王新坤，仲 磊，楊潤(rùn)強(qiáng)，靳曉琳，顧振新*

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 21009 5）

植物籽粒中植酸及其降解方法與產(chǎn)物研究進(jìn)展

王新坤，仲 磊，楊潤(rùn)強(qiáng)，靳曉琳，顧振新*

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 21009 5）

植酸廣泛存在于植物籽粒中，是磷元素和礦質(zhì)元素的貯藏庫(kù)。本文介紹了植物籽粒中植酸的存在形式、抗?fàn)I養(yǎng)作用（抑制礦質(zhì)元素吸收、蛋白質(zhì)降解、淀粉和脂肪降解），有益作用（抗氧化作用、抗癌作用、預(yù)防心臟病和糖尿?。?；總結(jié)了不同類(lèi)型（物理和生物）的植酸降解方法；綜述了植酸幾種主要不完全降解產(chǎn)物的研究進(jìn)展。為推動(dòng)我國(guó)植酸功能成分的綜合開(kāi) 發(fā)提供理論依據(jù)。

植物籽粒；植酸；降解方法；降解產(chǎn)物

植酸，即肌醇六磷酸（hexakisphosphoric acid，IP6），是一種包含6個(gè)磷酸基團(tuán)的環(huán)狀化合物，于19世紀(jì)中期首次被發(fā)現(xiàn)。植酸存在 于植物的籽粒、塊根和塊莖中。植酸鹽或植酸是植物中磷酸鹽的主要存在形式，廣泛存在于植物界，谷物和豆類(lèi)中含量居多。植酸鹽對(duì)人和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的主要影響在于會(huì)和蛋白質(zhì)和包括必需礦物質(zhì)元素（鋅、鐵和鈣）在內(nèi)的某些礦質(zhì)元素（鈣、鋅、鎂、銅、錳、鈷、鐵）形成難以降解的復(fù)合體，使蛋白質(zhì)和礦質(zhì)元素的生物利用率降低。谷物和豆類(lèi)種子中含有大量的植酸，長(zhǎng)期以全谷物食品和豆類(lèi)食品為主食容易導(dǎo)致礦質(zhì)元素缺乏，影響機(jī)體正常代謝。鑒于植酸鹽的抗?fàn)I養(yǎng)作用，目前已經(jīng)做了很多嘗試來(lái)降低其含量。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過(guò)遺傳改良可以得到低植酸含量的新品種。在食品加工中，可以通過(guò)高溫、微波、膜過(guò)濾等物理方法，以及添加微生物植酸酶的生物方法來(lái)降解植酸。植酸與礦質(zhì)元素的分子比用于評(píng)估植物中礦質(zhì)元素的生物利用率，有利于鐵、鋅和鈣元素吸收的參考值分別為：植酸∶鐵＜10、植酸∶鋅＜15、植酸∶鈣＜0.24。當(dāng)食品中植酸與3種金屬元素的分子比低于參考值時(shí)，一般認(rèn)為植酸的含量不影響其吸收。植酸降解生成IP5、IP4、IP3、IP2和IP1等一系列低級(jí)磷酸肌醇，最終降解為肌醇和磷酸。大多降解產(chǎn)物都在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中發(fā)揮作用，有些還有抗癌和降血壓等活性。

1 植酸

1.1 存在形式

植酸在植物籽粒內(nèi)通常與鉀、鈣、鎂等金屬離子形成植酸鹽，再與蛋白質(zhì)形成具有單層膜的泡狀小球，然后進(jìn)一步聚集為球狀體。此外，植酸還可以通過(guò)氫鍵與淀粉和脂肪作用，生成相應(yīng)的復(fù)合體，但這一部分植酸在總植酸中所占比例尚未見(jiàn)報(bào)道。植酸主要存在于植物籽粒中，常存在于某些特定部位，例如糊粉層、胚芽或子葉中。通常谷類(lèi)中植酸含量為0.06%～2.20%（約占其干質(zhì)量的1%）；豆類(lèi)中植酸含量為0.2%～2.9%，高于谷類(lèi)。此外，品種、成熟階段和栽培條件的差異也會(huì)導(dǎo)致籽粒植酸含量的不同。

1.2 抗?fàn)I養(yǎng)作用

植酸是植物籽粒中對(duì)人體營(yíng)養(yǎng)和健康影響程度最大的一種抗?fàn)I養(yǎng)因子[2]。目前中國(guó)農(nóng)村和城市居民的植酸日攝入量分別為1 342 mg和781 mg，屬于高水平(＞1 000 mg)和較高水平(500～800 mg)[3]。由于人體內(nèi)缺乏植酸酶，植酸的大量攝入既降低了食物中礦質(zhì)元素的生物利用率，又抑制了蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉的消化。

1.2.1 抑制礦質(zhì)元素吸收

植酸分子結(jié)構(gòu)中的6個(gè)磷酸基團(tuán)具有極強(qiáng)的螯合能力，與二價(jià)或三價(jià)金屬離子結(jié)合形成難溶的植酸鹽后，在人體消化系統(tǒng)中難以被降解和吸收，從而導(dǎo)致磷和金屬元素生物的利用率降低。植酸主要抑制人體對(duì)鐵、鋅、鈣和鎂元素的吸收[4]，長(zhǎng)期以禾谷類(lèi)食品作為主食會(huì)造成鐵、鋅等元素?cái)z入不足，這已成為發(fā)展中國(guó)家未成年人罹患鐵、鋅元素缺乏癥的主要原因[5-6]。必需礦質(zhì)元素的缺乏導(dǎo)致人體代謝紊亂，引發(fā)貧血癥、侏儒癥、生殖與發(fā)育障礙。食物中的其他成分也會(huì)影響植酸對(duì)礦質(zhì)離子的螯合作用。例如：高濃度的鈣可與植酸鋅作用，生成植酸-鈣-鋅復(fù)合體，加劇植酸對(duì)鋅的螯合作用；可發(fā)酵性糖類(lèi)、有機(jī)酸和蛋白質(zhì)在某種程度上能抵消植酸對(duì)鋅元素的螯合作用；蛋白質(zhì)、多肽、β-胡蘿卜素、有機(jī)酸和VC可減輕植酸對(duì)鐵元素吸收的抑制作用[1]。

1.2.2 抑制蛋白質(zhì)降解

植酸與蛋白質(zhì)結(jié)合形成植酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體，使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而產(chǎn)生凝聚沉淀作用，導(dǎo)致其溶解度和蛋白酶水解程度降低。另外，植酸可螯合蛋白酶活性中心的金屬離子，抑制胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶活性，使其降解蛋白質(zhì)的效率降低[7]。植酸與蛋白形成復(fù)合體時(shí)受pH值、蛋白質(zhì)種類(lèi)、蛋白質(zhì)溶解度、鈣離子濃度的影響，這些因素決定了植酸對(duì)籽粒中蛋白質(zhì)降解的抑制程度[2]。

1.2.3 抑制淀粉和脂肪降解

植酸可通過(guò)氫鍵直接與淀粉鏈結(jié)合，也可通過(guò)蛋白質(zhì)間接地與淀粉作用形成植酸-蛋白-淀粉復(fù)合體。植酸-淀粉復(fù)合體不能被淀粉酶充分水解。同時(shí)，植酸可螯合淀粉酶活性中心的鈣離子，使淀粉酶失活，影響淀粉的降解，導(dǎo)致人體血糖指數(shù)下降。此外，植酸鹽與脂類(lèi)及其衍生物結(jié)合形成菲汀[8]，其中植酸鈣與脂的作用在內(nèi)臟中形成金屬小泡，使脂肪不能被脂肪酶水解，降低了脂類(lèi)的生物利用率。

1.3 有益作用

流行病學(xué)證實(shí)，以肉類(lèi)、低植酸含量的精制谷物和豆類(lèi)制品為主要食物來(lái)源的居民，其癌癥、糖尿病、腎結(jié)石和冠心病的發(fā)病率高；在植酸攝入量較高的發(fā)展中國(guó)家則發(fā)病率較低[2]。攝入適量的植酸有利于某些疾病的防治。

1.3.1 抗氧化作用

抗氧化是植酸最顯著的特征。Fe3+可以誘導(dǎo)羥自由基（·OH）的產(chǎn)生。植酸肌醇環(huán)各位上的磷酸基團(tuán)具有彈性，可以將Fe3+的6個(gè)配位鍵完全占據(jù)形成植酸-Fe3+螯合物，穩(wěn)定性很高，其他親和性較低的配基不能與其中的Fe3+反應(yīng)，從而抑制產(chǎn)生·OH。此外植酸與Fe3+的分子比(InsP6/Fe3+)還需要滿足一定的條件才能抑制·OH的產(chǎn)生[1]。Graf等[9]認(rèn)為InsP6/Fe3+位于4和20之間時(shí)才能起到抗氧化作用；而Rimbach等[10]指出，InsP6/Fe3+只有大于5∶1時(shí)才能抑制·OH的產(chǎn)生。植酸的抗氧化能力在體內(nèi)外研究中差異較大：植酸在體外表現(xiàn)出高的抗氧化活性，但對(duì)生物體內(nèi)抗氧化能力沒(méi)有提升作用。小鼠體內(nèi)大量的植酸會(huì)降低鐵的生物利用率，而且無(wú)助于機(jī)體抗氧化能力的提升[10]。Engelman等[11]以攝入不同量植酸的絕經(jīng)后婦女為研究對(duì)象，結(jié)果表明飲食中高含量的植酸對(duì)提高人體抗氧化能力無(wú)顯著作用。體內(nèi)外的差異說(shuō)明植酸參與體內(nèi)外抗氧化的模式可能不一致，而且動(dòng)物組織的結(jié)構(gòu)成分復(fù)雜，很難對(duì)其抗氧化能力進(jìn)行準(zhǔn)確衡量。

1.3.2 抗癌作用

植酸具有廣譜的抗癌作用[12]，可有效防治結(jié)腸癌和白血病，抑制乳腺癌、宮頸癌、前列腺癌和肝癌細(xì)胞的擴(kuò)散。目前，植酸的具體抗癌機(jī)制還未明確。植酸可能是通過(guò)提高細(xì)胞的自身抗癌能力，改變癌細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，上調(diào)抗癌因子和抗氧化酶基因的表達(dá)等途徑來(lái)達(dá)到抗癌目的。相關(guān)研究表明，植酸還可誘導(dǎo)癌細(xì)胞的分化和成熟，使其轉(zhuǎn)化為正常細(xì)胞[2]。目前缺乏植酸應(yīng)用于人體治療的臨床數(shù)據(jù)，且已有報(bào)道中植酸的濃度和純度均不明確，無(wú)法確定病灶中植酸含量與癌細(xì)胞數(shù)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此有必要對(duì)植酸的藥理學(xué)和藥代謝動(dòng)力學(xué)等進(jìn)行深入研究。

1.3.3 預(yù)防心臟病

植酸可能通過(guò)絡(luò)合鐵離子以減少鐵誘導(dǎo)的低密度脂蛋白膽固醇的氧化，從而降低血漿中膽固醇含量，使人體罹患冠心病的幾率降低[13]。

1.3.4 防治糖尿病

體外研究表明，高植酸含量的食品會(huì)使血糖濃度降低，消費(fèi)谷物和豆類(lèi)食品有助于糖尿病人控制血糖指數(shù)[14]。植酸專(zhuān)一性地抑制絲蘇氨酸磷酸化酶的活性，可能是通過(guò)調(diào)節(jié)鈣離子通道的活性來(lái)調(diào)控胰島素的分泌，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)糖尿病的治療。

1.3.5 其他作用

植酸可通過(guò)干擾草酸鈣和磷酸鈣結(jié)晶體的形成來(lái)防止人體產(chǎn)生腎結(jié)石[15]。此外，植酸可降低牙齒琺瑯質(zhì)中鈣、氟化物和磷酸鹽的溶解度，具有預(yù)防蛀牙的功能；且植酸對(duì)羥基磷灰石具有很高的吸附能力，可保護(hù)牙齒免于礦質(zhì)元素的流失，從而起到保護(hù)牙齒的作用[16]。

2 植酸的降解方法

飲食中植酸的大量存在影響人體的營(yíng)養(yǎng)平衡甚至健康，去磷酸化是提高植物籽粒營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的先決條件。植酸的降解方法按原理的不同主要分為物理方法和生物方法。

2.1 物理方法

2.1.1 機(jī)械處理

植酸一般存在于籽粒的特定部位，存在于谷類(lèi)糊粉層和胚芽中的植酸可通過(guò)脫殼和輾皮處理，將其含量降低90%；但與此同時(shí)，麩糠和胚芽中的礦質(zhì)元素、維生素和膳食纖維也會(huì)被一同除去，導(dǎo)致谷類(lèi)食物的綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)降低[1]。豆類(lèi)中植酸主要存在于子葉和胚乳的蛋白體中，脫殼和碾皮處理不但不能降低植酸含量，反而會(huì)使植酸的相對(duì)濃度增加。

2.1.2 熱處理

熱處理簡(jiǎn)單易行，成本低，無(wú)殘留，主要分為兩類(lèi)：烘炒、焙炒、爆裂、微波輻射、紅外輻射等干熱法；蒸煮、膨化等濕熱法。植酸具有較高的熱穩(wěn)定性，常規(guī)家庭烹飪處理溫度較低，時(shí)間較短，只能將約1/4的植酸降解為IP5-IP3的混合物[1]。在100℃條件下將大豆蒸煮1 h僅能引起9%的植酸降解；將浸泡12 h的綠豆再進(jìn)行常壓蒸煮、高壓蒸煮和微波加熱處理均未引起植酸含量的顯著降低[17]。而在食品工業(yè)中，140℃高溫處理即可將豆類(lèi)中IP6和IP5總量降低近60%[1]；但過(guò)度加熱會(huì)破壞籽粒中的氨基酸和維生素，降低營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

2.1.3 膜處理

大豆?jié)饪s蛋白采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)時(shí)，所需的洗脫液體積較大，且終產(chǎn)品中含有大量的礦質(zhì)離子和植酸。將蛋白提取液先經(jīng)兩性電極膜電解，調(diào)節(jié)pH值至6，再經(jīng)透析膜過(guò)濾，可顯著降低濃縮蛋白中植酸含量，終產(chǎn)品中蛋白質(zhì)的溶解度也大為提高[18]。

2.1.4 其他處理方法

瞬間可控壓力降是植物籽粒加工處理新技術(shù)。該方法可以快速降解植酸，但不同作物籽粒中植酸降解程度差異較大。60 MPa壓力下處理3 min后，羽扇豆、大豆、兵豆、鷹嘴豆和花生中植酸鹽含量分別降低90%、16%、47%、35%和10%[19]。此外，超高壓處理在降解植酸的同時(shí)，不會(huì)對(duì)總蛋白和總脂肪含量以及相關(guān)活性成分產(chǎn)生影響。30 kGy以上的電子束輻照高粱籽粒可以引起90%的植酸降解，但有關(guān)電子束輻照下植酸的降解模式目前還未見(jiàn)報(bào)道[20]。

2.2 生物方法

植酸在植酸酶的作用下，其分子中的磷酸依次從肌醇環(huán)上水解下來(lái)，直至完全降解。酶促降解是目前降低谷物籽粒中植酸含量的最有效方法，采用孵育、發(fā)芽、發(fā)酵等方法時(shí)，可激活植物籽粒或微生物中的植酸酶，從而降解植酸。

2.2.1 孵育法

將植物籽粒在內(nèi)源酶適宜的條件下進(jìn)行一定時(shí)間的孵育(即培養(yǎng))。在孵育過(guò)程中，植物籽粒中一部 分水溶性植酸鹽，如植酸鉀、植酸鈉會(huì)釋放到水中，棄去培養(yǎng)液可將這部分植酸鹽除去；同時(shí)，植物籽粒孵育時(shí)，內(nèi)源植酸酶活性增強(qiáng)。植酸降解效率主要受孵育溫度、pH值和時(shí)間的影響。植物籽粒在內(nèi)源植酸酶最適條件下孵育可大幅度提高植酸的降解率。植物植酸酶的最適溫度范圍為45～65℃，最適pH值范圍為5.0～6.0，而且孵育時(shí)間越長(zhǎng)，植酸的降解率越高。此外，不同種類(lèi)的植物孵育時(shí)植酸降解率存在差異，例如豌豆和扁豆經(jīng)內(nèi)源植酸酶孵育處理1 h后，植酸降解率分別為85%和78%[21]。

2.2.2 發(fā)芽法

植物籽粒在發(fā)芽過(guò)程中，激活的內(nèi)源植酸酶可有效地降解植酸，為幼苗的新陳代謝提供礦質(zhì)元素和無(wú)機(jī)磷元素。與此同時(shí)，蛋白質(zhì)、淀粉和脂類(lèi)等在相關(guān)酶作用下降解，生成多肽、低聚糖和不飽和脂肪酸、維生素、γ-氨基丁酸等對(duì)人體有益的活性物質(zhì)；胰蛋白酶抑制劑等抗?fàn)I養(yǎng)因子也會(huì)被降解，使籽粒營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味大幅提高。除了小麥、黑麥和大麥等麥類(lèi)作物的籽粒外，未經(jīng)發(fā)芽處理的籽粒中幾乎檢測(cè)不到植酸酶活性。隨著發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng)，植酸酶活性會(huì)逐漸升高，并達(dá)到最大值，之后緩慢降低。伴隨植酸酶活性的增加，籽粒中植酸含量大幅度降低，無(wú)機(jī)磷在總磷中占比增加[22]，礦質(zhì)元素含量隨發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng)而增加[23]。可見(jiàn)，籽粒發(fā)芽過(guò)程中，內(nèi)源植酸酶活性的提高可顯著降低植酸含量。

2.2.3 發(fā)酵法

發(fā)酵可改善食品風(fēng)味，提高食品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和延長(zhǎng)貨架期。植物籽粒含豐富的蛋白質(zhì)和淀粉等營(yíng)養(yǎng)成分，可作為發(fā)酵食品的原料。在發(fā)酵過(guò)程中，微生物釋放到體外的植酸酶可用于降解植酸。其中，乳酸發(fā)酵是谷物和豆類(lèi)發(fā)酵的首選方法，因?yàn)槿樗岚l(fā)酵會(huì)產(chǎn)生乳酸和乙酸，使發(fā)酵液pH值下降，而酸性pH值有利于提高植酸酶活性。此外，據(jù)Fujita等[24]報(bào)道，根霉和曲霉產(chǎn)生的植酸酶可降解大豆植酸。Liang[25]、Luo[26]等的研究證實(shí)，自然發(fā)酵也可使糙米和蠶豆中植酸含量大幅度降低，顯著提高鐵、鋅元素的生物利用率。

此外，將孵育、發(fā)芽和發(fā)酵3種方法有機(jī)結(jié)合并應(yīng)用于谷物籽粒，可顯著提高植酸降解效率。Sharma等[27]將浸泡和發(fā)芽處理后的珍珠稷再經(jīng)過(guò)發(fā)酵，植酸含量由800 mg/100 g降至0 mg/100 g。另?yè)?jù)報(bào)道，麥類(lèi)(除燕麥外)經(jīng)催芽處理并研磨后，再在植酸酶最適條件下孵育，可將植酸完全降解[28]?？梢?jiàn)，將植物籽粒先經(jīng)發(fā)芽處理，再經(jīng)過(guò)發(fā)酵或孵育處理是去除植酸行之有效的途徑。

2.2.4 外源植酸酶法

植物籽粒中內(nèi)源植酸酶活性一般較低，植酸降解所需時(shí)間長(zhǎng)，在生產(chǎn)中有時(shí)需要添加外源植酸酶。目前，外源植酸酶主要以微生物植酸酶為主，其熱穩(wěn)定性好，pH值適用范圍廣。例如，在面包制作過(guò)程中添加真菌產(chǎn)植酸酶，一方面可將植酸在胃內(nèi)完全降解，提高人體對(duì)鐵元素的吸收[29]；另一方面可以激活α-淀粉酶，改善面包品質(zhì)[30]。在糙米粉中添加微生物植酸酶進(jìn)行孵育培養(yǎng)可最大程度地降解植酸，同時(shí)使干物質(zhì)和礦質(zhì)元素的損失降到最低[31]。除微生物植酸酶外，麥類(lèi)籽粒中植酸酶活性一般較高[32]，可將其作為酶源降解豆類(lèi)中植酸。Luo等[33]用小麥植酸酶處理過(guò)的蠶豆粉飼喂小鼠，可顯著提高小鼠對(duì)鐵的吸收率。豆?jié){中植酸含量為0.56%，添加外源小麥植酸酶后可將其完全去除[34]。目前，商品植酸酶已作為添加劑應(yīng)用到豬、家禽和魚(yú)等動(dòng)物飼料中。盡管商品植酸酶在食品加工和制造中有巨大的應(yīng)用潛力，但目前未見(jiàn)適用于人類(lèi)的植酸酶產(chǎn)品面市。

2.2.5 其他方法

近些年來(lái)，微生物中不斷有新的植酸酶被分離和鑒定出來(lái)，而且對(duì)應(yīng)的植酸酶基因也已被克隆。通過(guò)對(duì)基因進(jìn)行遺傳改造，可以使微生物所產(chǎn)植酸酶具備耐受高溫、耐極端pH值，以及耐蛋白酶消化和較低的最適溫度等新特性，從而提高植酸的降解效率。此外，編碼微生物植酸酶的基因可被克隆至植物內(nèi)，育成具有高植酸酶活性的新品種，使植物籽粒中植酸含量降低。目前，水稻、小麥和大豆等作物都進(jìn)行了轉(zhuǎn)植酸酶基因的研究，外源基因主要來(lái)自曲霉屬真菌、枯草桿菌、大腸桿菌和酵母菌等。

3 植酸的降解產(chǎn)物

植酸降解產(chǎn)生的第一類(lèi)中間產(chǎn)物是IP5，并很快被植酸酶和磷酸酶降解為IP4，由IP4到IP3的過(guò)程非常緩慢，IP3會(huì)被繼續(xù)水解為IP2和IP1，直至完全生成肌醇和磷酸。IP5、IP4和IP3在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和機(jī)體代謝調(diào)節(jié)中起著非常重要的作用，且具有抗癌、降血壓等功效。

3.1 IP5類(lèi)

IP5具有和IP6相近的螯合能力，一般被視為抗?fàn)I養(yǎng)因子。磷酸肌醇3-激酶（PI3-K）與許多生物和病原生理反應(yīng)有關(guān)，其中包括腫瘤發(fā)生和感染等。Ins（1,3,4,5,6）P5可特異性地抑制PI3-K/Akt激酶信號(hào)傳輸通路，使得體外培養(yǎng)的癌細(xì)胞對(duì)普通抗癌藥物的作用更加敏感，引起癌細(xì)胞的凋亡[35]。Tania等[36]進(jìn)行的小鼠的體內(nèi)試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了Ins（1,3,4,5,6）P5是通過(guò)阻斷Akt激酶的磷酸化從而起到抑癌效果。另外，細(xì)胞內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定的InsP6和Ins（1,3,4,5,6）P5含量對(duì)于調(diào)控細(xì)胞增殖至關(guān)重要。Elaine等[37]研究發(fā)現(xiàn)，Ins（1,3,4,5,6）P5含量的降低可抑制體外培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞的增殖速率，Ins（1,3,4,5,6）P5含量的降低可能阻斷了染色質(zhì)構(gòu)型的改變，從而不利于染色體的復(fù)制。此外，Ins（1,3,4,5,6）P5還以信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子介導(dǎo)細(xì)胞外因子和β連環(huán)蛋白間的信號(hào)傳遞[38]。

3.2 IP4類(lèi)

IP4對(duì)礦質(zhì)離子的螯合能力大為降低，且對(duì)蛋白水解酶類(lèi)的抑制作用相對(duì)較弱。目前已報(bào)道的IP4包括：Ins（1,3,4,5）P4和Ins（3,4,5,6）P4。Ins（1,3,4,5）P4可由Ins（1,4,5）P3在Ins（1,4,5）P3-3激酶的作用下生成。Valerie等[39]通過(guò)抑制小鼠體內(nèi)Ins（1,4,5）P3-3激酶基因的表達(dá)，可使其T淋巴細(xì)胞嚴(yán)重受損，這表明Ins（1,3,4,5）P4對(duì)T淋巴細(xì)胞的正常分化具有重要作用。此外，在中性粒細(xì)胞中，Ins（1,3,4,5）P4通過(guò)與Ins（1,4,5）P3競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合目的蛋白，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)Ins（1,4,5）P3信號(hào)傳導(dǎo)途徑的反向調(diào)控[40]。Ins（3,4,5,6）P4是IP4中另一個(gè)重要的同分異構(gòu)體，Erik等[41]報(bào)道稱其可通過(guò)抑制胰島素酸化小泡的形成，減少小鼠體內(nèi)胰島素的分泌。另外，Mark等[42]研究認(rèn)為Ins（3,4,5,6）P4在調(diào)控人體細(xì)胞氯離子分泌過(guò)程中起了非常重要的作用。

3.3 IP3類(lèi)

I P3不影響人體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收。Ins（1,4,5）P3、Ins（1,2,3）P3和Ins（1,2,6）P3是目前研究較為深入的3種IP3同分異構(gòu)體。Ins（1,4,5）P3是作為Ca2+信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的第二信使[43]。IP3/Ca2+信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑可調(diào)控多種細(xì)胞代謝過(guò)程，例如：植物細(xì)胞的受精作用、增殖、新陳代謝等，以及動(dòng)物細(xì)胞的腺體分泌、神經(jīng)元細(xì)胞的信息加工等。除了在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用外，IP3對(duì)心臟的生理和病理功能發(fā)揮重要作用，從調(diào)控心臟的起搏、收縮到心率失常、心肌肥大和心衰竭均離不開(kāi)IP3的作用。通過(guò)分離植酸的水解產(chǎn)物，可以得到有降低糖尿病小鼠血壓作用的Ins（1,2,3）P3[44]和對(duì)人肝癌細(xì)胞SMMC-7721具有顯著的抑制作用的Ins（1,2,6）P3[45]。據(jù)報(bào)道[21,46]，以IP3為主的植酸水解產(chǎn)物是通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)來(lái)抑制結(jié)腸癌細(xì)胞HCT116增殖的。

植酸降解過(guò)程中產(chǎn)生的一系列低級(jí)磷酸肌醇均包含了多種異構(gòu)體，但由于分離和制備技術(shù)的限制，目前只能對(duì)上述少數(shù)幾種含量較高的產(chǎn)物進(jìn)行了生物活性和功能的研究。有關(guān)低級(jí)磷酸肌醇的深入研究還有待于分離制備技術(shù)的提高。

4 結(jié) 語(yǔ)

鑒于植酸對(duì)人體營(yíng)養(yǎng)的雙重作用，應(yīng)針對(duì)不同特征的人群來(lái)控制植酸的降解程度：由于兒童和女性對(duì)礦質(zhì)元素需要量大，為減輕植酸對(duì)鋅、鐵等元素的抑制作用，應(yīng)將植酸有控制地降解；落后地區(qū)的居民以植物籽粒為主要食材，應(yīng)在食品制作過(guò)程中充分降解植酸；發(fā)達(dá)地區(qū)居民因營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩，罹患癌癥、糖尿病、腎結(jié)石和冠心病的風(fēng)險(xiǎn)大，可將植酸適度降解或不降解，充分發(fā)揮其抗氧化和抗癌等活性。植酸的測(cè)定應(yīng)采用可區(qū)分植酸和低級(jí)肌醇磷酸的高效液相色譜法和高效離子色譜法等方法。傳統(tǒng)的植酸測(cè)定方法缺乏區(qū)分IP6及其水解產(chǎn)物的特異性，所測(cè)植酸含量為包含降解產(chǎn)物在內(nèi)的總植酸，高估了樣品中的IP6和IP5的含量，精確測(cè)定IP6和IP5的總量能更準(zhǔn)確地評(píng)估植酸對(duì)營(yíng)養(yǎng)吸收的抑制程度。

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Research Progress in Phytic Acid, Degradation Methods and Products in Plant Seeds

WANG Xin-kun, ZHONG Lei, YANG Run-qiang, JIN Xiao-lin, GU Zhen-xin*
(College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

Phytic acid, also known as hexakisphosphoric acid, exists mainly in plant seeds where it serves as the main storage form of phosphorous and minerals. In this review, the distribution, the negative anti-nutritional aspects (e.g. inhibitions of nutritional element absorption, protein degradation, and starch and lipid degradation), and therapeutic effects including anti-oxidant, anti-cancer, and prevention of cardiovascular diseases and diabetes of phytic acid are introduced, and its degradation methods including several physical and biological methods are summarized. In the end, the recent progress in research on several major incomplete degradation products is reviewed. This review is expected to provide a theoretical basis for promoting future comprehensive development and utilization of phytic acid-containing plant resources in China.

plant seeds; phytic acid; degradation methods; degradation products

TS210.1

A

1002-6630（2014）03-0301-06

10.7506/spkx1002-6630-201403059

2013-08-17

王新坤（1985—），男，博士研究生，研究方向?yàn)樯锛夹g(shù)與食品新資源利用。E-mail：wangxinkun2007@163.com

*通信作者：顧振新（1956—），男，教授，博士，研究方向?yàn)榛钚晕镔|(zhì)富集機(jī)理與技術(shù)。E-mail：guzx@njau.edu.cn