《Food Bioscience》：Rutin-Grafted
Dendrobium officinale Polysaccharides: Preparation, Characterization, and Protection against Exercise-Induced Oxidative Stress and Inflammation
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摘要铁皮石斛多糖（DOP）和芦丁具有抗氧化潜力，但由于DOP分子量高且芦丁水溶性差，其应用受到限制。本研究利用抗坏血酸/H2O2氧化还原体系制备了芦丁接枝的DOP结合物（DOP1-RU），该体系同时降低了多糖的分子量。DOP1-RU的接枝率为16%，表观溶解度为35.6毫克/毫升
摘要
铁皮石斛多糖（DOP）和芦丁具有抗氧化潜力，但由于DOP分子量高且芦丁水溶性差，其应用受到限制。本研究利用抗坏血酸/H2O2氧化还原体系制备了芦丁接枝的DOP结合物（DOP1-RU），该体系同时降低了多糖的分子量。DOP1-RU的接枝率为16%，表观溶解度为35.6毫克/毫升。傅里叶变换红外光谱（FTIR）、质子核磁共振（1H NMR）以及UV–Vis显色试剂分析均证实了芦丁的整合，且推测可能存在与B环相关的连接区域。与DOP相比，DOP1-RU在体外表现出更强的自由基清除能力。在渐进负荷游泳模型中，DOP1-RU能够降低促炎细胞因子水平，提升肝脏谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）活性及血浆总抗氧化能力（T-AOC）。血浆代谢组学分析还显示胆汁酸和氨基酸代谢发生了变化。这些结果表明，多糖与黄酮类化合物的接枝是一种有望克服高分子量多糖和疏水性小分子应用瓶颈的策略，从而实现功能上的协同增强。
引言
铁皮石斛 Kimura et Migo是一种兼具药用和食用价值的植物，有着悠久的传统应用历史（Chen等，2021）。植物化学研究已发现其含有多种生物活性成分，包括多糖、黄酮类、生物碱、二苯基乙烯类以及菲类化合物。其中，铁皮石斛多糖（DOP）含量丰富，占干重的30%以上，被认为是决定该植物资源功能性价值的关键因素（Chen等，2021；Guo等，2025）。DOP主要由甘露糖和葡萄糖组成，具有复杂的线性或分支结构。正是由于高含量和结构多样性，DOP成为开发具有特定理化性质和功能特性的食品用碳水化合物成分的理想原料。先前的研究表明，DOP具有抗氧化活性，能够激活Nrf2/HO-1通路并增强抗氧化酶的活性，同时还可能调节运动相关的疲劳反应以及机体的新陈代谢（M. Cai等，2023；Guo等，2025；Han等，2025；X. Yang等，2024）。然而，天然DOP的分子量通常很高（>70 kDa），溶液粘度也较大，这可能限制其在功能食品中的分散性、胃肠道吸收率以及进一步的应用（M. Cai等，2023）。降低多糖的分子量可改善其理化性质，而低分子量多糖（<30 kDa）相较于高分子量多糖，具有更好的吸收性、组织分布性和生物活性（Dou等，2025；Du等，2025；Y. Yang等，2025；Ye等，2025）。
芦丁是铁皮石斛中主要的黄酮类化合物之一，具有抗氧化、抗炎以及保护心血管的作用（Mao等，2021）。其酚羟基可直接清除自由基（•OH、O2•-和DPPH•），抑制脂质过氧化，并提升机体的抗氧化防御能力（Mao等，2021）。但芦丁的水溶性极低（25°C时约为0.016毫克/毫升），口服生物利用度也很低（约0.8%），这使得难以在胃肠道中达到有效浓度（Owczarek-Januszkiewicz等，2022）。因此，提高芦丁的生物利用度至关重要；已有研究表明，通过益生菌生物转化或酶法糖基化等方法可提升其吸收率和药理活性（Kang等，2025；Tian等，2025）。所以，需要一种策略既能降低DOP的分子量，又能提高芦丁的溶解度并增强其输送效率，从而充分发挥这两种天然成分的互补优势。
为了解决这些应用上的瓶颈，人们常常通过化学修饰来改善多糖的理化性质和生物活性。目前已有多种改性方法被探索，包括硫酸化、羧甲基化、磷酸化、氧化、酯化和胺化等，这些方法旨在提升多糖的溶解性和功能性能（Bacelar等，2016；H. Zhang & Edgar，2014）。其中，将酚类化合物接枝到多糖链上是一种有效的功能化方法（Liu等，2020；W. Zhang等，2023）。与游离酚类相比，多糖-酚类结合物往往具有更好的功能表现和生物活性。现有的合成方法包括碳二亚胺偶联、酶法接枝、自由基介导的接枝以及电化学方法。其中，基于抗坏血酸/H2O2氧化还原体系的无金属芬顿类系统备受关注，因为它能在相对温和的条件下引发自由基反应，同时不会留下金属离子残留（W.-D. Cai等，2019；Xie等，2025）。不过，大多数研究都是针对水溶性的酚酸类物质（如阿魏酸和绿原酸），而像芦丁这样的黄酮类化合物水溶性较差，难以用于水相接枝体系。目前关于无金属抗坏血酸/H2O2驱动的植物多糖与芦丁接枝的研究仍然较少。
运动应力会引发氧化应激、炎症以及能量代谢紊乱。在此背景下，已有研究报道了肠道屏障功能受损以及内毒素诱发的炎症现象，这些为评估抗氧化和抗炎反应提供了功能学依据（Maes等，2021；Wei等，2023；G. Yang等，2025）。在内毒素的作用下，运动应力引发的氧化应激可能会进一步加剧（?omakl?等，2026；Li等，2024）。多项研究表明，植物多糖可以通过调节肠道微生物群、抑制TLR4/NF-κB信号通路以及激活Nrf2/HO-1抗氧化通路来缓解运动引起的疲劳（M. Cai等，2023；Wei等，2023；Z. Xu等，2025）。芦丁及其相关的黄酮类化合物也被认为能够通过增强抗氧化酶活性（如SOD和GPX）、降低MDA水平以及调节激素水平（如睾酮）来提升运动表现（Luo等，2019；Z. Xu等，2025；F.-R. Yu等，2010），因此与多糖结合使用可能具有更好的协同效果。
在本研究中，我们在抗坏血酸/H2O2体系中加入了30/70（体积比）的乙醇-水混合溶剂，以此提高芦丁的溶解度，同时适度松弛DOP链结构以暴露出反应位点，最终成功制备出了接枝率为16%的DOP1-芦丁结合物（DOP1-RU）。我们通过高效凝胶渗透色谱（HPGPC）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、质子核磁共振（1H NMR）、热重分析（TGA）以及UV–Vis显色试剂分析对该化合物的结构进行了表征，其中UV–Vis分析还被用来进一步确定芦丁部分可能的连接区域。我们采用了渐进负荷游泳模型，比较了DOP1-RU、DOP1和芦丁在运动应力下的抗氧化和抗炎反应差异。此外，还通过血浆代谢组学分析研究了相应的系统性代谢变化。
章节节选
材料
本研究所需的新鲜铁皮石斛 Kimura et Migo（兰科）茎秆采自中国浙江省磐安县的舒生基地（生长年限约3年），经清洗后统一干燥以便实验使用。SPF级雄性癌症研究所（ICR）小鼠（数量为100只，体重18–21克）由杭州医学院提供（动物质量合格证编号：20221026Abzz0100018933）。这些小鼠被饲养在具备屏障功能的SPF级动物设施中（温度为20–26°C，相对湿度为40–70%，光照时间为12小时/黑暗时间也为12小时，通风条件良好）
接枝效率与分子量
在Vc/H2O2体系中，DOP1-RU的接枝率为16%，这一数值显著高于DOP2-RU的接枝率（约为0.2%）（图1E）。由于DOP2-RU的接枝率极低，不足以用于后续有意义的生物学研究，因此仅对其接枝效率、单糖组成和分子量进行了检测，未对其进行进一步的结构表征或药理学评估。所以，任何与机制相关的结论都
合成策略优化与结构表征
将水溶性较差的黄酮类化合物如芦丁进行共价接枝仍然是一项挑战。目前许多研究侧重于包封或物理混合方式，而对共价接枝方法的关注相对较少。先前的研究表明，多糖的预处理以及所选溶剂的种类都会通过改变多糖链的构象以及反应位点的可及性来影响接枝效果（W.-D. Cai等，2019）。因此，本研究选择了乙醇-水混合溶剂体系，并优化了反应温度
CRediT作者贡献说明
王志安：撰写——审阅与编辑，概念设计。孙健：撰写——审阅与编辑，概念设计。孙崇波：撰写——审阅与编辑，概念设计。李振豪：撰写——审阅与编辑，概念设计。李海深：实验研究。张敏达：撰写——初稿撰写，可视化分析，方法学研究，实验研究，数据整理。陆鹏军：实验研究。郑雅欣：实验研究。徐静：可视化分析，方法学研究，实验研究，正式数据分析
未引用参考文献
Kim等，2025；Xu等，2025；Yang等，2025。
关于手稿准备过程中生成式AI及AI辅助技术的声明
在撰写本手稿的过程中，作者使用了GPT工具进行语言润色和翻译辅助工作。作者已对相关输出内容进行了审核和修改，并对本研究的全部内容负责。
资金支持
本研究得到了浙江省重点研发计划“先锋雁阵计划”的资助（项目编号为2025C01133）。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本研究结果的已知利益冲突或个人关系。
Minda Zhang|Haishen Li|Jing Xu|Yaxin Zheng|Pengjun Lu|Zhenhao Li|Chongbo Sun|Jian Sun|Zhian Wang
中国浙江省农业科学院园艺研究所中药作物创新中心，杭州310021，中国
