随着社会结构的变化、生活节奏的加快、饮食习惯和食物构成的改变及人口老龄化,目前人类慢性疾病,如肥胖、糖尿病、心脑血管疾病的发生已成为全球性重大公共卫生问题。茶多酚可以通过影响淀粉酶来改变淀粉消化性,同时作为一种抗氧化因子可以降低高血糖、高血脂所引起的氧化胁迫,抑制蛋白质糖基化和氧化损伤,因而常被用于肥胖、糖尿病等慢性疾病的膳食干预之中,然而其生物利用率较低。淀粉大分子经改性处理后,不仅具有慢消化性,还可作为生物活性化合物的载体材料,控制生物活性化合物的释放。因此,本论文首先选择合适的淀粉原料及改性条件,制备出慢消化淀粉含量较高的OSA改性淀粉,作为茶多酚的载体,而后结合慢消化淀粉与茶多酚的特性,开发出一种新颖的既能够维持淀粉消化过程中葡萄糖的缓慢释放又能增强儿茶素稳定性和生物利用率的功能性碳水化合物材料,同时研究了其对肥胖及老化小鼠的长期营养干预及可能的作用机制。具体研究内容及结果如下:1.以不同直链含量的糯玉米淀粉、普通玉米淀粉和高直链玉米淀粉为原料,在辛烯基琥珀酸酐添加量为3%(w/w)的条件下,用水相法成功制备了辛烯基琥珀酸酐淀粉酯(OSA改性淀粉),且直链淀粉含量越多酯化剂取代度越大。OSA改性降低了三种淀粉的消化性。改性后高直链玉米淀粉快消化淀粉含量从42.41%降低至32.31%,抗性淀粉含量从50.42%升高至71.57%,可消化性大大降低。而糯玉米淀粉和普通玉米淀粉,改性后伴随着快消化淀粉含量的降低(分别从85.6%、80.7%降低至57.9%、56.5%),慢消化淀粉含量分别由原来的11.42%和10.60%提高到29.63%和24.50%,慢消化淀粉含量显著增高。在15%水分含量情况下经120℃条件湿热处理4 h后,以糯玉米淀粉为原料的OSA淀粉其慢消化淀粉含量进一步提高,从29.63%升高至38.30%,是一种对热稳定的慢消化性淀粉,因此以其作为载体制备功能性茶多酚-OSA淀粉复合体(OSAT)。2.OSA淀粉中添加不同剂量的茶多酚其消化性影响不同,低添加量时(1%淀粉量)会提高OSA淀粉消化性,高添加量时(5%~15%)抑制淀粉消化,但其抑制效果没有浓度剂量效应。茶多酚能够与α-淀粉酶的非活性位点结合,非竞争性抑制α-淀粉酶的活性;但其与淀粉葡萄糖酐酶的结合所引起得酶构象的改变增加了酶与底物的亲和力,促进淀粉葡萄糖苷酶的催化活性。由于对两种酶活性的影响不同,因此,茶多酚对Englyst双酶体系中混合酶的催化活性呈现先抑制后促进的影响。茶多酚对双酶活性的抑制是OSAT慢消化性达成的一个重要原因。5%的茶多酚添加量对OSA淀粉的消化性影响最大,降低了其中快消化淀粉含量提高了慢消化淀粉含量(从38.2%增高至45.1%)。并且延缓了OSA淀粉的餐后血糖峰值出现时间,降低了血糖波动(5mmol/L~3 mmol/L),因此以淀粉干重的5%作为茶多酚-OSA淀粉复合体(OSAT)中茶多酚的比例。通过进行理化性质测定,复合体流体力学半径变大、糊化温度和焓值降低、粘度和乳化性能减弱,推测OSA淀粉和TPLs之间存在相互作用,所得到的OSAT可能存在一个球形的复杂结构,而OSA淀粉中的OSA基团和TPLs芳香环烃之间的疏水作用是维持结构的主要作用力。3.将OSAT与茶多酚共同暴露于体外模拟消化环境中,结果表明,复合体中OSA淀粉的存在能够增强儿茶素在消化环境中的稳定性,尤其是EGCG和EGC,并且与茶多酚中儿茶素在消化过程中含量持续下降的趋势不同,复合体中几种儿茶素的小肠消化过程中其含量维持不变甚至有所升高,这可能是由于茶多酚-OSA淀粉具有慢消化性,OSA淀粉在小肠中逐渐消化,从而将其载运的茶多酚不断释放,提高了消化液中儿茶素的含量。茶多酚的Caco-2单层细胞转运实验也表明,复合体中茶多酚具有更高的转运效率,而这也与其中儿茶素消化稳定性的提高紧密相关。同时体内儿茶素释放结果显示摄入OSAT后,在整个小肠消化过程中小鼠小肠中儿茶素浓度相对稳定,表明OSAT中被淀粉载运的茶多酚能随着OSA淀粉的消化而持续释放。并且其中活性较高的非结合态儿茶素含量较高。4.直接测定灌胃OSAT后肠道组织消化酶活性以及肠道组织添加茶多酚后的酶活检测都表明,在实验条件下茶多酚对小肠α-淀粉酶活性没有显著影响,但会通过非竞争性抑制显著降低小肠粘膜α-葡萄糖苷酶活性。这是OSAT中淀粉消化性改变的一个重要原因。同时OSAT能够显著降低小鼠体内由于血糖波动而产生的脂质过氧化产物MDA水平;与灌胃茶多酚对照样品小鼠相比,OSAT喂养的小鼠小肠组织还表现出了更强的总抗氧化活性和DPPH清除活性。5.以60%的高脂饲料喂养C57BL/6J小鼠,建立肥胖模型,然后采用皮下注射D-半乳糖的方式诱导小鼠老化,同时给予OSAT进行长期膳食干预,研究不同健康状况下OSAT对老化进程的影响。当机体处于诱导老化的进程时,高脂饮食会将加大机体的氧化应激程度、升高糖基化产物水平;同时机体的老化也会使高脂食情况下的血脂代谢紊乱进一步恶化。OSAT通过提高小鼠肝脏脂蛋白脂酶(LPL)和脂酶(HL)活性、增强过转录因子过氧化体增殖物激活受体(PPAR-α)的表达、降低脂肪酸合成酶(FAS)活性及固醇调节元件结合蛋白(SREBP-1c)表达有效改善老化小鼠脂代谢紊乱状况。OSAT能够显著提高超氧化物气化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPx)活性和总抗氧化能力(T-AOC)、降低脂质氧化产物丙二醛(MDA)和糖基化终产物(AGEs)含量而增强肝脏脂质代谢能力、缓解肝脏损伤,且OSAT的作用效果优于单独茶多酚的作用。OSAT还可以通过降低脑部糖基化产物(AGEs)的积累和糖基化产物受体(sRAGE)水平、缓解氧化应激和抑制炎症反应而改善老化所造成的小鼠脑部损伤、提高老化小鼠非空间学习记忆能力。OSAT可下调衰老小鼠p16、p21基因的表达,表明OSAT可能通过对细胞周期调控基因来调节延缓细胞凋亡的发生,从而延缓机体的衰老长期膳食干预结果表明OSAT具有抗衰老的潜在功效,且其效果优于单独茶多酚的作用。本课题发现了一种具有改善健康作用的生物活性/功能性淀粉材料,此材料作为茶多酚载运体系能够增强儿茶素的稳定性和生物利用率和减少机体的氧化损伤,并能维持淀粉消化过程中葡萄糖的缓慢释放。尽管OSA淀粉并不是通常见到的被广泛使用的食物成分,但OSA淀粉和茶多酚所形成的复合体以及复合体内使得茶多酚的功能得以发挥的结构基础,表明可以通过开发茶多酚碳水化合物转运体系而有效降低餐后血糖,改善机体健康状况,为提高功能性碳水化合的营养价值的探究及生物活性成分载运体系的构建奠定基础。