南昌大学食品营养与健康创新团队最新研究--不同破壁方式对灵芝孢子粉中营养物质在体外消化过程中释放的影响
不同破壁方式对灵芝孢子粉中营养物质在体外消化过程中释放的影响
引文
近日，南昌大学食品学院食品营养与健康创新团队的硕士研究生漆姚姚、李红艳教授、邓泽元教授等人在国际期刊Journal of the science of food and agriculture发表了题为“Effects of different wall-breaking methods on the nutrient release of Ganoderma lucidum spore powder during in vitro digestion”的文章。研究发现灵芝孢子粉壁非常坚硬，其双壁结构很难被人体所消化，因此对灵芝孢子粉（GLSP）进行破壁处理非常重要。本研究分别采用常温机械碾压破壁（MM-R）和低温超微粉碎破壁（UFG-L）对灵芝孢子粉进行破壁处理。结果发现与MM-R相比，UFG-L能更好地保持孢子粉的形态和结构完整性。在体外消化过程中，与未破壁的GLSP相比，破壁后的GLSP释放的多糖和三萜的释放量显著增加，并且随着比表面积的增加而增加。体外消化的肠阶段，未破壁的GLSP中多糖和三萜的生物可及性分别为29.52%和5.37%。采用MM-R破壁的GLSP中多糖和三萜的生物可及性分别为39.73–72.45%和16.44–24.97%，采用UFG-L破壁的GLSP的生物可及性分别为44.53–104.18%和12.96–32.90%。结论：破壁GLSP的活性成分比未破壁的GLSP具有更好的消化吸收能力。第一作者为2022级硕士研究生漆姚姚，通讯作者为李红艳教授。
Introduction
灵芝（GL）是我国主要的食用和药用真菌。灵芝孢子粉（GLSP）是灵芝生长成熟期从菌褶释放出来的卵形生殖细胞，是GL的精华，富含多糖、三萜等多种活性成分。多糖和三萜以其抗肿瘤、免疫调节、抗高血压、抗脂质、抗肝等生物活性而闻名。它们可以在体内被消化或吸收来发挥其生物活性。简而言之，GLSP的药用价值远远高于GL。然而，GLSP壁主要由几丁质、纤维素、木质素等无机元素组成，耐酸耐碱，会导致活性成分在体内难以消化和吸收。因此，GLSP的破壁处理是非常重要的。机械碾压和超微粉碎是破坏GLSP壁的两种常用方法。常温机械碾压破壁（MM-R）是通过机械力压碎GLSP壁，使内部活性成分释放出来。低温超微粉碎破壁（UFG-L）采用空气分离、重磨、剪切等方法，实现干燥物料的超微粉碎，可提高人体吸收的活性成分水平。低温与超微粉碎技术相结合，可以减少营养物质的流失。有报道称，对GLSP进行破壁处理，改变了物质的颗粒结构，如粒径、比表面积、表面接触反应和功能性质。比表面积是多孔材料的一个重要指标，它随着粒径的减小而增大，这可以决定活性成分的吸附，并影响一定的功能性质。因此，需要对GLSP进行破壁处理才能释放内部活性成分，在体内可以更好地消化。
目前，相关研究主要集中在比较破壁和未破壁的GLSP的活性成分。研究表明，破壁GLSP的多糖释放量远高于未破壁GLSP。Ma等人利用超微粉碎对GLSP进行破壁处理，水溶性多糖的提取率增加。Wu等人发现，破壁蜂花粉中氨基酸和还原糖的释放率分别为未破壁蜂花粉的1.5倍和2倍。对比表面积的研究主要集中在各种材料上。然而，关于不同方法对破壁GLSP的消化吸收以及比表面积对体内三萜和多糖吸收的影响的报道较少。
因此，本研究通过MM-R和UFG-L获得了具有不同比表面积的GLSP。采用体外模拟消化，研究了比表面积的大小与多糖和三萜的释放量以及生物可及性之间的关系。评价了GLSP破壁程度与消化吸收程度之间的关系，为优化GLSP破壁过程、提高其质量提供了理论依据。
Results and Discussion
1. 破壁前后灵芝孢子粉的形态、比表面积及活性成分
图1可以看出，未经破壁处理的灵芝孢子粉大小均匀，外观完整，呈椭圆形状，无破壁现象；碾压破壁处理打碎了灵芝孢子粉壁，减小了其颗粒大小和尺寸，外壁破碎或被分解成碎片，灵芝孢子粉内容物流出并覆盖孢子粉表明，破壁灵芝孢子粉碎片越小，其破壁程度越高；低温超微粉碎处理并没有将灵芝孢子粉壁打成碎片，而是在壁上破开一个小口从而达到破壁效果，可以有效的防止内容物的溢出，达到破而不碎的状态。从图2可以看出，相比于未破壁灵芝孢子粉（1.7285 m2/g），碾压次数的增加、超微粉碎破壁时间增加和温度降低都可以显著增加灵芝孢子粉的比表面积。根据图3，可以看出随着比表面积的增大，多糖和三萜的提取量也随之增加，并且超微粉碎得到的破壁灵芝孢子粉在多糖和三萜的提取量上都高于碾压破壁得到的破壁灵芝孢子粉。
2. 不同破壁方式对GLSP体外消化过程中多糖释放的影响
图4可以看出不管用哪种破壁方式，都可以显著增加灵芝孢子粉多糖在体外消化过程中的释放量。随着碾压次数的增加、超微粉碎时间的增加和温度的降低，都可以提高多糖在不同消化阶段的释放量。根据图5，碾压破壁处理得到的灵芝孢子粉，其多糖生物可利用率达到72.45%；超微粉碎破壁处理得到的灵芝孢子粉，其多糖生物可利用率达到74.17%-104.18%，而未破壁灵芝孢子粉的多糖生物可利用率仅仅只有29.52%，显著低于破壁处理后的灵芝孢子粉多糖生物可利用率。
3. 不同破壁方式对GLSP体外消化过程中三萜释放的影响
相比于未破壁灵芝孢子粉，对孢子粉破壁处理可以显著增加灵芝孢子粉三萜在体外消化过程中的释放量（p < 0.05）。随着碾压次数的增加、超微粉碎时间的增加和温度的降低，同样也可以提高三萜在不同消化阶段的释放量（图6）。
由图7，未破壁灵芝孢子粉的三萜生物可利用率只有5.37%，经过碾压破壁处理得到的灵芝孢子粉，其三萜生物可利用率达到24.97%；超微粉碎破壁处理得到的灵芝孢子粉，其三萜生物可利用率达到 32.9%左右，是碾压破壁孢子粉的1.3倍。
4. 多糖、三萜释放量与比表面积相关性分析
在体外消化过程中，多糖和三萜的释放量与比表面积的大小呈显著正相关（p < 0.05），（图8-9）即比表面积越大，多糖和三萜的释放量越多，同时还发现，在口胃肠三个消化阶段中，多糖和三萜释放量都与比表面积的大小显著相关，说明比表面积的大小影响了灵芝孢子粉在各个消化阶段的消化吸收。根据图10可以看出，多糖与三萜的生物可利用率和比表面积的大小也显著正相关（p < 0.05）。使用碾压破壁处理灵芝孢子粉，其多糖生物可利用率可达到72.45%，三萜生物可利用率可达到24.97%；使用低温超微粉碎破壁处理灵芝孢子粉，多糖生物可利用率达到104.18%，而三萜生物可利用率只有32.9%，可以看出，相比于常温机械碾压破壁，使用低温超微粉碎破壁的灵芝孢子粉中活性成分可以更好的被消化吸收。
Conclusion
通过对灵芝孢子粉进行破壁处理可以减小灵芝孢子粉的颗粒尺寸大小，增大比表面积，破壁程度越高，比表面积越大。灵芝孢子粉内的活性成分提取量随着比表面积增大而增加。相比于常温机械碾压，低温超微粉碎在破壁的同时可以更好保留孢子粉的形态结构完整。与未破壁灵芝孢子粉相比，破壁处理可以显著提高灵芝孢子粉多糖和三萜在口胃肠消化阶段的释放量，且释放量随着比表面积的增加而增加。通过相关性分析发现，多糖和三萜的释放量和生物可利用率与破壁灵芝孢子粉比表面积呈显著正相关。低温超微粉碎破壁灵芝孢子粉比表面积虽然低于碾压破壁灵芝孢子粉的比表面积，但是有着更高的多糖和三萜生物可利用率，因此选择低温超微粉碎法可以更好的保证灵芝孢子粉的品质。
Authors
漆姚姚 硕士
漆姚姚，食品科学与工程硕士研究生在读。以第一作者发表SCI论文2篇，主要研究方向为天然产物的提取及塑化剂的脱除工艺研究。
李红艳 教授
李红艳，教授，博士生导师。食品科学与技术国家重点实验室固定成员，江西省科技创新高端(青年)人才，江西省青年井冈学者，江西省优博，江西省杰出青年人才，南昌大学赣江特聘教授。南昌大学食品学院副院长，国际食品创新研究院副院长，江西省微量元素与健康研究会常务理事，江西省科普专业委员分会常务委员，中国抗癌协会肿瘤营养专业委员会营养预防组委员，江西省食品科学技术学会理事，江西省营养学会理事，江西省营养学会营养转化分会委员，教育部学位中心学位论文通讯评审专家。参编十二五国家规划教材、21世纪教材、卓越工程师教育培养计划教材，主讲省级精品资源共享课程、省级精品在线开放课程等。主持四项国家自然科学基金、主持中国博士后科学基金特别资助、中国博士后科学基金面上一等资助、省博士后面上一等资助、国家重点实验室青年基金、省青年科学基金、教育厅基金等。入选领跑者5000——中国精品科技期刊顶尖学术论文、2016年度中国博士后科学基金资助者选介，获江西省技术发明二等奖(第一)、江西省科技进步二等奖、霍英东青年教师二等奖、中国产学研创新成果奖、江西省教学成果奖、中国食品科学技术学会科技创新奖等。以第一作者或通讯作者发表SCI论文40余篇，EI论文11篇，其中2篇ESI高被引论文，4篇通讯作者文章为食品Top期刊封面文章。授权国家发明专利3项。
邓泽元 教授
邓泽元，二级教授，博士生导师。现任南昌大学食品科学与技术国家重点实验室副主任。享受国务院特殊津贴，赣鄱英才555工程人才、江西省新世纪百千万人才工程人选，江西省高校中青年学科带头人，首届江西省优秀硕士指导教师，江西省高等学校教学名师，获得教育部优秀中青年教师（支助），江西省主要学科学术与技术带头人，“食品科学”与“营养与食品卫生学”重点学科带头人。现任中国农学会微量元素与食物链分会副理事长，中国粮油学会营养分会副会长，中国营养学会营养转化医学分会副主任委员，江西省微量元素与健康研究会名誉理事长，江西省营养学会理事长；美国化学学会（ACS）会员、国际食品学会（IFT）会员，《食品科学》、《农产品加工学刊》、《食品安全质量检测学报》、《乳业科学与技术》、《南昌大学学报》（理科版）、J of Agri. Food Chem.和J of Food Biochem.编委，中国保健食品评审专家。
来源：天泽园团队