沈阳农业大学食品学院国家浆果加工技术研发专业中心李斌教授：基于药代动力学分析α-酪蛋白对大鼠血液中蓝莓花色苷及其代谢物吸收的影响

2021年6月9日，沈阳农业大学食品学院李斌教授团队在中科院农林科学一区期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry （即时IF: 4.192） 发表了题为 “Effects of α-casein on the Absorption of Blueberry Anthocyanins and Metabolites in Rat Plasma Based on Pharmacokinetic Analysis”的原创性论文，阐明了α-酪蛋白能够增加蓝莓花色苷及其代谢产物进入大鼠血液中的含量，从而提高了蓝莓花色苷的生物利用率。团队带头人李斌教授为本文的通讯作者，团队成员郎宇曦博士为文章的第一作者，此项研究成果被美国科学促进会（AAAS）主办全球新闻网站 EurekAlert引用报道。

1. 背景

蓝莓花色苷作为天然小分子功能性营养物质，具有多种生理功效，但因其稳定性差、生物利用率低等问题制约了花色苷的应用价值，提高花色苷的生物利用率才能更大程度地实现其在机体内的功能活性。蛋白质与花色苷的结合已被证实能够对花色苷的稳定性起到积极作用。然而，现阶段大多数的研究主要集中在加工和体外消化条件下蛋白质对花色苷的保护作用，而蛋白质在体内对花色苷吸收代谢的影响情况尚不清晰。针对前期研究中α-酪蛋白对蓝莓花色苷在体外模拟消化条件下具有突出的稳态化作用，本章将通过药代动力学的辅助分析，探究α-酪蛋白对蓝莓花色苷及其代谢产物在血液中吸收程度的影响。将与α-酪蛋白复合前后的蓝莓花色苷样品分别给两组大鼠灌胃，并在24 h内采集大鼠的血浆样本。采用UPLC-MS/MS的方法测定血浆中三种代表性的蓝莓花色苷及代谢产物的含量，通过药代动力学辅助分析方法解析α-酪蛋白对蓝莓花色苷及其代谢产物吸收入血的影响，最后采用分子模拟对接的方法呈现了蓝莓花色苷与α-酪蛋白结合后的分子构象。本研究为α-酪蛋白对蓝莓花色苷生物利用率的促进作用提供基础理论依据。

2. 成果介绍

研究结论：

将与α-酪蛋白复合前后的蓝莓花色苷样品给大鼠灌胃后，三种主要的蓝莓花色苷单体—D3G、C3G和M3G均在10~15 min时达到最大血液浓度，C3G吸收入血的情况最好，M3G吸收入血的情况较差。在血液中鉴定出了六种花色苷代谢物，其中香草酸在血液中的浓度最高。α-酪蛋白的复合使得蓝莓花色苷及其代谢产物在血液中的含量提高了0.5~9.0倍。通过分子对接模拟出蓝莓花色苷与α-酪蛋白结合后的分子构象，发现花色苷小分子能够进入蛋白腔内，利用蛋白质作为保护载体，通过减缓花色苷在肠道内的降解使其更多进入血液中被机体利用，同时使更多的花色苷被肠道菌群发酵，形成代谢产物吸收入血液中。本研究证实了α-酪蛋白能够促进蓝莓花色苷及其代谢产物进入到机体的血液循环中，有效提高蓝莓花色苷的生物利用率。

图1：花色苷和代谢产物的色谱图：D3G（A）；C3G（B）；M3G（C）；丁香酸（D）；阿魏酸（E）；2,4,6-三羟基苯甲醛（F）；4-羟基苯甲酸（G）；香草酸（H）；没食子酸（I）。

图2：蓝莓花色苷单体及代谢产物的血液浓度-时间曲线：D3G（A）；C3G（B）；M3G（C）；丁香酸（D）；阿魏酸（E）；2,4,6-三羟基苯甲醛（F）；4-羟基苯甲酸（G）；香草酸（H）；没食子酸（I）。

图3：摄入与α-酪蛋白复合前后的蓝莓花色苷，血液中花色苷单体及代谢产物的浓度-时间曲线对比图：D3G（A）；C3G（B）；M3G（C）；丁香酸（D）；阿魏酸（E）；2,4,6-三羟基苯甲醛（F）；4-羟基苯甲酸（G）；香草酸（H）；没食子酸（I）。

图4：蓝莓花色苷与α-酪蛋白复合后的分子模拟构象图：D3G（A、B）；C3G（C、D）；M3G（E、F）。

表1：摄入与α-酪蛋白复合前后的蓝莓花色苷，血液中花色苷单体及其代谢产物的药代动力学参数（*代表p < 0.05；**代表p < 0.01）。

3.创新性/应用前景

蓝莓花色苷是一种天然的生物活性小分子，但稳定性差、生物利用率低等难题严重限制了其在机体内的功能价值。本团队前期研究发现α-酪蛋白能够显著保护蓝莓花色苷在消化过程中的稳定性，提高其在肠道内的保留率，因而本研究采用大鼠模型结合药代动力学辅助分析方法探究α-酪蛋白对蓝莓花色苷在机体内吸收入血液的影响。研究结果显示α-酪蛋白能够显著提高蓝莓花色苷及其代谢产物吸收入血的含量，为α-酪蛋白提高蓝莓花色苷生物利用率的应用提供理论支持，为解决蓝莓花色苷生物利用率低的难题提供了安全高效的方法策略，对蓝莓深加工产品创制具有重要的实用价值。

作者简介

通讯作者

李斌教授

李斌，博士，教授，博士生导师，美国康奈尔大学（访问学者）博士后。现任沈阳农业大学食品学院食品科学学科带头人、科学技术发展研究院副院长、侨联主席、辽宁省健康食品营养与创制重点实验室主任，国家浆果加工技术研发专业中心副主任。国家高层次人才特殊支持计划、国家百千万人才工程国家级人选、有突出贡献中青年专家、辽宁省学术头雁、兴辽英才、省百千万人才工程百人层次。担任《食品科学》、《食品工业科技》、Journal of Future Foods等期刊编委，中国食品科学技术学会青年工作委员会委员、中国食品科学技术学会果蔬加工分会理事、中国园艺学会小浆果分会副秘书长。主要从事浆果（花色苷）加工技术与营养功能领域研究，在Critical Reviews in Food Scienceand Nutrition、Journal of Agricultural and FoodChemistry、Food Hydrocolloids、Food Chemistry、Carbohydrate Polymers、《食品科学》、《中国食品学报》等业内优秀期刊发表论文100多篇，其中SCI收录70多篇，申请和授权发明专利70余件，专利科技成果转让12 件，主持地方标准6 部。应邀在Springer出版集团和科学出版社合著学术专著2 部，参编中文著作4 部。指导在站博士后2 人，博士研究生15 人，硕士研究生52 人。现主持国家自然科学基金面上项目2 项，国家科技部重点研发计划子课题1 项，以及农业部公益性行业(农业)科技等省部级项目10余项。相关成果获2017年神农中华农业科技奖一等奖，辽宁青年科技奖、2018年辽宁省科技进步一等奖，中国食品科学技术学会科技创新奖一等奖、2019年吉林省科技进步一等奖、2020年荣获辽宁省优秀科技工作者、沈阳市十大科技英才、2021年荣获辽宁省五一劳动奖章、沈阳市杰出人才。

第一作者

郎宇曦博士

郎宇曦，女，沈阳农业大学2017级食品科学与工程专业博士研究生，沈阳农业大学食品学院健康食品营养与创制团队成员，主要从事果蔬深加工及其天然分子互作的研究。参与国家自然科学基金两项，以第一作者在Food Research International、LWT-FoodScience and Technology、Food Chemistry、Journal of Agricultural and Food Chemistry SCI期刊上发表学术论文4 篇，在《食品科学》EI杂志发表综述1 篇、以第三作者获得国家发明专利1 项。

编辑：袁艺；责编：张睿梅。

欢迎食品及相关专业领域的专家、老师及博士生在《食品科学》平台（官方订阅号、官方微博、网易号、今日头条号同步）上免费发布最新原创的科研成果、科研趋势及观点见解，我们将竭诚为大家宣传推介，扩大学术影响力！

投稿请联系《食品科学》新媒体部（QQ:707717405；e-mail:707717405@qq.com）

为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上，将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于2021年9月18-19日在河南郑州共同举办“2021年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。