近日，中国热科院香饮所加工与工程技术研究团队在果胶与黄酮类化合物协同抑制α-淀粉酶机制研究方面取得新进展。该研究从抑制类型、淬灭类型、荧光残基疏水性、酶构象、结合力和结合位点等方面分析了果胶对芦丁和槲皮素混合物抑制α-淀粉酶的活性的影响机制。
餐后血糖水平与II型糖尿病的发生密切相关。然而，大多数用于降糖的临床药物都可能会诱发腹胀、腹泻和肝功能异常等副作用。寻找天然且有效的商业降糖药物的替代品是十分必要的。α-淀粉酶是一种关键水解酶，在碳水化合物水解过程中起着关键作用，它能够将淀粉水解为麦芽糖、低聚糖和少量葡萄糖，通过抑制α-淀粉酶的活性能延缓餐后血糖水平。黄酮类可有效抑制α-淀粉酶的活性，除黄酮类外，食物中还有多糖、蛋白质等多种活性物质，了解食品组分间的相互作用一直是学术界的研究热点。目前，大多数研究都侧重于调查多糖对多酚单体与蛋白质或酶结合的影响。然而，关于多糖的存在是否会影响黄酮类混合物抑制α-淀粉酶活性的相关研究鲜有报道。
因此，本研究采用联合抑制评价、抑制动力学、荧光淬灭、同步荧光光谱、三维荧光光谱和等温滴定量热等方法探讨了果胶对黄酮类混合物抑制α-淀粉酶的影响及机制。结果表明，果胶增强了芦丁-槲皮素混合物对α-淀粉酶的抑制和淬灭亲和力。果胶使芦丁-槲皮素混合物-α-淀粉酶的斯特恩-沃尔默淬灭常数从（6.08 ± 0.453）×103 mL/mg增加到（9.80 ± 0.285）×103 mL/mg。果胶增强芦丁-槲皮素混合物抑制α-淀粉酶的能力主要有两个原因：一方面由于果胶与芦丁结合，增加了槲皮素与α-淀粉酶活性中心结合的机会，从而增强了芦丁-槲皮素混合物对α-淀粉酶的抑制作用。另一方面果胶和槲皮素通过非共价作用同时与α-淀粉酶的不同位点结合，形成果胶-α-淀粉酶-槲皮素的三元复合物，三元复合物改变了α-淀粉酶的构象和氨基酸残基的疏水性，从而增强了反应体系中的氢键作用。此外，果胶与α-淀粉酶之间的氢键结合也协同调控了酶的活性。本研究为α-淀粉酶抑制剂的筛选提供了新的视角，也为芦丁、槲皮素和果胶在功能性食品中的高血糖管理应用方面奠定了理论基础。
相关研究成果以“Pectin enhances the inhibition of α-amylase via the mixture of rutin and quercetin”为题发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。中国热科院香饮所培养的在读博士覃亚娟为该论文第一作者，中国热科院香饮所张雨桐助理研究员和张彦军研究员为论文共同通讯作者。研究成果依托海南省特色热带作物适宜性加工与品质控制重点实验室，得到海南省科技人才创新项目、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项、中国热带农业科学院国家热带农业科学中心科技创新团队和木薯产业技术体系CARS-11专项资金等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.138251
日期：2024-12-23
