高压均质诱导果蔬内源果胶调控类胡萝卜素生物利用度机理研究

Bioactive functions of carotenoids are restricted which attributes to its location in chromoplasts in plant cells and lipophilic characteristic. Moderate processing can increase the bioavailability of carotenoids from fruits and vegetables. High pressure homogenization can generate particles with a more uniform, leading to better texture and stability. However, the mechanism how high pressure homogenization impact on the bioavailability of carotenoids is rarely reported and still not clear. In the present project, carrot juice is chosen as the model system. Analyses of cell structure and interactions between carotenoids and other compounds from plant cells are applied to investigate the release pattern of carotenoids from raw materials induced by high pressure homogenization. The mechanism of interaction between pectins and carotenoids and its effect on the bioavailability of carotenoids is investigated. In vitro and Caco-2 models are applied to investigate the mechanism of influence of endogenous pectins on the stability and bioavailability of carotenoids in carrot juice processed by high pressure homogenization based on electron microscope image, physico-chemical, physiological and biochemical analyses. The achievements of this research can be the guidance to juice processing for better carotenoid bioavailability.

果蔬类胡萝卜素是脂溶性物质，主要存在于细胞有色体，从原料释放和在机体中的生物利用度较低，影响了其营养功效。适当加工能够提高类胡萝卜素生物利用率。高压均质可以实现果蔬制汁均一化和稳态化，提高果蔬汁感官品质。然而，高压均质果蔬汁对类胡萝卜素生物利用度的影响国内外报道较少，机理尚未明确。本项目以胡萝卜制汁为模式体系，基于类胡萝卜素从原料释放和在机体内消化、吸收的重要阶段，从细胞形态和化学分子水平研究高压均质处理引起的细胞损伤、胞间胞内物质溶出物对类胡萝卜素释放途径的影响；从分子间交互作用角度探究高压均质处理引发果胶与类胡萝卜素反应机理及其对类胡萝卜素生物利用度的调控机制；采用体外模拟消化模型和Caco-2模拟肠道细胞模型，运用电子显微成像技术、生理生化及物化分析手段揭示高压均质诱导内源果胶对类胡萝卜素贮藏稳定性、生物利用度及消化吸收途径的影响机制，为提高果蔬汁类胡萝卜素生物利用度提供科学依据。

果蔬类胡萝卜素是脂溶性物质，主要存在于细胞有色体，其生物利用度较低，影响了其营养功效。适当加工能够提高类胡萝卜素生物利用率。高压均质可以实现果蔬汁均一化和稳态化，提高果蔬汁感官品质。然而，高压均质果蔬汁对类胡萝卜素生物利用度的影响机理尚未明确。针对上述问题，开展本项目的主要内容及重要结果有：（1）以胡萝卜制汁为对象，研究高压均质条件对类胡萝卜素释放途径的影响。结果表明高压均质加速细胞器中类胡萝卜素释放，并从结合态向游离态转化。（2）均质条件（压力20-180MPa、进料温度25℃、50℃、70℃，均质次数1-3次等）对胡萝卜汁物理化学特性和贮藏特性的影响研究表明，高压均质可以改善胡萝卜汁物化特性，并提高贮藏期的稳定性。（3）采用不同均质压力，均质次数和进料温度处理胡萝卜汁，采用体外模拟消化试验分析类胡萝卜素生物有效性，并测定水溶性果胶（WSP）结构特性。高压均质可以改变WSP的特征性指标，与未均质样品相比，均质样品可以增加半乳糖醛酸的含量，减小酯化度和乙酰化度，并提高类胡萝卜素生物有效性（TCB），且TCB与WSP的半乳糖醛酸含量（GalA）含量、酯化度（DM）、乳化性（EA）和乙酰化度（DAc）存在显著相关性（P<0.05）。（4）采用Caco-2 单层细胞模拟小肠上皮细胞模型研究胡萝卜复合汁消化液肠内吸收结果表明，不添加油脂和乳液，β-胡萝卜素的吸收和转运率最高，添加抑制剂显著降低β-胡萝卜素的吸收和转运率，但仍有β-胡萝卜素被吸收并转运。因此，推测除主动运输外，存在其他吸收途径，胡萝卜汁的物质组分有可能参与其中，有待进一步探索。.通过本项目的研究，明确了高压均质可以加速细胞器中类胡萝卜素释放，揭示了其释放机理，确证了高压均质可以改善胡萝卜汁物化特性和贮藏稳定性，确证了高压均质诱导的果胶结构改变与类胡萝卜素生物利用度存在相关性，对实现果蔬汁营养品质调控奠定理论基础。