《Food Chemistry》:In vitro gastrointestinal release profiles and antioxidant capacity of bound polyphenols from soluble and insoluble dietary fiber of jackfruit pulp
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•动态消化揭示菠萝蜜膳食纤维多酚的分阶段释放规律。•可溶性膳食纤维中的多酚在消化后期达峰,而不溶性膳食纤维中的多酚在消化早期达峰。•胃消化阶段对多酚生物可及性的提升作用强于肠消化阶段。•儿茶素是两种纤维组分中释放的多酚的主要成分。•高斯模型描述了总多酚和儿茶素的释放动力学。引
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动态消化揭示菠萝蜜膳食纤维多酚的分阶段释放规律。
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可溶性膳食纤维中的多酚在消化后期达峰,而不溶性膳食纤维中的多酚在消化早期达峰。
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胃消化阶段对多酚生物可及性的提升作用强于肠消化阶段。
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儿茶素是两种纤维组分中释放的多酚的主要成分。
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高斯模型描述了总多酚和儿茶素的释放动力学。
引言
菠萝蜜(Artocarpus heterophyllus Lam.)是中国重要的热带经济作物。其果肉含有多种生物活性化合物,其中多酚类化合物备受关注。目前,关于水果多酚的研究主要集中于可提取游离态多酚,而结合态多酚的相关研究较少。结合态多酚是指通过共价键和非共价相互作用与植物细胞壁成分(尤其是膳食纤维)结合的多酚类化合物,这些相互作用包括酯键和醚键连接,以及氢键和疏水相互作用(Zhang 等,2020)。结合强度取决于多酚结构及纤维基质特性,因此可能影响胃肠消化过程中结合态多酚的释放。因此,在评估整体多酚功能时,结合态多酚的贡献可能被低估。
膳食纤维(DF)是植物细胞壁的主要组成成分,在人体小肠中难以消化,通常分为可溶性膳食纤维(SDF)和不溶性膳食纤维(IDF)(Burley 等,2017)。纤维基质的组成和结构在不同植物来源之间存在显著差异,可能影响相关多酚的结合与释放。与谷物纤维(如大麦IDF和小麦麸皮)相比,水果来源的膳食纤维通常含有更高比例的果胶和可溶性多糖,并具有独特的细胞壁结构(An 等,2022)。这些基质特性可能影响消化过程中纤维结合态多酚的可及性和释放(Holland 等,2020)。然而,目前对菠萝蜜果肉膳食纤维的基质特异性行为了解甚少。因此,一个关键问题在于菠萝蜜SDF和IDF中的结合态多酚在胃肠消化过程中如何表现,以及其释放模式是否存在差异。理解这些差异对于评估其潜在生理功能至关重要。
基于上述知识空白,我们提出假设:胃肠消化将引起菠萝蜜果肉中结合态多酚释放的阶段性变化,且SDF和IDF组分之间可能存在差异。为验证该假设,本研究采用DHSI-IV动态体外消化系统,表征了菠萝蜜SDF和IDF在胃消化和肠消化过程中多酚的时间释放规律,评估了多酚生物可及性和抗氧化能力的变化,并进一步应用动力学建模描述其释放行为。本研究旨在阐明菠萝蜜果肉中结合态多酚的基质依赖性消化行为,为评估其潜在功能价值提供依据。
章节摘要
材料
马来西亚1号菠萝蜜由中国热带农业科学院香料饮料研究所(海南万宁)提供。1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)和2,2'-偶氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)购自美国Sigma-Aldrich Chemical Co.公司(密苏里州圣路易斯市)。抗坏血酸铁还原抗氧化能力(FRAP)试剂盒购自苏州格睿思生物科技有限公司。福林-酚试剂购自北京索莱宝科技有限公司。
膳食纤维在体外消化过程中的形态演变
为监测消化过程中DF的结构变化,通过拍照记录胃食糜的形态。图2A展示了DF在胃消化过程中的形态演变。SDF和IDF表现出相似的趋势。食管和胃室中模拟的连续蠕动收缩促进了大颗粒的分解,使食糜更加碎化和分散。然而,部分较大颗粒仍然存在,而可见固体
结论
本研究从菠萝蜜果肉中提取了SDF和IDF,以研究其结合态多酚的胃肠释放行为。采用动态仿生胃肠消化系统(DHSI-IV)模拟胃肠条件,研究多酚的释放动力学、生物可及性和抗氧化能力。结果表明,SDF和IDF中结合态多酚的释放行为存在差异,且依赖于消化阶段。胃消化
作者贡献声明
梁双:撰写初稿、调查研究、形式分析、数据整理。黄远:研究方法、调查研究、形式分析、数据整理。缪瑶:研究方法、调查研究、数据整理。朱科雪:可视化、项目管理、概念构思。季俊富:研究方法、数据整理。陈芳:形式分析、数据整理。胡小松:撰写审阅与编辑、可视化、概念构思。马灵俊:撰写审阅与编辑、可视化,
利益冲突声明
作者声明,不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益关系或个人关系。
致谢
本研究得到国家重点研发计划(项目编号:2024YFD1601200)、国家自然科学基金(项目编号:32472262)、海南省国际科技合作计划(项目编号:GHYF2025008;项目编号:GHYF2026007)、北京工商大学食品风味与健康交叉创新开放课题,中国热带农业科学院科技创新项目的资助
梁双|黄远|缪瑶|朱科雪|季俊富|陈芳|胡小松|马灵俊