周勤文,孫力軍,盧蓓蓓,侯北偉,李楠楠,張鋒倫 ,姚正穎*
(1.南京同仁堂康普生物技術(shù)有限公司,江蘇 南京 211800;2.南京野生植物綜合利用研究所,江蘇 南京211000;3.河海大學(xué)出版社,江蘇 南京 210098)
小漿果是一類個頭小、外果皮薄、成熟后果肉呈漿狀、種子小且呈多粒存在的水果,常見的有葡萄、枸杞、沙棘、藍(lán)莓、黑莓、花楸、桑葚、藍(lán)靛果等,色彩誘人、風(fēng)味獨(dú)特、營養(yǎng)豐富。近年來,小漿果因其極高的營養(yǎng)價值,產(chǎn)業(yè)鏈從食品延伸到保健品、化妝品、藥品等領(lǐng)域,并且越來越受到消費(fèi)者的認(rèn)可,極具發(fā)展?jié)摿?。小漿果的果皮、果肉、籽粒中普遍富含多酚類、多糖類、天然色素類、維生素等功能性化學(xué)成分,具有抗氧化、抗菌、抗癌、降血壓、降血糖、提高免疫力、預(yù)防心腦血管疾病等功效,是開發(fā)高附加值健康產(chǎn)品的良好原料[1]。小漿果中多酚類化合物的種類繁多且含量豐富,如原花青素、花色苷、花青素、黃酮、白藜蘆醇等。大量體內(nèi)試驗研究均證實了小漿果多酚類化合物是小漿果具有強(qiáng)大的抗氧化能力以及其它生物活性功效的重要原因。本文綜述了幾種代表性小漿果多酚的種類、結(jié)構(gòu)及其在生物體內(nèi)活性功效的研究進(jìn)展,并對后續(xù)研究進(jìn)行了展望,旨在為小漿果質(zhì)量控制、綜合利用和產(chǎn)業(yè)開發(fā)提供參考。
原花青素(Proanthocyanidin)又稱縮合單寧,是一類含雙黃酮衍生物的天然多酚類化合物的總稱,因在熱酸--醇處理下能產(chǎn)生花青素而得名,由不同數(shù)量的兒茶素或表兒茶素結(jié)合及聚合而成。低聚原花青素是由 2~5 個單倍體聚合而成,多聚原花青素由 5 個以上的單倍體聚合而成。原花青素中較多的酚羥基以及其特定的分子立體化學(xué)結(jié)構(gòu)、聚體之間的協(xié)同作用使其具有極強(qiáng)的抗氧化活性,是國際公認(rèn)的清除人體內(nèi)自由基最有效的天然抗氧化劑[2]。
葡萄籽提取物是多酚類物質(zhì)中應(yīng)用最為廣泛,研究較為深入,同時也是最廣為人知的一類成分。葡萄籽多酚中的原花青素含量較高,具有抗動脈粥樣硬化、抗氧化應(yīng)激、抗炎、抗腫瘤、抗衰老、降血壓、降血脂等功效[3]。葡萄籽原花青素強(qiáng)大的抗氧化能力,使其在抗衰老方面發(fā)揮重要功效。葡萄籽原花青素能減少鎘的氧化應(yīng)激對幼齡大鼠大腦空間學(xué)習(xí)和記憶造成的損傷,可能通過激活Nrf/HO-1通路,增強(qiáng)其下游的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)以及谷胱甘肽過氧化物酶(Glutathione peroxidase, GSH-Px)的活力,有效保護(hù)幼齡大鼠的腦部能力。在D-半乳糖構(gòu)建的衰老小鼠模型中,葡萄籽原花青素可以顯著升高衰老小鼠的血清、皮膚以及肝臟中的SOD和GSH-Px活性,降低丙二醛含量,減少皮膚組織中的羥脯氨酸的流失,說明原花青素通過對抗氧化來改善衰老。葡萄籽原花青素C1是發(fā)揮抗衰老作用的重要成分[4]?;谄咸炎言ㄇ嗨氐目寡趸饔?,北京同仁堂開發(fā)出“葡萄籽提取物軟膠囊”保健食品,每100 g含原花青素10 g。
黑果腺肋花楸又叫野櫻莓、不老莓,2018年被批準(zhǔn)為新食品原料。多酚是黑果腺肋花楸果實中的主要活性成分,其中原花青素占總多酚含量的43.2%~55.6%,是黑果腺肋花楸多酚的代表性組成,且大部分以高聚原花青素形式存在,具有很強(qiáng)的抗氧化能力,占黑果腺肋花楸多酚自由基清除能力的35%[5]。原花青素還是黑果腺肋花楸中的主要抗菌物質(zhì),對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均具有明顯的抑制作用,且抑制效果隨原花青素濃度的升高而增大[6]。因此,飲用黑果腺肋花楸果汁能有效降低尿路感染的發(fā)病率。黑果腺肋花楸果汁具有很好的護(hù)肝作用,能有效減少小鼠肝細(xì)胞壞死,果汁中的原花青素能與自由基反應(yīng),有效阻止丙二醛在細(xì)胞中的形成并顯著降低小鼠肝臟內(nèi)谷胱甘肽的消耗。在一定范圍內(nèi),小鼠喂食果汁的濃度越高,其肝臟細(xì)胞壞死率就越低[7]。原花青素是導(dǎo)致黑果腺肋花楸風(fēng)味苦澀的主要原因,可以通過乳酸菌發(fā)酵或添加多糖等方式改善口感,開發(fā)適合大眾口味的高營養(yǎng)價值飲料產(chǎn)品[8]。
花青素(Anthocyanidin)是水溶性類黃酮化合物,是果蔬花卉的主要呈色物質(zhì),受酸堿影響發(fā)生顏色變化。在深色系漿果中,花青素種類眾多,且在多酚總量中占有很高比例。花色苷是花青素與一個或多個葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖等以糖苷鍵結(jié)合而成的一類化合物。
藍(lán)莓有著“花青素之王”的美稱,花青素含量高達(dá) 387 mg/100 g ~ 487 mg/100 g,其所含花青素主要有天竺葵色素(Pelargonidin, Pg)、芍藥色素(Peonidin, Pn)、牽牛花色素(Petunidin, Pt)、飛燕草色素(Delphindin, Dp)、錦葵色素(Malvidin, Mv)、矢車菊色素(Cyanidin, Cy)等6種[9]。藍(lán)莓花青素具有抗氧化、保護(hù)視力、降血糖、降血脂、保護(hù)肝臟、調(diào)節(jié)腸道菌群、抑制腫瘤等功能活性,其中以抗氧化作用最具代表性。韋艷雙等[10]研究表明糖尿病小鼠經(jīng)藍(lán)莓花青素喂養(yǎng)后,可有效地清除肝、腎、心臟組織中的自由基,保護(hù)SOD和GSH-Px活性,從而提高機(jī)體的抗氧化能力。張卓睿等通過灌胃給予小鼠不同劑量的藍(lán)莓花色素后,小鼠肝臟的肝臟總抗氧化能力、SOD和GSH-Px活性均顯著提高,證實藍(lán)莓花青素在動物體內(nèi)有較強(qiáng)的抗氧化作用[11]。藍(lán)莓花青素有著很好的護(hù)眼功效,能夠阻止光誘導(dǎo)感光細(xì)胞死亡和促進(jìn)視紅素再合成。通過促進(jìn)眼底的微循環(huán)血流增多,改善物質(zhì)代謝以及通過視紅素的再生作用來調(diào)整人眼黃斑、保護(hù)視力和消除視疲勞,還能緩解眼表疾病、白內(nèi)障、青光眼、視網(wǎng)膜損傷等疾?。?2,13]。
黑莓強(qiáng)大的抗氧化能力與其花青素組成和含量有重要關(guān)聯(lián)。黑莓總花青素含量達(dá)114.4 mg/100 g~ 241.5 mg/100 g,其中矢車菊素-3-O-葡萄糖苷(Cyanidin-3-O- Glucoside,C3G)的含量占比高達(dá)94%[14]。黑莓花青素具有降血糖、抗炎、抑菌、減肥等作用。研究表明糖尿病大鼠被喂食黑莓花青素5周后,血糖水平由 360 mg/dL 降至 270 mg/dL,該抗高血糖機(jī)制可能與黑莓中C3G通過增加 β 細(xì)胞增殖或降低氧化應(yīng)激來保護(hù) β 細(xì)胞有關(guān)[15]。Wu 等發(fā)現(xiàn)高脂飼料喂養(yǎng)的 C57BL/6 小鼠經(jīng)12周黑莓花青素飲食干預(yù)后,體重增加受到抑制,血清和肝臟脂質(zhì)水平顯著下降,肝臟SOD和GSH-Px活性增加,糞便乙酸和丁酸水平提升,腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-6 和核因子-kappaB 基因的表達(dá)顯著下降, 肝臟脂質(zhì)代謝和葡萄糖代謝途徑(包括甘油磷脂代謝、谷胱甘肽代謝和胰島素信號通路)也受到顯著影響,證明黑莓花青素通過減輕氧化應(yīng)激和炎癥以及加速能量消耗改善了小鼠飲食誘導(dǎo)的肥胖[16]。
藍(lán)果忍冬又叫藍(lán)靛果,花色苷含量極高,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了 25 種花色苷,其中 C3G含量最高,占總花青素含量的 79% - 92%[17]。藍(lán)果忍冬花色苷具有很強(qiáng)的抗氧化活性?!拜砝佟彼{(lán)果忍冬花色苷可以極顯著降低乙醇誘導(dǎo)的氧化損傷小鼠體內(nèi)丙二醛和羰基含量(P<0.01),提高體內(nèi)SOD和GSH-Px的活力[18]。藍(lán)果忍冬中花色苷對脂多糖、乙醇誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)具有重要緩解效果,降低肝損傷,從而提升對肝臟的保護(hù)作用[19,20]。藍(lán)果忍冬花色苷對高脂飲食小鼠的抗肥胖效果明顯,主要通過降低脂質(zhì)在體內(nèi)的積累、增加體內(nèi)瘦素水平和改善代謝水平發(fā)揮作用,短期或長期攝入藍(lán)果忍冬的C3G可有效降低餐后血脂和血糖[17]。藍(lán)果忍冬花色苷通過調(diào)節(jié)高脂血癥大鼠肝臟內(nèi)與膽固醇代謝相關(guān)基因的表達(dá)量來調(diào)節(jié)大鼠血脂水平,預(yù)防動脈硬化的發(fā)生[21]。
小漿果花青素和花色苷可作為天然色素、營養(yǎng)成分、活性成分等功能因子加以應(yīng)用。但花青素和花色苷的穩(wěn)定差、易降解,其提取和保存方式對活性功效有一定影響,應(yīng)置于避光、酸堿適宜的低溫環(huán)境下進(jìn)行,或適當(dāng)添加一些穩(wěn)定劑[22]。
白藜蘆醇,又稱芪三酚,具有順、反兩種結(jié)構(gòu),在天然植物中以反式構(gòu)象為主,在紫外光的照射下,反式白藜蘆醇能夠異構(gòu)化形成順式。2種構(gòu)象都能與葡萄糖形成白藜蘆醇糖苷,在人體腸道糖苷酶的作用下釋放白藜蘆醇。在植物中,白藜蘆醇以游離態(tài)和糖苷結(jié)合態(tài)形式存在,是植物被真菌感染、傷害、紫外線照射后所產(chǎn)生的植物抗毒素。植物來源的白藜蘆醇廣泛存在于葡萄、桑葚、花生、虎杖、藍(lán)莓、石榴等植物的果實或種子中,具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤、抗病毒、抗衰老、調(diào)節(jié)糖脂代謝、保護(hù)心腦血管系統(tǒng)等多種生物學(xué)功能,被譽(yù)為繼紫杉醇之后的又一新的綠色抗癌物質(zhì)[23]。
葡萄白藜蘆醇主要存在于葡萄藤和葡萄果實中,果實的果皮部分含量最高[24]。因此,葡萄皮渣可作為提取白藜蘆醇的良好來源,值得深入開發(fā)利用。在感染銅綠假單胞菌的草魚幼魚試驗?zāi)P椭?,飼料中添?00 mg/kg葡萄渣(富含白藜蘆醇)能提高草魚腮內(nèi)肌酸激酶(Creatine kinase,CK)、丙酮酸激酶(Pyruvate kinase, PK),降低其乳酸脫氫酶(Lactate dehydrogenase, LDH)及氧化應(yīng)激水平,有效緩解草魚的細(xì)菌感染[25]。鐘袁源等研究發(fā)現(xiàn),葡萄白藜蘆醇能夠顯著改善衰老大鼠心肺功能和學(xué)習(xí)記憶能力,為有效治療阿茲海默病癥提供理論基礎(chǔ)[24]。山葡萄籽提取物中,山葡萄素和二脫氫山葡萄素A是白藜蘆醇的四聚體,對心、腦血管具有一定的保護(hù)作用[26]。我國保健品市場中,“葡萄皮提取物片”是一款代表性的葡萄白藜蘆醇保健食品,每100 g含白藜蘆醇8.0 g,具有增強(qiáng)免疫力的保健功效。
桑葚是我國的特色藥食兩用小漿果,白藜蘆醇含量較高,含量可達(dá)315 μg/g,新鮮桑葚果皮中含白藜蘆醇0.128 mg/g,因此桑葚是植物白藜蘆醇的又一重要來源[27]。研究證明,桑葚所含的白藜蘆醇通過信號調(diào)節(jié)途徑或增加體內(nèi)GSH-Px活性等,抑制活性氧的產(chǎn)生,提高機(jī)體的抗氧化能力。白藜蘆醇作為飼料添加劑,可以改善畜禽肌肉抗氧化能力,提高肉類品質(zhì)[28]。王蕊等人證實白藜蘆醇能夠通過抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)來抑制腎小管上皮細(xì)胞凋亡,從而減輕糖尿病腎病模型大鼠的腎功能損傷[29]。
白藜蘆醇雖然具有諸多生理活性功效,但因存在自身水溶性差、穩(wěn)定性差等問題導(dǎo)致其生物利用度低,限制了其在食品中的應(yīng)用。通過構(gòu)建負(fù)載白藜蘆醇的食品運(yùn)載體系可以較好地解決該問題,但這部分研究尚處理論層面,如何更好地應(yīng)用于食品值得深入研究。
小漿果的黃酮類化合物以小部分游離態(tài)和大部分糖苷結(jié)合態(tài)的形式存在。按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類,黃酮類化合物可分為黃酮醇、黃酮、黃烷酮、黃烷醇或兒茶酚、花色苷、異黃酮、二氫黃酮醇、查爾酮等。其中以黃酮和黃酮醇類化合物在自然界中分布的含量居多[30]。
沙棘是我國傳統(tǒng)藥食兩用的漿果類植物,黃酮類化合物是沙棘重要的功效成分,主要包括異鼠李素、槲皮素、山奈酚、蘆丁、楊梅素等黃酮醇類化合物,兒茶素、表兒茶素等黃烷醇類化合物,柚皮素、二氫楊梅素等二氫黃酮類化合物以及原花青素B1等花青素類化合物。沙棘果皮渣、果汁、果肉、種子中的黃酮含量分別為502 mg/100 g、365 mg/100 g、354 mg/100 g、137.6mg/100 g[31]。諸多體內(nèi)研究表明沙棘黃酮對抗血栓、抗動脈粥樣硬化、降血脂、降血壓等具有顯著的藥理活性,在抗炎、抗氧化、抗腫瘤、增強(qiáng)免疫功能等方面也發(fā)揮著重要作用[31,32]。黃酮類化合物經(jīng)人體攝入后在小腸中的生物利用度低,當(dāng)前越來越熱的腸道微生態(tài)研究表明,黃酮類化合物在結(jié)腸中可經(jīng)腸道微生物的代謝轉(zhuǎn)化為小分子單酚酸進(jìn)一步被人體吸收,從而提高黃酮類化合物的代謝吸收、發(fā)揮生理活性[33]。沙棘黃酮是植物抗炎劑的重要來源。在由脂多糖和香煙煙霧引發(fā)的呼吸道炎癥小鼠模型中,濃度為500 mg/kg的沙棘總黃酮通過抑制ERK、PI3K/Akt和PKCα途徑表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗炎活性。沙棘黃酮通過抑制特應(yīng)性皮炎小鼠過度激活的Th2型免疫反應(yīng),降低過表達(dá)的Th2型細(xì)胞因子回調(diào)其Th1/Th2失衡狀態(tài)[34]。腸道微生態(tài)研究發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物——楊梅素通過調(diào)節(jié)異桿菌屬(Allobaculumsp.)、諾卡氏菌科(Nocardiaceae)、毛螺菌(Lachnospiraceae)等產(chǎn)丁酸的腸道微生物以及保護(hù)腸道屏障功能來降低炎癥的發(fā)生[33]。因此,沙棘黃酮對人體的諸多生理功效可能通過調(diào)節(jié)腸道菌群而產(chǎn)生,沙棘黃酮的藥理作用與其在腸道微生物中發(fā)揮的作用還有待深入研究。
枸杞也是傳統(tǒng)的藥食兩用漿果,枸杞中的黃酮類化合物是枸杞藥效成分中的代表性活性成分之一,多以苷類形式存在,主要以山柰酚和槲皮素為母核,是枸杞中的主要抗氧化成分。枸杞黃酮的降糖活性已有多組體內(nèi)研究支撐。在四氧嘧啶造模法建立的糖尿病小鼠模型中,高劑量組(103.2 mg/kg)枸杞黃酮對于小鼠的降糖效果較為顯著,且呈濃度依賴型。在鏈脲佐菌素誘導(dǎo)建立的糖尿病大鼠損傷模型中,枸杞黃酮能延緩糖尿病大鼠血糖升高速度,調(diào)節(jié)血脂代謝紊亂,明顯保護(hù)胰島功能,進(jìn)而改善大鼠的胰島素抵抗;枸杞黃酮還能改善高血糖對血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷,調(diào)節(jié)血管損傷相關(guān)因子的含量改變,延緩糖尿病及其并發(fā)癥的進(jìn)展[35]。
小漿果的多酚類化合物資源十分豐富,不僅是營養(yǎng)因子,更是重要的藥理因子,在食品、保健品、藥品、日化品、飼料等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。本文通過對幾種代表性小漿果多酚的種類、結(jié)構(gòu)及其在生物體內(nèi)活性功效研究的總結(jié),為深挖小漿果功能成分進(jìn)行精深加工提供理論參考,同時為建立科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、安全、高效的標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量控制體系奠定基礎(chǔ)。此外,小漿果初加工產(chǎn)生大量果渣,其中植物功效活性成分總量和種類十分可觀,如何更合理利用這部分廢棄資源值得深入探索。