香蕉（Musa spp.）为芭蕉科芭蕉属植物，栽培区域广泛，因其果肉香甜、细腻可口，深受消费者青睐。香蕉中含有多种生物活性物质，如多酚、低聚糖、抗性淀粉等。多酚种类繁多，结构复杂，是植物体内的次生代谢产物，多酚成分鉴定对明晰其生物活性具有重要意义。
华南理工大学食品科学与工程学院的王倩、王娟*，广东省农业科学院果树研究所的盛鸥*等采用大孔吸附树脂纯化香蕉果肉多酚，再通过超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱联用技术鉴定其多酚组成，然后以阿卡波糖为阳性对照，分析香蕉果肉多酚对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制作用和抑制类型。旨在提供香蕉果肉多酚组成的基础数据，了解其对淀粉消化酶的影响，为香蕉资源的开发利用提供参考。
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香蕉多酚提取物在负离子模式下的色谱峰分布如图1所示，按出峰前后标注出28 个色谱峰，根据保留时间、一级碎片和二级碎片离子信息对化合物进行定性分析，经与标准品库、文献和人类代谢组数据库比对，碎片信息和初步鉴定的单体组成见表2。通过与标准品比对保留时间、母离子和二级碎片离子m/z鉴定出16 种化合物，包括苯甲酸、柠檬酸、香兰素和13 种多酚类化合物。以化合物16为例，该化合物在图1中的保留时间为9.26 min，有母离子m/z 463[M-H]-，丢失糖基碎片m/z 162，产生苷元碎片m/z 301 [A-H]-和m/z 301 [A-2H]-，与金丝桃苷标准品的数据相符，因此确定化合物16为金丝桃苷。以同样方式鉴定出13 种多酚，包括酚酸类化合物（没食子酸、原儿茶酸、丁香酸、对羟基肉桂酸和异阿魏酸）和黄酮类化合物（秦皮乙素、芦丁、丁香醛、金丝桃苷、紫云英苷、柚皮苷、橙皮苷和没食子儿茶素）。此外，鉴定出的苯甲酸是酚酸化合物（苯甲酸衍生物）的母体结构。通过与文献、数据库比对，鉴定出其他12 种化合物。化合物3在m/z 145处有[M-H]-母离子峰、碎片离子m/z 101，因此推测化合物3为香豆素。化合物5有母离子m/z 137[M-H]-，产生碎片离子m/z 93 [M-H-CO2]-，因此推测化合物5为对羟基苯甲酸。化合物7在负离子模式下产生母离子m/z 289，碎片离子m/z 245 [M-H-CO2]-，与白芍药中儿茶素的质谱信息相符，因此推测化合物7为儿茶素。化合物13母离子[M-H]-m/z为385，失去1 个己糖苷（m/z 162）得到碎片离子m/z 223，是芥子酸苷元碎片，因此推测化合物13为芥子酸-己糖苷。化合物14在m/z 639处有[M-H]-母离子，产生碎片离子m/z 331、m/z 315，其中m/z 331是甲基杨梅素特征母离子，m/z 316[A-CH3]-为杨梅素特征母离子，因此推测化合物14为3′-甲基-杨梅素-3-O-芸香糖苷。化合物17（m/z 259 [M-H]-）、24（m/z 243 [M-H]-）、28（m/z 277 [M-H]-）的相关碎片离子信息与对安石榴苷代谢产物的研究结果一致，因此分别被鉴定为尿石素D、尿石素C和尿石素A。化合物18母离子为m/z 593，失去1 个m/z 309的中性片段，产生m/z 285的二级碎片离子[M-H-308]-，为山柰酚苷元离子，根据相对分子质量初步判断m/z 308中性片段为芸香糖苷，再结合文献对高羊茅中山柰酚-3-O芸香苷的质谱分析结果，推测化合物18为山柰酚-3-O-芸香苷。化合物19在m/z 623处有[M-H]-母离子，产生碎片离子m/z 477、m/z 315，与文献报道的荷花花瓣中的异鼠李素-3-O-芸香苷碎片信息相符，其中m/z 315为异鼠李素苷元碎片，m/z 477 [M-H-146]-为母离子丢失鼠李糖基中性片段产生的碎片离子，因此推测化合物19为异鼠李素-3-O-芸香糖苷化合物。化合物26 [M-H]-的m/z为301，碎片离子m/z为227，通过与文献中鞣花酸的质谱结果比对，被鉴定为鞣花酸。化合物27在图1中峰面积最大，二级质谱图（图2A）及可能的裂解途径如图2B所示，母离子m/z 329[M-H]-，碎片离子m/z 311由母离子脱去1 个水分子得到，继续脱去1 个水分子得到m/z 293碎片离子，进而失去1 个酯基和2 个甲基产生碎片离子m/z 229，与文献报道的二甲基鞣花酸质谱结果相符，因此推测化合物27为二甲基鞣花酸。与文献及数据库比对鉴定出的12 种化合物包括鞣花酸代谢产物（尿石素D、尿石素C和尿石素A）、香豆素和8 种多酚类化合物。多酚类化合物包括酚酸类化合物（对羟基苯甲酸、芥子酸-己糖苷）、黄酮类化合物（3′-甲基-杨梅素-3-O-芸香糖苷、山柰酚-3-O-芸香苷、异鼠李素-3-O-芸香糖苷），以及单宁类化合物（儿茶素、鞣花酸、二甲基-鞣花酸）。香豆素是多酚类化合物中香豆素衍生物的母体结构。尿石素D、尿石素C和尿石素A属于鞣花酸的代谢产物。二甲基鞣花酸属于单宁，尿石素A是鞣花单宁的代谢产物，二者为香蕉多酚提取物的主要色谱峰，说明香蕉多酚中含有丰富的单宁类化合物。单宁类化合物常见于未成熟的柿子、红葡萄和石榴等水果中，具有涩味。本研究中，青蕉果肉中丰富的单宁类化合物可能是令其产生涩味的原因，随着果实的成熟，单宁类化合物发生变化，涩味也逐渐消失。综上所述，利用UPLC-Q-Exactive Orbitrap-MS技术在香蕉果肉多酚提取物中共鉴定出28 种化合物。通过美国化学文摘数据库CA检索发现，香蕉果肉中曾鉴定出没食子酸、橙皮苷、奎宁酸、柚皮苷、芦丁、对羟基苯甲酸、异阿魏酸、原儿茶酸、丁香酸、儿茶素、槲皮素等多酚类化合物，而秦皮乙素、金丝桃苷、紫云英苷3 种多酚的报道较少。α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶是能量吸收的关键酶，作用于淀粉的α-1,4糖苷键，前者随机水解，后者顺序水解，释放葡萄糖为产物，引起机体血糖升高。糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病，临床上检测药物对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用是初步判断药物是否具有降糖效果的常用方法。香蕉果肉多酚提取物（以下简称香蕉多酚）对α-淀粉酶的抑制效果如图3A所示，随着质量浓度的增加，香蕉多酚对α-淀粉酶的抑制率呈现先升高后平缓的趋势，在质量浓度0.125～2.000 mg/mL范围内，阿卡波糖对α-淀粉酶的抑制率高于香蕉多酚，IC50分别为0.15、0.53 mg/mL。香蕉多酚对α-淀粉酶活性的抑制作用弱于阿卡波糖，但抑制剂质量浓度为1.0 mg/mL时，二者抑制率差异不显著，分别为（76.25±3.79）%和（82.75±2.29）%，因此，香蕉多酚对α-淀粉酶具有较好的抑制效果，可作为潜在的α-淀粉酶抑制剂。在不同质量浓度香蕉多酚的双倒数图中（图3B），各直线相交于第3象限。文献报道，随着抑制剂质量浓度的增加，vm和Km均减小，为反竞争性-非竞争性混合抑制作用特征。香蕉多酚对α-淀粉酶的抑制作用与上述特征相符，推断为反竞争性-非竞争性混合抑制。以Lineweaver-Burk方程（表3）的纵截距（1/vm）和斜率（Km/vm）对香蕉多酚质量浓度作图（图3C、D），结合公式（5）计算得到香蕉多酚对酶-底物复合物的解离常数（KIS）及对α-淀粉酶的解离常数（KI）分别为0.705、2.823 mg/mL。研究表明，解离常数越小，复合物的结合越紧密，本研究中香蕉多酚KIS＜KI，说明香蕉多酚对酶-底物复合物的亲和力强于对游离α-淀粉酶的亲和力，能够通过与酶-底物复合物结合阻止淀粉分解为葡萄糖，从而产生降血糖效果。香蕉多酚对α-葡萄糖苷酶的抑制效果如图4A所示，随着质量浓度的增加，香蕉多酚对α-葡萄糖苷酶的抑制率呈先上升后平缓的趋势，当质量浓度相同时，阿卡波糖对α-葡萄糖苷酶的抑制率高于香蕉多酚，但随着质量浓度继续增加，二者差距逐渐减小。经计算，阿卡波糖和香蕉多酚的IC50分别为3.41、35.76 µg/mL，阿卡波糖对α-葡萄糖苷酶的抑制能力优于香蕉多酚，但质量浓度为160 µg/mL时，二者抑制率分别为（96.59±0.01）%和（92.54±0.69）%，无显著差异，因此，香蕉多酚是潜在的α-葡萄糖苷酶抑制剂。在不同质量浓度香蕉多酚的双倒数图中（图3B），各直线相交于第3象限。随着抑制剂质量浓度的升高，Km升高，而vm降低，各浓度的抑制直线相交于第2象限，为竞争性-非竞争性混合抑制的典型特征，香蕉多酚对α-葡萄糖苷酶的抑制曲线符合该特征（图4B），由此推测为竞争性-非竞争性混合抑制。香蕉多酚抑制α-葡萄糖苷酶的Lineweaver-Burk方程见表4，以Km/vm和1/vm对抑制剂浓度作图，得到图4C、D，并计算得到相关解离常数。香蕉多酚对α-葡萄糖苷酶的解离常数KI为29.89 µg/mL，对酶-底物复合物的抑制常数KIS为44.20 µg/mL，该抑制体系中KI＜KIS表明香蕉多酚对游离α-葡萄糖苷酶的亲和力大于对酶-底物复合物的亲和力，通过与酶紧密结合减少酶促反应的发生。在青香蕉果肉多酚提取物中共鉴定出21 种多酚类化合物，包含7 种酚酸类化合物、11 种黄酮类化合物和3 种单宁类化合物。其中，单宁是青香蕉多酚的重要组成部分，并检测出秦皮乙素、金丝桃苷、紫云英苷3 种多酚类化合物。香蕉多酚对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制效果良好，对α-淀粉酶为反竞争性-非竞争性混合抑制，IC50为0.53 mg/mL；对α-葡萄糖苷酶为竞争性-非竞争性混合抑制，IC50为35.76 µg/mL。香蕉多酚对淀粉消化酶的抑制作用说明其可能是青香蕉降血糖功能的活性成分之一。
本文《青香蕉果肉多酚成分鉴定及其对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制作用》来源于《食品科学》2023年45卷第7期61-68页，作者：王 倩，王 娟*，傅金凤，盛 鸥,*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230801-009。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。实习编辑：栾文莉；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
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