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猕猴桃起源于中国,于20世纪被传播到新西兰、英国、意大利、美国、法国、日本等国开启猕猴桃商业化栽培。目前多种猕猴桃深加工产品如酸奶、果汁、果脯、猕猴桃干、醋、牛奶饮料、葡萄酒、水果罐头和果蔬混合果汁饮料等已得到工业化生产。在众多猕猴桃品种中,中华猕猴桃和美味猕猴桃是目前世界上主要生产和栽培的品种,也是猕猴桃家族中经济价值最高的优良品种。中华猕猴桃因其具有丰富的维生素C、突出的热带风味和柔软的果皮而著称,这也使其不去皮即可食用。不仅中华猕猴桃果实具有很好的营养价值,其整个植物包括根、枝、藤蔓和叶子也被用作中药广泛使用。在中国,中华猕猴桃主要种植于云南、四川、广西、贵州、甘肃、陕西、江西、河南等气候温暖的地区,其年产量约7.2万吨,每年因此所产生的果皮废料达793吨。已有研究表明,中华猕猴桃果皮中含有大量的生物活性物质,如酚类化合物和膳食纤维等。然而,在工业生产中,猕猴桃果皮目前仅被用于固态发酵以生产酸和酒精。目前未见从中华猕猴桃果皮中分离、鉴定其潜在生物活性成分的报道,而且对猕猴桃果皮生物学效应的研究也较少。因此,急需广泛开展中华猕猴桃的生物学特性研究以进一步提升其应用价值。考虑到中华猕猴桃果皮中大量的多酚类活性物质且其含量高于果肉,本研究以中华猕猴桃品种SunGold(也称黄金果,是目前国际上公认的可作为鲜食及加工两用的果实品质最佳品种)为研究对象,评估比较了黄金果果皮和果肉多酚提取物的抗氧化、抗菌和抗癌细胞增殖活性,并通过液相色谱/质谱法检测了果肉和果皮的酚类物质组成。为了更真实还原猕猴桃的自然摄入方式,本研究对比研究了两个黄金果果肉冻干粉(ACF)、两个黄金果果皮冻干粉(ACP)和两个带皮的完整黄金果冻干粉(ACFP)在健康和高果糖饮食喂养Sprague Dawley(SD)大鼠中的潜在生物学效应。其主要研究方法和结果如下:1.本研究首先测定了黄金果果肉和果皮多酚提取物中总酚和总黄酮含量,其结果表明,黄金果果皮中多酚和类黄酮含量显著高于果肉(p<0.05):Folin-Ciocalteu法测得黄金果果皮和果肉中总酚含量分别为9.5 mg没食子酸当量/g干重和12.8 mg没食子酸当量/g干重;果皮和果肉中总黄酮含量分别为2.7 mg芦丁当量/g和1.8 mg芦丁当量/g。随后评估了黄金果果皮和果肉多酚的抗氧化活性。采用DPPH法和ABTS+法评估黄金果果皮和果肉多酚清除自由基的能力,结果显示:在浓度为20、40、60、80和100 μg/mL时,果肉多酚对DPPH自由基的清除率分别为21.7%、36.1%、49.1%、69.8%和72.0%,其清除率随浓度的增加而逐渐升高;与此类似,在20、40、60、80和100 μg/mL浓度下,果皮多酚对DPPH自由基的清除能力分别为59.7%、84.5%、81.5%、77.2%和76.6%;同样,果肉多酚对ABTS+的清除率随浓度增加而逐渐增加,20、40、60、80和100 μg/mL浓度时的清除率分别为12.4%、25.1%、35.5%、43.2%和55.4%,而果皮多酚在60 μg/mL时对ABTS+的清除率已达90.0%。该结果表明,黄金果果肉和果皮多酚均具有较好的自由基清除活性,而果皮多酚的清除活性比果肉更强(p<0.05)。在众多氧自由基中,HO·是最活跃的一种氧自由基,可对许多生物分子造成氧化损伤,从而导致衰老、癌症等多种疾病。在80 μg/mL浓度下,黄金果果皮多酚清除HO·-的活性为98.2%,果肉多酚为90.7%。铁螯合活性测定结果显示:在初始浓度(50μg/mL)下,果皮多酚螯合活性最低,为42.6%,果肉多酚为48.4%。当浓度增加到150 μg/mL时,果皮多酚的螯合活性(76.5%)高于肉多酚(66.6%)。在300 g/mL的浓度下,果皮多酚的螯合能力最大,为80.5%,果肉多酚为68.6%。此外,黄金果果肉和果皮多酚对病原菌(大肠杆菌、单核细胞增生李斯特菌和金黄色葡萄球菌)的抗菌活性测定结果显示,果皮多酚和果肉多酚均剂量依赖性地抑制这三种细菌的生长。在100μg/mL、200μg/mL和300μg/mL浓度下,果皮多酚对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌的抑菌效果最好,分别为13.7±0.4 mm、16.2±0.6 mm和20.4±0.3 mm。果肉多酚在100μg/mL、200μg/mL和300μg/mL浓度下对金黄色葡萄球菌的活性分别为 11.4±0.3 mm、12.6±0.2mm和 14.7±0.3mm。同样,100μg/mL、200μg/mL和30μg/mL浓度的果皮多酚对单核细胞增生李斯特菌的抑菌活性(13.1±0.4、15.7±0.2 和 17.4±0.6mm)高于果肉多酚(10.7±0.4、12.3±0.5 和13.9±0.4mm)。对革兰氏阴性大肠杆菌而言,100μg/mL、200μg/mL 和 300μg/mL的果皮多酚的抗菌活性分别为10.6±0.6、13.4±0.4和15.9±0.5 mm。果肉多酚在100μg/mL时对大肠杆菌无抑菌活性,在200μg/mL和300μg/mL时对大肠杆菌的抑菌活性分别上升到11.3±0.3和12.4±0.4mm。该结果表明,黄金果果皮多酚对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抑菌效果均显著高于果肉多酚(p<0.05)。此外,利用MTT法分析了黄金果果皮、果肉多酚对人肝癌细胞HepG2增殖的影响。果皮多酚和果肉多酚均对HepG2细胞增殖有抑制作用,且呈现剂量和时间依赖性。400μg/mL的果肉多酚处理细胞24 h后,其存活率下降为87.9%,相同浓度的果皮多酚处理后,细胞存活率下降为75.7%。100、200、300和400 μg/mL果肉多酚处理细胞48 h后其存活率分别为91.7%、86.2%、81.2%和78.3%,而果皮多酚处理后其存活率分别下降至78.3%、71.2%、66.1%和61.2%。当处理细胞72 h后,100、200、300和400 μg/mL果肉多酚对细胞的抑制率分别为39.8%、45.1%、50.3%和56.9%,而果皮多酚对细胞的抑制率分别达到50.9%、59.1%、66.0%和71.6%。经计算,在72 h处理时间下,果皮多酚对HepG2细胞的IC50值为170.0μg/mL,果肉多酚的IC50值为291.0μg/mL,表明果皮多酚具有更强的抗肝癌细胞增殖活性。进一步的液相色谱/质谱分析结果显示:黄金果中的主要酚类化合物为儿茶素、表儿茶素、槲皮素和没食子儿茶素,这四种化合物在果皮多酚中的浓度分别为 29.34±0.21%、15.84±0.28%、44.88±0.61%和 5.29±0.36%,果肉中的浓度分别为 23.95±0.37%、15.46±0.43%、36.41±0.21%和 4.64±0.40%。此外,果皮多酚中异槲皮素(1.47±0.51%)和没食子酸(1.80±0.53%)的含量略高于果肉多酚。值得注意的是,黄金果果皮中未发现山奈酚和二羟基苯基乳酸,而果肉中其含量分别为13.51±0.25%和0.82±0.22%。黄金果中阿魏酸和芦丁含量较低,果肉中含量略高于果皮。总之,黄金果果皮中酚类物质含量较高,且展现出比果肉较强的抗氧化、抗菌和抗增殖活性。本研究为进一步分离和鉴定黄金果果皮的生物活性成分及其体内营养功效奠定了基础。2.黄金果果皮是富含多酚的一类猕猴桃副产品,富含有维生素C、纤维等多种生物活性成分。依据一项成人营养调查结果和其他关于猕猴桃改善机体健康的研究建议,推荐成人每天摄入两个猕猴桃。采用液相色谱-质谱联用技术对ACF和ACFP的酚类组成及含量进行了测定。一共鉴定出10种酚类化合物,包括异槲皮素、没食子儿茶素、绿原酸、儿茶素、阿魏酸、表儿茶素、咖啡酸、山奈酚、槲皮素和芦丁。在ACF和ACFP中,儿茶素、表儿茶素、没食子儿茶素、山奈酚、槲皮素和绿原酸是主要的多酚成分。在ACFP中,儿茶素、表儿茶素、槲皮素、表没食子儿茶素和绿原酸的含量分别为7.68毫克、5.74毫克、10.16毫克、3.22毫克和6.92毫克,显著高于ACF中儿茶素(6.20毫克)、表儿茶素(4.74毫克)、槲皮素(8.08毫克)、表没食子儿茶素(2.58毫克)、绿原酸(5.54毫克)的含量(p<0.05)。为了真实还原猕猴桃的自然摄入方式,本研究对比分析了每天摄入两个去皮或未去皮的黄金果对健康SD大鼠脂质稳态、脂肪酸代谢和肠道菌群组成的影响。8周龄健康雄性SD大鼠每天分别灌胃ACF或ACFP,持续28天。经过ACF和ACFP干预4周后大鼠平均体重分别为81.16±1.14 g和71.20±03.80 g,显著低于ND正常组大鼠的体重90.50±2.50g(p<0.05)。此外,与ND组大鼠肝脏重量(12.31 g)相比,喂养ACF和ACFP的大鼠肝脏重量分别显著减少13.48%和27.21%(p<0.05)。同样,干预4周后,大鼠的血清TC和TG水平从ND 组的 8.40±0.32 mmol/L 和 1.11± 0.08 mmol/L 分别显著降低为 ACF 组的 6.4 ±0.48 mmol/L 和 0.90± 0.07 mmol/L 以及 ACFP 组的 4.60± 0.40 mmol/L 和 0.75±0.07 mmol/L(p<0.05)。但黄金果对肝脏TC、TG的影响相对较小(p<0.05)。ACF和ACFP处理4周后,各组大鼠血清和肝脏LDL浓度均无明显差异(p>0.05)。但ACF和ACFP均能显著提高大鼠血清和肝脏HDL的水平(p<0.05)。ACFP干预使大鼠血清和肝脏HDL水平从第14天开始显著升高,ACF干预则使大鼠血清和肝脏HDL水平从第21天开始显著升高。干预4周后,与ND组比较,ACF和ACFP组血清HDL浓度分别提高34.10%和47.20%。同样,ACFP处理大鼠的肝脏HDL浓度(9.80±0.30 μmol/grot)显著高于ACF干预大鼠(9.10±0.30μmol/grot),且两种处理大鼠的肝脏HDL浓度均显著高于ND大鼠(7.80±0.40μmol/grot)。肝脏组织MDA水平及GSH-Px和SOD的活性可反映机体氧化应激和脂质过氧化情况。我们的研究结果表明,与ND组和ACF组相比,ACFP处理21天后大鼠肝脏MDA水平显著降低。干预4周后,ACFP和ACF组大鼠较ND大鼠的肝脏MDA水平(52.20nmol/mgprot)分别降低18.50%和10.34%(p<0.05)。同样,与 ND 大鼠肝脏 GSH-Px 活性(123.16 U/mgprot)相比,ACFP和ACF干预后其活性分别提高12.59%和8.30%,而大鼠肝脏SOD活性分别提高26.59%和16.53%。继而利用GC-MS对ACF和ACFP处理的大鼠血清和肝脏中25种脂肪酸进行鉴定和定量,在样品中鉴定出月桂酸(C12:0)、十三烷酸(C13:0)、肉豆蔻酸(C14:0)、十五烷酸(C15:0)、棕榈酸(C16:0)、十七碳酸甲酯(C17:0)、硬脂酸(C18:0)、丙烯酸(C20:0)、山楂酸(C22:0)、三甲酸(C23:0)和木糖酸(C24:0)等饱和脂肪酸(SFAs)。与ACF组(20.19μg/mL)和ND组(20.76μg/mL)相比,ACFP组大鼠血清总SFA水平分别显著降低9.85%和12.30%,而ACF和ACFP对肝脏SFA水平均无影响。与ND组相比,ACFP和ACF干预4周后血清和肝脏重单不饱和脂肪酸(MUFA)水平均无显著影响。值得注意的是,与ND组相比,ACFP组大鼠的血清和肝脏中总多不饱和脂肪酸(PUFA)水平分别提高了 15.80%和10.00%。基于16S rDNA的肠道菌群分析结果表明,ACF和ACFP明显增加大鼠肠道微生物的丰富度和多样性,改变了肠道微生物群组成:ACFP显著降低厚壁菌门(66%到51%)、增加拟杆菌门(21%到38%)的相对丰度,厚壁菌门和拟杆菌门的比例(F/B)从ND组的3.04分别降低至ACF和ACFP组的2.12和1.34,这可能是ACF和ACFP诱使大鼠体重降低的重要原因。值得注意的是,与ND大鼠(18.69%)相比,ACF和ACFP使大鼠肠道益生菌乳酸菌丰度分别提高35.15%和50.59%。同样,ACF和ACFP显著提高大鼠体内有益细菌巴恩斯氏菌的丰度,分别从ND组的9.83%提高至14.69%和17.24%,说明黄金果果肉,特别是整个黄金果可以作为一个很好的益生元。此外,ACF和ACFP明显降低了肠道有害细菌如肠球菌、大肠杆菌和葡萄球菌等的丰度。综上所述,与单独食用2个去皮的黄金果(ACF)相比,每天食用2个带皮的黄金果(ACFP)能更有效改善健康大鼠脂质稳态、脂质过氧化、脂肪酸代谢和肠道菌群结构,这可能与其中的酚类成分含量较高有关。3.本研究进一步探究了每天摄入两个去皮或未去皮的黄金果对高果糖饮食诱导的脂质代谢紊乱、氧化应激、胰岛素抵抗、肝损伤和脂肪酸代谢障碍的改善作用。在前期研究基础上,利用液相色谱-质谱联用技术对比分析了 ACF、ACP和ACFP中几种主要酚类物质的组成与含量,结果显示:ACP中儿茶素(1.48 mg)、表没食子儿茶素(0.64 mg)、表儿茶素(1.00 mg)、槲皮素(2.08 mg)和绿原酸(1.38 mg)的含量均显著低于ACF和ACFP。ACF、ACP和ACFP中的总果胶含量以果胶酸钙指示,结果表明ACP中果胶含量(1.34%w/w)显著高于ACFP(0.76%w/w,p<0.05)和 ACF(0.63%w/w,p<0.05),提示黄金果果皮中果胶含量显著高于果皮。进一步的动物实验结果显示:健康雄性8周龄SD大鼠连续饲喂高果糖水(20%)10周后出现明显的血脂异常、肝脏脂肪变性、氧化应激、胰岛素抵抗和脂肪酸代谢紊乱,而ACF、ACP和ACFP干预高果糖大鼠10周后高果糖饮食所导致的上述异常在一定程度上被缓解。与HF高果糖大鼠相比,富含多酚和果胶的ACF、ACP和ACFP能有效降低高果糖饮食导致的大鼠体重、肝脏和脏器脂肪增加。此外,高果糖饮食大鼠血清的TC(从3.43±0.20mmol/L到5.64±0.15 mmol/L)、TG(从 1.56± 0.06 mmol/L 到 3.22±0.08 mmol/L)和 LDL(从0.79±0.08 mmol/L到4.08±0.10 mmol/L)水平相对于正常大鼠明显增加(p<0.05)。而经过ACF、ACP和ACFP处理10周后,血清TC和TG水平显著降低,与HF喂养大鼠相比,ACFP干预使血清TC和TG水平从HF组的5.64±0.15 mmol/L和3.22±0.08mmol/L分别显著降低至2.92±0.10mmol/L和 1.37±0.09mmol/L。同样,ACF(2.03± 0.09 mmol/L)、ACP(2.22±0.07 mmol/L)和 ACFP(1.25±0.06 mmol/L)处理组大鼠的LDL-C水平显著低于高果糖喂养组(4.08± 0.10 mmol/L)。连续10周高果糖饮食使血清HDL-C显著下降33.87%(p<0.05),当ACF、ACP和ACFP干预后其HDL-C水平由0.82±0.09 mmol/L显著分别提高到1.14±0.07 mmol/L、1.12±0.10 mmol/L 和 1.27±0.05 mmol/L。此外,ACFP 喂养 10 周后,LDL/HDL比率(4.99)和AI指数(5.89)与HF喂养大鼠相比分别降低7%和8%。接下来,本研究利用口服糖耐量试验(OGTT)和胰岛素耐量试验(ITT)探究了补充ACF、ACP、ACFP可否抑制高果糖饮食诱导的胰岛素抵抗。与ND正常大鼠相比,HF大鼠的空腹血糖浓度增加了 44.85%,而ACF、ACP和ACFP处理后大鼠血糖水平分别降低13.32%、16.16%和27.89%。同样的趋势也出现在了高果糖喂养大鼠的空腹胰岛素水平上,HF大鼠胰岛素水平相对于正常大鼠增加了55.43%,而ACFP干预使血胰岛素水平显著降低32.72%(p<0.05)。进一步采用气相色谱-质谱联用技术测定了大鼠血清和肝脏样品中24种长链脂肪酸的含量,在血清样本中检测到月桂酸(C12:0)、十三酸(C13:0)、肉豆蔻酸(C14:0)、十五烷酸(C15:0)、棕榈酸(C16:0)、十七酸(C17:0)、硬脂酸(C18:0)、花生酸(C20:0)、二十二烷酸(C22:0)二十三烷酸(C23:0)和二十四烷酸(C24:0)等饱和脂肪酸,而(C12:0)、(C13:0)、(C20:0)和(C24:0)在肝脏样本未被检测到。定量结果显示ACFP显著改善HF大鼠的脂肪酸代谢,而ACF和ACP对大鼠肝脏和血清脂肪酸的影响相对较弱。HF饮食极其显著地使血清总SFA水平提高了 11.32%(p<0.01),但对肝脏SFA水平无显著影响。与HF组相比,ACFP组大鼠血清的总SFA水平显著降低了 11.73%。同样,与ND正常大鼠相比,摄入高果糖10周后,大鼠血清和肝脏总单不饱和脂肪酸(MUFA)水平分别显著提高了13.53%和12.95%,但ACFP组大鼠与HF大鼠(9.42μg/mL)相比,肝脏的MUFA水平显著降低了 13.06%。与ND组相比,HF高果糖饮食显著增加 18 碳 MUFA(C18:1)水平,降低 18 碳 PUFAs(C18:2、C18:3)和 20 碳PUFAs(C20:2、C20:3、C20:4、C20:5)的浓度,最终导致血清和肝脏PUFA水平降低。与HF大鼠血清PUFA水平(11.52μg/mL)相比,ACFP和ACF干预后分别使其水平显著提高16.93%和9.29%。同样,ACFP干预使HF喂养大鼠的肝脏PUFA水平(11.68μg/mL)显著提高16.93%。此外,高果糖喂养大鼠的肝脏MDA水平比正常大鼠(0.21±0.05 mmol/mgprot)显著升高 250%(p<0.05),表明HF饮食导致实验大鼠产生肝脏过氧化损伤。而ACF、ACP和ACFP处理后其肝脏MDA水平由HF组的0.77±0.07 mmol/mgprot显著降低至0.33±0.07 mmol/mgprot、0.45±0.05 mmol/mgprot和 0.23±0.06 mmol/mgprot。同样,高果糖饮食干预10周后,肝脏中的SOD和GSH-Px的水平分别从正常大鼠的90.45±6.20 U/mgprot 和 141±4.60 U/mgprot 降低至 53.66±5.30 U/mgprot 和 113±5 U/mgprot,这表明HF饮食导致大鼠发生了一定程度的肝损伤。而利用ACF、ACP和ACFP处理HF大鼠10周后,其肝脏SOD酶活性分别提高44.39%、32.70%和72.30%,GSH-Px水平显著提高14.16%、9.73和21.24%。此外,连续10周的ACF、ACP和ACFP干预有效缓解HF饮食诱导的血清ALT和AST活性升高。当ACFP处理HF大鼠后其血清ALT活性从28.34±1.51 U/L下降至8.24±1.71 U/L,AST活性从70.27±2.40 U/L下降至32.07 ± 3.29 U/L(p<0.05)。大鼠肝脏组织病理学分析结果进一步印证了 ACF、ACP和ACFP对HF饮食诱导的肝损伤的改善作用。HF组肝脏出现空泡化、充血、单细胞坏死等病理损伤,而在ACF、ACP和ACFP的干预下,这些损伤得到一定程度的改善,尤其ACFP干预明显减少了肝脏组织因高果糖引起的空泡化、充血和单细胞坏死,使肝组织胞浆和细胞核外观趋于正常。其中HF组大鼠的Suzuki评分为10.20,正常组为1.50,而ACF、ACP和ACFP组大鼠的Suzuki评分分别为5.20、7.50和3.90。结肠内容物中短链脂肪酸(SCFA)测定结果显示,丁酸,乙酸和丙酸是大鼠结肠内容物中的主要SCFA,而ACFP干预显著升高高果糖诱导的SCFA含量下降。具体而言,ACFP干预后,其中乙酸浓度由 HF 组的 46.32 mM/g 显著上升至 63.67 mM/g(p<0.05);丙酸由 8.62 mM/g上升至 20.69 mM/g(p<0.05);丁酸则由 11.36 mM/g 上升至 22.76 mM/g(p<0.05)。PLSR相关性分析结果显示,结肠内容物中丁酸、乙酸和丙酸的水平与肝脏TC、TG、MUFA、GSH-Px水平、血清AST活性及OGTT水平高度相关,暗示丁酸、乙酸和丙酸可作为黄金果改善HF饮食所导致血脂代谢异常、肝损伤和胰岛素抵抗的生物标志物。上述研究结果提示ACFP可明显减轻HF饮食所导致的血脂代谢异常、肝脏脂肪变性、氧化应激、胰岛素抵抗、肝损伤和脂肪酸代谢紊乱。综上所述,本研究在评估黄金果果皮和果肉多酚提取物的体外抗氧化、抗菌和抗癌细胞增殖活性的基础上,进一步对比分析了两个黄金果果肉、两个黄金果果皮和两个完整黄金果在健康和高果糖饮食喂养大鼠中的体内营养学效应,为进一步探究黄金果果皮中多酚等生物活性成分的体内营养功效及高值开发利用奠定了基础,也为发展基于黄金果(包含果皮)的具有显著健康效益的新型天然膳食补充剂提供了科学依据。