莲藕多糖与多酚的非共价相互作用及其复合物对巨噬细胞功能调节机制研究

多糖和多酚是植物源食物中不可或缺的生物活性成分,它们在食品加工过程中极易发生相互作用,改变食品体系的理化特性,进而影响食物的感官品质、营养性质及功能活性。莲藕作为药食两用的食物,富含活性多糖和多酚。为丰富莲藕营养健康产品资源利用及营养品质调控的理论基础,研究莲藕多糖与多酚的3-Methyladenine生产商相互作用规律与机制,并探析复合物的理化特性与对巨噬细胞生物活性的影响,主要研究内容和结果如下:(1)采用水提醇沉法制备莲藕多糖(LRP),将LRP与阿魏酸/绿原酸(FA/CHA)物理混合,考察温度、pH、质量比以及离子浓度对FA、CHA结合量的影响。以FA、CHA结合量为指标,采用单因素试验和响应面试验优化复合物制备工艺:在温度Genetically-encoded calcium indicators0℃、pH 7、LRP-FA质量比2:1的条件下,FA结合量为110.22 mg/g;在温度15℃、pH 5、LRP-CHA质量比1:4的条件下,CHA结合量为2179.09 mg/g。结合温度、pH和离子浓度对FA/CHA结合量的影响,推断二者的相互作用以氢键为主。同时还考察了不同温度和消化条件对LRP-FA、LRP-CHA复合物稳定性的影响,结果发现:复合物中FA、CHA的解离率与温度呈正相关,低温有助于保持复合物的稳定性;此外,唾液、胃液和肠液消化液中,复合物中的FA和CHA的解离率均低于25%,表现出一定的消化稳定性。(2)制备不同多酚结合量的LRP-多酚复合物,其中LRP-FA复合物中FA结合量分别为121.57、61.18、34.79 mg/g,LRP-CHA复合物中CHA结合量为2359.58、1276.71、545.08mg/g。与LRP相比,所得到的复合物在结构和功能特征上有显著差异。紫外和红外光谱结果表明,相比于混合物,复合物中属于FA和CHA的特征峰随着多酚结合而减弱或消失,尤其表现在红外光谱中的酚羟基和苯环信号的减弱。同时LRP-多酚复合物的平均Mw比LRP高1.11~2.27倍。多酚结合能有效增强LRP对DPPH自由基的清除能力和FRAP能力,其效果与多酚的结构和结合量密切相关。此外,通过刺激巨噬细胞NO生成和TNF-α分泌,LRP-多酚复合物的非共价结合对巨噬细胞的激活有积极作用。游离多酚可以抑制LRP诱导的NO生成,但这种抑制作用在形成非共价结合后消失。(3)采用离子交换树脂纯化制备莲藕纯多糖(PLRP),并制备其多酚复合物。结合光谱、色谱、波谱以及电镜等方法分析PLRP和其多酚复合物在结构和微观特征方面的差异。由~1HNMR图谱可知,PLRP中既存在α构型又存在β构型。在化学位移6.33~7.45 ppm范围内,与其混合物相比MC3生产商,PLRP-多酚复合物化学位移峰明显减弱,甚至在PLRP-FA中消失。另外混合物相比于复合物,在吡喃糖单元区域5.22~5.32 ppm之间,表现为峰值强度的改变以及峰数目的减少。同时根据紫外光谱中归属于多酚的特征吸收峰以及红外光谱中归属于多酚芳香核吸收带的特征峰在PLRP-FA和LRP-CHA中减弱或消失,而且在3382 cm~(-1)处的O-H比其混合物的吸收峰宽,证实了PLRP与多酚之间发生了相互作用,推断PLRP与多酚之间可能通过氢键和疏水相互作用发生非共价结合。通过结合,两类复合物中分子质量介于4.0≤lg Mw<5.0级分的相对含量均显著增加到90.9%和90.4%,且同时产生较高分子量组分(6.0≤lg Mw<7.0)。通过扫描、透射电镜可知,PLRP呈现链式结构且分布较均匀,当与多酚进行非共价结合后,复合物通过自组装形成片层结构。酚类物质与PLRP通过非共价结合,有利于形成分子量更高、构象更致密的复合物。(4)采用体外模型评价PLRP-多酚复合物的免疫调节和抗氧化活性。结果发现:PLRP及PLRP-多酚复合物均可不同程度刺激巨噬细胞NO生成,但PLRP与多酚的非共价结合并不能显著提升其刺激活性(P>0.05)。H_2O_2引发巨噬细胞中MDA含量显著升高、T-AOC水平和SOD活性显著降低,而不同剂量PLRP和PLRP-多酚复合物有效改善这一氧化应激损伤,且在高剂量(200μg/mL)下PLRP-多酚复合物的应激保护作用显著强于其相应的混合物和游离多酚(P<0.05)。进一步使用RNA-seq技术研究相关差异基因表达信息,探析PLRP-多酚复合物的巨噬细胞功能调控机制可能主要涉及氧化磷酸化通路、Fox O信号通路、TNF信号通路、IL-17信号通路、MAPK信号通路、NF-kappa B信号通路、细胞因子受体相互作用、HIF-1信号通路、糖酵解/糖异生等通路。本研究围绕莲藕多糖与多酚之间的非共价结合,探讨了多酚结合对其复合物理化特征和功能活性的影响,可为其功能因子的开发利用和产品的营养品质调控提供参考。