黑米抗氧化与降血脂的活性成分及其作用机理

近20年来，活性氧和自由基研究成为现代生命科学的前沿和热点，评价和筛选具有强抗氧化活性的天然资源已成为生物学、医学和食品科学研究的新趋势。黑米作为重要的优异稻种资源，因其糙米（颖果）果皮和种皮内富集有天然花色苷类化合物，是开发天然抗氧化剂的重要来源。本文通过比较大群体量黑米品种抗氧化作用的差异，筛选出抗氧化活性最强的品种，并以其为材料，提取分离活性物质，从生物整体和细胞水平评价活性物质的抗氧化与降血脂作用，在抗氧化活性跟踪下，进一步分离鉴定其主要活性成分的基本结构，探讨该活性成分在抗氧化和降血脂作用中的量效和构效关系，以明确其化学结构及相关机理，主要结果如下： （1）242份黑米品种及籼、粳、粘、糯、籼粘、籼糯、粳粘和粳糯各类型之间的总抗氧化能力（TAC）、清除自由基能力（SFRC）、总黄酮和花色苷含量均存在较大差异。242个黑米品种按快速聚类法可聚成10大类群，184个籼型品种聚成10类，58个粳型品种聚成6类。黑米TAC和SFRC分别与其总黄酮和花色苷含量之间呈现极显著（P＜0.01）正相关关系。 （2）黑米的米皮和精米等不同部位的抗氧化作用及其总黄酮和花色苷含量存在明显差异，占黑米重12％的黑米皮的TAC、总黄酮和花色苷含量均占到全黑米的98％以上。采用热烘烤、微波加热、挤压膨化和添加抗脂解酶等加工保藏方法，对黑米皮的保质均有一定效果，其中，挤压膨化和微波加热处理效果最稳定，对黑米皮的抗氧化作用及其总黄酮和花色苷含量的影响较小。 （3）通过正交试验优化出黑米抗氧化提取物的最佳浸提条件为：以黑米皮为材料，以60％乙醇为溶剂，料液比1：4、浸提温度60℃、浸提时间4h。在此条件下，一次浸提率达71.38％。通过静态和动态吸附性能比较，筛选出对黑米抗氧化活性物质吸附性能最好的大孔吸附树脂为NKA-Ⅱ，最佳解吸剂为70％乙醇溶液。经NKA-Ⅱ吸附纯化后，黑米抗氧化提取物的TAC提高3.97倍。按极性将黑米抗氧化提取物分为石油醚部、氯仿部、乙酸乙酯部和正丁醇部等不同极性溶剂萃取物，经抗氧化活性比较，5个部分均表现出较强的体外抗氧化作用，其强弱顺序为水部＞正丁醇部＞乙酸乙酯部＞氯仿部=石油醚部。通过GC-MS和HPLC分析，黑米抗氧化提取物的石油醚部和氯仿部成分以脂肪酸为主，乙酸乙酯部、正丁醇部和水部之间成分构成差异较大。以TAC为活性跟踪指标，从黑米抗氧化主活性部分（水部）中，经Sephadex LH-20分离得到P1、P2、P3和P44种红色单体化合物，经鉴定达色谱纯标准。 （4）通过动物试验，发现黑米抗氧化提取物及其主活性部分既可有效降低高脂血症大鼠的血脂水平，改善血脂代谢，减少动脉粥样硬化的危险性，又可有效提高大鼠体内的抗氧化水平，增强抗氧化酶活性，减少过氧化脂质含量、降低氧化应激水平。主要表现为：显著降低总甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和载脂蛋白B（ApoB）及动脉硬化指数TC—HDL-C／HDL-C和 华南师范大学博士学位论文 LDL－C／HDL－C（p＜0．05），显著提高高密度脂蛋白胆固醇（HDL－C）和载脂蛋白 A （ApOA）水平o＜0刀5人此外，还显著提高大鼠血清和肝脏的 TAC和超氧化物歧 化酶（SOD）活性和谷脱甘肽过氧化物酶（GSH－PX）活力（P＜0刀5），降低脂质过氧 化物丙二醛（MDA）含量和抗。X－LDL抗体水平（P＜0．05），并呈现显著的剂量依赖 性。高血脂症大鼠的血脂水平和动脉硬化指数与其氧化一抗氧化水平密切相关，二者 互相促进。 6)黑米抗氧化主活性成分A、PZ、P3和 P4可提高山叫IDL和 DPPH引起的 过氧化损伤内皮细胞活力，降低细胞内的过氧化脂质MDA的水平，抑制过氧化损伤 的发生，且表现剂量效应关系。主活性成分P3可以有效清除细胞内的自山基，促进 。X－LDL诱导的内皮细胞出GI期进入DNA合成的S期，减少内皮细胞凋亡，并呈现 明显的剂量关系。提出黑米抗氧化主活性成分对内皮细胞过氧化损伤的保护作用和 对细胞周期的影响是其抗动脉粥样硬化的机制。 K)通过波谱法鉴定黑米抗氧化主活性成分为4种花花色苦葡萄糖着类化合物， PI为锦葵素（M8lVidifl）；PZ为天竺葵素一3，5。二葡萄糖昔PCI。fgollidill－3，5－dopllCOSide)； Ps为矢车菊素一3一葡萄糖昔（cyanidin－3－glucoside）；P。为矢车菊素一3，5一二葡萄糖昔 （cyanldln－3，5－diglucoside）。 本研究的创新点如下： 门)提出并证明矢车菊素上，5一二葡萄糖昔、矢车菊素I一葡萄糖苦、天竺葵素上， 5．二葡萄糖苦和锦葵素4种花色着类化合物是黑米抗氧化和降血脂作用的主要物质 基础。 （2）提出并证明黑米降血脂和抗动脉粥样硬化等预防心血管疾病的机理主要在 于其花色着类化合物的抗氧化和对血管内皮细胞过氧化损伤的保护作用；黑米花色 着类化合物抗氧化的主要机制在于其酚羟基提供氢原子、阻止体内脂肪的氧化和捕 捉体内活性自山基、形成酚醒平衡的反应特性。 （3）比较大群体量黑米品种的体外抗氧化效应，并发现其与花色苦含量呈现极 显著不相关关系。 （4）发