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中国精品科技期刊2020

食品基质及加工方式对多酚生物利用度影响的研究进展

孙希云, 王静雯, 田思慧, 徐子涵, 李斌

孙希云,王静雯,田思慧,等. 食品基质及加工方式对多酚生物利用度影响的研究进展[J]. 食品工业科技,2021,42(21):400−407. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2020080268.
引用本文: 孙希云,王静雯,田思慧,等. 食品基质及加工方式对多酚生物利用度影响的研究进展[J]. 食品工业科技,2021,42(21):400−407. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2020080268.
SUN Xiyun, WANG Jingwen, TIAN Sihui, et al. Research Progress of the Effects of Food Matrix and Processing on Bioaccessibility of Polyphenols[J]. Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(21): 400−407. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2020080268.
Citation: SUN Xiyun, WANG Jingwen, TIAN Sihui, et al. Research Progress of the Effects of Food Matrix and Processing on Bioaccessibility of Polyphenols[J]. Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(21): 400−407. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2020080268.

食品基质及加工方式对多酚生物利用度影响的研究进展

基金项目: 辽宁省教育厅项目(LSNJC201911);辽宁省农业攻关及产业化项目(2020JH2/10200036)
详细信息
    作者简介:

    孙希云(1978−),女,博士,副教授,研究方向:健康食品营养与创制,E-mail:sun_xiyun@163.com

    通讯作者:

    李斌(1979-),男,博士,教授,研究方向:食品活性物质与大分子相互作用,E-mail:libinsyau@163.com

  • 中图分类号: TS205

Research Progress of the Effects of Food Matrix and Processing on Bioaccessibility of Polyphenols

  • 摘要: 酚类化合物是植物性食品中的重要成分,具有多种功能活性,但因其生物利用度低,不能在体内完全发挥其生物活性。因此寻找到一条有效的途径来提高其生物利用率非常必要。本文综述了多糖、蛋白质、脂质三种食品基质及不同加工方式对多酚生物利用度的影响,以期为食品加工中提高多酚生物利用度提供借鉴和思考。
    Abstract: Phenolic compounds are important components in plant food, and they have various functional activities. However, due to their low bioavailability, they cannot fully exert their biological activities in vivo. Therefore, it is necessary to find an effective way to improve its bioavailability. This article reviews the effects of three food matrices, polysaccharides, proteins, and lipids, and different processing methods on the bioavailability of polyphenols, in order to provide references and considerations for improving the bioavailability of polyphenols in food processing.
  • 酚类化合物(Polyphenols)是指芳香烃中苯环上的氢原子被羟基取代所生成的化合物,是一种广泛存在于蔬菜、水果和谷物中的次生代谢产物[1]。到目前为止,已经鉴定出约8000种酚类化合物,根据其结构中芳环的数量、连接分子以及环上的取代基的不同,可以将其分为不同的亚类,主要包括四个家族,即酚酸、类黄酮、二苯乙烯和木脂素[2]

    日常生活中酚类化合物最主要的来源是水果、蔬菜、红酒、咖啡、可可、橄榄油和茶等[3],同时,草药、香料、坚果和藻类也可以作为酚类化合物的潜在重要食物来源[4]。近年来,越来越多的研究发现食用富含酚类物质的食物有助于预防多种疾病,如癌症、糖尿病、心脏病、神经退行性疾病和心血管疾病,并可以延缓衰老[5-6]。例如,姜黄素和异黄酮类化合物可用于癌症化疗,原花青素可以治疗尿路感染,某些香豆素和类黄酮具有抗糖尿病的特性[7],花青素可以降低心血管疾病的死亡率[8],阿魏酸被FDA正式列为食品添加剂中的一种抗氧化剂[9]。此外,据报道酚类化合物具有保护肝脏、改善肝脏损伤和消化问题的能力[10]。根据Pedret等[11]的研究,身体健康、无心血管疾病的人群每人每天平均酚类化合物的摄入量约为1564.56 mg没食子酸当量。摄入后酚类化合物能在多大程度上从基质中释放、在肠道中消化吸收并进入人体代谢,这决定其对人体健康能发挥多大作用。

    随着人们对酚类化合物功能活性的关注度不断加大,人们发现多酚的生物利用度较低,其中异黄酮和没食子酸的生物利用率最高,其次是儿茶素、黄烷酮和槲皮素葡萄糖苷,原花青素、没食子酸酯化的儿茶素和花色苷生物利用率最低[12]。本课题组前期研究也发现,蓝莓多酚、花色苷、黄酮的生物利用度较低,分别为13.93%、1.95%、15.68%[13]。生物利用度(Bioaccessibility)指摄入的营养成分或化合物在胃肠道消化过程中从食品基质中释放出来可供吸收的生物活性成分的数量或分数。这包括食物的消化转化为可供同化的物质,肠上皮细胞的吸收,最后是系统前代谢(肠道和肝脏)[14]。通常用体外消化模型进行测定,包括模拟胃肠消化和caco2细胞模型。生物利用率(Bioavailability)包括生物利用度和生物活性(Bioactivity),指的是摄入食物中的营养成分或化合物通过吸收进入血液到达全身循环并被利用的比例,包括胃肠消化、吸收、代谢、组织分布和生物活性[15]。酚类化合物的生物利用度和生物利用率涉及许多因素,包括它们的化学结构、与食物基质的相互作用和宿主的营养状况与遗传因素。目前关于多酚的研究大多集中在化学结构以及生物功能方面,而很少有关于加工方式和食品本身的基质和配料对多酚生物可利用度及其功效影响方面的研究。而通过加工方式和添加食品辅料是最简便的方式,那么如何通过这两种方式提高多酚的生物利用度呢?本文基于现阶段食品基质成分和加工方式对酚类化合物生物利用的影响进行综述。

    酚类物质与某些细胞壁多糖结合后会影响其生物利用度,其中酚类物质自身结构、二者的结合方式及紧密程度和外源酶的作用等都会影响这一过程。越来越多的研究发现,在人体大肠消化阶段,多酚与多糖的相互作用具有很多积极影响。例如,酚类物质可通过与多糖结合运载抵达大肠,进而在大肠的复杂酶系和菌群的作用下被释放。Serra等[16]的研究表明原花青素与富含碳水化合物的食物一起食用时可以显著增加多酚的吸收(P<0.05),这可能是由碳水化合物对胃肠道生理的影响(如胃肠蠕动、分泌)或某种特定碳水化合物增强了碳水化合物-黄酮醇转运蛋白活性所导致的。Palafox-Carlos等[17]研究表明,部分结合态多酚可以与膳食纤维结合,限制多酚在小肠中的吸收并使其被转运至结肠,从而被肠道菌群所利用。大肠中的微生物可以从膳食纤维中释放多酚并将其分解为酚酸,而多酚则能够刺激有益细菌的生长并抑制病原体的生长[18]。Aprikian等[19]的研究表明,在喂食苹果果胶(PEC)或高多酚冻干苹果(PL)的大鼠之间胆固醇血症没有差异,喂食PEC +PL饮食的大鼠血浆甘油三酯同时降低35%,灌胃大鼠血浆甘油三酯含量也低于对照组29%。表明苹果纤维与多酚之间存在协同作用。Nishijima等[20]的研究表明,果胶可以增加槲皮素的生物利用度,这可能是果胶诱导小肠吸收能力改善所导致的。Nishijima等[21]又进一步对这种作用进行了研究,他们给人类受试者共同食用浓度比为1:4的槲皮素苷元和果胶,发现人体同时摄入果胶可以改善槲皮素的吸收情况,尿液中槲皮素及其代谢物的排泄量较对照组增加了2.5倍。同时摄入含有低甲氧基和高甲氧基果胶的槲皮素,与摄入不含果胶的槲皮素相比,槲皮素及其代谢物的尿排泄总量分别增加了169倍和213倍。由于高甲氧基果胶是水果和蔬菜细胞壁中果胶的主要形式,可以提高高甲氧基果胶的黏度来影响槲皮素在胃肠道中的溶解度和消化时间,从而提高其生物利用度。现阶段的研究大多集中于多酚与多糖类物质结合,保护多酚在胃部和小肠部分不被分解,而在结肠阶段在肠道菌群的作用下,多酚得到释放,分解为酚酸等小分子物质,从而增加多酚的生物利用度。

    多酚与蛋白之间的相互作用受多酚和蛋白种类以及反应条件的影响较大,其影响机理可能为蛋白与多酚结合后影响多酚类物质在胃肠道的释放和吸收,从而导致其生物可利用性的差异。多酚与蛋白质的结合方式、结合位点和结合强度受多种因素影响,如多酚和蛋白质种类、分子结构、分子质量、活性基团、浓度比例以及温度、pH、离子强度等外界条件[22]

    食品基质中蛋白对多酚生物利用度的影响存在争议。在早期的研究中,人们认为膳食中蛋白质对酚类化合物吸收(可可儿茶素)的影响很小[23]。同样的,在一项人体体内研究中,Van等[24]发现,向绿茶和红茶中添加牛奶不会影响儿茶素的生物利用度。但随后几年的研究中有文献表明蛋白质对多酚有正面或负面的影响,其中Giselle 等[25]的研究表明,同时饮用咖啡和牛奶较只饮用咖啡相比,绿原酸和代谢物的量降低28%,可能是因为牛奶成分与咖啡中的多酚之间的相互作用使得咖啡多酚生物利用度产生负面影响。Ribnicky等[26]研究了青蒿多酚提取物与大豆蛋白复合物在小鼠中的生物利用度,结果表明,植物多酚与富含蛋白质的基质复合后可以增强其稳定性,从而提高其生物利用度(P=0.08)。Shpigelman等[27]的研究表明,当β-乳球蛋白和多酚结合可以保护多酚免受氧化降解,同时具有一定的热稳定性。Von Staszewski等[28]研究表明,当与蛋白质结合后,绿茶中的多酚可保留其抗增殖活性,甚至在某些特定的肿瘤细胞系上表现出更好的活性。多酚类化合物与蛋白质相互作用可能会提高或降低多酚的生物利用度或者对其无显著影响,总之,一方面蛋白质与多酚结合,可能使多酚生物活性被“掩盖”,如抗氧化活性。另一方面,蛋白质可以在消化过程中保护多酚类物质,从而提高其生物利用率。

    一方面,有研究表明脂质与多酚之间的相互作用对多酚的生物利用度仅有很小的影响或不利影响。例如,Schramm等[23]研究了食物(富含脂质,蛋白质,碳水化合物的食物)对人体中可可黄烷醇吸收的影响。他们发现,膳食中的脂质(例如牛奶,黄油)对黄烷醇的吸收影响很小。也有研究表明,由咖啡和牛奶组成的基质(同时食用咖啡和牛奶)会损害咖啡中绿原酸的生物利用度[25],可能是由于结肠代谢产物马尿酸和3,4-二羟基苯基乙酸之间的差异。对于牛奶对可可中黄烷-3-醇的生物利用度的影响,有的研究表明吸收减少而有的研究表明吸收增加[29]。这可能是受黄烷-3-醇浓度的影响,在黄烷-3-醇浓度较低的情况下,牛奶可能会干扰吸收,而在黄烷-3-醇浓度较高的情况下,牛奶的影响则很小。另一方面,当脂质与多酚相互作用时,它们可以“捕获”多酚并在其经过胃肠道消化时保护它们。这样,脂质可能有助于多酚在胃肠道环境下的运输。Ortega等[30]研究了可可多酚在含脂肪食物基质中的体外消化率。结果表明,原花青素(单体和二聚体)的浓度显著增加,这可能是由于经过消化过程的高聚合度原花青素(五聚体到九聚体)的水解。他们认为,可可液中的脂肪含量可能对胶可可中的多酚具有保护作用,脂肪与多酚形成胶束,胶束化有利于多酚在消化过程中保持稳定性,从而提高其生物利用度。此外,脂质可以和多酚类物质相互作用形成纳米载体,这种纳米胶囊可以作为多酚类物质的递送载体,从而提高多酚类物质的生物利用率[30]。由此可见,脂肪会起到保护多酚的作用,从而对生物利用度产生一定的影响。

    维生素C是一种强效抗氧化剂,能够抑制多酚发生自身氧化反应,以提高多酚的生物利用率。茶叶中富含VC,能够起到防止茶多酚氧化的作用,由于VC的存在,在小肠模拟过程中能够增加EGC和EGCG的生物利用率[31]。还有研究发现,当红甘蓝花色苷与类胡萝卜素同时消化时,能够提高总花色苷的生物利用度[32]。当多酚与其他酚类物质共存也可以提高多酚的生物利用率。Fale等[33]研究发现迷迭香酸与芹菜素和木犀草素共存时相较于单独的迷迭香酸的生物利用度有显著提高,且当黄酮浓度升高时能够抑制多酚向胞外运输,以提高生物利用率。

    机械粉碎加工主要是通过降低粒径大小,从而增加颗粒表面积的方式来提高食品中多酚生物利用度。有研究表明,与不溶性纤维结合的抗氧化剂官能团可以通过表面反应现象淬灭液体中存在的自由基,从而发挥抗氧化剂的活性[34]。Hemery等[35]发现,在体外消化模型中,全麦面包经超微粉碎后香豆酸,芥子酸和阿魏酸的生物利用度显著增加。这可能是由于超微粉碎使麦麸层分离并减小细胞壁碎片的粒度,增大了颗粒表面积,从而增加了胃肠液与细胞壁中游离和结合态多酚之间的相互作用,促进香豆酸和阿魏酸的释放。超微粉碎还会导致糊粉细胞的破裂,增加细胞内化合物的释放,从而使游离和结合态的芥子酸更具生物可及性。在人体胃肠道中,粒径尺寸的减少还会使细胞壁碎片和细胞内容物都更容易被结肠中的微生物木聚糖酶和酯酶水解,从而被结肠吸收或被微生物群进一步代谢。同时Van等[36]的研究表明,当粒径减少到纳米级时,小麦和黑麦麸中阿拉伯木聚糖分子内的共价键可能会断裂,这会进一步增强与阿拉伯木聚糖纤维结合的多酚的生物利用度。因此,由于粒径变小,表面积增加,使得多酚类化合物在胃肠阶段更易与胃肠液中微生物和酶发生相互作用,从而增强其生物利用度。

    热处理包括蒸煮、高压灭菌(加压蒸汽加热)、鼓风干燥、焙烧和微波加热等方式,是食品生产中一种重要的单元操作,可以通过使细胞壁多糖、蛋白质和其他基质因子的降解或修饰,使得多酚类化合物在消化过程中的生物利用度发生改变。Kaulmann等[37]采用体外实验证明,蒸和煮沸都会降低总酚的生物利用度,其总多酚含量分别显著降低89%和51%。He等[38]研究表明热处理会增加葡萄汁和橙汁中总酚的生物利用度,使两者的总酚生物利用度分别提高了27.3%~33.9%和19.0%~29.2%,而对于苹果汁中总酚的生物利用度无显著影响。关于加工和基质对这些果汁的总酚生物利用度影响的差异可能是由于苹果汁、葡萄汁和橙汁的酚类成分不同。热处理可以促使酚类物质从葡萄汁和橙汁中释放,从而使其在消化过程中保持更高的总酚含量并提高生物利用度。同样的结果也显示在陶亚丹[39]的研究中,即热处理会明显提高葡萄汁中咖啡酰基酒石酸和原花青素的生物利用度,两种物质的含量与对照组相比较分别提升2.6倍和3倍;但表儿茶素及原儿茶酸葡萄糖苷生物利用度下降了3.2%~4.8%;对橙汁中柚皮苷、柚皮素-三糖、木犀草素芸香苷生物利用度有积极作用,90 ℃热处理会降低槲皮素-三糖生物利用度,80 ℃处理会升高槲皮素-三糖生物利用度,对橙皮素芸香苷热处理对其产生的促进作用,在消化前和胃消化阶段明显提高了橙皮素芸香苷的含量,可能是其促进了橙皮素芸香苷从细胞中释放,且其在酸性条件下比较稳定,但是在小肠碱性条件下发生了异构化或是去糖基等反应,橙皮素芸香苷含量显著降低,对咖啡酸葡糖苷无影响;热处理可提高苹果汁中根皮苷、EGCG 和橙皮苷的生物利用度;90 ℃热处理对柚子汁多酚的生物利用度无影响,而80 ℃热处理会降低其生物利用度,同时90 ℃热处理可以提高柚子汁中柚皮素芸香苷、异鼠李素芸香苷、阿魏酸葡糖苷、柚皮素-三糖、原花青素和原花青素葡糖苷的含量,但对其生物利用度都没有显著影响;80 ℃热处理可以提高猕猴桃汁的总酚生物利用度,同时会提高咖啡酸葡糖苷的生物利用度,降低香橙黄酮的生物利用度,对绿原酸、表没食子儿茶素的生物利用度无影响。Gavirangappa等[40]的研究表明,焙烤(45%)和微波加热(35%)可显著提高鹰嘴豆中多酚生物利用度。在黑胡萝卜果酱加工过程中,热处理导致其多酚生物利用度提高(7.2%~12.6%),可能是热处理导致其结构发生变化[41]。Kamiloglu等[42]在西红柿果酱中也得到了类似的结论,即热处理会增加生物利用总酚(2.0倍)、总类黄酮(2.5倍)含量。由此可见热处理影响多酚类化合物生物利用度的原因有两方面,一方面:多酚类化合物在高温下会降解,因此,热处理会降低食品中酚类化合物的含量,并影响最终酚类化合物生物利用度。另一方面:高温还促进了其他可能对酚类化合物的生物利用度呈阳性的修饰。

    超声波处理可以使不同食物基质产生物理和化学变化。高强度超声产生的能量较高,特别是在果汁类的流体系统中,由于超声波的空化效应和机械效应,会导致其中悬浮颗粒直径减小、表面被破坏,可以在一定程度上改变细胞组织结构,甚至发生聚合物裂解,导致果汁和原果成分之间产生差异。Francisca等[43]研究表明,超声处理可以提高camu–camu果蜜的多酚类物质的生物利用度,但是随着处理温度的提高,其生物利用率会降低,可能是超声处理使细胞膜破裂,从而使酚类物质从植物基质更多的释放。但是Lafarga等[44]发现超声波处理会降低番茄汁中酚类化合物的生物利用度。Cassani等[45]用超声波处理草莓汁,发现超声后提高了多酚类物质的生物利用度,同时对其储存有一定的有益效果。可能是超声波处理降解了细胞结构,从而促进草莓汁在小肠消化阶段中鞣花酸(草莓中主要酚类化合物)的释放。Buniowska等[46]也发现超声能促进食物基质释放多酚,从而提高芒果木瓜甜叶菊混合果汁中总酚的生物利用度。Moreno等[47]的研究表明,超声波处理会提高黑莓汁中多酚的生物利用度,超声波导致样品透析部分中多酚的增加,直到在80%振幅下处理15 min(645.39±626.74 mg GAE/100 g db)与对照组相比增加15%。可能是超声波的空化效应破坏了细胞壁,使更多的多酚被释放。Fonteles等[48]研究表明,超声预处理可以提高苹果甘蔗果渣中总酚的生物利用度,与未消化的苹果甘蔗果渣相比,胃消化物中总酚浓度增加了8%和6%。同样,肠消化液中的总酚增加了2%和1%。对照样品的胃和肠消化率没有发现显著差异。可能是因为超声波破坏了果肉结构,降低了果胶酯化程度。Ahmad-Qasem等[49]发现提取方法可以影响多酚的生物利用度(体外消化后总酚降低了29%),其中超声波辅助作用对其有积极作用并可以减少提取时间。总体来说,在超声波温度一定的情况下,超声波可以破坏食品基质中的细胞壁,使得多酚类物质释放出来,从而提高多酚的生物利用度。

    超高压处理,也称为超高静压处理或高静压处理,可以在一定静态压力和温度下,通过外力施压,食品产生很高的压力,使食品中的酶类及淀粉类等生物大分子改变活性或变性,以达到杀灭微生物腐败菌、致病菌及产毒菌,钝化酶及改善食品品质目的的一种新型食品加工技术。压力作为重要的热力学变量能够影响众多的生物结构,由于超高压处理的机理是基于介质体积的减少,因此高压力不但提高了化学和生化的反应速率,还催化了形成氢键的反应。超高压主要作用于非共价键,对分子中共价键作用有限,从而能在保持现有生物活性的同时发挥杀菌活性[50]。与未经处理的果汁相比,超高压可以提高果汁饮料中多酚的生物利用度,大多数酚类化合物的浓度增加了10%~44%[51]。Cilla等[52]的研究发现,超高压处理可以提高牛奶果汁混合饮料中生育酚的生物利用度,双向方差分析的相互作用表明,当根据食物基质因素比较样品时,含水果饮料的全脂牛奶显示出α-生育酚的最高生物利用度(P<0.05)。可能是超高压处理影响了食品基质,改变了生育酚的理化状态或改变吸收效应物(即纤维、脂肪和植物甾醇)的量,从而使这种脂溶性化合物经胃肠消化后更容易被吸收。陶亚丹[39]研究了超高压对不同果汁的影响,发现高压均质处理会降低苹果汁中总酚生物利用度(19.6%),并会降低根皮苷(6.8 mg/L)、EGCG(2.9 mg/L)和橙皮苷(3.2 mg/L)的绝对生物可及性;对葡萄汁总酚生物利用度影响不明显,可明显提高咖啡酰基酒石酸(44.3 mg/L)和原花青素(3.5 mg/L)的绝对生物可及性,略微降低原儿茶酸葡萄糖苷(6.1 mg/L)绝对生物可及性;对橙汁总酚生物利用度影响不明显,对柚皮苷(521.6 mg/L)、柚皮素-三糖(187.9 mg/L)、木犀草素芸香苷(62.1 mg/L)、槲皮素-三糖(50.3 mg/L)有积极作用,不利于咖啡酸葡糖苷(86.0 mg/L)的生物利用度;不利于柚子汁总酚生物利用度(9.9%),会降低柚皮素芸香苷(39.8 mg/L)、异鼠李素芸香苷(22.3 mg/L)、阿魏酸葡糖苷(9.1 mg/L)的绝对生物可及性;对猕猴桃汁的总酚生物利用度没有显著影响,会提高绿原酸(7.9 mg/L)和咖啡酸葡糖苷(4.5 mg/L)的绝对生物可及性,降低奎宁酸(81.6 mg/L)和表没食子儿茶素(3.6 mg/L)的绝对生物可及性。综上所述超高压处理影响多酚生物利用率的主要原因就在于改变了某些酚类化合物的理化特征。例如:酚类结构的一些变化(羟基化、甲基化、异戊烯基化、二聚化和糖基化等)或酚类衍生物的形成。

    包埋是将壁材和芯材进行组装的一个过程,在食品研究领域,包埋常用于将对外界环境敏感的功能活性物质加入食品运载体系中,设计合理的运载体系可以改善活性物质的水溶性,提高其对光和热的稳定性,延长货架期,改善食品品质,防止聚集、沉淀的产生及提高缓释功效及靶向性。常用的食品运载体系有乳液、脂质体、环糊精包合物、纳米颗粒等。多酚可通过非共价或共价相互作用与生物聚合物结合,形成具有协同作用的多功能复合物[53]。多酚与生物聚合物的共价结合导致共轭物的形成,这种物质可能具有更强的稳定性和生物利用度[54]。同样,非共价结合可以是多酚在物理作用下与生物复合物结合在一起,这也具有更好的功能特性[55]。使用基于生物聚合物制作的纳米微粒包埋多酚已被证明是提高EGCG、白藜芦醇和姜黄素生物利用度的有效手段[56]。将EGCG包埋在由硫酸葡聚糖覆盖的生物聚合物制作的纳米脂质体中提高了其在胃肠道液体中消化的稳定性,硫酸葡聚糖生物纳米脂质体的粒径从189.8 nm略微增加到235.7 nm[57]。在最近的一项研究中,Chen等[58]使用蔗糖、明胶和小麦醇溶蛋白设计了W/O/W乳液凝胶体来递送EGCG和槲皮素。EGCG装载在内水相中,而槲皮素装载在油相中。在模拟胃肠道条件下,乳液凝胶改善了EGCG的稳定性和槲皮素溶解度,分别导致其生物利用度增加了2倍和4倍。另一项研究中,Liu等[59]发现姜黄素和白藜芦醇可以共同包埋在使用反溶剂沉淀法制备的玉米醇溶蛋白纳米颗粒中,通过在小肠液中形成可以溶解它们的混合胶束,从而改善了亲脂酚类的生物利用度。同样有文献表明姜黄素包埋在玉米醇溶蛋白-酪蛋白复合纳米颗粒中可以改善其在肠道的吸收,并在细胞实验中显示出更高的生物利用度[60]。总之,使用包埋的方式可以提高多酚的生物利用度,这主要是通过提高其溶解度,保护其在消化过程中的稳定性,提高小肠吸收率来实现的,同时要根据不同的食品基质和特定的多酚设计合适的递送体系。

    有研究发现,乳酸菌发酵可以增强果蔬中多酚类化合物的生物利用率和生物活性,并且在发酵液中增加对人体健康有益的功能性微生物代谢产物[61]。Estefanía等[62]利用乳酸菌发酵石榴汁时发现乳酸菌发酵能增强其多酚的生物利用率,在代谢过程中鞣化酸、表儿茶素和儿茶素衍生出了两种新的酚类化合物即儿茶素和 α-安石榴甙,并且发酵液抗氧化活性的变化(FRAP法)与焦二茶酸的生物转化相关。Filannino等[63]利用乳酸菌发酵樱桃汁和西兰花菜泥,结果发现发酵液中产生了大量酚类衍生物,如儿茶酚、乙烯基儿茶酚、二氢咖啡酸、对乙烯基苯酚、发色酸等。而且这类衍生物具有较高的生物利用率和生物活性。Svensson等[64]发酵红高粱后,发现经乳酸菌发酵后,游离酚含量上升,结合酚含量下降,原料中酚酸、酚酸酯和黄酮类糖苷被代谢,同时阿魏酸、咖啡酸、柚皮苷的含量增加。关于乳酸菌如何对多酚进行代谢,现有文献分析认为可能是乳酸菌代谢过程中产生了葡萄糖苷酶、酚酸还原酶和酚酸脱羧酶等其他代谢酶,从而促进了多酚的代谢[65]。由此可知,不同来源的乳酸菌可能代谢产生不同的代谢酶,这些酶去代谢多酚,使多酚的组成发生变化,相应影响其色泽、抗氧化性及生物利用率等。

    还有许多加工方式可能对多酚生物利用度有影响。Ribas-Agustí等[66]发现脉冲电场处理可以改变苹果中多酚类物质生物利用度。以0.01 kJ/kg处理苹果后立即测定,发现5-咖啡酰奎尼酸的生物利用度下降,但是24 h后测定发现对任何化合物都没有显著影响,可能是由于脉冲电场对苹果基质造成的暂时影响,在处理后24 h消失了。以1.8 kJ/kg和7.3 kJ/kg处理苹果后发现第二种效应,在处理后24 h后,苹果的酚类化合物生物利用度总量显著增加。其中1.8 kJ/kg处理苹果中表儿茶素生物利用度相较对照组由12%增加到49%,这可能是由于处理后的苹果在消化过程中原花青素降解导致表儿茶素的含量较高,PEF诱导食品基质发生变化。以1.8 kJ/kg进行PEF处理还导致了叶绿素糖苷生物利用度增加,槲皮素糖苷生物利用度降低。7.3 kJ/kg处理后立即测定,结果显示4-咖啡酚奎尼酸的生物利用度降低。Kamiloglu等[67]的研究表明,速冻(IQF)和普通−20 ℃冷冻都具有提高草莓中花色苷生物利用度的效果,体现在主要花青素(花青素-3-糖苷)的生物可及量(占总花青素的72%~89%)显著高于新鲜草莓(分别为10.8~13.3 μg−1和5.8 μg−1P<0.05)。冷冻会形成冰晶进而破坏食品基质,冷冻速度越慢破坏效果越强,这种基质变化可能会导致细胞壁破裂从而增加多酚类物质的生物利用度。Anand等[68]的文章中提到黑胡椒中的胡椒碱可以减少姜黄素在人肠道内被破坏,并阻止其从上皮细胞流出,同时胡椒碱对葡萄糖醛酸化具有一定抑制作用,从而提高姜黄素生物利用率。

    酚类化合物的生物利用度主要取决于其化学结构。可以通过破坏阻碍多酚从基质释放的微结构屏障(如细胞壁)或建立纳米运载体系以保护酚类化合物直至被吸收,从而提高其生物利用度。但是目前国内外对多酚生物活性的研究多采用模拟体外实验手段,动物实验开展不足,对于其吸收、代谢等过程说服力不足,不能对其生物利用度做出准确解释。同时还需对影响植物多酚口服生物利用度的诸多因素进行系统研究,阐明多酚类功能成分的吸收、代谢以及转运的过程及机制,为今后综合运用结构修饰等手段提高植物多酚生物利用度提供理论基础,促使其在体内安全、高效地发挥生物活性。

  • [1]

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出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-26
  • 网络出版日期:  2021-08-31
  • 刊出日期:  2021-10-31

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