近日，國(guó)際綜合學(xué)術(shù)期刊《自然通訊》（Nature Communications）發(fā)表了中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院段長(zhǎng)青教授團(tuán)隊(duì)的研究論文《抗壞血酸-（+）-兒茶素加合物在縮合單寧聚合中的作用》（A role for ascorbate conjugates of （+）-catechin in proanthocyanidin polymerization）。該研究發(fā)現(xiàn)了參與食品中植物源單寧聚合的寡聚態(tài)中間體，提出了“亞縮合單寧”概念，揭示了（+）-兒茶素型單寧聚合的新機(jī)制，明晰了 （+）-兒茶素型單寧隨植物發(fā)育聚合延伸的衍變機(jī)理。

 

　　縮合單寧是植物源食品中廣泛存在的黃烷-3-醇（包括（+）-兒茶素和（-）-表兒茶素）聚合體，為果蔬以及紅葡萄酒、茶葉、咖啡等食品貢獻(xiàn)著苦澀感和抗氧化功效。有觀點(diǎn)認(rèn)為，縮合單寧由黃烷-3-醇單體（起始單元）和C4位活躍的黃烷-3-醇中間體（延伸單元）通過(guò)親核親電反應(yīng)聚合形成。然而迄今為止，人們對(duì)單寧實(shí)際聚合途徑仍知之甚少。此外，單寧研究的模式植物擬南芥和苜蓿幾乎只積累（-）-表兒茶素型單寧，這也對(duì)深入挖掘植物源食品原料中 （+）-兒茶素型單寧的聚合機(jī)理提出了挑戰(zhàn)。

 

　　在前期研究中，段長(zhǎng)青教授團(tuán)隊(duì)與美國(guó)北德克薩斯大學(xué)Richard A. Dixon教授團(tuán)隊(duì)合作發(fā)現(xiàn)了一種（+）-兒茶素型單寧延伸單元前體？4β-S-半胱氨酸-（+）-兒茶素，并揭示了葡萄中無(wú)色花色素還原酶（LAR）合成黃烷-3-醇單體及調(diào)控單寧聚合度的酶學(xué)機(jī)制。相關(guān)成果以《VvLAR1和VvLAR2是釀酒葡萄縮合單寧生物合成途徑的雙功能酶》（？VvLAR1 and VvLAR2 are bifunctional enzymes for proanthocyanidin biosynthesis in grapevine）為題發(fā)表在國(guó)際知名植物期刊《植物生理》（Plant Physiology）。

 

　　在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)擬南芥anthocyanidin synthase （ans）突變體不合成黃烷-3-醇單體，但能夠積累聚合態(tài)的（+）-兒茶素延伸單元；隨后的生物化學(xué)和遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)證明：抗壞血酸（AsA）在ans突變體中代替黃烷-3-醇單體作為起始單元，為源自無(wú)色花青素的（+）-兒茶素延伸單元提供聚合基礎(chǔ)，從而生成一系列寡聚態(tài)抗壞血酸-（+）-兒茶素加合物（AsA-[C]n）；新發(fā)現(xiàn)的這類(lèi)化合物在葡萄發(fā)育前期的花、果皮和種子中含量較高，而其積累水平隨葡萄果實(shí)單寧聚合進(jìn)程逐漸下降；體外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)： 在黃烷-3-醇單體存在的情況下，寡聚態(tài)中間體（AsA-[C]n）能夠以（+）-兒茶素寡聚態(tài)延伸單元模式參與縮合單寧的非酶促聚合，表明縮合單寧的延伸并非必需通過(guò)順序添加單個(gè)延伸單元實(shí)現(xiàn)。綜合葡萄果實(shí)和擬南芥中的發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為AsA-[C]n在植物體內(nèi)的意義是將活躍的單體型延伸單元聚合為較穩(wěn)定的寡聚態(tài)中間體，而后再參與單寧的聚合衍變?；贏sA-[C]n既能像縮合單寧一樣以聚合體的形式獨(dú)立存在，又能作為延伸單元參與縮合單寧的聚合衍變，命名這類(lèi)物質(zhì)為“亞縮合單寧”。以上成果將為調(diào)控植物源食品原料中縮合單寧性狀提供理論依據(jù)。

 

　　AsA-[C]n參與縮合單寧聚合的示意圖

 

　　中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)為論文的第一單位，食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院段長(zhǎng)青教授為該論文的通訊作者，研究團(tuán)隊(duì)已畢業(yè)博士研究生于可濟(jì)為該論文的第一作者，美國(guó)北德克薩斯大學(xué)Richard A. Dixon教授參與了該項(xiàng)工作。本研究受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金區(qū)域聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目（U20A2042）、財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部：國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-29）和國(guó)家留學(xué)基金委員會(huì)公派聯(lián)合培養(yǎng)博士項(xiàng)目（201706350125）的資助。

 

　　原文鏈接：

 

　　1.     https://academic.oup.com/plphys/article/180/3/1362/6117731

 

　　2.     https://www.nature.com/articles/s41467-022-31153-2