《Talanta》：Unlocking hypoglycemic effect of black highland barley by targeting α-glucosidase inhibitors based on UF-HPLC-MS /MS
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吴海宇|李吉|吴雪|金希英|周文旭|董永辉|龚华叶|何彩燕|王敏|韩琳西北农林科技大学食品科学与工程学院，中国陕西省杨凌市，712100摘要青稞是青藏高原特有的作物，其降血糖特性受到了学术界的广泛关注。然而，能够缓解餐后高血糖的关键活性成分至今仍不明确。在本研究中，通过UF-HP
吴海宇|李吉|吴雪|金希英|周文旭|董永辉|龚华叶|何彩燕|王敏|韩琳
西北农林科技大学食品科学与工程学院，中国陕西省杨凌市，712100
摘要
青稞是青藏高原特有的作物，其降血糖特性受到了学术界的广泛关注。然而，能够缓解餐后高血糖的关键活性成分至今仍不明确。在本研究中，通过UF-HPLC-MS/MS技术从80%黑青稞麸皮中的丙酮提取物中鉴定出了25种潜在的α-葡萄糖苷酶（α-G）抑制剂。其中，七种化合物（黄芩苷、短萼花苷、木犀草素-7-葡萄糖苷、罗布汀、原花青素B2、儿茶素和表儿茶素）因具有较强的抗α-G活性而被选为进一步研究对象。结果显示，原花青素B2（PB2）的α-G抑制活性最强，其IC50值为0.02 mg/mL。这些化合物通过非共价键与α-G的不同活性位点直接相互作用，并通过影响微环境来改变α-G的构象，从而抑制其活性。抑制效率与分子结构之间的关系表明，B环上的–OH位置及–OH的数量能够显著增强抗α-葡萄糖苷酶活性。此外，木犀草素-7-葡萄糖苷和阿卡波糖在体内对高血糖表现出更强的协同作用。本研究揭示了青稞中具有降血糖效果的活性成分，为青稞作为功能性食品的进一步利用提供了更多依据。
引言
随着生活水平的提高，糖尿病已成为一种高度普遍的饮食相关代谢性疾病。维持正常的餐后血糖水平对于糖尿病的预防和管理至关重要，而抑制α-葡萄糖苷酶（α-G）是调节餐后高血糖的关键治疗策略[1,2]。然而，目前可用的临床α-G抑制剂长期使用后会出现各种不良反应。因此，从谷物中鉴定α-葡萄糖苷酶抑制剂逐渐成为研究的重点。张等人（2023年）对青稞麸皮中的五种溶剂提取物进行了系统评估，发现乙酸乙酯和丙酮提取物具有最强的α-G抑制活性，其中二碘、木犀草素和儿茶素是最丰富的酚类成分[3]。研究表明，高粱麸皮中的游离多酚通过竞争性结合发挥混合型抑制作用，其中纳林根素的结合亲和力最高（?7.38 kcal/mol）[4]。此外，彩色（紫色和红色）米麸皮中的原花青素已被证实是α-葡萄糖苷酶抑制的主要贡献者[5]。韩等人（2023年）使用UF-HPLC-MS/MS技术从鞑靼荞麦中鉴定出12种潜在的α-G抑制剂，其中没食子单宁和槲皮素表现出最高的抑制效力；研究进一步表明，B环上的羟基化模式对抑制活性起着关键作用[6]。
青稞（Hordeum vulgare var. nudum）是一种高海拔作物，具有早熟、耐寒、产量稳定和适应性强等特点[7]。它主要在西藏种植，同时广泛分布于青海、四川、甘肃和云南等省份，总种植面积约为27万公顷[8]。这种作物富含多种生物活性成分，包括β-葡聚糖、多酚和黄酮类[9]。先前的研究表明，青稞的多酚提取物在体外具有显著的α-G抑制活性[10]。此外，有报告指出青稞多酚可以降低血脂水平，并改善2型糖尿病小鼠模型中的高血糖和胰岛素抵抗。基于这些发现，推测青稞的降血糖机制涉及α-G抑制，其中酚酸和黄酮类可能是主要的活性抑制成分[7]。然而，目前关于青稞α-G抑制活性的研究几乎仅集中在多酚提取物上，对于具体负责这种抑制作用的生物活性成分及其与α-G的分子相互作用机制仍知之甚少。
因此，本研究采用UF-HPLC-MS/MS技术筛选并鉴定了代表性藏青稞品种（Longzihei）多酚中的α-G抑制物质基础。通过光谱分析和结构模拟阐明了相关活性化合物的抑制动力学机制。最后，通过体内动物实验验证了所选α-G抑制剂的降血糖效果。总体而言，研究表明青稞具有通过α-葡萄糖苷酶抑制来调节血糖的潜力。
章节片段
材料与试剂
黑青稞（Longzihei）和白青稞（Zangqing 320）的种子由中国西藏拉萨的西藏农牧科学院提供。α-葡萄糖苷酶（α-G，来自
Saccharomyces cerevisiae，100 U/mg，产品编号#G0660）和
-硝基苯基α-D-吡喃糖苷（
NPG）购自Sigma-Aldrich（上海，中国）。阿卡波糖以及黄芩苷、短萼花苷、木犀草素-7-葡萄糖苷、儿茶素、表儿茶素、PB2和罗布汀等化合物也用于实验。
表1显示了不同溶剂提取的青稞粉提取物对α-G的抑制效果。在使用相同溶剂的提取物中，黑青稞粉的酚类和黄酮类含量高于白青稞粉。因此，选择黑青稞作为进一步提取的原料。此外，80%丙酮提取物的酚类和黄酮类含量
结论
在不同溶剂提取的不同青稞品种提取物中，80%丙酮提取的黑青稞麸皮对α-G的抑制活性最强，IC50值为2.90 mg/mL。通过α-G亲和力引导的超滤-HPLC-MS/MS方法筛选并鉴定了24种活性化合物。结合先前的研究，选择了7种活性化合物进一步探讨其对α-G的抑制机制和构象关系。
资助信息
本工作得到了青稞花青素降血糖机制研究及产品开发（XZ202201ZD0001N）的支持。
吴海宇：概念提出、实验设计、方法学研究、初稿撰写、审稿与编辑。李吉：实验设计、方法学研究、撰写、审稿与编辑。吴雪：实验设计、撰写、审稿与编辑。金希英：方法学研究、撰写、审稿与编辑。周文旭：实验设计、撰写、审稿与编辑。董永辉：方法学研究、撰写、审稿与编辑。龚华叶：概念提出、方法学研究、撰写——
作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。
