第三章植物化学物

第三章植物化学物第一节概述食物中必需营养素以外的化学成分逐渐引起人们的关注。这些化学成分可以降低一些慢性病的发病率，包括癌症、心血管病等，并且还有增强免疫力、抗氧化及延缓衰老等作用。由于这些化学成分多存在于植物性食物中，因此将这类化学成分称为“植物化学物”。植物化学物一般可以按结构分为多酚类、类胡萝卜素、硫化物、植物固醇、皂甙等，也可以按生物活性分为抗氧化物、植物雌激素、蛋白酶抑制剂等。目前研究较多的有有机硫化合物、多酚类化合物和皂甙类等。第二节酚类化合物一、结构和种类多酚类物质为含有苯酚基本结构的一类化合物,一般含有多个羟基。按结构分为酚酸、类黄酮、香豆素、单宁以及不常见的1,2-二苯乙烯和木酚素。目前已经分离鉴定了8000多种多酚类物质。常见的酚酸包括羟肉桂酸、咖啡酸和香豆酸等；常见的类黄酮包括有儿茶素、原花青素、黄酮、黄酮醇、黄烷酮等。1.植物性食物中酚酸的含量十分丰富，最常见的酚酸类物质是咖啡酸,其他如阿魏酸也较常见，如存在于许多蔬菜、水果及咖啡中的绿原酸。其他常见酚酸类衍生物还有丹宁或鞣酸，由没食子酸酯化形成的酚酸称为没食子丹宁酸。咖啡中含有丰富的咖啡因、还有咖啡酸、绿原酸等成分，可以有效地对抗损害我们身体健康的自由基，并具有抗氧化的效果。自由基正是造成许多疾病的主因，自由基在体内大量积累将造成心血管疾病、中风、巴金森氏症、癌症等重大疾病。正常情况下，参与代谢的氧大多数与氢结合生成水，然而有4－5％的氧将被酶所催化形成超氧阴离子，后者又可形成过氧化氢，它们都属于自由基。自由基有多种,如氧自由基和羟自由基,是指那些最外层电子轨道上含有不配对电子的原子、离子或分子。自由基具有高度的氧化活性它们极不稳定,活性极高,它们攻击细胞膜、线粒体膜,与膜中的不饱和脂肪酸反应，造成脂质过氧化增强。脂质过氧化产物（mda等)又可分解为更多的自由基，引起自由基的连锁反应。这样，膜结构的完整性受到破坏，引起肌肉、肝细胞、线粒体、DNA、RNA等广泛损伤从而引起各种疾病,诸如炎症癌症扩张性心肌病,老年性白内障哮喘等疾患。故自由基是人体疾病、衰老和死亡的直接参与和制造者。听说过抗氧化剂吗？它对人体的健康可是有着密切的关系。根据医学上的研究，维他命、矿物质及酵素中具保护身体、防止自由基（freeradicals）形成功能者，就称作抗氧化剂。而我们的身体，当然也会有自然产生的自由基清除者来能抑制自由基形成，此外，身体自然制造的酵素，也可中和自由基。除了这些酵素，我们还可由饮食中摄取天然的抗氧化剂，例如维他命A、C、E及硒，以协助体内清除自由基。如果人体系统在自由基的充斥下，而自然产生的自由基清除者无法“应付”时，健康就会亮起红灯。因此，人们在平时就应通过饮食，摄取天然的抗氧化剂，或服用一些补充品，来协助身体破坏自由基。什么是自由基呢？所谓的自由基，其实就是原子或一群原子，它会损害体内的细胞、破坏免疫系统及导致感染与各种退化病变，因而使人体健康出问题。目前，三种已知的自由基分别是超氧化物（superoxide）、氢氧（hydroxyl）及过氧化物（peroxide）。这些自由基可能是由接触辐射及有毒化学物、过度日光暴晒，或经由不同的代谢作用所产生，例如人体在分解贮存的脂肪以产生能量时，也可形成自由基。医学研究指出，自由基可以引发100多种疾病，其中包括我们常见的动脉硬化、中风、心脏病、白内障、糖尿病、癌症等。人体内有一套抗氧化的免疫系统与物质可以消除自由基，借助充足的营养，这套系统可以维持正常运转。但是，随着年龄的增长，人体抗氧化的功能开始减退，所以应适量补充一些抗氧化剂，如抗氧化维生素，其中包括β-胡萝卜素、番茄红素、维生素C、维生素E和维生素B2等。另外。摄入适量的硒、锌、铜、锰、铁等微量元素对清除体内多余的自由基也大有帮助。当然，自由基也并非完全无用，当人体被病毒侵入后，在白细胞的表面就会产生自由基，这些自由基可以作为一种强氧化剂来杀死病毒。所以，自由基作为人体自然免疫系统的一部分发挥着有益的作用。因此，补充抗氧化物质前要了解体内的抗氧化状态，所用的剂量要适度，最好在医生的指导下服用。用于治疗各种原因引起的白细胞减少症、血小板减少症，多用其咖啡酸片剂。此外，本品还有促进胆汁分泌和降胆固醇作用。金银花和牛蒡叶片绿原酸(chlorogenicacid，CA)是一种多酚类化合物，由一分子咖啡酸和一分子奎尼酸缩合脱水而成，是植物界广泛存在的一类次生物质，CA对动物毒性很小，口服LD50≥1g/kg，腹腔注射LD50≥0.25g/kg。CA是植物自身的一种抗病物质（植保素），它通过产生自由基而杀灭病原体。绿原酸用途广泛，研究表明，绿原酸具有抗菌活性，对金黄色葡萄球菌的MIC为400ng/ml；对透明质酸酶抑制的IC50为1.85mmol/L；是葡萄糖-6-P移位酶的抑制剂；降低非胰岛素依赖的葡萄糖排泄过快；清除自由基活性好于生育酚和抗坏血酸，对淡自由基的抑制强度是青霉氨的5倍；抗诱变；保肝利胆，抑制病毒的复制，在国外，CA被用于治疗肝病，可降低LDL，增加HDL，提高GSH含量，降低胆固醇。防止臭氧对肺的损伤。在国内CA是多种感冒药物如银翘片，大青叶合剂，双黄连合剂，银黄合剂的主要原料，也是呼吸生殖系统感染的重要药物原料。CA具有广泛的抗菌，抗病毒（HIV），抗诱变，抗肿瘤活性，CA和寡糖被用于治疗癌症，糖尿病和肾病。是潜在的抗肿瘤，抗爱滋病药物的前体化合物。在国内还开发出一种含绿原酸的保健饮料。单宁的存在是红葡萄酒和白葡萄酒之间的最重要的区别之一。白葡萄酒是将葡萄原汁与皮渣进行分离后，用葡萄汁发酵制成，所以，白葡萄酒的灵魂是酸（Acid），而不是单宁。单宁具有抗氧化作用，是一种天然防腐剂，可以有效避免葡萄酒因为被氧化而变酸，使长期储存的葡萄酒能够保持最佳状态，所以，单宁对于红葡萄酒的陈年能力具有决定性的作用。一瓶好年份的红葡萄酒，放到10年以后可能才会渐入佳境作为一种抗氧化剂，CA也被用作食品添加剂和化妆品的添加成分，目前，日本国的食品抗氧化剂既是以绿原酸为主。作为试剂，绿原酸是检测茶叶，若干种中药的标准品。CA虽然广泛存在于高等植物中，但多数植物含量不高。在国外，CA主要是从咖啡豆中提取。在国内，CA主要从金银花和杜仲叶中提取，前者CA含量为3－5％，后者含量2－3％。少量是从葵花籽中提取。野生药源植物供不应求，因此又发展了上述植物的种植业。占用了宝贵的土地资源。我们发现一种农作物废弃物中绿原酸(chlorogenicacid，ＣＡ)含量达到3.5%以上，并用GC－MS、NMR确定了其结构，用农作物废弃物，生产CA显然有重大经济价值，该项目的执行不仅满足医药卫生和食品行业对CA的需求，还将推进无公害农业的发展。合作开发2类新药。要求投资300万元，共享知识产权那么，单宁究竟是什么？单宁（Tannin）是一种酸性物质，主要源于葡萄皮和葡萄籽。红葡萄酒是要保留葡萄皮发酵的，在发酵过程中，酒液还会从橡木中汲取一定的单宁物质。在化学结构上，由葡萄皮浸入的单宁为“缩合单宁”，从橡木桶汲取的单宁为“水解单宁”。单宁是红葡萄酒的灵魂，它的主要作用有：为葡萄酒建立“骨架”，使酒体结构稳定、坚实丰满；有效地聚合稳定色素物质，为葡萄酒赋予完美和富有活力的颜色；和酒液中的其它物质发生反应，生成新的物质，增加葡萄酒的复杂性。单宁不足的葡萄酒则会发育不良，通常表现为质地轻薄、柔弱无力、素然无味。单宁的存在是红葡萄酒和白葡萄酒之间的最重要的区别之一。白葡萄酒是将葡萄原汁与皮渣进行分离后，用葡萄汁发酵制成，所以，白葡萄酒的灵魂是酸（Acid），而不是单宁。单宁具有抗氧化作用，是一种天然防腐剂，可以有效避免葡萄酒因为被氧化而变酸，使长期储存的葡萄酒能够保持最佳状态，所以，单宁对于红葡萄酒的陈年能力具有决定性的作用。一瓶好年份的红葡萄酒，放到10年以后可能才会渐入佳境2.类黄酮物质为人类膳食中含量最为丰富的多酚类物质，它们可被进一步分为黄酮类、二氢黄酮类、黄酮醇类、黄烷醇类、异黄酮类、花色素类、原花色素类，类黄酮物质中最为常见的为黄酮醇类物质。异黄酮类主要分布于豆类食物及其制品，如染料木黄酮和黄豆苷原，目前已被证明具有抗乳腺癌和骨质疏松的作用；二氢黄酮类主要见于柑桔类水果，常见的如桔皮苷。3.1,2-二苯乙烯类物质在植物中的分布并不十分广泛，近年来对1,2-二苯-烯类物质之一的白藜芦醇的研究使人们对这类物质发生了兴趣，白藜芦醇可能具有抗动脉硬化、抗肿瘤的作用，红酒的保健作用可能与所含的白藜芦醇有关，但是，红酒中白藜芦醇并不很高（0.3～2mg/L）。4.木酚素类物质最早发现于人类的血浆和尿中，后来的分析发现亚麻籽及亚麻油中含有一定数量的木酚素，木酚素目前被认为属于植物雌激素。二、主要功能多酚类物质种类繁多，但目前与人体健康关系的研究多集中在大豆异黄酮、茶多酚、白藜芦醇等几个化学物方面。1.大量研究证明，大豆的摄入量对降低癌症的发生率有积极的意义。如在国外的26项研究中，有17项结果表明大豆可预防癌症发生。体外实验的结果也表明，染料木黄酮对人和大鼠的前列腺癌细胞有毒性作用，意味着染料木黄酮对癌症可能有治疗作用。2.摄入较多的大豆异黄酮对更年期妇女有降低血液胆固醇的作用，这方面的研究也是目前的热点方向之一。3.茶多酚能降低血液胆固醇及血压，这也是许多流行病学调查和实验室研究的结果。4.另外茶多酚还有杀灭肉毒杆菌及其孢子，抑制细菌外毒素的作用。对引起腹泻、呼吸道疾病和皮肤病的各种病原菌有抗菌作用。三多酚类物质的来源多酚类物质主要来源于蔬菜、水果、果汁、豆类及其制品、茶、红酒、巧克力、啤酒以及完整的谷类。第三节含硫化合物也叫有机硫化合物，常见的有异硫氰酸盐、二硫醇硫酮、以及存在于葱、蒜等植物总的一些含硫化合物。一、异硫氰酸盐1.异硫氰酸盐的来源异硫氰酸盐一般存在于十字花科蔬菜中，是硫甙的降解物质，异硫氰酸盐的种类很多，不同的异硫氰酸盐和酯构成了十字花科蔬菜的特殊风味，如白菜的清香味、甘蓝类的苦味及萝卜的辛辣味等。已经报告有100多种的葡萄糖异硫氰酸盐存在于不同的叶类植物中。2.异硫氰酸盐的功能研究发现，异硫氰酸盐有许多生物学作用。（1）研究报道异硫氰酸盐能阻止大鼠的肺癌、乳腺癌、食管癌、肝癌、肠癌和膀胱癌等，并且其作用与其结构密切相关。如苯已基异硫氰酸盐能抑制某些致癌物诱发的大鼠肺癌，但对肝癌和鼻腔癌无作用；各种异硫氰酸盐对小鼠的肺癌、胃癌等的癌前病变有作用，但对皮肤癌无效果。以往的观点认为硫甙属于抗营养素，随着研究的进展和流行病学的调查结果，经常食用十字花科蔬菜居民的胃癌、食管癌及肺癌的发病率较低，可能与异硫氰酸盐的功能有一定关系。二、二硫醇硫酮1.二硫醇硫酮的结构和来源二硫醇硫酮是五环形的含硫化合物。存在于许多十字花科蔬菜产品中，如卷心菜和孢子甘蓝等。但是目前由于常用的检验方法还不能检测这类化合物，所以十字花科蔬菜中天然二硫醇硫酮的含量问题尚未得到解决。2.功能具有抗氧化特性和放射防护等功能。如在大鼠的动物模型中可以防治集中不同类化学致癌物所引起的多器官癌症，包括肺癌、气管癌、胃癌、结肠癌、乳腺癌、皮肤癌、肝癌和膀胱癌等。国外的一些癌症研究所已经对一些二硫醇硫酮类化合物的抗癌作用进行了一些临床实验。三、葱蒜类蔬菜中的有机硫化合物葱蒜类包括洋葱、大蒜、韭菜、香葱等。这些蔬菜多数含有挥发性物质而使蔬菜具有强烈的气味。这些挥发性物质除少量的醇类物质（乙醇、丙醇）外，几乎都是含硫化合物。蒜素是一组不稳定、反应性强的有机硫化合物，总称硫代亚磺酸酯。这些硫代亚磺酸酯及其衍生物是葱蒜属植物特殊气味和风味的主要来源。功能葱蒜类蔬菜中的有机硫化合物对人体具有特殊的生理效应：1.葱、蒜具有抗菌消炎、降血脂、抗血栓形成、抑制血小板聚集、降血糖、提高免疫力等作用。早在抗生素出现之前，我国古代医学就用蒜来防治急性胃肠道传染病、白喉、肺结核、流感和脊髓灰质炎等疾病。实验表明，蒜汁对革兰氏阳性和阴性细菌都有抑菌或灭菌作用。2.食用大蒜可以减少消化道癌的危险性已经有许多项流行病学调查结果。我国的实验数