植物甾醇具有降胆固醇活性和预防心血管病的作用而备受关注。然而,植物甾醇的低油溶性、水不溶性和高熔点等特性,严重影响其肠道吸收,限制其在食品工业中的加工应用。研究表明,植物甾醇的亲水结构修饰是提高其水溶性和生物利用度的有效途径。目前亲水性植物甾醇衍生物多采用化学法或化学-酶法合成,存在反应温度高、副产物多、催化剂残留和转化率低等问题。此外,目前缺乏对亲水性植物甾醇衍生物消化吸收和调控肠道胆固醇胶束化物理化学行为的系统研究。本课题以β-谷甾醇为主要研究对象,拟采用绿色全酶法合成路线构建新型亲水性β-谷甾醇糖基衍生物,以改善植物甾醇理化性质和提高生物利用度为主要目的,探究β-谷甾醇糖基衍生物对肠道胆固醇胶束化的作用机制,明晰β-谷甾醇糖基衍生物与胆盐的分子相互作用。主要结果如下:(1)设计了一条两步酶促酯交换制备亲水性β-谷甾醇糖基衍生物的反应路线,并对反应条件进行优化。第一步,将β-谷甾醇与己二酸二乙烯酯在皱褶假丝酵母脂肪酶(Candida rugosa lipase,CRL)的催化下低温快速(35°C,30 min)合成中间体β-谷甾醇己二酸乙烯酯,β-谷甾醇己二酸乙烯酯的水解率<4%,产率>94%。第二步,将中间体β-谷甾醇己二酸乙烯酯与亲水组分(赤藓糖醇、木糖醇、山梨醇、葡萄糖、蔗糖和棉子糖)在碱性蛋白酶(alkaline protease from Bacillus subtilis)的催化下制备了一系列新型亲水性β-谷甾醇糖基衍生物,β-谷甾醇己二酸乙烯酯的水解JNJ-42756493供应商率<6%,β-谷甾醇糖基衍生物的产率>90%。利用FT-IR、HPLC-MS和NMR技术对产物结构进行鉴定,明确β-谷甾醇与亲水组分偶联的关键酰基位。(2)亲水结构修饰对植物甾醇的物理和化学性质产生积极作用。与游离β-谷甾醇相比,β-谷甾醇糖基衍生物具有良好的水溶性(35°C时为3.65-8.02 m M)、改善的润湿性(静态接触角为85.4-38.2°)、增强的热稳定性(第二阶段分解温度在310-360°C)、较高的乳化活性、较低的结晶度和良好的氢键网络。理化性质的变化强烈依靠偶联的亲水基团,且随着亲水基团的羟基数量成规律变化。(3)体外胃肠模拟消化中,β-谷甾醇糖基衍生物的生物可及性(41.55%-63.61%)比游离β-谷甾醇的生物可及性(<6%)高10倍。Caco-2细胞模型中,β-谷甾醇糖基衍生物的摄取量(4.11%-6.82%)也高于游离β-谷甾醇的摄取率(<1.80%)。结果表明,亲水结构修饰改善了植物甾醇的消化吸收行为,提高了植物甾醇的生物利用度。此外,β-谷甾醇糖基衍生物灌胃后在机体内消化酶作用下,会部分水解为游离态β-谷甾醇和β-谷甾醇己二酸,且β-谷甾醇糖基衍生物的水解程度受亲水基团空间结构的影响。(4)体外脂解模型中,β-谷甾醇及β-谷甾醇糖基衍生物表现出不同的降胆固醇作用机制。β-谷甾醇会在一定程度上促进脂质消化的程度,显著促进胆固醇在沉淀相中的积累而不影响油酸的分布情况。如当添加6 m M的β-谷甾醇时,沉淀相中胆固醇分布>89%,沉淀相中油酸分布<10%。β-谷甾醇与胆固醇共沉淀或竞争性溶解,从而降低胆固醇的胶束溶解度。与β-谷甾醇不同,β-谷甾醇糖基衍生物显著促进了沉淀相中胆固醇和油酸的积累。如当添加6 m M的β-谷甾醇糖基衍生物时,沉淀相中胆固醇分布为17.55%-75.57%,沉淀相中油酸分布为26.50%-68.27%。β-谷甾醇糖基衍生物可以吸附在脂滴表面,改变胶粒的性质,降低胶粒的电负性,絮凝沉淀,并从混合胶束相中去除,从而干扰胆固醇胶束化。(5)β-谷甾醇与胆固醇的直接作用强于与载胆固醇胆盐胶束的相互作用,说明共沉淀机制优于竞争溶解机制。当亲水性β-谷甾醇糖基衍生物引入载胆固醇胆盐胶束时,导致胆固醇胶束溶解度的急剧非线性下降(从初始胶束溶解度为1.87±0.02 m M最低将至0.78±0.07 m M)。混合胶束粒径减小、表面电位电负性降低和微观形貌的变化表明β-谷甾醇糖基衍生物genetic absence epilepsy分子确实参与了混合胶束的形成。牛磺胆酸钠+β-谷甾醇糖基衍生物二元体系中关键NOE交叉峰的变化,表明β-谷甾醇糖基衍生物通过氢键与牛磺胆酸钠相互作用,改变了牛磺胆酸钠的分子排列,从而影响混合胶束物理性状和功能特性,导致低胆固醇胶束溶解度。此外,β-谷甾醇糖基衍生物的糖基部分明显影响了分子间相互作用的强弱。综上所述,本文构建了一条温和高效生物酶促亲水性β-谷甾醇糖基衍生物的合成路线,系统阐明了亲水结构Roxadustat体内修饰对植物甾醇理化性质和消化吸收的积极作用,确定了亲水性β-谷甾醇糖基衍生物影响胆固醇胶束化的关键因素,对开发植物甾醇膳食营养补充剂具有一定的社会价值和现实意义。