青稞多酚化合物代谢指纹图谱的构建及其生物转化途径

Hulless barley is one of the traditional planting crops in Diqing Tibetan Autonomous Prefecture, Yunnan Province, which accumulates abundant polyphenols in the growing environment with high altitude and strong UV radiation. Therefore, it has a good health care function and development value. However, dietary polyphenols are mostly poorly absorbed. It has been reported that over 90% of polyphenols accumulated in the colon need to be metabolised and biotransformation. Recent research has demonstrated that metabolites from dietary polyphenols might have more profound biological activities than their precursors. In this research, hullless barley polyphenols are subjected to in vitro colon fermentation and animal experiment in order to obtain the complete metabolite fingerprinting by HPLC, UPLC-Q-TOF/MS, untargeted analysis , PCA and PLS-DA. The biotransformation pathway of polyphenol is to be analysed by targeted analysis and type and structure of metabolites during phase I, phase Ⅱ and microbial metabolism. Also, the in virto antioxidant activities of colon fermentation metabolites are determined for the exploitation of influence of biotransformation by intestinal microbiota on biological activities of polyphenols. The aim of this study is to investigate the mechanism of action of biotransformation for polyphenol metabolites and their bioactivity, bioavailability. Meanwhile, we can provide scientific basis for enhancing the bioavailability, determining the bioactivitys of polyphenol metabolites, the beneficial health properties and disease prevention of hullless barley polyphenols. Also, we can provide ideas for the exploitation of hulless barley functional food and promote the development of hulless barley industry of Yunnan Province.

青稞作为云南省迪庆藏族自治州传统种植作物，含有丰富的多酚化合物。基于膳食多酚具有较低的生物利用度，超过90%的多酚会进入结肠被肠道微生物进一步分解代谢和生物转化，本研究首次以青稞多酚化合物为材料，进行体外结肠发酵实验和动物实验，利用HPLC和UPLC-Q-TOF/MS，通过对多酚代谢产物进行非靶向分析，结合主成分分析和偏最小二乘法判别分析，构建多酚代谢指纹图谱；通过对多酚代谢产物进行靶向分析，结合相I、相Ⅱ和肠道微生物代谢过程中代谢产物的类型和结构，分析其生物转化途径；同时，通过体外测定结肠发酵培养液的抗氧化活性，研究结肠微生物的生物转化对多酚生物活性的影响，系统研究膳食多酚的生物转化对代谢产物及其生物活性、生物利用的作用机制。为提高青稞多酚化合物的生物利用度，确定多酚代谢产物的生物活性，维持机体健康和预防疾病提供科学依据，同时为青稞功能食品的开发提供思路，促进云南省青稞产业的发展。

青稞(Hordeum Vulgare L. var. nudum Hook. f)是云南省迪庆藏族自治州传统谷物，在抗逆过程中积累了丰富的多酚化合物。由于多酚化合物生物利用度较低，同时其代谢产物可能具有比前体化合物更高的生物活性，所以研究膳食中多酚化合物的代谢产物类型、生物转化途径和代谢产物的生物学活性，对于阐明多酚化合物促进人体健康的机理机制具有十分重要的意义。.通过响应面优化实验，确定青稞多酚最佳提取工艺为：提取时间30 min；液料比28:1 (mL/g)；乙醇浓度68%。在此条件下多酚提取液浓度为0.18 mg/mL。.通过大孔吸附树脂吸附和解吸实验，确定青稞多酚的最佳纯化条件为：树脂类型为HPD-826，上样液pH 4.6，洗脱剂80%乙醇，上样量250 mL，洗脱剂收集范围160-500 mL，上样流速1 BV/h，洗脱流速1 BV/h。在此条件下青稞多酚纯化后，浓度提升32.3%。.通过体外结肠发酵实验，发现随发酵时间的增加，多酚代谢产物的含量变化不明显，但抗氧化活性均得到明显改善，显著高于0 h 抗氧化能力。对青稞多酚代谢产物进行靶向分析，确定11种前体多酚化合物，22种多酚化合物代谢产物，涉及代谢方式7种，共推测出11条青稞多酚化合物代谢路径；青稞多酚非靶向代谢产物共20种，包括酚酸11种，类黄酮7种，芪类1种，木脂素1种。通过主成分分析，发现结肠发酵不同时间点的多酚代谢产物种类差异明显。.通过动物试验，在大鼠血浆中共鉴定出13种酚类前体物质和代谢产物，在肝脏中共鉴定出17种酚类代谢前体物质和产物，在尿液中共鉴定出20种酚类前体物质和代谢产物。共推测出8条青稞多酚化合物代谢路径，分别为丁香酸、原儿茶酸、阿魏酸、香草醛、香豆酸、儿茶素、槲皮素、芹菜素和根皮素代谢路径。大鼠血浆中鉴定出8种非靶向酚类代谢产物，在肝脏中鉴定出6种非靶向酚类代谢产物，在尿液中鉴定出12种非靶向酚类代谢产物。.通过主成分分析和偏最小二乘法分析，发现血浆、肝脏和尿液不同时间点多酚代谢产物种类差异明显，并确定了8种血浆和肝脏组间的差异代谢物，12种血浆和尿液组间的差异代谢物，11种肝脏和尿液组间的差异代谢物。.本研究为提高青稞多酚化合物的生物利用度，确定多酚代谢产物的生物活性，维持机体健康和预防疾病提供科学依据，同时为青稞功能食品的开发提供思路，促进云南省青稞产业的发展。