《Sci》：In Vitro Bioaccessibility and Caco-2 Cell Uptake of γ-Oryzanol from Cooked Rice Containing an Emulsified Formulation
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研究人员采用一种基于白米的包装熟米饭原型，其中添加了含γ-谷维素（γ-oryzanol，一种具有多种生物活性的化合物）的乳化配方（emulsified formulation，EMF）。研究人员比较了体外消化后γ-谷维素的生物可及性（bioaccessibil
研究人员采用一种基于白米的包装熟米饭原型，其中添加了含γ-谷维素（γ-oryzanol，一种具有多种生物活性的化合物）的乳化配方（emulsified formulation，EMF）。研究人员比较了体外消化后γ-谷维素的生物可及性（bioaccessibility）及其随后被Caco-2肠道模型细胞的摄取情况。γ-谷维素生物可及性在EMF熟米饭和白米熟饭中高于糙米熟饭。由于EMF含有磷脂（phospholipids），其影响脂溶性成分的生物可及性和肠道吸收，研究人员考察了其对摄取的影响。溶血磷脂（lysophospholipids）增强了Caco-2细胞对γ-谷维素的摄取。研究人员向EMF熟米饭中添加米油，将其γ-谷维素含量调整至与糙米熟饭相当。EMF熟米饭显示出比糙米熟饭更高的γ-谷维素生物可及性。研究人员将生物可及γ-谷维素组分稀释后，采用体外消化与细胞摄取联合模型应用于细胞。来源于EMF熟米饭的生物可及组分中γ-谷维素的细胞摄取量高于来源于糙米熟饭者。最后，研究人员利用在线计算机模拟评估了γ-谷维素各组分的生物活性。结果提示，游离阿魏酸（ferulic acid）和阿魏酸酯以及游离三萜醇（triterpene alcohols）可能表现出生物活性。
研究背景方面，自1949年O'Connor等报道米糠油己烷提取物中的未知化合物以来，γ-谷维素的研究经历了从结构鉴定到功能开发的漫长历程。1954年Kaneko和Tsuchiya因该成分具有促进生长和生殖相关特性而将其命名为"oryzanol"，后续研究证实其由三萜醇阿魏酸酯组成，主要包括环阿屯醇阿魏酸酯（cycloartenol ferulic acid ester）、24-亚甲基环阿屯醇阿魏酸酯（24-methylenecycloartanol ferulic acid ester）、菜油甾醇阿魏酸酯（campesterol ferulic acid ester）和β-谷甾醇阿魏酸酯（β-sitosterol ferulic acid ester）四种主要成分。γ-谷维素已被报道具有抗氧化、抗癌、抗肥胖、抗糖尿病、抗脂肪肝、护肝、调节胆固醇、抗炎及抑制活性氧（reactive oxygen species，ROS）产生、神经保护、促进肌肉生长等多种营养和功能特性，在人体中亦有改善抑郁、更年期症状、自主神经系统紊乱、抗痴呆、改善骨骼和肌肉功能及皮肤功能等多方面报道。然而，白米是日本的主食，糙米虽因含有更多γ-谷维素、维生素B1和生育三烯酚等营养成分而有时被推荐，但其营养素吸收可能受限于相对较差的消化性。粗脂肪的吸收效率据报道无论何种制备方式均维持在约50%，这很可能是因为营养素须首先从坚硬的细胞壁基质中释放。对于γ-谷维素这类脂溶性化合物，从食物基质释放后须与膳食脂质、胆汁和胰液分泌形成的混合胶束（mixed micelles）结合，因此掺入混合胶束的量而非单纯摄入量是肠道吸收的重要决定因素。研究人员此前对脂溶性类胡萝卜素的研究表明，溶血磷脂可增强其在混合胶束中的增溶及肠道摄取，含溶血磷脂的乳化配方可增加蔬菜中叶黄素在消化过程中的增溶，混合胶束中的溶血磷脂可促进肠道细胞对类胡萝卜素的摄取，且溶血磷脂亦被证明可增强肠道维生素D吸收。基于此，研究人员提出假设：类似效应可能同样发生于γ-谷维素等其他脂溶性化合物。由于糙米的坚硬细胞壁基质亦影响感官特性，且白米明显比糙米更受偏好，本研究进一步评估了该方法作为在保持白米适口性的同时实现等于或优于糙米之γ-谷维素吸收的策略的可行性。研究人员开展的研究为：以添加含磷脂乳化配方的白米为原料制备包装熟米饭原型，经体外胃肠消化评价γ-谷维素的增溶情况，并将所得增溶混合胶束组分应用于肠道模型细胞评估摄取；同时将含γ-谷维素和溶血磷脂的混合胶束直接应用于肠道模型细胞以确定溶血磷脂对γ-谷维素摄取的影响。此外，研究人员还通过在线计算机模拟评估了γ-谷维素相关组分的生物活性。研究得出的结论为：虽然γ-谷维素含量以糙米熟饭最高、EMF熟米饭次之、白米熟饭最低，但生物可及性以EMF熟米饭和白米熟饭高于糙米熟饭；体外消化过程中γ-谷维素几乎不发生水解；即使将EMF熟米饭的γ-谷维素含量调整至与糙米熟饭相当，前者生物可及性仍更高；磷脂酰胆碱（phosphatidylcholine，PC）抑制γ-谷维素摄取而溶血磷脂酰胆碱（lysophosphatidylcholine，LPC）增强其摄取；在等量γ-谷维素条件下，EMF熟米饭加米油的消化增溶组分中γ-谷维素的细胞摄取量高于糙米熟饭；PASS在线模拟提示游离阿魏酸、游离三萜醇和阿魏酸酯可能各自具有不同的生物活性。重要意义在于：EMF熟米饭有潜力在保持白米熟饭感官特性的同时提高γ-谷维素的生物可及性和细胞摄取，从而在不牺牲适口性的前提下实现优于糙米的γ-谷维素吸收，为通过食品配方设计提高脂溶性生物活性成分的生物利用度提供了新思路。
关键技术方法方面（不超过250字）：研究人员采用体外胃肠消化模型（模拟胃蛋白酶和胰酶消化）评估熟米饭中γ-谷维素的生物可及性；以分化Caco-2人结肠癌细胞作为肠道吸收模型进行细胞摄取实验；采用高效液相色谱（HPLC）定量γ-谷维素（四种主要阿魏酸酯）和游离阿魏酸；建立体外消化与Caco-2细胞摄取联合模型评估实际食品基质中γ-谷维素的肠道吸收；利用PASS在线模拟预测γ-谷维素相关组分的生物活性。样本来源方面，白米和含EMF米由TableMark Co., Ltd.提供，包装糙米购自筑波市超市，米油由Tsuno Food Industries Co., Ltd.提供，EMF由Kewpie Corporation制造。
研究结果方面，3.1 γ-谷维素含量：通过分光光度法和HPLC测定米油及EMF中γ-谷维素含量，HPLC值普遍低于分光光度法值，米糠油差异尤为明显（约一半），可能与HPLC仅测定四种主要阿魏酸酯而分光光度法可捕获其他组分吸收有关。3.2 熟米饭中γ-谷维素含量：每100 g熟糙米、EMF熟米饭和白米熟饭的γ-谷维素含量分别为9.652、1.077和0.435 mg，EMF熟米饭约为糙米熟饭的九分之一但为白米熟饭的2.5倍。3.3 熟米饭中阿魏酸含量：游离阿魏酸含量分别为0.26、0.06和0.06 mg/100 g；总阿魏酸分别为18.79、3.15和2.92 mg/100 g；结合型含量分别为15.42、2.75和2.73 mg/100 g，三种米饭中80%以上阿魏酸以结合型存在。3.4 水分和总脂质含量：三种熟米饭水分均约60%，总脂质含量分别为1.102%、0.851%和0.262%。3.5 生物可及性：γ-谷维素生物可及性在糙米熟饭中略低于60%，在EMF熟米饭和白米熟饭中约为90%，后两者显著高于前者且二者间无显著差异；阿魏酸生物可及性在三种米饭中均为90%–100%，无显著差异。3.6 水解对生物可及性的影响：体外消化过程中γ-谷维素水解率仅为1.04%，是否计入水解产生的阿魏酸对生物可及性计算几乎无影响，省略胰酶亦无显著改变。3.7 油脂对生物可及性的影响：向EMF熟米饭中添加米糠油和米胚芽油使γ-谷维素含量匹配糙米熟饭水平后，随着脂肪含量增加γ-谷维素生物可及性亦增加，顺序为糙米熟饭
讨论部分总结：研究人员指出，米糠油中γ-谷维素的分光光度法与HPLC测定值差异显著，可能归因于分光光度法可捕获HPLC未测定的其他阿魏酸酯（米糠油中已鉴定24种阿魏酸酯）在315 nm附近的吸收。本研究熟米饭水分和脂质含量与文献及日本食品标准成分表基本一致。熟糙米γ-谷维素含量低于前人报道，可能除品种、施肥、收获年份和贮藏等因素外，还与加工和微波烹饪过程中的减少有关。白米中仍可检测到少量γ-谷维素，可能残留于胚乳中。糙米与白米γ-谷维素比值（约20:1）与文献（8:1）不同，可能部分反映来源稻米差异而非仅碾磨所致。三种熟米饭中大部分阿魏酸以结合型存在（82.1%–93.3%），结合型阿魏酸与阿拉伯木聚糖酯键连接，人类缺乏可裂解该酯键的阿魏酸酯酶，因此结合型阿魏酸被认为在人体中吸收不佳；γ-谷维素型阿魏酸酯和游离阿魏酸虽可吸收但含量远低于结合型。体外消化中γ-谷维素水解率约1%，与此前报道γ-谷维素对酶水解具有抗性一致（胆固醇酯酶参与其水解，环阿屯醇阿魏酸酯和24-亚甲基环阿屯醇阿魏酸酯非该酶底物，菜油甾醇阿魏酸酯和β-谷甾醇阿魏酸酯可被水解但24 h仅2.4%）。根据LogP值（β-胡萝卜素17.62、叶黄素14.82、环阿屯醇阿魏酸酯12.25），γ-谷维素组分极性高于叶黄素，预期具有较高生物可及性。EMF熟米饭和白米熟饭虽脂质含量低于糙米熟饭，但γ-谷维素生物可及性约90%，可能因其基质（麸皮）较少；糙米膳食纤维含量高于白米。虽然糙米熟饭γ-谷维素含量为EMF熟米饭的8.935倍，但按生物可及量计算差异缩小至5.763倍；若通过增加EMF或脂肪添加量将EMF熟米饭γ-谷维素含量提高至6.21 mg/100 g并维持90%生物可及性，其可生物可及量（5.59 mg/100 g）将等于糙米熟饭，说明配方设计与绝对含量同样重要。游离阿魏酸的高生物可及性（>90%）与其较高极性（LogP=1.42）一致，但表观生物可及性可能包含γ-谷维素水解产生的游离阿魏酸。添加油脂提高γ-谷维素生物可及性可能通过促进其掺入混合胶束实现；阿魏酸生物可及性在加油EMF米饭中亦较高，可能因初始游离阿魏酸浓度低，少量γ-谷维素水解即可显著提高其表观生物可及性。细胞摄取实验中PC抑制而LPC增强γ-谷维素摄取，与此前类胡萝卜素和维生素D研究一致；LPC可能通过改变细胞间胆固醇分布增强摄取，PC可能通过形成聚集体抑制摄取；消化过程中磷脂水解为溶血磷脂，因此含溶血磷脂的混合胶束更接近肠道实际状态。孵育后残余γ-谷维素在PC和LPC组均高于NoPL但PC与LPC间无差异，表明残余量不能解释摄取差异。环阿屯醇阿魏酸酯单独实验显示类似模式但LPC增强幅度较小（约2倍 vs. γ-谷维素约3倍），可能因γ-谷维素中三种极性较低的组分贡献更大。游离阿魏酸因LogP低、基本水溶性，不形成混合胶束，PC和LPC对其摄取无影响。联合模型中使用30倍稀释是防止细胞溶解/脱落的实际要求；摄取差异部分取决于初始γ-谷维素浓度，EMF+和EMF++摄取高于糙米熟饭但二者间无显著差异。膳食纤维可能通过增加黏度降低γ-谷维素摄取；EMF中磷脂生成的LPC预期增强摄取，添加米油水解释放的游离脂肪酸也可能有类似效应，但本研究中稀释介质含钙可能使游离脂肪酸形成不溶性钙盐而限制其效应。本研究限于体外消化和模型肠道细胞摄取实验，需体内验证。动物研究（大鼠、兔、狗）显示口服γ-谷维素后进入循环并蓄积于脑、肝、肾、脾和肾上腺，阿魏酸为主要代谢物，约80%经粪便排泄；但种属间肠道酶活性差异限制外推至人类。人体证据有限且不完全一致：一项干预研究未在血或尿中检测到原型γ-谷维素而游离阿魏酸浓度升高，提示原型γ-谷维素未被肠道吸收；但日本药品说明书称单次口服75、300和600 mg后血浆浓度呈剂量依赖性关系，且主要以阿魏酸代谢物排泄。综合酶学数据，部分γ-谷维素组分可能被肠道水解而另一些可能保持原型并被吸收。关于生物活性组分，β-谷甾醇和菜油甾醇通常经ABCG5和ABCG8外排转运体返回肠腔，血浓度仅为胆固醇的0.1%–0.14%；环阿屯醇和24-亚甲基环阿屯醇在健康人血清和谷甾醇血症患者血浆中均未检出，但大鼠中环阿屯醇肠道吸收约为β-谷甾醇的4倍，可能具有更大全身暴露和生物活性潜力。既往研究显示γ-谷维素各组分的生物活性存在差异，抗氧化、NF-κB抑制、抗炎和代谢活性因组分和实验体系而异。PASS在线预测显示游离阿魏酸活性谱与环阿屯醇和24-亚甲基环阿屯醇显著不同，后两者显示抗胆固醇、抗血脂异常、抗血栓和抗炎相关预测活性，阿魏酸酯的预测活性谱更接近相应三萜醇而非阿魏酸。环阿屯醇和24-亚甲基环阿屯醇预测有"烯基甘油磷酸胆碱水解酶抑制剂"活性，可能影响与阿尔茨海默病相关的缩醛磷脂代谢，从而可能解释γ-谷维素改善认知功能的报道，但此解释属假设生成性需实验确认。通过普通消费白米熟饭难以获得相当量的γ-谷维素；糙米γ-谷维素含量远高于白米但消化性较差、多种营养素和生物活性成分生物可及性较低且口感评价较差；由于持续消费部分取决于适口性，在不损害白米感官特性的前提下提高γ-谷维素可利用性可能具有优势。本研究的EMF米饭感官评价在外观、风味、味道、黏性、硬度和总体可接受性方面与白米熟饭无差异，且已报道可降低体外消化过程中淀粉水解并降低人体干预试验中的血糖水平，其机制可能涉及EMF磷脂及可能的γ-谷维素相互作用形成的抗性淀粉5，但有待确立。
结论部分翻译：研究人员采用了一种在White rice中添加EMF的包装米饭原型。将该EMF米饭、糙米和白米的匀浆进行体外消化试验以比较γ-谷维素的生物可及性。虽然γ-谷维素含量以糙米熟饭最高、EMF熟米饭次之、白米熟饭最低，但生物可及性以EMF熟米饭和白米熟饭高于糙米熟饭。体外消化试验中γ-谷维素几乎不发生水解。向EMF熟米饭中添加米糠油和米胚芽油使其γ-谷维素含量匹配糙米熟饭水平，即使在这种情况下，加油EMF熟米饭中γ-谷维素的生物可及性仍高于糙米熟饭。EMF含有来源于米油L的磷脂，其在体外消化过程中可能水解形成溶血磷脂。将含γ-谷维素的混合胶束应用于肠道模型细胞以研究PC和LPC对细胞摄取的影响。PC抑制γ-谷维素摄取而LPC增强之，与类胡萝卜素和维生素D等其他脂溶性成分的观察一致。此外，将等量γ-谷维素体外消化试验所得稀释增溶组分应用于肠道模型细胞，加油EMF熟米饭显示出比糙米熟饭更高的γ-谷维素摄取。游离阿魏酸的预测生物活性与环阿屯醇和24-亚甲基环阿屯醇显著不同。虽然环阿屯醇阿魏酸酯和24-亚甲基环阿屯醇阿魏酸酯的许多预测活性与环阿屯醇和24-亚甲基环阿屯醇相同，但阿魏酸酯的活性在许多情况下被估计更高。因此，游离阿魏酸、游离三萜醇和阿魏酸酯可能各自具有不同的生物活性。
