苦瓜作为一种传统的药食同源食物被世界各地的人们广泛种植,特别是在亚洲国家,苦瓜以其减肥降糖的作用著称。然而,随着对苦瓜影响脂肪沉积的作用机制研究的不断深入,目前主要的研究内容仍然集中在针对某一局部机制的研究,缺少系统的从生物体的代谢角度进行的考察。因此,根据无侵入性的,系统的研究需要,以代谢组学为基础,对苦瓜及其有效组分对高脂饮食小鼠肥胖的影响进行研究是十分必要的。目前,以代谢组学的研究方法为基础,针对苦瓜或苦瓜提取物对高脂饮食小鼠肥胖的影响研究较少。虽然前人已经证实苦瓜的减肥作用,但是我们在这一模型基础上对苦瓜影响高脂饮食小鼠的脂肪沉积和能量代谢水平的改变做了系统的研究。其次,采用饮食添加的方式,深入研究了苦瓜的水相、正丁醇相、乙酸乙酯相和提取物残留对高脂饮食小鼠肥胖的影响。然后采用细胞模型研究了苦瓜三萜(Mc3)抗脂肪积累和抗炎性的作用。最后将多光谱成像技术(MSI)应用在苦瓜有效组分的检测上,这一应用目前尚未见报道。本文在对国内外研究背景和研究方法进行分析总结的基础上,采用动物模型、理论分析和数值建模相结合的方法,对苦瓜和苦瓜不同组分提取物对高脂饮食小鼠的代谢组学影响进行了深入研究。在此基础上确认了苦瓜减肥的有效组分,并将多光谱检测技术进行应用。完成的主要研究工作和成果如下:(1)采用以NMR为基础的代谢组学研究方法,发现苦瓜改善了饮食诱导肥胖小鼠的能量代谢。对高脂饮食(HFD)、低脂饮食(LFD)和高脂饮食添加5%苦瓜(HFD+5%BM)喂养的小鼠进行研究,通过对尿液样本的代谢组学分析,识别出37种代谢物发生变化。通过多元统计分析和单因素分析,探讨了饮食添加的苦瓜对小鼠代谢通路的影响。识别出与能量代谢相关的多种糖代谢途径产生了显著的变化。(2)以高脂饮食中添加苦瓜不同组分提取物喂养的小鼠为研究对象,结果发现在饮食摄入量无明显差异的情况下,高脂饮食添加苦瓜的正丁醇相提取物(HFD+0.25%BMB)对小鼠体重、棕色脂肪组织(BAT)、附睾脂肪组织(EAT)、皮下脂肪组织(SAT)的重量和胰岛素抵抗的影响效果要优于高脂饮食添加苦瓜的乙酸乙酯相提取物(HFD+0.25%BME)、水相提取物(HFD+1%BMW)和苦瓜的提取物残留(HFD+4.5%BMF),且与高脂饮食添加苦瓜(HFD+5%BM)的效果相近。同时采用NMR对小鼠血清进行分析,识别产生显著差异的22种代谢物,包括三羧酸循环和氨基酸循环中的重要代谢物柠檬酸,琥珀酸,肌氨酸和丙酮酸等。(3)对苦瓜三萜Mc3抑制细胞的脂肪积累和抗炎性作用进行研究,结果发现,Mc3能够显著抑制3T3-L1细胞的分化和甘油三酯的积累,能够抑制RAW264.7巨噬细胞中炎性因子的表达,显著提高AMPK的磷酸化水平。(4)利用多光谱成像技术(MSI)对苦瓜抑制脂肪积累,改善小鼠能量代谢的有效组分进行分析,采用PLSR算法建立苦瓜有效组分的预测模型,模型的决定系数(Rp2)和预测集标准差(SEP)分别为0.773和0.0037。在此基础上,利用图像处理方法得到苦瓜有效组分的可视化分布图,确定MSI技术能够应用于苦瓜特定组分的快速检测,并通过可视化图可得到更直观的组分分布状况。本课题以代谢组学的研究方法为基础,系统的分析了苦瓜及其正丁醇相提取物对高脂饮食小鼠的代谢影响,以及苦瓜三萜Mc3的抗脂肪积累和抗炎性作用,并利用MSI技术实现了对苦瓜特定组分的快速检测。这一研究对功能性天然食品的有效成分分析提供了理论参考,也充分体现了多学科交叉分析在食品科学领域的重要应用价值。