多酚-蛋白-脂肪复合物的结构表征及对多酚吸收的影响机制研究

Polyphenols are important antioxidants, which can reduce the risk of cancer and other diseases. However, it has been reported that the intake of other food ingredients will inhibit the absorption and bioactivity of polyphenols. Our previous study found that the absorption of polyphenols was inhibited by protein and fat together in rats and humans, but the exact mechanism is unclear. In the present study, we used "coffee-milk "-a common dietary style as research model, its main components including chlorogenic acid, β-casein, and milk fat were chosen as experimental materials. Fluorescence spectroscopy, circular dichroism and infrared spectroscopy were used to evaluate the binding constants, binding sites and the force type of polyphenol-protein-fat complex. Particle size analyzer, transmission electron microscopy and confocal laser scanning microscopy were used to measure the particle size and configuration of the complex, respectively. And then using in vitro simulated digestion, the complex variation in the digestion was evaluated. Finally, we used Caco-2 cell model to clarify the effect of digested complex on the absorption of polyphenols, and elucidate the relationship between complex’s characterization and the absorption of polyphenols. This study will clarify the mechanism of protein and fat together inhibit the absorption of polyphenols, which would lay an important theoretical basis for revealing the mechanism of nutrients interactions.

多酚是一类重要的抗氧化物质，可降低癌症等恶性疾病的发生风险。然而已有研究表明其他食物成分会抑制多酚吸收及活性的发挥。申请人前期通过动物及人体实验进一步发现，多酚吸收受到抑制是由于蛋白和脂肪的共同作用，但具体机制尚不明确。本课题采用“咖啡+牛奶”这一常见的饮食搭配方式作为研究模型，选取其中的主要成分绿原酸、β-酪蛋白以及乳脂肪作为本研究的实验材料。利用荧光光谱、圆二色谱及红外光谱测定多酚-蛋白-脂肪三者相互作用的结合常数、结合位点及作用力类型，同时利用粒度仪、透射电镜和共聚焦激光扫描显微镜分别测定复合物的粒径大小和形态学性质；进而通过体外模拟消化，明确复合物在消化过程中的变化规律；最后利用Caco-2肠道细胞模型，阐明经消化后的复合物对多酚吸收的影响，明确复合物的结构性质与多酚吸收的关系。通过本课题的研究将阐明蛋白和脂肪共同作用抑制多酚吸收的机理，为揭示营养素间的相互作用机制奠定理论基础。

多酚是一类天然的抗氧化物质，具有多种生理功能，对于人体健康十分重要。为明确多酚吸收的影响因素，提高多酚的生物利用率，本项目重点研究了食物中宏量营养素蛋白和脂肪与多酚的相互作用及对其活性的影响。研究利用光谱法和分子对接研究了绿原酸和五种乳蛋白的结合机理；以111种苯甲酸为母体的酚酸及其衍生物，研究了多酚与蛋白质相互作用的构效关系；以β-乳球蛋白-姜黄素-脂肪酸为模型，研究了三者复合物的结构表征。研究结果表明，绿原酸与α-酪蛋白、α-乳白蛋白的结合主要通过范德华力和氢键；绿原酸和β-酪蛋白、κ-酪蛋白和β-乳球蛋白的结合主要通过疏水作用力。乳蛋白与绿原酸结合比例为1：1，结合常数103–106 L mol-1，其中绿原酸与乳球蛋白的结合最强，绿原酸的抗氧化活性随着其与蛋白的结合显著降低。构效关系的结果表明酚酸的结构（苯环上的羟基、甲氧基、甲基等取代基）会显著影响其与β-乳球蛋白、人血清白蛋白的结合能力并存在一定规律。三者复合物方面，发现姜黄素与β-乳球蛋白的结合常数由于脂肪酸的加入而增强，三者复合物的粒径远大于β-乳球蛋白自身。研究明确了多酚与蛋白和脂肪的具体结合方式，最终建立了多酚与蛋白和脂肪之间相互作用的基本关系模型。项目按计划圆满完成了研究任务，相关结果在高水平期刊上发表SCI文章4篇，超额完成原定2-3篇的任务。研究结果为全面揭示食品营养成分间的相互作用机制奠定理论基础。