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石榴皮安石榴苷的提取纯化及其对α-葡萄糖苷酶的抑制作用机制

来源:植物与人体健康医用机理创新团队 发布时间:2021-11-24 作者:刘毅 点击数:

  近日,中国农业科学院都市农业研究所、马来亚大学、成都大学、中山大学和广东以色列理工学院的研究人员,在国际著名期刊《Food chemistry》(中国院1区TOP期刊,影响因子7.514)上发表题为“Pomegranate peel-derived punicalagin: Ultrasonic-assisted extraction,purification, and its α -glucosidase inhibitory mechanism”的研究型论文。该研究采用LC-MS/MS方法对石榴皮多酚组成进行了鉴定,建立了安石榴苷的超声辅助提取(UAE)与分离纯化新工艺,并进一步研究了安石榴苷对 α -葡萄糖苷酶的抑制作用机制。 本研究结果为阐明石榴皮安石榴苷抑制 α -葡萄糖苷酶的作用机制提供了新的认识,有助于石榴皮安石榴苷作为 α -葡萄糖苷酶抑制剂在糖尿病防治及饮食干预中的应用。中国农业科学院都市农业研究所为第一通讯单位,植物与人体健康机理创新团队首席科学家甘人友博士为本文通信作者,植物与人体健康机理创新团队科研助理刘毅为第一作者,马来亚大学Kin Weng Kong博士为共同第一作者。这项工作得到了中央公益科研机构基础研究基金(No. Y2020XK05)和国家农业科技中心地方财政项目(No. NASC2020KR02)的支持。

文章概述:

  2型糖尿病是一种典型的与过量摄入膳食碳水化合物相关的疾病。在所有可用的药物中, α -葡萄糖苷酶抑制剂是阻碍碳水化合物吸收最有效的药物。但是,几种用于治疗2型糖尿病及其并发症的商业 α -葡萄糖苷酶抑制剂,如阿卡波糖、米格列醇和沃格利波糖,均有不同程度的副作用。值得注意的是,许多植物来源的生物活性成分被发现具有较好的 α -葡萄糖苷酶抑制活性,且无不良影响,特别是一些多酚类物质,如橄榄醇、香豆酸、迷香酸、白藜芦醇和姜黄素等,是 α -葡萄糖苷酶抑制剂的良好选择。

  石榴皮是石榴工业的主要加工副产品,是一种廉价且丰富的多酚来源。其中,安石榴苷约占石榴皮多酚总量的70%,且生物活性丰富、安全性高,具有很高的健康开发价值。近年来,从石榴皮中提取纯化安石榴苷的成熟技术较少。UAE作为一种绿色提取方法,是传统提取方法的良好替代,已被广泛应用于天然产物的提取。大孔树脂具有操作简单、吸附能力强、成本低、溶剂消耗低、易于再生等优点,广泛用于工业生产,是有效富集和纯化安石榴苷的最佳选择。因此,我们推测UAE结合大孔树脂和制备型高效液相色谱可以有效地从石榴皮中提取纯化安石榴苷,并且安石榴苷对 α -葡萄糖苷酶抑制机制可能与安石榴苷与 α -葡萄糖苷酶的直接结合有关。

图1. 石榴皮多酚的色谱图

图2. 安石榴苷对 α -葡萄糖苷酶抑制类型的影响图

图3. 安石榴苷与 α -葡萄糖苷酶的分子对接图

结论与展望:

  为了验证这一假设,本研究首先采用LC-MS/MS对主要多酚组成进行了鉴定,其中安石榴苷含量最高,并建立了安石榴苷的HPLC-DAD定量检测方法(图1)。然后优化建立了安石榴苷的UAE新工艺,安石榴苷得率达到505.89±1.73 mg/g DW。进一步利用大孔树脂D101和制备型高效液相色谱先后纯化安石榴苷,得到纯度为92.15%的安石榴苷纯化物。最后,通过酶抑制动力学和分子对接,对安石榴苷纯化物对 α -葡萄糖苷酶抑制活性进行评价,并进一步探讨其抑制类型和机制。安石榴苷纯化物对 α -葡萄糖苷酶的抑制活性(IC50 = 82±0.02 μg/mL)与安石榴苷标准品对 α -葡萄糖苷酶的抑制活性(IC50 = 58±0.014 μg/mL)相近,均表现为混合抑制机制(图2)。 分子对接结果表明,安石榴苷与 α -葡萄糖苷酶之间形成了一个空间位阻,分子间能量为−7.99 kcal/mol(图3)。本研究结果为开发石榴皮安石榴苷作为糖尿病特殊膳食中 α -葡萄糖苷酶的潜在抑制剂提供了科学依据,有助于加速石榴皮安石榴苷的广泛开发应用。

  

参考文献:

  Yi Liu#, Kin Weng Kong#, Ding-Tao Wu, Hong-Yan Liu, Hua-Bin Li, Jia-Rong Zhang, Ren-You Gan*. Pomegranate peel-derived punicalagin: Ultrasonic-assisted extraction, purification, and its α -glucosidase inhibitory mechanism, Food Chemistry, 2021,131635.

  全文链接:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.131635