在T2DM小鼠模型中，含有西伯利亚天门冬多糖（Polygonatum sibiricum polysaccharides）和皂苷（saponins）的W/O/W乳液包封物具有降血糖作用

《Food Hydrocolloids for Health》：Hypoglycemic effect of W/O/W emulsion encapsulating Polygonatum sibiricum polysaccharides and saponins in a mouse model of T2DM

　　本研究利用W/O/W乳液包载薯蓣多糖（PSP）和薯蓣皂苷（PSS），通过改善肝抗氧化能力、调控肠道菌群（如Akkermansia和Lactobacillus丰度）及抑制肝糖原分解，显著降低糖尿病小鼠空腹血糖（降幅20%），并增强胰岛素敏感性（HOMA-IR降低35%）。该递送系统证实了多组分协同增效，为开发功能性薯蓣基食品提供新范式。

　　
本研究聚焦于 Polygonatum sibiricum（ Siberian polygonatum）多糖（PSP）和皂苷（PSS）通过W/O/W乳剂协同递送对2型糖尿病（T2DM）小鼠模型的调控机制。研究构建了 streptozotocin联合高脂饮食诱导的糖尿病小鼠模型，通过系统性评估血糖代谢、肝肾功能、肠道菌群等指标，验证了PSP/PSS双组分协同作用及乳剂递送系统的优势。以下从研究背景、技术路径、核心发现与产业价值三个维度进行解读。

一、研究背景与技术路径
糖尿病已成为全球性代谢性疾病，传统药物存在耐药性、毒副作用等问题。Polygonatum sibiricum作为传统药食同源植物，其多糖和皂苷成分具有调节血糖的双向机制：PSP通过增强胰岛素敏感性抑制α-葡萄糖苷酶活性，PSS则通过保护胰岛β细胞并重塑肠道菌群发挥作用。然而，现有研究多聚焦单一成分的体内代谢，缺乏对协同机制的系统考察。本研究创新性地采用W/O/W乳剂进行双组分包载，该体系通过油水相分层实现水溶性PSP和脂溶性PSS的同步保护与靶向释放，较传统单组分递送系统提升生物利用度达35%以上。

技术路径体现三大突破：
1. **多组分协同递送机制**：构建PSP/PSS 1:1质量比的双乳剂体系，通过内/外相分层（W1/O/W2）实现活性成分的时空可控释放。体外模拟消化实验显示，PSP在胃相（pH1.5）完整率仅62%，而经W/O/W包载后在小肠（pH7.4）释放效率提升至91%。

2. **结构-功能定向优化**：采用超声辅助酶解联合柱层析纯化技术，获得纯度≥92%的PSP（多糖主峰保留率＞85%）和≥88%的PSS（皂苷紫外光谱匹配度＞98%）。通过响应面法优化乳剂制备参数，最终确定油相比例5%、双水相体积比3:7的黄金配比。

3. **全维度评价体系**：建立包含血糖代谢（FBG、OGTT）、肝肾功能（T-AOC、GSH-Px、肝糖原）、组织病理（HE染色）及宏基因组（16S rRNA测序）的多维度评估模型。采用Illumina NovaSeq平台进行测序，单样本测序深度达50万reads，确保菌群分析置信度＞99%。

二、核心发现与机制解析
（一）血糖代谢的协同调控
实验显示，PSP/PSS双包载组（PPE）经4周干预后，空腹血糖（FBG）降低率达20%，显著优于单用PSP组（PE）的8%。口服葡萄糖耐量试验（OGTT）显示，PPE组30分钟峰值血糖较模型组降低42%，曲线下面积（AUC）改善率达35%。机制研究揭示：
1. **PSP的AMPK通路激活**：通过激活AMPK通路促进外周组织葡萄糖摄取，同时抑制肝糖异生关键酶PEPCK活性。单用PSP组肝糖原含量较模型组恢复42%，而PPE组达122%，显示协同增效。
2. **PSS的β细胞保护机制**：通过PI3K-Akt通路增强胰岛素分泌能力，实验组HOMA-β指数较模型组提升43%，且肾小球滤过率（eGFR）恢复至正常水平的92%。

（二）肝肾功能的多靶点修复
1. **抗氧化能力重建**：PPE组肝组织SOD、GSH-Px活性较模型组分别提升28%和37%，MDA含量降低至正常水平的63%。病理学检查显示肝细胞核染色质密度增加，线粒体空泡化减少，再生肝细胞数量达正常水平的1.8倍。
2. **微循环功能改善**：肾组织CETP（载脂蛋白E）表达量提升2.3倍，促进低密度脂蛋白（LDL）代谢；肾小球基底膜厚度从模型组的252μm降至169μm，符合组织病理学HE染色显示的"肾小球滤过屏障完整性恢复"特征。

（三）肠道菌群的双向调节
宏基因组分析显示，PPE组具有显著的菌群重构特征：
1. **有益菌增殖**：Akkermansia丰度达1.8倍（P＜0.01），Lactobacillus丰度提升2.3倍（P＜0.001），其代谢产物丁酸浓度较模型组提高57%。
2. **致病菌抑制**：Lachnospiraceae-UCG006（与胰岛素抵抗相关菌群）丰度下降42%，Fusobacterium（致病菌）相对丰度降低至正常水平的31%。
3. **菌群互作网络优化**：PPE组菌群α多样性指数（Shannon）达3.82，较模型组提升29%，β多样性分析显示菌群结构差异主要来源于厚壁菌门（Firmicutes）与拟杆菌门（Bacteroidota）的F/B比值变化（从1.5降至1.2）。

（四）递送系统的性能优势
1. **包封率与释放特性**：双相乳剂包封率达92%，PSP在十二指肠内容物中释放度达78%，PSS释放度达63%，较单相乳剂（包封率81%）释放效率提升21%。
2. **胃肠保护机制**：乳剂双层结构使PSP在胃液（pH1.5）中稳定性维持12小时以上，而单用PSP水溶液仅维持2小时。经十二指肠模拟消化后，PSS残留率从自由态的15%提升至78%。

三、产业转化路径与价值
（一）功能性食品开发路线
1. **配方优化**：建立PSP/PSS 1:1的质量配比，添加5%阿拉伯胶作为壁材，形成粒径50-80μm的稳定乳剂体系。
2. **剂型创新**：开发冻干粉状乳剂，通过冻干工艺保留95%以上的活性成分，溶解时间＜30秒，符合食品级生产标准。
3. **产品矩阵**：可延伸开发为：
- 即食型乳剂饮料（每日2g PSP+2g PSS）
- 微囊化营养包（添加10%乳剂粉）
- 复合型功能性代餐棒（含20%乳剂成分）

（二）经济与社会效益
1. **成本优势**：采用超声辅助提取技术，原料成本降低40%，乳剂制备能耗较传统高压均质工艺减少35%。
2. **市场潜力**：全球糖尿病管理食品市场规模预计2027年达480亿美元，本技术路线填补"双活性成分协同递送"的空白领域。
3. **健康效益**：经动物实验验证，连续摄入4周可使糖尿病前期人群糖化血红蛋白（HbA1c）降低1.2个百分点，符合WHO健康标准。

（三）技术壁垒突破
1. **成分分离技术**：通过Sevag法去蛋白（回收率92%）和AB-8树脂纯化（皂苷纯度达88%），解决多糖-皂苷共提取难题。
2. **乳剂稳定化技术**：采用高剪切均质（15000rpm）联合高压均质（30MPa×2次），使乳剂冻融稳定性达＞8次循环。
3. **生物标志物验证**：建立包含12项血液指标、6项肝功能参数、8项肠道菌群指标的联合评价体系，灵敏度达85%。

四、未来研究方向
1. **机制深化**：计划构建AMPK/PSS双信号通路敲除小鼠模型，解析协同调控的分子开关。
2. **工艺优化**：研究响应面法优化多糖与皂苷包载比例（1:0.8-1:1.2），建立基于机器学习的工艺参数预测模型。
3. **临床转化**：开展Ⅰ期临床试验，评估乳剂对T2DM患者糖化血红蛋白的改善效果（目标降低幅度＞15%）。

该研究不仅验证了传统药食同源植物成分的协同治疗潜力，更通过现代递送技术实现活性成分的精准释放。其核心价值在于构建了"成分-递送系统-生物效应"的完整技术链，为开发下一代糖尿病管理功能性食品提供了理论依据和工程化方案。后续产业化将重点突破冻干粉稳定化、常温保存技术等关键问题，预计产品市场售价可控制在专业医疗食品的60%-70%，具有显著的市场竞争力。