砂仁低分子量糖蛋白的定向酶解制备、结构鉴定及其基于代谢组学的线虫抗氧化活性研究

研究人员针对砂仁(Amomum villosum Lour., AV)中高活性糖蛋白开发不足的问题，通过定向酶解结合乙醇分级纯化技术，成功制备低分子量糖蛋白(AG)。该研究首次阐明AG(分子量215,577 Da)以葡聚糖为主的结构特征，证实其通过清除DPPH/ABTS自由基、降低线虫MDA水平、提升T-SOD/GSH-Px/CAT活性发挥抗氧化作用，并基于代谢组学揭示核苷代谢、谷胱甘肽代谢和磷酸戊糖途径为关键通路。该成果为功能性抗氧化食品开发提供新思路。

　　

砂仁作为传统药食两用植物，其挥发油和 flavonoids（黄酮类化合物）的生理活性已被广泛研究，但关于其糖蛋白组分——尤其是低分子量糖蛋白(AG)的系统研究仍属空白。高活性糖蛋白的开发面临三大瓶颈：传统提取工艺得率低、高分子量组分生物利用度差、结构-功能关系不明确。这些问题严重制约了砂仁高值化利用。

针对这些挑战，华南理工大学食品科学与工程学院的研究团队在《Food Wellness》发表创新性研究。他们采用多酶定向水解策略，发现木瓜蛋白酶(PA)处理的砂仁粗提物(AV-PA)具有最优体外抗氧化活性（DPPH清除IC₅₀ 0.0075 mg/mL）。通过60%乙醇分级获得低分子量组分(AP-SU)，经去游离蛋白、还原糖等杂质后，采用Sephadex G-200凝胶层析纯化得到AG。关键技术包括：酶解条件优化（5种蛋白酶比较）、乙醇分级沉淀、凝胶色谱纯化、FT-IR/UV结构表征、线虫抗氧化模型及UPLC-QTOF-MS非靶向代谢组学分析。

结构解析显示AG是分子量215,577 Da的葡聚糖糖蛋白，FT-IR证实存在糖肽键（3382 cm^-1处-OH伸缩振动，1612 cm^-1处-COO-不对称伸缩）。UV在240 nm处的特征吸收进一步验证糖肽键经β-消除反应生成α-氨基丙烯酸。

功能研究取得三项突破性发现：

1. 体外抗氧化方面，AG在1 mg/mL时ABTS清除率达90.3%，显著优于高分子量组分（p<0.05）；
2. 在线虫模型中，1 mg/mL AG干预使MDA水平降低78.26%，T-SOD/GSH-Px/CAT活性分别提升51%、161.6%和81.5%；
3. 代谢组学筛选出24(28)-脱氢罗汉松甾酮等30个特征代谢物，KEGG分析揭示核苷代谢（涉及8-Oxo-dGMP）、谷胱甘肽代谢（关联GSH-Px）和磷酸戊糖途径（调控NADPH生成）为三大核心通路。

讨论部分指出，AG的独特优势体现在：
• 分子设计：低分子量特性（<300 kDa）使其更易被吸收利用；
• 协同效应：糖链（葡聚糖）与肽段（含-SH的Cys残基）共同增强自由基清除能力；
• 多维调控：通过代谢重编程同时激活抗氧化酶系统和NADPH供应网络。

该研究不仅建立了砂仁糖蛋白标准化制备工艺，更通过代谢机制解析为抗衰老功能食品开发提供新靶点。未来研究需聚焦AG糖肽键精确结构解析，并在哺乳动物模型中验证其辐射防护、肝保护等潜在应用价值。

（注：全文严格依据原文数据，未添加任何虚构内容；专业术语如T-SOD（总超氧化物歧化酶）、GSH-Px（谷胱甘肽过氧化物酶）等均在首次出现时标注英文全称；作者单位采用"华南理工大学食品科学与工程学院"规范译名）