龟苓膏中黄酮“落新妇苷”与蛋白质相互作用机制及对其稳定性和生物利用度的影响

Astilbin is the major flavonoid of turtle jelly with the bioactivities of antioxidation, antihyperlipaemia, hepatoprotective, etc. However, it is unstable and with poor bioavailability when existed alone. Turtle jelly also contain high amount of protein. With the hypothesis that the interaction between food components may change their physico-chemical and nutritional properties, in the present project, we focus on the effects and mechanism of protein interaction on the degradation and bioavailability of astilbin in turtle jelly. Spectrum technologies will be used for investigating the interaction mechanism, calculating the binding constant, and analyzing the acting force；and using molecular docking and energy calculation to simulate the spatial interaction. Then, the effects of protein on the degradation of astilbin under different conditions will be studied by HPLC method. Further, the degradation of astilbin will be simulated by different mathematic model and the degradation rate and half-life will be calculated. The degradation products of astilbin will be identified by HPLC-DAD-MS/MS and the degradation route of astilbin will be deduced. The effects of protein interaction on the bioavailability of astilbin will be investigated through pharmacokinetic study in rat. This study may have a guiding function on the production and storage of turtle jelly, and give a scientific explain for its traditional formula.

黄酮“落新妇苷”是食品龟苓膏的主要活性成分,有调节血脂、抗氧化、护肝等作用，但单独存在时稳定性和生物利用度较差。龟苓膏中同时含有大量蛋白质成分。基于食品组分间会发生相互作用并改变原有理化和营养性质的假设，本项目针对落新妇苷的稳定性和生物利用度，研究蛋白质与落新妇苷的相互作用机制及其影响。项目将采用不同光谱技术研究落新妇苷与龟板蛋白、牛血清白蛋白之间的相互作用，计算二者结合热力学参数，分析作用力类型及影响因素；并用分子对接和能量计算模拟二者空间相互作用。应用HPLC研究落新妇苷在不同条件下的稳定性及蛋白质共存的影响；通过数学模型计算降解速率常数和半衰期，并结合HPLC-MS/MS鉴定降解产物和阐明降解过程。最后通过药代动力学研究落新妇苷在大鼠体内生物利用度及蛋白质的影响。研究将为龟苓膏中龟板和土茯苓的传统配方组合提供科学解释；而落新妇苷稳定性的基础研究也对龟苓膏的生产工艺和贮藏有指导意义。

项目研究了落新妇苷（Ast）的稳定性、与蛋白质相互作用、及在大鼠体内的吸收和代谢过程。Ast的降解包括分解和异构化反应，在酸性条件下很稳定，在弱碱性条件下以异构化为主，而强碱性条件下以分解为主。通过查尔酮中间体，Ast的四种异构体可以相互转化。Ast的降解过程符合一级动力学模型，随着温度和pH升高速度加快。食品组分抗坏血酸（Vc）、β-环糊精和蔗糖可提升Ast的稳定性，其中Vc的效果最佳。大多数金属离子对Ast的异构化有抑制作用，Al3+几乎完全抑制其异构化，而Fe3+导致Ast快速分解。在强酸性和高温条件下，Ast可水解生成其苷元花旗松素。项目测定了该反应动力学参数，并建立了Ast异构体和花旗松素分离纯化的新方法。Ast可通过疏水作用与牛血清白蛋白、龟板蛋白和玉米醇溶蛋白（zein）相互结合。利用zein蛋白的自组装特性，构建了负载Ast的纳米粒子（ZNP）。ZNP为球形颗粒，粒径为152.9nm。Ast在ZNP中以非晶形态存在，溶出速度和稳定性有一定程度的提高。建立了大鼠血浆中痕量Ast的定量方法，并用于药代动力学分析。结果表明，Ast非常难被吸收，而ZNP可使其在大鼠体内的生物利用度从0.32%提升至4.4%。灌胃后，Ast在弱碱性的肠道中可发生异构化，在大鼠粪便中鉴定到Ast异构体，花旗松素及其肠道微生物代谢产物。Ast在粪便中的总排泄量为18.9%，ZNP可显著延迟并且减少粪便中Ast的排泄量。Ast在大鼠体内的代谢非常独特，几乎不发生转化而主要以本体的形式被吸收和血液输送，主要代谢产物为甲基化Ast。被吸收入血后，Ast可在各器官中快速分布且在心脏中浓度相对较高，并主要以本体及甲基化代谢物的形式从尿液中排出。项目研究成果将对龟苓膏的生产工艺和贮藏有指导意义；而利用蛋白载体促进Ast体内吸收可为其他食源性黄酮营养学和促吸收提供方法借鉴。