基于INFOGEST 2.0模型的薏苡仁超微粉混悬液与水煎液体外消化行为、化学特征及抗氧化活性比较研究

《Foods》：Comparative Digestive Behavior, Chemical Profiles, and Antioxidant Activities of Coicis Semen Ultrafine Powder Suspension and Water Decoction During In Vitro Gastrointestinal Digestion

　　

本研究采用INFOGEST 2.0模型，比较了薏苡仁超微粉混悬液（CSUP）和水煎液（CSW）在体外胃肠道消化过程中的消化行为、化学成分特征及抗氧化活性。通过肽定量、基于超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）的脂质组学、非靶向代谢组学以及2,2-二苯基-1-苦肼基（DPPH）和2,2'-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)（ABTS）自由基清除试验，分析了肽含量、脂质谱变化、代谢物谱及抗氧化能力。进一步采用研究特异性探索性指标，包括化学等效指数（CE*）、生物等效指数（BE）和化学-生物学偏差指数（CBDI*），评价化学相似性与抗氧化相关差异。与CSW相比，CSUP在胃消化阶段测得肽相关含量约高4～8倍，在肠消化阶段约高7～10倍。脂质组学揭示三酰甘油（TAGs）、二酰甘油（DAGs）及其他脂质相关组分的相对MS信号比例呈阶段依赖性变化，且变化在肠道阶段尤为显著。代谢组学显示CSUP与CSW的代谢物谱存在差异，通路富集分析表明差异代谢物主要富集于类固醇代谢和细胞色素P450相关通路。CSUP表现出较低的DPPH和ABTS半数抑制浓度（IC₅₀）值及较高的BE值，与测试条件下更强的体外自由基清除活性一致，而CBDI*值在肠道早期阶段升高。总体上，CSUP和CSW在测试条件下表现出不同的消化相关特征；CSUP测得肽相关含量更高，体外自由基清除活性强于CSW。这些发现为评价薏苡仁不同制剂形式提供了比较性信息。

薏苡仁（Coicis Semen）为禾本科植物薏苡（Coix lacryma-jobi L. var. ma-yuen (Roman.) Stapf）的干燥成熟种仁，长期作为药食两用资源使用，含有淀粉、蛋白质、脂肪油、多糖、甾醇、酚酸等活性成分，并具有抗氧化、抗炎、免疫调节及脂质代谢调节等活性。其中脂肪油和甘油酯为薏苡仁特征性成分，蛋白消化释放的肽类亦可能贡献其抗氧化潜力。然而食药物质的功能属性不仅取决于初始化学组成，还取决于胃肠消化过程中的释放、降解、转化及生物可及性。在植物种子基质中，蛋白质、脂质和淀粉常包埋于细胞壁或淀粉-蛋白质-脂质复合物中，限制消化酶的可及性，因而食品结构与加工方式可显著影响营养释放和消化动力学。超微粉碎可降低粒径、增大比表面积、破坏细胞壁并改善分散性，可能影响薏苡仁中蛋白水解、脂质转化及亲脂性活性成分释放。但目前对超微粉混悬液与传统水煎液消化行为差异的系统研究有限，亟需比较不同制剂形式在消化过程中的化学与功能差异。

为此，研究人员以同一批次薏苡仁为起始原料，分别制备超微粉混悬液（Coicis Semen ultrafine powder suspension，CSUP）和水煎液（Coicis Semen water decoction，CSW），按起始原料等效量（0.10 g/mL）统一剂量，采用标准化INFOGEST 2.0体外胃肠消化模型（省略口腔阶段），于胃消化（0–120 min）和肠消化（0–180 min）阶段动态采样，系统比较两组的测得肽相关含量、脂质谱动态、代谢物谱及体外抗氧化活性。研究发现，CSUP在整个消化过程中测得肽相关含量均高于CSW，脂质类别相对信号比例呈阶段依赖性变化，代谢物谱差异显著，且CSUP在DPPH、ABTS试验中IC₅₀值更低，表明其体外自由基清除活性更强。该研究为薏苡仁超微粉产品质量评价及功能食品开发提供了比较性实验依据。

研究人员采用的主要技术方法包括：利用INFOGEST 2.0标准化方案模拟体外胃肠消化；采用肽浓度测定试剂盒定量肽相关含量；采用UPLC-MS/MS脂质组学与非靶向代谢组学分析脂质类别相对比例与差异代谢物，结合主成分分析（PCA）与偏最小二乘判别分析（PLS-DA）及100次置换检验筛选差异代谢物（VIP>1，p<0.05），并经MetaboAnalyst进行通路富集分析；采用DPPH与ABTS自由基清除试验测定IC₅₀值；并构建化学等效指数（CE*）、生物等效指数（BE）与化学-生物学偏差指数（CBDI*）三种探索性指标。样本由北京同仁堂提供。

体外胃肠道消化过程中肽含量的动态变化：胃消化阶段CSUP测得肽相关含量于1.5 h升达峰值后略降，CSW始终较低，CSUP约为CSW的4～8倍；进入肠道0 min时两组均较胃2 h突增，该不连续性与肠道消化液、胆汁盐及酶的添加有关，并非即时释放；随后肠道消化过程中CSUP仍高于CSW，至消化结束时约为CSW的7～10倍。

体外消化过程中脂质组分的变化：UPLC-MS/MS共检出43种脂质相关特征，以TAGs、DAGs等为主。胃消化阶段两组均以TAG信号为主，但DAG及其他脂质分布不同；肠道阶段CSUP的TAG相对信号比例升高，DAG及其他组分也随消化时间改变，与CSW呈现不同阶段依赖性模式，变化主要发生于肠道期。

非靶向代谢组学揭示的差异代谢物特征：PCA显示两组分离趋势，PLS-DA证实组间判别，但受样本量限制结果仅视为探索性。富集分析显示差异代谢物主要富集于类固醇激素代谢、内源性甾醇、细胞色素P450底物代谢、类固醇代谢及雌激素生物合成等通路，与脂质类变化一致。

不同消化阶段样品抗氧化活性比较：CSUP的DPPH和ABTS IC₅₀值随胃消化推进逐渐下降，肠道阶段进一步下降并于肠中期达最低值后略回升；CSW呈类似趋势但多数时点IC₅₀值更高，表明CSUP消化产物具有更强的体外自由基清除能力。

化学等效性、生物等效性及综合指数评价：CE*在胃期逐步升高并于1.5 h达峰，肠道0 h后迅速下降并维持低位，表明两组化学组成差异在肠道期加剧。BE在胃期渐升且肠道期高于胃期，于肠1 h达峰，表明CSUP综合体外自由基清除活性更强。CBDI*胃期快速下降并保持低值，肠0.5 h升至峰值50.01后下降，3 h再次回升，反映化学相似性与抗氧化活性关系的阶段依赖性变化。相关性分析显示多数差异代谢物与肽含量正相关、与ABTS和DPPH的IC₅₀值负相关。

讨论部分指出，CSUP较高肽相关含量可能反映超微粉碎改善基质结构、润湿性与分散性，进而影响酶-底物相互作用；脂质信号阶段依赖性重分布可能与基质态及制备工艺有关；代谢物谱差异可能与脂溶性组分释放与转化程度不同有关；抗氧化活性增强可能涉及肽、酚类、甾醇及脂质代谢物的共同作用，但无法确认单一组分贡献。CE*、BE与CBDI*为研究特异性探索性指标，高CBDI*不应解读为化学-生物学解耦或特定生物学机制。研究局限性在于两种制剂在加工方式和基质状态上均不同，起始原料等效量不等于蛋白质、脂质或总固形物投入相等，故结果反映制剂形式综合差异而非超微粉碎独立效应。研究结论为：基于INFOGEST 2.0模型，CSUP消化过程中测得肽含量高于CSW；脂质组学显示两组TAGs、DAGs及其他脂质相关组分相对MS信号分布呈阶段依赖性动态变化；非靶向代谢组学显示差异代谢物主要富集于类固醇代谢、内源性甾醇和细胞色素P450通路；CSUP在多数消化阶段DPPH、ABTS IC₅₀值更低，对应更强体外自由基清除活性。该研究为理解薏苡仁超微粉混悬液与水煎液消化特性差异提供了比较性信息。