞种类具有选择性抑制作用，抑制效果顺序为：HCT116 > HT29 > KB > TE-1；6）飞燕草素衍生物显著清除HT29细胞的自由基，对HCT116细胞的自由基清除力相对较弱，与Glutahione Reductase表达水平相关。nausin和脱酰基nausin对DNA具有保护作用；7）抑制肿瘤细胞的机制与抗氧化、抑制增殖、凋亡均有关系；8）在项目研究期间共培养硕士研究生4人，其中3人已完成答辩毕业，协助培养博士研究生2人，共发表论文9篇，其中SCI和ISTP论文8篇，编写英文专著2章节，申请发明专利5项，其中授权2项。参加3次国际会议汇报，口头3次、海报2次，达到项目预期指标。