植物多酚的研究进展

植物多酚的研究进展内容植物多酚的概念及分类多酚类物质在植物中的存在形式多酚类物质的提取与分析多酚类物质的生物活性多酚类物质的抗氧化能力测定方法多酚类物质的应用植物多酚的概念及分类概念植物多酚是一类广泛存在于植物体内的具有多个羟基酚类植物成分的总称，是植物体内重要的次生代谢产物，具有多元酚结构，主要通过莽草酸和丙二酸途径合成。植物多酚在植物中的含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素，主要存在于植物的皮、根、木、叶和果中。植物多酚的概念及分类分类Freudenberg在1920年按照单宁的化学结构特征将植物多酚分为水解单宁（hydrolysabletannins)和缩合单宁（condensedtannins）两大类。Haslam（1989）相对应地将植物多酚分为聚棓酸酯类多酚和聚黄烷醇类多酚。植物多酚的概念及分类水解单宁（hydrolysabletannins)水解单宁是植物体内没食子酸的代谢产物，是棓酸或与棓酸有生源关系的酚羧酸与多元醇形成的酯，属于C6-C1型酚类；水解单宁水解后单体酚羧酸主要有羟基苯甲酸、羟基苯丙烯酸(肉桂酸)和鞣花酸及他们各自的衍生物；各酚酸因为羟基所处的位置不同而分为许多种，如羟基苯甲酸中的没食子酸、原儿茶酸、丁香酸等，羟基肉桂酸包括咖啡酸、阿魏酸、肉桂酸和芥子酸等。主要包括•没食子单宁：水解后的产物为没食子酸。•鞣花酸单宁：水解后的产物是鞣花酸或与其有生源关系的多元酚羧酸。水解单宁各种单体基本结构Basicmonomericstructureofhydrolysabletannis植物多酚的概念及分类缩合单宁（condensedtannins）缩合单宁是黄烷醇的聚合体，具有C6-C3-C6结构。黄烷醇单体根据中间3个碳氧化还原程度，环合的位置及苯基的取代位置主要包括花色素(Anthocyanidins)、黄酮类(Flavonoes)、黄酮醇(Flavonols)、黄烷-3-醇(Flavan-3-o)等10种。在我们日常饮食中的多酚以黄烷醇类为主，大约为饮食中总含量的2/3。类黄酮的C6-C3-C6基本构型图Basicmonomericflavonoidstructure各种类黄酮的基本化学结构Thesubclassoftheflavonoidfamily多酚类物质在植物中的存在形式多酚在植物体中的存在形式有三种：游离态、酯化态和结合态，有的文献也将游离态和可溶性的酯化态合称为游离态。据Bonolietal（2004）和Holtekjólenetal（2006）报道，植物中游离酚多以原花青素、类黄酮类为主，酯化酚、结合酚多为酚酸类为主，结合酚与纤维素、蛋白质、木质素、类黄酮、葡萄糖、酒石酸等结合的形式存在于植物组织的初生壁和次生壁中。各植物组织中，酚存在形式和含量都不尽相同，而且，在不同的发育阶段，各植物组织中酚的存在形式和含量也发生相应的变化。多酚类物质在植物中的存在形式一些研究表明，植物多酚的抗氧化性与其存在形式有关。在许多研究中发现，游离态的多酚才表现出抗氧化性，酯化态和结合态的多酚须被酸解、碱解或酶解后方可表现出抗氧化性。但也有研究表明，在人体内不同形式的酚都能表现一定的抗氧化性，因为人体内消化系统有各种酶，可将酯化态和结合态酚酶解成游离态酚，从而提高酯化态和结合态酚的生物利用率。多酚类物质的提取许多因素如多酚的化学性质、存在形式、提取时采用的方法、提取时粒径大小和干扰物质的存在等都会影响多酚类物质的有效提取。多酚类物质的提取方法溶剂浸提法索氏抽提法微波辅助提取超声波提取高压流体萃取超临界萃取多酚类物质的测定方法比色法香草醛法和正丁醇-盐酸法：原花青素(缩合单宁)；碘酸钾法、罗丹宁法和硝酸钾法：水解单宁；金属离子铝与多酚之间的结合比色法：咖啡酸、总黄酮和单宁；花色苷在不同酸性介质中的光学特征，比色测定吸光值：花色苷；福林-酚法(FC法)：总酚含量。多酚类物质的测定方法色谱法气相色谱技术(GC)：主要用作酚酸、异黄酮、缩合单宁单体等多酚的分离及定量分析，进样前首先要进行衍生化处理，高效液相色谱(HPLC)：可以直接进样分析，被广泛应用于多酚类物质的分离及定性定量分析。HPLC结合在线的二极管阵列检测器(DAD)和电子阵列检测器(EC)分别定量分析红葡萄酒、红茶、绿茶和苹果、柠檬等17种植物性食品中的类黄酮。高效液相色谱与质谱技术(HPLC-MS)的联用，使多酚类物质结构特征的分析成为可能。另外核磁共振(NMR)、红外光谱等光谱技术的应用，也可为多酚类物质复杂的结构分析提供有用的信息。多酚类物质的生物活性高效清除自由基和抗氧化作用抗菌、消炎及抗病毒功效抗肿瘤与抗癌变降低心脑血管、糖尿病等疾病风险性其它功效高效清除自由基和抗氧化作用具有很强的氧自由基和活性氧清除能力，可阻断和抑制链式自由基氧化反应。可以与金属离子螯合，减少金属离子对氧化反应的催化。多酚可以抑制氧自由基产生过程中的相关酶类如黄嘌呤氧化酶和酪氨酸酶等的活性，激活抗氧化酶系的活性或者调节这些酶的合成，减少自由基的生成量或者清除自由基，降低氧化胁迫。多酚类化合物之间或者多酚与VC、VE等维生素的共存体系，会产生抗氧化增效或协同效应。多酚与维生素不仅自身可以作为抗氧化剂多酚可以使维生素再生，保持较高的维生素水平，延长抗氧化作用柠檬酸、苹果酸和酒石酸等有机酸对多酚的抗氧化活性表现出增效作用多酚可以和有机酸的氢键缔合形成大而稳定的供氢体，可以提高多酚的抗氧化活性结合脂质过氧化过程中产生的自由基抗菌、消炎及抗病毒功效多酚类物质能够明显抑制多种细菌、真菌、病毒和溃疡，控制感染性疾病的发生。炎症发生过程是由α-肿瘤坏死因子介导，多酚能够抑制该因子，起到消炎的作用。多酚类物质的这些药学活性是基于多酚的收敛性，即多酚与蛋白质的结合能力，其收敛性强，则与微生物和病毒等的蛋白质的结合能力就越强，使他们失活。多酚对微生物代谢酶的抑制作用或对微量金属离子的络合特性也可起到抑菌、抗病毒的疗效。多酚的抗艾滋病的研究引人关注。多酚不但可抑制HIV病毒的RNA反转录酶RTase的活性，有效抑制病毒在淋巴细胞中的复制，而且可阻止病毒在细胞膜上的吸附，防止对细胞的感染。如茶多酚能够抑制HIV病毒复制活性。石榴素可抑制病变，同时不显示对细胞的毒性。抗肿瘤与抗癌变多酚能够从多阶段干扰恶性肿瘤的生成，如能够抑制致癌物前体活化过程中相关酶如细胞色素P450酶类的活性，使致癌物质失活，抑制突变基因的表达等，有效抑制肿瘤的发生。多酚类物质能够降低如CCl4等致癌物对肝脏的毒性充分证明多酚可激活解毒酶系统活性，降低突变物引发癌症的可能性。许多研究已经发现多酚体内试验表明，咖啡酸和阿魏酸可以和氮发生结合，阻止亚硝胺的生成，抑制由7，12-二甲基苯丙蒽引发的鼠皮肤癌的发生。多酚的抑制肿瘤与抗癌作用是在生理生化和分子水平上对细胞生理调节的结果。多酚与一些关键的生物反应器和信号分子的结构相似，在代谢关键途径中能够诱导与抑制基因表达，活化或钝化蛋白、酶和转录因子。多酚可以调控细胞周期，诱导肿瘤细胞分化，影响信号的传导。降低心脑血管、糖尿病等疾病风险性多酚可以抑制血小板的聚集和粘连，改善血液的流变性、降低血脂浓度、诱导血管舒张、抗血栓、降低动脉粥样硬化、血压、高血压发病的风险性多酚化合物可抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的活性，调控餐后血糖水平，预防Ⅱ-型糖尿病的发生。其它功效多酚可以调节免疫系统，抑制高致敏性免疫反应，具有抗过敏活性。多酚的抗老化和防晒功效是因为多酚在200-350nm的紫外区外区有很强的吸收特性。多酚可与酪氨酸转化酶结合，阻止黑色素的生成，起到美白作用。茶多酚能够缓解人的晶状体球蛋白的氧化压力，保护视网膜，抵抗视力的下降石榴皮中多酚具有驱虫作用等。多酚类物质的抗氧化能力测定方法根据Hungetal.报道，抗氧化剂的体外抗氧化能力测定主要基于氢原子转移(HAT)和单电子转移(ET)两种类型反应。HAT反应过程中涉及的是竞争性的反应，根据反应的动力学曲线定量分析结果。ET反应涉及的是还原反应，以氧化剂监测反应终点。体外抗氧化能力测定方法InvitroantioxidantcapacityassaysHAT反应ROO·+AH→ROOH+A·ROO·+LH→ROOH+L·ORAC(氧自由基吸收能力)TRAP(总自由基捕捉抗氧化参数)IOU(抑制氧吸收能力)Crocinbleachingassay(藏红花素漂白法)Inhibitionoflinoleicacidoxidation(亚油酸氧化抑制能力)InhibitionofLDLoxidation(低密度脂蛋白氧化抑制能力)ET反应M(n)+e(fromAH)→AH·+M(n-1)TEAC(Trolox当量抗氧化能力)FRAP(铁还原能力)DPPH(DPPH自由基清除能力)Copper(Ⅱ)reductioncapacity(铜离子还原能力)TotalphenolsassaybyFolin-Ciocalteureagent(福林-酚试剂法测定总酚)其他方法TOSC(总氧化清除能力)Chemiluminescen(化学发光法)Electrochemiluminescence(电化学发光法)InhibitionofBriggs-Rauscheroscillationreaction(BR震荡反应阻制能力)多酚类物质的应用食品领域食品添加剂抗氧化剂澄清剂辅色剂保健食品糖果中加入苹果多酚可抑制口臭，预防龋齿。在饮料中添加植物多酚可改善风味，增加色泽，同时可以解毒。多酚的抗氧化、抗过敏、抗辐射等的功效可被用于抗衰老、减肥等保健品生产。多酚类物质的应用医药领域中草药的“活血化瘀”抑制感冒病毒抑制链球菌，抗龋齿大黄多酚可用于抑制高血压，茶多酚的抗突变功效等植物多酚降解后的小分子产物也可以用作药物合成的中间体多酚类物质的应用日用化学品领域植物多酚的紫外吸收、清除自由基、抑制酪氨酸酶和过氧化氢酶活性、还原色素中间体等的化学特性赋予多酚物质能够抑制黑色素生成的美白作用和减少皱纹生成、延缓肌肤老化的作用。多酚的收敛性使多酚可以收缩毛孔，减少皱纹。多酚在紫外区很强的吸收特性，可以作为防晒剂，屏蔽紫外线照射，在美国与意大利已经将低聚原花青素应用于防晒剂的开发。另外，多酚分子结构上大量亲水性的酚羟基，可以被作为保湿剂，延缓和阻止皮肤内部水分挥发。多酚类物质的应用其它领域在制革工业中作为制革鞣剂石油开采中作为泥浆处理剂和高温堵剂环境保护中用做水处理中的水稳剂、絮凝剂等在农业生产中具有抗病虫害、抗逆境功效，还可作为生物农药，发挥抑菌活性。