最佳协同效应与pH切换：茶多酚-多糖组合及其对茶褐素抗α-葡萄糖苷酶活性的调控

《Food Chemistry》：Optimal synergy and pH-switch: Tea polyphenol-polysaccharide combination and modulated theabrownin activity against α-glucosidase

　　

摘要

本研究系统评估了同一茶树品种衍生的成分（多酚、多糖和茶褐素）对 α-葡萄糖苷酶的单独和联合抑制作用。在单一成分中，发酵茶的多酚表现出相对较强的酶抑制活性。茶褐素的抑制活性高度依赖于 pH 值，在 pH 4 下表现出比 pH 9 下显著更强的功效。结构分析显示，虽然 pH 变化改变了茶褐素的高级结构和形态，但其核心酚类聚合物组成保持不变。在茶多酚和多糖之间发现了显著的协同效应，在 5:5 的比例下观察到最佳的酶抑制作用（相互作用指数 γ = 0.067）。进一步的代谢组和定量分析表明，酸性条件通过调节茶褐素的物质组成和分子结构，从而调节活性小分子（例如没食子酸、儿茶素、茶黄素）的包封和释放，进而影响其抑制活性。本研究揭示了一种高效的协同组合机制，阐明了茶褐素结构与活性之间的 pH 依赖性关系，为开发用于血糖管理的精密工程化茶基功能性成分奠定了基础。

引言

糖尿病，特别是 2 型糖尿病（T2D），已成为全球主要的公共卫生挑战。控制餐后血糖峰值是管理 T2D 的关键策略，而抑制肠道 α-葡萄糖苷酶的活性以延缓碳水化合物消化和葡萄糖吸收是实现这一目标的有效方法（de Paulo Farias et al., 2021; Li, Zhang, Cui, Feng, et al., 2024; Oboh et al., 2012; Xiao et al., 2013）。虽然临床上广泛使用的 α-葡萄糖苷酶抑制剂（如阿卡波糖）有效，但常伴有腹胀和腹泻等胃肠道副作用，这影响了患者的长期服药依从性（Ma et al., 2022）。因此，寻找高效和低毒性的替代或辅助疗法，特别是能够与现有药物协同作用以减少其剂量的天然产物，具有重要的临床意义。

茶作为最广泛消费的饮料之一，富含各种已确认具有 α-葡萄糖苷酶抑制活性的功能性成分，包括茶多酚（Aloo et al., 2024）、茶多糖（Xiang et al., 2023）和茶色素（Zhang, Wang, Aaqil, et al., 2025）（如茶褐素）。研究表明，这些成分的活性与其化学结构、分子量和加工方法密切相关。例如，发酵茶中的茶多糖（Xiang et al., 2023）和具有特定结构的茶黄素（Wang et al., 2025）通常表现出更强的抑制能力。更有希望的是，初步研究发现绿茶多酚与阿卡波糖结合可以产生协同效应（Gao et al., 2013），这表明茶成分在联合疗法中具有很大的潜力。

然而，大多数现有研究都集中在单一茶成分的独立作用上，如粗提取物或纯化的多酚或多糖。缺乏对茶中不同关键活性成分——多酚、多糖和茶褐素——之间相互作用的系统研究，以及它们与阿卡波糖结合时是否表现出协同、相加或拮抗作用的研究。此外，pH 等环境因素如何影响茶褐素的功能结构及其小分子组分的组成和活性仍然阐述不足。阐明这些相互作用关系及其调节机制对于高效利用茶资源至关重要，并为设计复合功能性成分或开发基于植物药的辅助疗法奠定理论基础。餐后胃 pH 通常在 2.0 到 4.0 之间，反映了摄入食物遇到的酸性环境（Gardner et al., 2002; Reynaud et al., 2020）；因此选择 pH 4 来模拟这种生理条件。以前的研究表明，茶褐素作为酸性酚类聚合物，在酸性条件（pH 2.2–5）下保持稳定，但在中性至碱性 pH 下变得不稳定（Yang et al., 2011）。因此，采用 pH 9 作为对比碱性处理，以阐明 pH 变化对茶褐素结构和功能的影响。

基于此，本研究旨在系统阐明主要茶功能性成分对 α-葡萄糖苷酶的抑制活性及其相互作用机制。以前的研究大多集中在单一茶成分的独立活性上，对多种成分之间的功能相互作用关注有限，很少有人探索 pH 等环境因素对茶褐素等高分子量聚合物的结构 - 活性关系的影响。为了填补这一空白，我们设计了一种逐步研究策略——从单一成分筛选到联合效果评估，再到 pH 依赖性机制剖析——使用来自同一茶树品种的多酚、多糖和茶褐素。我们假设多酚和多糖的特定组合比例会产生对 α-葡萄糖苷酶的协同抑制，并且 pH 会通过改变茶褐素的聚合物物理状态及其对生物活性小分子的包封效率来调节茶褐素活性。验证这一假设为开发基于茶的血糖管理功能性配方提供了理论基础。

章节摘要

材料与来源

表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、没食子儿茶素没食子酸酯（GCG）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）、儿茶素没食子酸酯（CG）、表没食子儿茶素（EGC）、没食子儿茶素（GC）、儿茶素（C）、咖啡因、没食子酸、茶黄素（TF）、茶黄素 -3′-没食子酸酯（TF3′G）、茶黄素 -3-没食子酸酯（TF3G）、茶黄素 -3,3′-二没食子酸酯（TFDG）、α-葡萄糖苷酶（9001-42-7）和对硝基苯基 -α-D-葡萄糖苷（pNPG）购自上海源叶生物科技有限公司。阿卡波糖购自天津希恩 biochemical

主要茶活性成分对 α-葡萄糖苷酶的抑制活性

不同发酵程度的茶提取物对 α-葡萄糖苷酶的抑制活性不同（图 2）。总体而言，发酵茶及其活性成分的抑制效果优于非发酵茶。在发酵茶系统中，成分按抑制效力降序排列（基于 IC?? 值）如下：茶多酚（IC?? 28.01–31.64 μg/mL）> 红茶衍生茶褐素（32.25–37.23 μg/mL）> 乌龙茶衍生

讨论

观察到茶褐素的物理形态发生 pH 依赖性改变。在碱性条件（pH 9）下，FTIR 光谱中 3380 cm^?1 处 OH 伸缩振动峰的强度显著增强，达到最大值（0.416）。这一现象归因于羧基（COOH）去质子化为带负电荷的羧酸根离子（COO^?）以及酚羟基（OH）部分去质子化为酚氧离子（O）。同时，

结论

本研究系统评估了同一茶树品种衍生的不同功能性茶成分对 α-葡萄糖苷酶的抑制活性。单一成分抑制试验的结果表明，发酵茶中的茶多酚表现出最强的体外抑制活性。茶褐素的抑制能力随不同的 pH 处理而变化，与碱性条件相比，酸性条件（pH = 4）下观察到显著更强的抑制作用

CRediT 作者贡献声明

Guangneng Li：撰写 – 初稿，验证，调查，形式分析，数据整理，概念化。Hongchun Cui：验证，软件，资源。Zhipeng Kan：软件，资源。Yongquan Xu：软件，资源。Yue Shi：软件，资源。Haowei Sun：软件。Haihua zhang：资源。Junfeng Yin：项目管理，经费获取。Wenbao Wang：资源。Ying Gao：撰写 – 审阅与编辑，软件，资源。Jianyong Zhang：撰写 – 审阅与编辑，

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文报告的工作。

致谢

本工作由浙江省“尖兵领雁”重点研发计划（2026C04019、2025C01093）资助；浙江省茶产业科技团队项目（2024QYCY01）；杭州市科技特派员项目（2025TPY0041）；国家重点研发计划（2021YFD1601105）；杭州市钱塘区高层次人才项目（Junfeng Yin）；中国农业农村部农业科研体系项目（CARS-19）；中国

Guangneng Li|Hongchun Cui|Zhipeng Kan|Yongquan Xu|Yue Shi|Haowei Sun|Haihua zhang|Junfeng Yin|Wenbao Wang|Ying Gao|Jianyong Zhang