糖尿病是由胰岛素分泌和作用缺陷导致的碳水化合物、脂肪、蛋白质等代谢紊乱,长期高血糖和糖耐受量下降为其主要特征。目前,降血糖的研究中有抑制胰岛β细胞凋亡、促进胰岛素分泌,改善胰岛素与靶细胞特异性结合、增强胰岛素敏感性,调节关键酶活性,以及调节肠道菌群等多种途径。在百香果辅助降血糖作用机制研究中,已有文献证明百香果皮中的类固醇、类黄酮等物质可通过降低氧化应激,或通过改善胰岛素敏感性从而调节血糖浓度。
广西大学轻工与食品工程学院的种俸亭、黄子珍、滕建文*等人采用体积分数70%的乙醇溶液提取PFP中的百香果皮醇提取物(PFPE)、百香果果皮醇提余物(PFPR)、百香果皮可溶性膳食纤维提取物(PFSF)和百香果皮不可溶性膳食纤维提取物(PFIF),通过研究PFP、PFPE、PFPR、PFSF和PFIF抗氧化作用以及对消化酶和葡萄糖吸收的影响,探讨百香果皮的体外降血糖效应;将PFP及各提取物与糖尿病大鼠粪便进行离体培养,对离体培养后肠道菌群结构及其代谢产物短链脂肪酸(SCFAs)进行分析,探讨百香果皮对糖尿病大鼠肠道菌群的调整作用,从肠道菌群方面考察百香果果皮降血糖效果及其作用机制。
1、百香果皮活性成分分析
由表2可知,PFP中总膳食纤维质量分数为72.16%,高于人们所熟知的高膳食纤维材料(如麦麸44.46%、米糠37.5%、葡萄皮56.5%、番石榴49%等)。PFPE的总酚和总黄酮质量分数远高于其他提取组分,分别为16.53%、17.07%;而PFPR、PFSF、PFIF以膳食纤维为主。2、百香果皮及其提取物对消化酶活力的抑制作用
α-葡萄糖苷酶活力抑制作用
由图1可知,百香果皮及其提取物对α-葡萄糖苷酶活力均有抑制作用,表现出明显的剂量-效应关系,这与文献结论相同。质量浓度1~10mg/mL时PFPE的α-葡萄糖苷酶活力抑制率显著低于阿卡波糖(P<0.05);质量浓度15~25mg/mL时,与阿卡波糖相比,PFPE的α-葡萄糖苷酶活力抑制率无显著性差异(P>0.05)。质量浓度在10mg/mL以上时,PFPE的α-葡萄糖苷酶活力抑制率显著高于其他百香果皮提取物(P<0.05)。说明PFPE是百香果皮发挥α-葡萄糖苷酶活力抑制作用的主要组分。
α-淀粉酶活力抑制作用由图2可知,百香果皮及其提取物对α-淀粉酶活力均表现出一定的抑制作用,也呈剂量-效应关系,这与文献结论相同。阿卡波糖的α-淀粉酶活力抑制率显著高于百香果果皮及其提取物(P<0.05)。质量浓度5~25mg/mL时,随着质量浓度的增加,PFPE对α-淀粉酶活力的抑制率显著升高(P<0.05)。PFPE对α-淀粉酶活力的抑制率显著高于PFP及其他提取物(P<0.05),但显著低于阿卡波糖(P<0.05)。虽然PFPE对α-淀粉酶活力的抑制率与阿卡波糖相比存在显著差异,但PFPE的总酚质量分数仅为16.53%,若进一步提高百香果皮多酚纯度,其是否具有与阿卡波糖相近的抑制活性还需要深入研究。
消化酶活力抑制IC50由表3可知,百香果皮及各提取物间α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活力IC50均有显著差异(P<0.05)。其中,PFPE表现出较强的α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶活力抑制效果,IC50分别为6.23mg/mL和28.65mg/mL。PFPE的α-葡萄糖苷酶IC50较罗汉果皂苷粗提物(IC50为9.mg/mL)和龙眼壳乙醇提取物(IC50为11.93mg/mL)低,但高于阿卡波糖(IC50为0.14mg/mL);PFPE的α-淀粉酶活力IC50与黄秋葵水提物(IC50为24.6mg/mL)相当,但高于阿卡波糖(IC50为0.23mg/mL)。3、百香果皮及其提取物的体外抗氧化作用
DPPH自由基清除作用
由图3可知,百香果皮及其提取物对DPPH自由基均有一定的清除作用,均表现出明显的剂量-效应关系。这与柑橘皮提取物中DPPH自由基清除率的变化趋势一致。质量浓度4~12mg/mL时VC的DPPH自由基清除率显著高于百香果皮及其提取物(P<0.05),12~20mg/mL时VC的DPPH自由基清除率与PFP及PFPE差异不显著,而以膳食纤维为主的PFPR、PFSF、PFIF的DPPH自由基清除率显著低于PFPE(P<0.05),表明PFPE是百香果皮中发挥DPPH自由基清除作用的主要组分。
ABTS阳离子自由基清除作用由图4可知,PFPE的ABTS阳离子自由基清除率表现出明显的剂量-效应关系,并且显著高于PFP及其他提取物(P<0.05)。PFPR、PFSF及PFIF的ABTS阳离子自由基清除率随着质量浓度的增加均无显著变化(P>0.05)。与DPPH自由基清除率结果相似,PFPE是百香果皮中发挥ABTS阳离子自由基清除作用的主要组分,表明总酚、总黄酮与ABTS阳离子自由基及清除率有密切关系。
体外抗氧化作用IC50由表4可知,百香果皮及各提取物间的DPPH自由基和ABTS阳离子自由基IC50均有显著差异(P<0.05)。PFPE表现出较强的抗氧化能力,其对DPPH自由基和ABTS阳离子自由基的IC50分别为1.89mg/mL和32.25mg/mL,其次为PFP。PFPE的DPPH自由基IC50与菲尔杜德红树莓果渣提取物(IC50为1.41mg/mL)相近,比柑橘皮醇提取物(IC50为7.51mg/mL)小,但大于VC(IC50为0.1mg/mL);PFPE的ABTS阳离子自由基IC50较VC(IC50为0.14mg/mL)小。4、百香果皮及其提取物的葡萄糖透析延迟作用
由表5可知,百香果皮及各提取物均有一定的葡萄糖延迟吸收作用。在透析60~min内,各样品的GDRI均随透析时间的延长逐渐减小,说明对葡萄糖延迟吸收作用随透析时间的延长逐渐减弱;其中PFPR、PFIF、PFSF的GDRI显著高于PFPE(P<0.05),PFSF的GDRI在各样品中最高(P<0.05),说明在葡萄糖延迟吸收能力中,PFPE贡献最小,PFPR、PFIF、PFSF贡献较大,尤其是PFSF,这与文献结论相一致。5、百香果皮及其提取物的肠道菌群调节作用
百香果皮及其提取物对大鼠肠道菌群的影响
由表6可知,与对照组健康大鼠相比,实验组糖尿病大鼠粪便中总厌氧菌、双歧杆菌数量极显著减少(P<0.01),拟杆菌、大肠杆菌数量极显著增加(P<0.01)。由此可见,与正常大鼠相比,糖尿病大鼠存在肠道菌群失调的情况。
发酵产物与pH值的变化由图5可知,随着发酵时间的延长,PBS组pH值在7.5~6.9之间波动,组内pH值无显著差异(P<0.05);菊粉组发酵12h的pH值与发酵0h相比显著下降(P<0.05),之后组内pH值无显著差异(P>0.05),发酵48h时降至最低5.4,之后稳定在5.7左右,说明菊粉能够有效改善体系pH值,抑制大肠杆菌、拟杆菌以及肠球菌等不耐受较低pH值微生物的生长,有利于双歧杆菌(生长pH4.5~7.5)以及乳酸杆菌(生长pH5.5~6.0)的生长。结论
本实验通过对百香果皮及其4种提取物的成分和功能活性进行分析发现:百香果皮具有抑制消化酶活力和抗氧化活性,富含膳食纤维的提取物贡献较小,富含总酚和总黄酮的PFPE具有主要贡献;百香果皮的葡萄糖延迟吸收能力主要归因于膳食纤维,特别是PFSF发挥作用。体外肠道菌群发酵实验结果表明,PFP及其4种提取成分均能被高血糖大鼠肠道菌群利用产生SCFAs,能不同程度地富集乳酸杆菌、双歧杆菌,抑制致病菌,PFSF调节高血糖大鼠肠道菌群结构的效果最好,因为其产SCFAs较多,能够很好地促进双歧杆菌和乳酸杆菌的生长,抑制致病菌的生长。后续研究可以从提升百香果皮的多酚纯度和对活性多酚单体的分离鉴定角度出发,提升百香果皮的功能活性,从肠道菌群角度深入探究百香果皮的降血糖效果及作用机制。
本文《百香果皮体外抑制葡萄糖吸收、抗氧化及调节高血糖大鼠肠道菌群结构的作用》来源于《食品科学》年42卷5期-页,作者:种俸亭,黄子珍,滕建文,韦保耀,黄丽,夏宁。DOI:10./spkx--20226-。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
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