传统与现代制备方式对马黛茶（Ilex paraguariensis）生物活性物质胃肠命运及抗氧化活性的影响

《FOOD SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY》：Influence of traditional and emerging preparation methods on the gastrointestinal fate and antioxidant activity of yerba mate (Ilex paraguariensis) bioactives

　　

本研究评估了传统与现代消费方式对马黛茶（Ilex paraguariensis）生物活性物质的胃肠命运、消化稳定性及生物可及性（bioaccessibility）的影响。研究人员考察了三种制备方式：静态浸渍（static infusion）、模拟吸食马黛茶（simulated chimarr?o）以及马黛茶胶囊加压萃取（pressurized extraction，19 bar），所有方式均使用72 °C的水制备。对提取物中的酚类化合物（phenolic compounds）、黄酮类化合物（flavonoids）、鞣质（tannins）、芦丁（rutin）、绿原酸（chlorogenic acid）、咖啡因（caffeine）、可可碱（theobromine）、皂苷（saponins）以及抗氧化能力（DPPH和ABTS法）进行了表征。制备方式显著影响了生物活性物质的释放、消化稳定性和生物可及性（p < 0.05）。对照浸渍液显示出较高的酚类水平，而模拟吸食马黛茶促进了更高的初始化合物释放，胶囊萃取则使某些化合物在肠道阶段表现出更强的消化稳定性。甲基黄嘌呤类（methylxanthines）表现出高生物可及性，而皂苷在整个模拟消化过程中显示出高持久性。酚类化合物与抗氧化活性之间存在正相关性。这些发现表明，消费方式在体外胃肠条件下调节了化合物的消化稳定性和生物可及性。

论文解读：传统与现代制备方式对马黛茶生物活性物质胃肠命运及抗氧化活性的影响

一、研究背景与目的

近年来，学界日益关注植物源性饮料中生物活性物质的化学组成及其在胃肠道中的命运与生物可及性（bioaccessibility），因为这些因素可能影响化合物的潜在生物学效应。马黛茶（Ilex paraguariensis）在南美多国以吸食马黛茶（chimarr?o）、凉饮马黛茶（tereré）和热浸渍等形式被传统消费，其富含多酚（polyphenols）、甲基黄嘌呤（methylxanthines）如咖啡因（caffeine）和可可碱（theobromine）以及皂苷（saponins），具有抗氧化、抗炎和兴奋等特性。尽管马黛茶消费在全球范围内扩张，并以袋泡茶、咖啡机胶囊或即饮饮料等形式销售，但目前关于不同消费实践如何影响其生物活性物质的释放、消化稳定性及生物可及性的信息仍然有限。现有研究表明，冲泡条件如温度、时间和颗粒大小会影响多酚和咖啡因的提取，而酚类化合物在碱性肠道环境中易发生水解、沉淀和络合等转化。然而，对于传统（如吸食马黛茶）与新兴（如胶囊加压萃取）制备方式在调控化合物胃肠命运的差异尚缺乏系统比较。因此，本研究旨在评估三种制备方式——非加工叶片的静态浸渍（对照）、模拟吸食马黛茶以及胶囊加压萃取——对马黛茶提取物产率、化学成分、模拟胃肠消化过程中的生物可及性及抗氧化活性的影响，以期为理解消费方式与化合物功能性之间的关系提供依据。

二、研究方法概述

研究人员采用三种制备方式处理马黛茶（品种为Embrapa开发的Cambona 4，采集于巴西南里奥格兰德州Machadinho实验田）：对照浸渍（叶片于35 °C干燥36小时后研磨至粒径<1 mm，72 °C水浸泡10分钟）、模拟吸食马黛茶（工业加工马黛茶经sapeco、60–140 °C干燥约330分钟及研磨至<2 mm，72 °C水浸泡120秒）以及胶囊加压萃取（市售马黛茶胶囊，使用Nespresso?机器在19 bar压力、72 °C下萃取15 ± 1秒）。所有方法标准化为样品质量2.6 g和最终提取物体积55 mL。研究人员对提取物进行化学表征，包括总酚（Folin–Ciocalteu法，以没食子酸当量计）、总黄酮（硝酸铝比色法，以槲皮素当量计）、总鞣质（Folin–Denis比色法，以鞣酸当量计）、芦丁、绿原酸、咖啡因、可可碱（高效液相色谱-高分辨质谱联用法，HPLC–DAD/ESI–MS?）以及总皂苷（正丁醇液-液分配后重量法）。抗氧化活性通过DPPH自由基清除法（以IC₅₀值表示）和ABTS阳离子脱色法（以Trolox当量计）评价。体外胃肠模拟涵盖口腔、胃、十二指肠、回肠及大肠阶段（大肠阶段采用单菌种Escherichia coli孵育模型，监测12、24和48小时），生物可及性定义为各阶段后剩余可测化合物占初始含量的百分比。所有实验重复三次，数据经方差分析（ANOVA）和Tukey多重比较检验（p < 0.05）。

三、研究结果

提取产率：三种方法的提取产率差异显著（p < 0.05）。对照浸渍产率最高（19.67%），与较长的提取时间（10分钟）有关；模拟吸食马黛茶产率居中（16.46%），受短接触时间（120秒）及原料加工影响；胶囊加压萃取产率最低（11.43%），尽管压力高达19 bar，但极短的溶剂-基质接触时间（15秒）限制了扩散。研究表明，提取产率本身不能预测抗氧化活性或消化稳定性。

提取物化学成分：对照浸渍在所有检测成分中含量最高，反映长时间静态提取的优势。模拟吸食马黛茶中总酚、黄酮、鞣质、芦丁、绿原酸和可可碱均显著低于对照（p < 0.05），可能与工业加工（sapeco和高温干燥）及短提取时间有关。胶囊加压萃取中芦丁、绿原酸和可可碱含量最低，但皂苷含量（44.5 mg/L）高于模拟吸食马黛茶（34.5 mg/L），提示高压机械作用可能促进皂苷释放。咖啡因在三种方法间无显著差异。DPPH法的IC₅₀值在各处理间无统计差异，但ABTS法显示胶囊萃取抗氧化能力最高（1038.85 mg Trolox/L），表明不同抗氧化测定方法对化合物组成变化的敏感性不同。

多酚的胃肠模拟后生物可及性：所有制备方式和化合物（总酚、黄酮、鞣质、芦丁、绿原酸）的可测百分比随消化进程逐渐下降。模拟吸食马黛茶在初始阶段（口腔和胃期）总酚可及性较高，提示快速提取有利于更可溶形式的释放；胶囊萃取在肠道后期保留较少的总酚，但黄酮和鞣质的下降幅度较小，表明加压萃取产生更稳定的组分。绿原酸在整个消化过程中保持相对高的残留比例，显示对消化环境的抵抗性。芦丁在早期阶段的相对损失在各方法间相似。

甲基黄嘌呤的胃肠模拟后生物可及性：咖啡因和可可碱在所有制备方式下均表现出高保留率。咖啡因损失极小，在48小时后仍保持高水平，与其低分子量、高水溶性和宽pH范围稳定性一致。可可碱保留率略低，但约70%初始含量在48小时后仍可检出，显示较高稳定性。

皂苷的胃肠模拟后生物可及性：皂苷表现出最高的消化稳定性，平均生物可及性在口腔期为80–85%，在48小时肠道后期仍维持在75–82%，显著高于多数多酚。这归因于皂苷对酶解和pH变化的相对抵抗性。

抗氧化活性变化：抗氧化活性在口腔和胃期很高（95–99%），但在十二指肠期急剧下降，至48小时后降至21–26%。最大降幅出现在胃期向十二指肠期过渡时，与pH从酸性转为弱碱及胆汁和胰酶引入有关。相关性分析显示，鞣质（r = 0.88）、黄酮（r = 0.83）和总酚（r = 0.77）与48小时后的抗氧化活性相关性最强，皂苷相关性较弱（r = 0.42），咖啡因呈中等相关（r = 0.63）。

四、讨论与结论

研究表明，制备方式不仅影响马黛茶的提取产率和化学成分，还调节其生物活性物质在模拟胃肠消化过程中的消化稳定性和生物可及性。值得注意的是，较高的提取产率并不必然对应更高的抗氧化活性或消化稳定性，说明初始化合物浓度不能单独预测其在消化过程中的行为。具体而言，静态浸渍促进酚类化合物的最高回收，而胶囊加压萃取产生更高的ABTS抗氧化活性和某些化合物在肠道阶段的更强稳定性；模拟吸食马黛茶有利于可溶性化合物的快速释放，但整体稳定性较低。与多酚相反，甲基黄嘌呤在所有制备方式下均保持高生物可及性，皂苷则在消化后期表现出高持久性。研究人员指出，本研究的一个局限性在于大肠阶段使用了E. coli单菌种模型，未能再现人类肠道微生物群的分类学和代谢复杂性，因此结果不应被解读为结肠微生物代谢的证据。未来需采用人粪便接种物或验证过的复杂微生物发酵模型来研究马黛茶生物活性物质的微生物转化。总体而言，这些发现提供了证据，表明马黛茶生物活性物质的行为不能仅从其初始化学成分推断，强调了同时考虑提取特性和消化稳定性的重要性。