共发酵体系对膳食多酚抗氧化作用的影响及机理研究

Dietary polyphenols are the important antioxidant compounds and can keep human health potentially. However, they have the characteristics of “high metabolism, low utilization” in human body, so their antioxidant capacities are seriously limited and hindered, which is the key scientific problem that has not been effectively solved in the research area of food science. Basing on the interactions between microorganism and dietary polyphenols, this project is to construct the co-fermentation system of microbiological and dietary polyphenols by using the microbiological and biochemical techniques and the control variable method. Then, the influences of co-fermentation system on the antioxidant activities of dietary polyphenols will be observed according to the principles and methods of physiology, cell biology and toxicology. Moreover, the changes of structure characterizations of dietary polyphenols during the co-fermentation and the biogenic relationship between dietary polyphenols and their co-fermentation products will be analyzed. Furthermore, the molecular metabolic pathways and the key control sites of dietary polyphenols in the transformation and utilization in microorganism will be determined by techniques of analytical chemistry, metabolomics and molecular biology, so as to reveal the mechanism of the effect of co-fermentation system on the antioxidant activity of dietary polyphenols. Hopefully, this project will provide the theoretical basis for the application of dietary polyphenols in the fields of food, biology and medicine fields. Meanwhile, this project will provide the scientific guidance for the valuable processing of dietary polyphenols and the developing of new technologies, new methods and new processes in the field of food science.

膳食多酚是一种能维护人体健康的抗氧化活性物质，但其在人体内呈现“高代谢、低利用”的特点，这一情况严重限制和阻碍了膳食多酚抗氧化作用的发挥，是食品科学领域一直未有效解决的关键科学问题。本项目基于微生物与膳食多酚之间的相互作用，通过控制变量法，采用微生物学和生物化学的方法系统构建微生物与膳食多酚的共发酵体系；依据生理学、细胞生物学和毒理学的原理分析共发酵体系对膳食多酚抗氧化作用的影响；通过分析化学、代谢物组学和分子生物学等技术，解析膳食多酚于共发酵过程中相关结构特征的变化，分析膳食多酚与其共发酵产物之间的生源关系，探究共发酵体系中微生物对膳食多酚转化利用的分子代谢途径与关键控制位点，系统揭示共发酵体系对膳食多酚抗氧化作用的影响规律与机制，为膳食多酚在食品、生物、医药等领域获得广泛应用提供理论基础，也为膳食多酚的精细加工和食品科学领域中新技术、新方法和新工艺的创制与革新提供科学指导。

膳食多酚是一类能够维护人体健康的天然抗氧化活性物质，但其高生物功能活性的背后却是较低的生物利用率，这一情况严重限制和阻碍了膳食多酚抗氧化作用在人体内的发挥。如何有效提高膳食多酚的生物利用度，是食品科学领域的关键科学问题。. 本项目基于分光光度法，选取了三种不同测定方法以及9种标准品探讨和构建了膳食多酚含量测定的准确方法。基于膳食多酚与微生物间的相互作用，通过控制变量法，构建和优化了膳食多酚共发酵体系，获得了茶多酚-酵母菌共发酵体系以及花色苷-保加利亚乳杆菌/嗜热链球菌共发酵体系。通过采用多种手段对共发酵体系的膳食多酚的抗氧化作用进行了系统的评价，发现共发酵后的膳食多酚具有较强的抗氧化活性，展现出强的自由基清除能力，活性氧清除能力，脂质过氧化抑制作用以及还原能力，能有效抑制细胞和肝脏的氧化损伤，同时，能够有效抑制动物体内氧化产物的生成，增加抗氧化酶（SOD, GSH-Px以及CAT）的活力，在体内展现出抗氧化活性。通过比较单一发酵和混合发酵对膳食多酚抗氧化活性的作用，发现混合发酵有利于提高共发酵后膳食多酚的抗氧化活性。进一步，通过对茶多酚共发酵体系以及花色苷共发酵体系共发酵前后的酚类物质的含量及种类进行测定，获得了酚类物质在共发酵体系下的转化规律；茶多酚共发酵体系中的儿茶素类物质主要发生酯键的水解以及C环的断裂，生成酚酸类物质，而花色苷则主要是糖苷的水解以及生成小分子酚酸物质。通过对共发酵体系的代谢调控，得到了参与酚类物质代谢转化的相关微生物酶，确定了共发酵体系下膳食多酚抗氧化活性的改变是由微生物酶作用引起的。. 项目的研究结果有利于指导膳食多酚共发酵体系的构建，为提高膳食多酚的生物利用度提供了新的研究思路。研究成果不仅为食品、生物和医药等领域中膳食多酚产品的生产与品质控制提供了系统的方法和基础理论，同时也获得了具有自主知识产权的重要研究成果，可望对促进相关科学领域的研究工作产生有益影响。