本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

文章簡介

木酚素是一類重要的植物次生代謝產物，因其潛在的健康益處而受到廣泛關注，涉及預防卵巢癌、心血管疾病、氧化應激和炎癥等。植物中木酚素的含量通常低于2 mg/100 g，然而亞麻籽 （Linum usitatissimum L.）中的木脂素高達9~30 mg/g。開環異落葉松樹脂酚二葡萄糖苷（SDG）是亞麻籽中主要的木酚素，通常以聚合物形式存在，稱為亞麻籽木酚素大分子（FLM）。研究表明，FLM的抗氧化活性在很大程度上受其結構和組成的影。由于缺乏準確的結構解析，包括多組分的比例、位置和聚合程度，關于其組成、結構和抗氧化活性之間的相關性的信息仍然有限。在本研究中，利用高效液相色譜-電噴霧電離-四極桿飛行時間串聯質譜（HPLC-ESI-QTOF-MS/MS）和超高效液相色譜（UPLC）技術對FLM進行了定性和定量分析，進一步通過化學測定（DPPH、ABTS、鐵還原抗氧化能力（FRAP））和人肝癌細胞抗氧化活性測定（HepG2-CAA）進一步綜合評價FLM的抗氧化活性。結合凝膠層析分離制備不同聚合度的FLM組分，深入分析了FLM抗氧化活性與組成結構之間的關系。

將FLM完全皂化水解后的產物通過UPLC-ESI-MS/MS進行多酚廣靶分析，共鑒定出構成FLM的酚類化合物64種，其中木酚素13種，酚酸31種，黃酮8種，黃酮醇12種，香豆素5種。進一步通過半制備RP-HPLC分離制備后使用UPLC-ESI-MS/MS定性鑒定出13種酚類化合物（表1）和3種低聚體（表2），結合標準品質譜信息和文獻對比確定FLM組成。FLM中主要木酚素為SDG，此外還鑒定出酚酸葡萄糖苷（CouAG、FerAG和咖啡酸等）和其他酚類化合物。通過未完全皂化水解釋放的低聚物組成進行分析發現，在二聚體、三聚體中，CouAG通常和SDG同時存在，而FerAG通常和HDG同時出現，因此可推測歸納酚酸連接規律，即SDG與CouAG相連、HDG和FerAG相連。

表1 完全皂化后，UPLC-QTOF-MS/MS表征游離FLM的多酚類成分

表2 不完全皂化后，UPLC-QTOF-MS/MS對游離FLM多酚類成分的負離子/正離子模式表征

通過GPC色譜對FLM混合物進行分級，結果表明F1~F8的保留時間發生有規律的延遲現象（圖1B），進一步證明了FLM是由不同分子量的鏈組成的混合物。通過計算獲得F1~F8的摩爾比例（圖1C），隨著保留時間的增加，SDG的相對摩爾比例從32%增加到56%（P＜0.05），CouAG的相對摩爾比例從32%降低到12%（P＜0.05）。而其他酚類化合物的相對摩爾比在F1~8之間無顯著變化進一步計算了CouA與CouAG、ferAG與FerA、PDG與PDM、（+,-）SDG與（-,-）SDG等組分的摩爾比，其中咖啡酸葡萄糖苷（CarfG）和（-,-）SDG的摩爾濃度計算以Carf或（+,-）SDG相對摩爾濃度計算。根據上述結果很容易證明SDG和CouAG是FLM的主要成分，且SDG是FLM的骨架的主要組分。此外結合圖1D結果發現CouAG + CouA的摩爾比例與SDG比例隨著FLM分子量增加而降低，表明FLM鏈長越長CouAG占比越低，這說明CouAG最可能可能位于FLM的尾端并控制FLM合成過程中的鏈延長。

圖1 （A）半制備反相高效液相色譜法制備FLM的F1~F8；（B）UPLC對F1-F8的再檢測；（C）F1~F8中酚類化合物的摩爾比；（D）不同組分主要酚類化合物摩爾比的比較；（E）根據不同組分中酚類化合物的摩爾比從亞麻籽殼中提取的木脂素大分子示意圖

通過化學法DPPH、ABTS?+自由基清除活性、FRAP等多個評價指標對FLM抗氧化活性進行了深入分析。圖2A-B為FLM清除DPPH、ABTS?+自由基的活性能力，在相同濃度范圍內，FLM、SDG和SECO清除DPPH自由基能力的EC50值分別為284.77、40.71和20.21 μg/mL，對ABTS?+自由基活性清除能力EC50值分別為510.67、103.44和37.05 μg/mL。當三者濃度為50 μg/mL時，FLM、SDG和SECO的FRAP值分別為18.1、100.6和158.4 μg TE/mL。以上結果表明，以上三種形態木酚素的抗氧化能力大小為：FLM < SDG < SECO。細胞抗氧化實驗表明，添加FLM和DCFH的HepG2細胞未經PBS沖洗時，FLM的EC50值為（644.22 ± 3.88）μg/mL。由此可知，FLM在HepG2中可通過破壞過氧自由基鏈式反應降低DCFH誘導的細胞氧化應。但經PBS沖洗后，FLM的EC50顯著降低（P＜0.05），表明去除HepG2細胞膜和細胞外的FLM后，FLM對過氧誘導氧化應激的抑制作用顯著降低。該結果證明FLM主要位于HepG2細胞膜表面和膜外破壞過氧自由基鏈式反應，從而達到抑制細胞氧化的效果。

圖2 FLM及其結構單元SDG和SECO的抗氧化活性

最后，對分離的各餾分抗氧化能力與其組成成分相關性分，分析結果表明SDG、HDG和PDG（PMG）的濃度和各餾分的抗氧化特性（DPPH和ABTS自由基清楚能力）呈正相關，其他酚酸類化合物對FLM各餾分的抗氧化特性無顯著相關性。也意味著FLM組成、分子量和鏈長都是影響其抗氧化活性的主要因素。FLM的抗氧化活性與組成結構相關性存在如下相關性：1）隨著鏈長增加，FLM的抗氧化活性增加；2）HDG和/或PDG是測定FLM抗氧化活性的關鍵多酚；3）由于苯酚羥基暴露有限，SDG對FLM抗氧化活性的提高影響有限；4）FerAG可能會基于葡萄糖苷的空間位阻作用而限制FLM對自由基的清除作用，導致FLM的抗氧化活性降低。

第一作者

程晨，武漢輕工大學講師，研究領域：食品營養與安全，活性成分穩態化遞送研究。主持國家自然科學基金1 項，以第一作者在Food Chemistry、JAFC、FSHW、FOOD & FUNCTION等食品科技領域國際頂尖雜志發表SCI論文6 篇，中文核心3 篇，科研成果申請國內外專利1 項。針對我國 n-3 PUFA生物利用率低、穩定性差等產業問題，構建了高效亞麻籽油乳液遞送體系，通過引入亞麻木酚素提升了必需脂肪酸ALA體內外穩定性及消化吸收特性，實現了亞麻籽的高值化利，豐富了乳液界面PUFAs氧化和多酚類物質體內膠束化吸收理論，并為基于“全攝入鏈式調控”實現植物來源ALA高效攝入及轉化提供理論依據。

通信作者

鄧乾春，博士，研究員，博士生導師，全國人大代表，民革中央委員，民革湖北省委會副主委，國家特色油料產業技術體系崗位科學家，中國農業科學院“農科英才領軍人才”，中國農業科學院油料作物研究所副所長、油料品質化學與加工利用創新團隊常務執行首席，農業農村部油料加工重點實驗室副主任，國家健康油脂產業技術創新聯盟秘書長。入選中組部“國家萬人計劃科技領軍人才”、科技部“創新人才推進計劃中青年科技創新領軍人才”、農業農村部“神農青年英才”?，F任湖北省食品科學技術學會副理事長、中國人體健康科技促進會臨床營養專委會副主任委員，《Food Science and Human Wellness》、《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》編委，《中國油料作物學報》副主編，《食品科學》、《輕工學報》編委。主要從事特色油料加工與營養學研究，先后主持國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金、湖北省重點研發計劃、新疆自治區重大科技專項課題、武漢市應用基礎前沿項目、產學研合作課題等20余項，重點以亞麻籽、核桃、油茶、芝麻、紫蘇、火麻仁、沙棘等特色油料為研究對象，開展全組分提質加工和產業化應用研究，創制了適于不同人群的國產保健食品、植物乳、營養健康油脂等新產品20余個，獲授權國家發明專利30余件，以第一作者、通信作者在《Prog. Lipid Res.》、《Compr. Rev. Food Sci. Food Saf.》、《Food Hydrocoll》、《Food Chem.》、《食品科學》等國內外期刊發表收錄論文100余篇，以第二完成人獲得國家科技進步二等獎、省部級一等獎等科技獎勵3 項。

許淑芳，醫學博士，主任醫師，營養學博士后，中國營養學會首批注冊營養師。原武漢市中心醫院臨床營養科主任，現深圳前海泰康醫院臨床營養科主任。中國抗癌協會腫瘤營養分會常務委員兼副秘書長、中國食品科技學會醫學食品分會秘書長、中國營養學會臨床營養專業委員會委員、中國營養學會腫瘤營養分會常務委員、中華醫學會腸外腸內營養學分會腎病學組委員、中國老年學和老年醫學學會營養食品分會常務委員等。國內外公開發表論文20余篇，SCI論文10余篇，主持及參與國家自然科學基金項目3 項，橫向課題10余項。作為副主編、編委等參編《臨床營養學》、《營養免疫學》、《營養與臨床》、《腫瘤微生態學》等6部教材、專著。參與2022年《腫瘤患者特殊醫學用途配方食品使用指南》、2023年《營養療法CACA指南》、2023《血脂異常醫學營養管理專家共識》、2024《老年肌肉減少癥患者篩查診斷與營養干預指南》等編寫。榮獲“全國腫瘤營養青年精英獎”、“全國腫瘤營養先進個人”、“全國臨床營養優秀青年”、“湖北省營養學會優秀個人” 等多項榮譽。

Structural identification and antioxidative activity evaluation of flaxseed lignan macromolecules: structure-activity correlation

Chen Chenga,1, Lei Wanga,1, Xiao Yua,b, Fenghong Huanga, Jing Yanga, Fang Gengc, Xiaoyang Xiaa, Xia Xianga, Shufang Xud,*, Qianchun Denga,*

a Oil Crops Research Institute of the Chinese Academy of Agricultural Sciences, Oil Crops and Lipids Process Technology National & Local Joint Engineering Laboratory, Hubei Key Laboratory of Lipid Chemistry and Nutrition, and Key Laboratory of Oilseeds Processing, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Wuhan 430062, China

b College of Food and Bioengineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450002, China

c Key Laboratory of Coarse Cereal Processing (Ministry of Agriculture and Rural Affairs), School of Food and Biological Engineering, Chengdu University, Chengdu 610106, China

d Clinical Nutrition Department, the Central Hospital of Wuhan, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430014, China

1 Both authors contributed equally.

*Corresponding author.

Abstract

Flaxseed lignan macromolecules (FLM) are a class of important secondary metabolites in flaxseed, which have been widely concerned due to their biological and pharmacological properties, especially for their antioxidative activity. For the composition and structure of FLM, our results confirmed that ferulic acid glycoside (FerAG) was directly ester-linked with herbacetin diglucoside (HDG) or pinoresinol diglucoside (PDG), which might determine the beginning of FLM biosynthesis. Additionally, p-coumaric acid glycoside (CouAG) might determine the end of chain extension during FLM synthesis in flaxseed. FLM exhibited higher antioxidative activity in polar systems, as shown by its superior 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging capacity compared to the 2,2’-azinobis(3-ehtylbenzothiazolin-6-sulfnic acid) (ABTS) cation free radical scavenging capacity in non-polar systems. Moreover, the antioxidative activity of FLM was found to be highly dependent on its composition and structure. In particular, it was positively correlated with the number of phenolic hydroxyl groups (longer FLM chains) and inversely related to the steric hindrance at the ends (lower levels of FerAG and CouAG). These findings verified the potential application of FLM in non-polar systems, particularly in functional food emulsions.

Reference:

LU Y S, QIN R B, WANG J, et al. The impact of the novel starch-lipid complexes on the glucolipids metabolism, inflammation, and gut dysbiosis of type 2 diabetes mellitus rats[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(6): 3210-3223. DOI:10.26599/FSHW.2023.9250008.

本文編譯內容由作者提供

編輯：梁安琪；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創意

為深入探討未來食品在大食物觀框架下的創新發展機遇與挑戰，促進產學研用各界的交流合作，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）及中國食品雜志社《食品科學》雜志、《Food Science and Human Wellness》雜志、《Journal of Future Foods》雜志主辦，西華大學食品與生物工程學院、四川旅游學院烹飪與食品科學工程學院、四川輕化工大學生物工程學院、成都大學食品與生物工程學院、成都醫學院檢驗醫學院、四川省農業科學院農產品加工研究所、中國農業科學院都市農業研究所、四川大學農產品加工研究院、西昌學院農業科學學院、宿州學院生物與食品工程學院、大連民族大學生命科學學院、北京聯合大學保健食品功能檢測中心共同主辦的“第二屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會”即將于2025年5月24-25日在中國 四川 成都召開。

長按或微信掃碼進行注冊

會議招商招展

聯系人：楊紅；電話：010-83152138；手機：13522179918（微信同號）

為進一步深入探討食品產業在當前復雜多變環境下的高質量發展路徑，并著重關注食品科學、營養安全保障的基礎研究與關鍵技術研發，貫徹落實“大食物觀”和“健康中國2030”國家戰略，北京食品科學研究院和中國食品雜志社《食品科學》雜志、《Food Science and Human Wellness》雜志、《Journal of Future Foods》雜志，將與國際谷物科技協會（ICC）、湖南省食品科學技術學會、湖南省農業科學院農產品加工研究所、湖南農業大學、中南林業科技大學、長沙理工大學、湘潭大學、湖南中醫藥大學、湖南農業大學長沙現代食品創新研究院共同舉辦“第十二屆食品科學國際年會”。本屆年會將于2025年8月9-10日在中國 湖南 長沙召開。

長按或微信掃碼進行注冊

會議招商招展

聯系人：楊紅；電話：010-83152138；手機：13522179918（微信同號）