孫智謀,張佳霖,周 旭

(吉林省輕工業(yè)設(shè)計研究院,吉林長春 130012)

黑果腺肋花楸多酚類物質(zhì)抗氧化功效的研究進(jìn)展

孫智謀,張佳霖*,周 旭

(吉林省輕工業(yè)設(shè)計研究院,吉林長春 130012)

黑果腺肋花楸果實含有豐富的原花青素、類黃酮等多酚類抗氧化成分,是世界上公認(rèn)的清除體內(nèi)自由基最有效的天然抗氧化劑之一。它具有通過血腦屏障、直接保護(hù)大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢,具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤、防治心血管疾病、降血糖、抗血小板等多種作用,因此被稱為“第七類營養(yǎng)素”。本文綜述了近年來國外黑果多酚類物質(zhì)的抗氧化功能及其研究概況,旨在為我國開發(fā)黑果保健食品、藥品提供一定的理論基礎(chǔ)。

黑果腺肋花楸,多酚類物質(zhì),抗氧化

黑果腺肋花楸(Aroniamelanocarpa)簡稱黑果,原產(chǎn)于北歐、北美地區(qū),是集食用、藥用和生態(tài)價值于一身的珍貴灌木樹種,果實含有豐富的營養(yǎng)和生物活性物質(zhì),如花青素、類黃酮等多酚類、胡蘿卜素等多種物質(zhì)。本文綜述近年來國外黑果多酚類物質(zhì)的健康功能屬性和在疾病預(yù)防治療方面的應(yīng)用研究概況,旨在為我國開發(fā)黑果保健食品、藥品提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 黑果多酚成分

黑果最重要成分是多酚類化合物,如原花青素、類黃酮和酚酸[1]。黑果原花青素(單寧的縮合物)存在于果皮的上表皮部分,是由不同數(shù)量的表兒茶素微粒和兒茶素結(jié)合而成,是果實主要的呈澀味和呈色的物質(zhì)[1-2]。

除了多酚類,黑果還含有其他的生物活性成分,包括各種維生素、類胡蘿卜素、丹寧酸、果膠、有機(jī)酸、蛋白質(zhì)以及具有生物活性的碳水化合物,這些營養(yǎng)物質(zhì)的含量相對較低。其中最重要的營養(yǎng)成分是具有抗氧化作用的VC和VE、類胡蘿卜素和礦物質(zhì)如碘、鉀、鈣和鎂以及膳食纖維[3]。黑果中還存在具有強(qiáng)抗氧化活性的縮酚酸-2乙烷基-[(3,4-二羥基苯甲?；趸?4,6-二羥苯基)醋酸鹽[4]。

2 黑果中多酚化合物的代謝

Kay等[5]研究發(fā)現(xiàn)黑果中多酚類物質(zhì)主要以花青素的共聚物形態(tài)存在,很難被小腸和胃吸收。Talavéra等[6]發(fā)現(xiàn)大鼠小腸對花青色素3-葡萄糖苷的吸收率為22.4%,而對花青色素3-半乳糖苷吸收率僅達(dá)到13.6%。Kirakosyan等人[7]研究發(fā)現(xiàn),花青素被大鼠吸收后隨血液被運(yùn)輸?shù)礁鱾€器官和組織,并在其膀胱和腎臟上面檢出花青素(花青色素衍生品)。實驗表明,黑果花青素通過羥基甲基化與葡萄糖醛酸或硫酸結(jié)合成酯而進(jìn)行代謝,并和其他多酚類化合物(槲皮素、表兒茶素、蘆丁)一樣都能夠穿過血腦屏障。同時研究發(fā)現(xiàn),吸收后花青素被迅速代謝并以原型糖苷和甲基化及葡糖醛酸化形式從膽汁和糞便代謝排出[8-9]。其次,黑果含有的綠原酸是一種有效的酚型抗氧化劑,其抗氧化能力要強(qiáng)于咖啡酸、對羥苯酸、阿魏酸、丁香酸、丁基羥基茴香醚(BHA)和生育酚。黑果綠原酸經(jīng)由消化系統(tǒng)結(jié)腸微生物群落代謝生成奎尼酸和咖啡酸,隨后在小腸被吸收進(jìn)入血液循環(huán)[10],其代謝終產(chǎn)物(二甲氧基肉桂酸、葡糖苷酸衍生物和硫酸化的咖啡奎寧酸衍生品)主要通過尿液排出[11]。

3 黑果及其產(chǎn)品的健康屬性和用途

由于黑果果汁、提取物以及相應(yīng)的產(chǎn)品具有顯著的抗氧化能力,平衡血糖、護(hù)肝養(yǎng)心的保健功效,備受全世界歡迎。黑果自上世紀(jì)九十年代引種我國以來,伴隨種植地區(qū)和規(guī)模的擴(kuò)大,其產(chǎn)品優(yōu)勢也得到了國內(nèi)消費(fèi)者的認(rèn)可。目前,全球黑果加工產(chǎn)品共計279種,共分布于33個國家39種不同的食品品種,主要應(yīng)用于酒、果醬、糖漿、果汁、茶、沙拉、啤酒、冰激凌、焙烤食品、食品著色劑以及膳食補(bǔ)充劑[11]。

3.1 抗氧化性質(zhì)

黑果的多酚類化合物的含量高,特別是花青素,賦予了黑果具有強(qiáng)大的抗氧化能力[12-13]。Br?unlich等研究表明多酚類化合物可直接作為自由基清除劑,不但抑制促氧化作用的酶活,而且增加抗氧化酵素的活性。此外,多酚在VC和VE代謝中發(fā)揮增效劑的作用[14]。

在黑果花青素中,花青色素-3-阿拉伯糖苷具有最強(qiáng)的自由基清除屬性,它是一個強(qiáng)烈的促氧化作用酶抑制劑,與黑刺李和金銀花的花青素相比,黑果花青素對紫外線輻射引起的膜的脂質(zhì)體脂質(zhì)氧化具有更高的抗氧化活性,并且具有更強(qiáng)的自由基清除活性。Rugin?等[15]通過動物模型研究表明,黑果果汁中多酚類化合物和花青素使外周血單個核細(xì)胞免于由超氧化物陰離子引起的電離輻射,強(qiáng)抗氧化性能使黑果有效地應(yīng)用于與氧化應(yīng)激有關(guān)疾病的預(yù)防和治療,尤其是糖尿病。

黑果及其產(chǎn)品的抗氧化性已逐漸為人們所共識,特別是那些患有非傳染性疾病人群的共識。Pilaczynska等[16]研究報道,連續(xù)1個月給賽艇運(yùn)動員每日攝入黑果汁150 mL(含花青素23 mg/100 mL),可減少運(yùn)動性血紅細(xì)胞的氧化損傷,增加血漿的抗氧化潛力。Kardum等[17]研究發(fā)現(xiàn),連續(xù)3個月給25位健康女性攝入100 mL黑果果汁,每日3次,可增加紅細(xì)胞中超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)等抗氧化酶的活性并且保護(hù)這些細(xì)胞的細(xì)胞膜免于脂質(zhì)過氧化作用。

3.2 抗炎作用

據(jù)報道,黑果果汁及其提取物的抗炎特性與抑制白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-8(IL-8)以及 腫瘤壞死因子-α等炎癥性細(xì)胞因子的釋放有關(guān)。Appel等[18]研究發(fā)現(xiàn),黑果汁通過抑制人體外周單核細(xì)胞中IL-6、IL-8、TNF-α的分泌以及對NF-κB激活的抑制,從而抑制腫瘤細(xì)胞的生存和提高機(jī)體的免疫能力。此外,由于硒是機(jī)體抗氧化系統(tǒng)組成成分谷胱甘肽過氧化物酶的必需成分,添加微量元素硒的黑果汁可增強(qiáng)對人體周圍單核細(xì)胞抗炎作用,通過抑制NF-κB激活、細(xì)胞因子分泌以及前列腺素E2(PGE2)的合成,增強(qiáng)了對小鼠巨噬細(xì)胞抗炎作用。

Zapolska-Downar等[19]發(fā)現(xiàn),黑果提取物通過抑制內(nèi)皮細(xì)胞間黏附因子1和VCAM-1的表達(dá),減少核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)激活,以及調(diào)節(jié)產(chǎn)物的基因表達(dá)和細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)在體外形成活化作用,來實現(xiàn)對人體主動脈內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生抗炎作用。Amin等[20]發(fā)現(xiàn),花青色素的代謝物將導(dǎo)致人體血管內(nèi)皮細(xì)胞炎癥介質(zhì)中促炎性細(xì)胞因子蛋白質(zhì)(白介素6-IL-6和血管細(xì)胞粘附分子1-VCAM-1)顯著減少,從而達(dá)到抗炎作用。

3.3 抗菌性能

黑果及其產(chǎn)品具有顯著的抗炎、抗菌活性,并對細(xì)菌引起的免疫性疾病具有保護(hù)和治療的作用[18-22]。目前,全世界每年有數(shù)百萬人都會因大腸桿菌導(dǎo)致尿路感染。蔓越莓對預(yù)防泌尿道感染具有很好的效果,但研究表明,黑果的效果是蔓越莓的5～10倍,含有高劑量奎尼酸是預(yù)防和治療尿路感染的主要原因[22]。Liepina等[21]發(fā)現(xiàn)黑果對大腸桿菌、蠟樣芽胞桿菌、金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌等具有抗菌活性以及對導(dǎo)致尿路感染的細(xì)菌有抗菌作用。Handeland等[22]的研究表明增加黑果汁的攝入量對患尿路感染的人群起到較強(qiáng)的抗菌作用,此外,在挪威養(yǎng)老院,持續(xù)3個月每日攝取89 mL或156 mL的黑果果汁的人群,患者的發(fā)病率分別平均降低38%和55%。

3.4 對糖尿病的預(yù)防和治療

伴隨全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展,非傳染性疾病的發(fā)病率特別是糖尿病已成為工業(yè)化國家一個重要的公共衛(wèi)生問題[23]。預(yù)計到2025年,全世界糖尿病患病人數(shù)至少增加3億人。Narayan等[24-25]研究已經(jīng)證實,黑果提取物及其產(chǎn)品可以有效減少胰腺胰島炎癥,促進(jìn)葡萄糖代謝,對胰島素分泌有促進(jìn)作用,從而降低患糖尿病的風(fēng)險。Braunlich等[14]研究證明黑果花青素參與調(diào)節(jié)碳水化合物代謝,抑制α-葡糖苷酶的活性,從而實現(xiàn)對糖尿病預(yù)防和治療作用。此外,Zhu等[26]研究表明,黑果抗氧化的成分及其抗炎作用有助于抑制糖尿病及代謝綜合征中氧化應(yīng)激反應(yīng)和炎癥的發(fā)展。

實驗證明,黑果提取物能有效增加β-胰腺TC-3細(xì)胞增殖和促進(jìn)胰島素分泌,并具有抗氧化作用[15]。實驗連續(xù)3個月給21位患病6～17年非胰島素依賴糖尿病患者每日攝入黑果果汁200 mL,發(fā)現(xiàn)患者的空腹血液中葡萄糖的濃度從(13.28±4.55) mmol/L降到(9.10±3.05) mmol/L,同時降低患者脂質(zhì)濃度、總膽固醇、糖化血紅蛋白(HbA1c)的濃度,其中糖化血紅蛋白從9.39 mol/L降到7.49 mol/L,總膽固醇從6.45 mol/L降到5.05 mol/L,血脂從2.92 mol/L降到1.7 mol/L,證明黑果提取物可以用于減少代謝綜合征的癥狀[15，27]。Broncel等[28]發(fā)現(xiàn),連續(xù)2個月給25位代謝綜合征患者每天攝入100 mg的黑果提取物,每日3次,可以降低血壓、內(nèi)皮素-1的血清濃度、血清脂質(zhì)和TBARS值以及增加紅細(xì)胞的抗氧化酶的活性。綜上所述,黑果果汁和提取物對糖尿病預(yù)防和治療是非常有價值的,營養(yǎng)學(xué)家和臨床醫(yī)生均建議應(yīng)用黑果及其產(chǎn)品預(yù)防治療糖尿病[15]。

3.5 心血管系統(tǒng)疾病

流行病學(xué)資料表明,花青素的攝入可以降低心血管疾病的風(fēng)險,包括心肌梗塞等重癥疾病[29-30]。據(jù)報道,黑果良好的抗氧化和消炎作用的特性,能有效保護(hù)心血管系統(tǒng),并可以抑制血管氧化應(yīng)激反應(yīng)和炎癥發(fā)展[31]。Kardum等[32]通過動物模型和人體實驗均證實,所有實驗?zāi)Ｐ椭械暮诠a(chǎn)品的攝入都能使血壓、血脂正常化。黑果提取物主要通過抑制血管緊張素轉(zhuǎn)化酶的酶活,影響細(xì)胞內(nèi)活性氧化反應(yīng),達(dá)到降壓、保護(hù)冠狀動脈和心肌的作用[33-34]。并已證實,由于黑果的抗炎特性,黑果提取物對人體主動脈內(nèi)皮細(xì)胞炎癥引起的主動脈損傷具有保護(hù)有用[35]。此外,Daskalova等[36]報道,黑果汁能預(yù)防衰老大鼠的主動脈壁的血管硬化。顯而易見,黑果汁可有效防止老年人主動脈和冠狀動脈粥樣硬化改變,并因此減少罹患心肌梗塞的風(fēng)險。

與此同時,Ryszawa等[37]研究發(fā)現(xiàn),黑果提取物可以減少患有高血壓、高膽固醇血癥、糖尿病的患者以及吸煙者的血小板超氧化物陰離子產(chǎn)生。此外,它保護(hù)人類血小板免于過氧亞硝基引起的體外氧化應(yīng)激和硝化應(yīng)激反應(yīng)的損傷。作為一種抗血小板因子,黑果提取物比白藜蘆醇和葡萄籽提取物更有效。Bijak等[31]從體外研究發(fā)現(xiàn),黑果提取物可防止由硝化應(yīng)激引起的過氧硝酸鹽對人血漿中的纖維蛋白原損害,同時對血液凝固的過程有積極作用。

從現(xiàn)有的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來看,使用黑果提取物可以有效地預(yù)防代謝綜合征失調(diào)和高膽固醇血等疾病,并阻止疾病進(jìn)一步發(fā)展[38]。根據(jù)Duchnowicz等人[39],連續(xù)2個月給25位高膽固醇血癥患者補(bǔ)充100 mg的黑果提取物,每日3次,可以顯著降低紅細(xì)胞中膽固醇的濃度,阻止血栓形成,從而達(dá)到防止心肌梗塞的功效。

3.6 抗癌作用

通過動物模型和體外模型的研究結(jié)果表明,由于黑果提取物及其產(chǎn)品強(qiáng)大的抗氧化作用,可以有效地預(yù)防癌癥的發(fā)生[40]。黑果產(chǎn)品具有抗癌的效果與多酚類化合物的抗氧化特性有關(guān),通過保護(hù)健康的細(xì)胞免受自由基引起的氧化損傷,促使致癌細(xì)胞的死亡,并且能夠阻止腫瘤細(xì)胞增殖。多酚類化合物中的綠原酸、花青色素苷和槲皮素衍生物能夠誘導(dǎo)人體急性淋巴細(xì)胞白血病Jurkat細(xì)胞、希拉腫瘤細(xì)胞的凋亡[41-42]。

據(jù)Zhao等[43]對比黑果、葡萄和越橘提取物對HT-29細(xì)胞阻滯作用的研究中發(fā)現(xiàn),黑果提取物對結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞具有更強(qiáng)的抑制作用,25μg/mL黑果花青素的提取物作用HT-29細(xì)胞48 h后,對HT-29細(xì)胞生長抑制率達(dá)到50%;而葡萄提取物只有當(dāng)花青素的濃度達(dá)到75 μg/mL對治療才是有效的,48 h后對HT-29細(xì)胞生長抑制率僅達(dá)到35%;同時,越橘提取物的濃度達(dá)到25 μg/mL對治療才是有效的,48 h后,對HT-29細(xì)胞生長抑制率僅為25%。

黑果汁的抗癌特性對人體結(jié)腸癌Caco-2細(xì)胞增殖具有非常顯著抑制作用,其果汁可以抑制30%～40%腫瘤細(xì)胞增殖和20%腫瘤細(xì)胞生長。其作用機(jī)理為,黑果汁可能與延長G2/M期細(xì)胞周期、抑制癌胚抗原相關(guān)的粘附分子、調(diào)整腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移等過程有關(guān)[44-45]。

Thani等[40]發(fā)現(xiàn),黑果提取物可以增強(qiáng)胰腺癌常用化療藥物的有效性,表明在化療周期中添加保健營養(yǎng)品,可以提高常規(guī)藥物的療效,特別是難以治愈的癌癥,如胰腺癌。研究人員通過抑制胰腺癌細(xì)胞株(AsPC-1)單因素實驗,評價了分別單獨(dú)使用化療藥物吉西他濱、使用不同程度的黑果提取物,結(jié)果表明吉西他濱聯(lián)合黑果提取物比單一吉西他濱治療能更有效地殺死癌細(xì)胞。

3.7 消化系統(tǒng)疾病

在西方和許多亞洲國家,飲食和生活習(xí)慣的改變導(dǎo)致肥胖和代謝綜合癥發(fā)生率顯著增加,也導(dǎo)致非酒精性脂肪肝病(NAFLD)發(fā)病率顯著增加。文獻(xiàn)數(shù)據(jù)顯示,黑果產(chǎn)品有助于預(yù)防消化道疾病,如非酒精性脂肪肝病(NAFLD)[46]。Wang等[47]通過黑果提取物誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞脂肪,建立了體外治療模型,研究發(fā)現(xiàn)黑果花青色素能有效減少細(xì)胞內(nèi)活性氧化的形成和甘油三酯積累,降低甘油三酯結(jié)合,從而改善由油酸引起的非酒精性脂肪肝。

在動物模型研究表明,服用黑果汁可能會預(yù)防和治療胃潰瘍。Valcheva等[48]報道,黑果果汁能降低血漿和胃粘膜中脂質(zhì)過氧化作用的生物標(biāo)志物-丙二醛(MDA)的水平,減少胃潰瘍的潰瘍面積和發(fā)病率。通過連續(xù)4周在大鼠飲食中添加黑果果汁,能調(diào)節(jié)胃液pH,阻滯了消化性潰瘍疾病的發(fā)展,降低血清甘油三酯和總膽固醇的濃度,進(jìn)而降低了患肝硬化的風(fēng)險[49]。Boncheva等[46]證實,在保證健康的生活方式下,持續(xù)60 d給非酒精性脂肪肝患者每天服用200 mL黑果果汁(每日3次-餐前20 min服用),能更有效地改善肝功能(評估基于血清肝酶標(biāo)記的活性)、碳水化合物代謝能力(包括空腹血糖、基礎(chǔ)胰島素、糖化血紅蛋白)和血清脂質(zhì)指標(biāo)(總膽固醇、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白膽固醇、甘油三酯、載脂蛋白A1和載脂蛋白B)。

4 展望

綜上所述,隨著社會的發(fā)展進(jìn)步和人類生活方式的改變,食品營養(yǎng)、食品安全和保健食品日益受到關(guān)注。我國黑果加工應(yīng)用尚處于初級階段,相對歐美發(fā)達(dá)國家,在加工技術(shù)、產(chǎn)品化、市場開發(fā)、政策制定等方面存在較大差距。然而黑果腺肋花楸優(yōu)越的營養(yǎng)特性,可廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、藥品,無論是其經(jīng)濟(jì)價值、營養(yǎng)價值,或是疾病預(yù)防治療方面都有著巨大的應(yīng)用潛力。大量事實證明:黑果多酚類物質(zhì)具有抗氧化、抗突變、預(yù)防心腦血管疾病、保護(hù)肝臟、抑制腫瘤細(xì)胞發(fā)生等多種生理功能。在人們?nèi)找嬷匾暯】岛突貧w自然的今天,開發(fā)黑果多酚產(chǎn)品具有廣闊的市場前景。

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Progress of antioxidant activity for polyphenols inAroniamelanocarpa

SUN Zhi-mou,ZHANG Jia-lin*,Zhou Xu

(Jilin Light Industry Design & Research Institute,Changchun 130012,China)

Aroniamelanocarpais rich in proanthocyanidins,flavonoids and other polyphenol antioxidant components,aronia melanocarpa is recognized in the world as one of the most effective the free radical scavenging natural antioxidants.Aroniamelanocarpahas a unique advantage,it could go through the blood-brain barrier,protect the brain and nervous system directly,meanwhile it has antioxidant,anti-inflammatory,anti-tumor,prevention and treatment of cardiovascular disease,blood glucose,anti-platelet and other effects,so it is called "the seventh nutrient". The antioxidant function and the research situation of foreignaroniamelanocarpapolyphenols in recent years are reviewed,in order to provide the theoretical basis for the aronia melanocarpa health food,drug development in China.

Aroniamelanocarpa;polyphenols;antioxidant

2016-09-29

孫智謀(1965-)，男，本科，研究員，研究方向：長白山特產(chǎn)資源綜合開發(fā)與利用，E-mail:1095705237@qq.com。

*通訊作者:張佳霖(1983-)，男，碩士，高級工程師，研究方向：生物技術(shù)與天然產(chǎn)物開發(fā)，E-mail:281531930@qq.com。

TS201.2

A

1002-0306(2017)09-0396-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.09.068