摘要

  1.朝鲜蓟是促进健康的化合物的相关来源，例如多酚和倍半萜内酯。在这项研究中，通过结合体外消化和大肠发酵、代谢组学和 Caco-2 人肠道细胞模型，评估朝鲜蓟成分的生物可及性和肠道生物利用度。此外，还探讨了朝鲜蓟多酚调节体外淀粉消化率的能力。基于液相色谱四极杆飞行时间 (UHPLC/QTOF) 质谱结合多变量统计的非靶向代谢组学方法用于综合筛选生、消化和发酵朝鲜蓟的植物化学成分。

  2.总体而言，检测到大量的酚酸和倍半萜内酯，分别为 13.77 和 11.99 mg·g-1。在体外大肠发酵 20 小时后，观察到多酚和倍半萜内酯含量降低。表征原材料的最丰富的化合物(即绿原酸和氰基苦苷等价物)显示出1.6% 的平均生物可及性百分比。黄酮类化合物(例如花青素和黄酮等价物)的生物可及性百分比最高(平均为 13.6%)。然而，记录的黄酮醇、酚酸和倍半萜内酯的相对较高的生物利用度值(从 71.6% 到 82.4%)表明这些化合物能够通过 Caco-2 单层运输。通过 Caco-2 模型具有最高渗透率的酚类化合物包括低分子量酚类，如酪醇和 4-乙基邻苯二酚；异黄酮3-O-甲基紫罗兰酮、牛尿酚4-O-葡糖苷酸和羟基异黄酮；以及糖基化花青素的甲基和乙酰基衍生物。因此，尽管人类体内验证试验被认为是可能的，但目前的研究结果提供了对胃肠道和大肠过程后朝鲜蓟多酚和倍半萜类生物利用度的机制影响的见解。

  研究思路：

  实验结果：

  1.UHPLC-QTOF质谱法表征朝鲜蓟提取物

  在我们的实验条件下，假定注释了 365 种化合物，与其他类别相比，黄酮类化合物的频率最高(144 种化合物)。此外，酚酸占 103 种化合物，其次是酪醇等价物、木脂素和芪(分别为 62、28 和 23 种注释)。有趣的是，在注释的五种倍半萜内酯中，我们发现了大量的脱氢氰基苦苷，其次是罗汉明和三萘三醇。表 S1 提供了在朝鲜蓟粗提物中注释的所有多酚和倍半萜内酯的详细列表，以及相应的复合质谱。从定量的角度来看，23 种化合物在其化学类别中是最丰富的(表 S1)。在这方面，在酚酸中，异构形式的咖啡酰奎宁和咖啡酸是最具代表性的羟基肉桂酸，而异构形式的羟基苯甲酸(即 2、3 和4) 表征了羟基苯甲酸。此外，花青素的异构形式是最丰富的花青素，而四甲基黄芩素则以黄酮组为特征。有趣的是，我们观察到其他丰富的化合物，例如芝麻酚(属于木脂素)和四甲氧基芪衍生物(芪)。总体而言，使用的非靶向方法可以更深入地探索朝鲜蓟头的多酚成分。本课题重点关注将生物可及的植物化学物质输送到肠道的能力，以及评估对消化酶的可能抑制活性。

  从图中可以看出，酚酸和倍半萜内酯是含量最多的化合物(p < 0.05)，分别为 1376.90 和 1199.87 mg·100 g-1 ，其次是酪醇当量(587.83 mg·100 g-1)和木脂素(288.30 mg·100g-1)。在黄酮类化合物(285.82 mg·100 g−1)中，黄酮含量最高(p < 0.05)，而花青素和芪的含量最低(平均为 45.42 mg·100 g−1;p < 0.05)。以下研究旨在监测 AE 对淀粉组分的影响以及远端多酚和倍半萜内酯的命运)模拟体外大肠发酵的肠道.抗氧化剂通过模拟体外大肠发酵对淀粉组分和肠道远端多酚和倍半萜内酯的命运。

  2.朝鲜蓟提取物对不同淀粉组分的调制

  平均而言，用作对照的熟玉米淀粉(即 0% AE)显示出最高的 RDS(84.4 g·100 g-1 干淀粉)和最低的 RS(1.1 g·100 g-1 干淀粉)含量(p < 0.05)。与对照相比，添加 AE 以剂量依赖性方式降低 (p < 0.05) RDS 含量，在 AE 添加水平为 25 时，平均降低百分比约为 -2.2%、-3.8% 和 -8.3%分别占总淀粉的 %、50% 和 100%。此外，在最高 AE 包含水平(即总淀粉的 100%)下，与对照相比，SDS 增加了约 47.9%(p < 0.05)，而 RS 分数增加了约 75.2%(p < 0.05)。

  3.多酚和倍半萜内酯的体外生物可及性和生物利用度

  通过耦合非靶向代谢组学和基于 Caco-2 细胞的模型，在体外胃肠道和大肠发酵后研究了朝鲜蓟头中多酚和倍半萜内酯的命运和生物利用度。第一个集群由原材料的样品复制组成，而第二个集群由体外消化和大肠发酵过程结束时收集的等分试样以及来自 Caco-2 细胞模型的渗透和未渗透部分组成。很明显，一些表征原料的母体化合物在体外大肠发酵过程中往往会消失，从而形成新的代谢物，这可能是由于微生物群处理和酶促反应。从定性的角度来看，我们发现体外大肠发酵确定了注释化合物(234 种化合物)的普遍减少，记录了 110 种黄酮类化合物、21 种木脂素、39 种酪醇当量、43 种酚酸、4 倍半萜内酯和 16 芪.在体外大肠发酵过程中注释的化合物及其相应的复合质谱报告在表 S1 中。总体而言，在体外大肠发酵 20 小时时，我们观察到了小肠木脂素肠内酯和肠二醇的形成(表 S1)。这些化合物是由人体结肠中的微生物从植物木脂素中形成的。因此，它们的检测与起始材料中植物木脂素的存在是一致的;事实上，根据文献，丁香脂素和松脂醇的最终微生物产物，以及几种中间体是肠二醇及其氧化形式，即肠内酯。关于原料中的绿原酸，我们发现一些表明生物利用度因类别而异的化合物。在模拟体外消化和发酵过程后，无监督 HCA 有效地天真地描述了多酚和倍半萜内酯的主要变化。关于原料中的绿原酸，我们发现了几种与肠道加工相关的代谢物与肠道微生物群处理相关的代谢物，如咖啡酸和羟基苯丙酸的异构体(表 S1)。总体而言，非靶向代谢组学还允许观察与类黄酮分解代谢相关的几种代谢物。特别是，最具代表性的分解代谢途径是黄酮和异黄酮类化合物，记录了几种可能由微生物分解代谢活动产生的葡糖苷酸。

  非靶向代谢组学分析证实了这些化合物在大肠中具有生物可及性，尽管检测到的生物可及性百分比值较低(表 2)。

  从表中可以看出，花青素(14.2%)和黄酮(13%)的生物可及性百分比较高，其次是木脂素(7.7%)。朝鲜蓟中最具特征的两类生物活性物质，即倍半萜内酯(1.6%)和酚酸(1.6%)，记录了最低的生物可及性值。根据对酚酸的观察，我们发现体外胃肠道过程对倍半萜内酯含量有很大影响(表 2)；事实上，长春花碱当量从1199.87降至 19.94 mg/100g(生物可及性 = 1.6%)。总体而言，考虑到分析方法和体外大肠发酵条件存在的差异，我们的研究结果很难与现有文献进行比较。此外，根据我们的数据，在提供观察到的生物可及性值时，不可能区分食物基质-载体的贡献(即膳食纤维的影响)和酚类物质的微生物转化。事实上，它可能是这两个因素的组合，尽管通过观察检测到的特定酚类代谢物可以假设微生物过程的明显贡献(表 S1)。

  此后，使用 Caco-2 细胞单层作为大肠吸收模型，评估了朝鲜蓟中多酚和倍半萜内酯的生物利用度。通过使用 UHPLC-QTOF 质谱分析模拟血浆隔室的基底外侧(渗透部分)，目的是深入了解多酚和倍半萜类化合物的吸收和生物利用度。获得的结果列于表 S1。从表 S1中可以观察到，在基底外侧(渗透)部分中检测到 129 种化合物，等效物(倍半萜内酯，82.4%)的生物利用度百分比最高，其次是儿茶素和绿原酸等效物(黄烷-3-醇和酚酸，分别为 71.6% 和 67.6%)。值得注意的是，倍半萜内酯和 flavan-3-ols 都是记录最低生物可及性值的类别。最后，火山图分析(结合 ANOVA 和倍数变化分析)用于选择那些在渗透和发酵馏分之间发生显着变化的化合物。总体而言，检测到 69 种化合物(包括一些异构结构;表 S1)，与发酵部分相比，渗透物中有明显的下降趋势(平均为 -84%)，从而证实了从无监督 HCA 获得的结果(图2)。从渗透率最高的酚醛树脂来看，酪醇和4-乙基邻苯二酚等低分子量酚醛树脂；异黄酮3-O-甲基紫罗兰酮、牛尿酚4-O-葡糖苷酸和羟基异黄酮；与糖基化花青素的甲基和乙酰基衍生物一起是 Caco-2 生物可利用部分中最具代表性的化合物(表 S1)。

  结论：

  朝鲜蓟已被证实是酚类化合物和倍半萜内酯的营养相关来源。我们基于体外消化和发酵以及代谢组学的研究结果强调，只有有限的一部分初始量在大肠中变得可生物利用。尽管如此，酚类物质在消化和发酵过程中经历了广泛的转变，导致出现了较低分子量的酚类化合物。尽管记录的生物利用度值较低，但 Caco-2 生物利用度测定允许记录良好的生物利用度值，特别是对于倍半萜内酯和较低分子量的酚类物质。这些结果突出了除了原料中的含量外，还要考虑消化和发酵过程所起的关键作用的重要性。尽管总是建议进行体内确认，但所提出的方法可能会为消化相关过程的贡献提供有用的见解。