蘋果多酚功能及其作用機理的研究進展

楊薇，張曉旭，李景明

（中國農業大學，北京 100083）

蘋果多酚功能及其作用機理的研究進展

楊薇，張曉旭，李景明*

（中國農業大學，北京 100083）

大量研究表明蘋果多酚將是重要的食品和藥品添加劑，其很多功能性優于其他多酚。蘋果多酚的抗氧化、抗癌、降血壓、預防心臟病、抗齲齒、抗過敏、抗病毒等功能性已經被人們認可，但部分功能性的作用機理還并不十分明確，有待研究。介紹近年來關于蘋果多酚幾種重要生理功能的研究進展以及一些功能性作用機理的推斷。

蘋果;多酚;生理功能性

很早就有俗語“每天一個蘋果，疾病遠離我”，人們很早就意識到蘋果對疾病的預防作用。蘋果多酚具有清除自由基、抗氧化、預防癌癥、降血壓、預防心臟病、抗齲齒、抗過敏、抗病毒等功能特性。與其它常見的多酚相比，蘋果中不僅多酚種類十分豐富，而且具有更有效的功能性，蘋果多酚比茶多酚具有更好的抗氧化能力以及抗齲齒效果。此外，蘋果多酚具有更好的風味和溶解性，利于食品和藥品的添加。蘋果多酚在平均的膳食攝入水平下，不會出現臨床學上的常規病理現象[1]，所以蘋果多酚作為食品或藥品里的添加劑也是很安全的。目前，蘋果多酚的上述功能性已經得到了專家的一致認可，但蘋果多酚具有這些功能性的作用機理還沒有明確統一的說法，雖然抗氧化性是多酚非常重要的性質，但是并不能完全解釋蘋果多酚的全部功能性，因此蘋果多酚中具有抗癌以及預防心腦血管疾病等功能性的功能成分以及作用原理是現在研究的重點。隨著研究的深入，研究人員逐漸把目標鎖定在一些功能物質上，原花青素、槲皮素等成為一些功能性的主要作用物質。本文簡要概述了近幾年一些關于蘋果多酚的功能性的研究進展。

1 蘋果多酚的種類

由于蘋果多酚結構的復雜性，其分類也不統一，存在多種分類方法。按分子量大小看，蘋果多酚化合物包括了低分子量（兒茶素、表兒茶素、綠原酸等）的簡單酚類物質，具有高聚合結構的大分子聚合物（原花青素高聚物等）；按照化學結構分，蘋果多酚主要由黃－3－烷醇類、黃酮醇類化合物、羥基酸類、二氫查耳酮、花青素等若干個子分類組成。其中以原花青素為主的黃烷醇是最豐富的一種（40%至89%不等），包括單體兒茶素，以及低聚物和高聚合物等，其中聚合物是蘋果以及蘋果產品中有收斂性和苦澀的物質。其次羥基酸類（阿魏酸），羥基酸類和兒茶素是蘋果加工過程中導致褐變的物質。二氫查耳酮類，黃酮醇類，花青素類是相對含量較少的多酚物質；按照酚類的酸堿性來劃分，蘋果多酚可分為酸性酚類（主要是綠原酸、咖啡酸、阿魏酸）和黃酮類化合物（如兒茶素、表兒茶素、原花青素等黃烷醇、黃酮醇、異黃酮）。其中酸性酚類約占總酚的1/3，而黃酮類化合物則約占總酚的2/3[2]。常見的蘋果多酚功能性物質有綠原酸、兒茶素、表兒茶素、咖啡酸、原花青素B2、根皮素、根皮苷、槲皮素、槲皮苷等。

不同品種的蘋果之間多酚物質種類和含量是有差異的，杜中軍等研究發現金冠蘋果果肉含槲皮苷，而嘎拉蘋果中沒有檢測到；嘎拉蘋果果皮中含花青素-山越橘苷，而金冠果中則沒有[3]；成熟度不同的蘋果中多酚的含量也是有差異的，成熟蘋果的主要多酚類為綠原酸、兒茶素類以及原花青素等，而未成熟蘋果中還含有較多的二羥查耳酮、槲皮酮等化合物，未成熟蘋果中酚酸含量尤為突出，比成熟蘋果高出10倍左右，蘋果中的多酚含量特別是綠原酸和表兒茶素在成熟和貯藏過程中都會有所下降；蘋果不同部位多酚的含量和種類也是不一樣的，多數情況下，果皮中總酚的含量是最高的，遠高于果肉中的含量，實驗發現槲皮苷幾乎完全存在于果皮中，矢車菊素-3-半乳糖苷只有在紅蘋果果皮中發現[4]。

2 蘋果多酚的安全性

2004年Shoji T.等用成熟蘋果中提取的蘋果多酚對鼠傷寒沙門氏菌株TA98、TA100、TA1535、TA1537和大腸桿菌菌株WP2uvrA進行了Ames的反相誘變實驗，實驗結果發現只有鼠傷寒沙門氏菌株TA98在2500μg/皿的劑量下有輕微的致突變性，其他菌株（鼠傷寒沙門氏菌株TA100、TA1535、TA1537和大腸桿菌菌株WP2uvrA）在5000μg/皿的高劑量下依然沒有任何致突變的現象。染色體畸變實驗中CHL/IU哺乳動物細胞在0.313 mg/mL的劑量下沒有任何異常變化。在微核實驗中小鼠的體重和臨場指標處理組合空白組沒有明顯差異。在2000 mg/kg劑量下的蘋果多酚處理的小鼠骨髓中微核PCE細胞出現的頻率和空白組沒有明顯區別。這些結果證明蘋果多酚沒有致突變性。同時急性毒理學試驗（14 d）和慢性毒理學試驗（90 d）表明，在2000 mg/kg的劑量下，小鼠的體重、食量和組織病理學參數等與對照組相比均無顯著差異。因此在一定的攝入量（遠大于人們日常所攝入的劑量）內，蘋果多酚是很安全的食品添加劑[1]。

3 蘋果多酚的功能性

研究表明，蘋果多酚具有清除自由基、抗氧化、預防癌癥、降血壓、預防心臟病、抗齲齒、抗過敏、抗病毒等80多種生理功能。因此在醫藥、食品、日用化工等領域有廣闊的應用前景。

3.1 抗氧化作用

100 g新鮮蘋果的抗氧化活性相當于1500 mg的VC，遠超于茶多酚的抗氧化性[5]。茶多酚抗氧化功能性眾所周知，而蘋果多酚與其相比，具有更強的抗氧化能力，更好的風味和溶解性，蘋果多酚中的綠原酸、咖啡酸等抗氧化活性比綠茶提取物高2.5倍。與常見的水果相比，蘋果中自由多酚含量較高，大量的自由多酚更有利于人的吸收利用，同時與其相比，蘋果多酚總抗氧化性也是最高的。研究表明，蘋果中的類黃酮含量與多酚的抗氧化性呈正相關，蘋果中的黃酮類和黃烷醇類[槲皮素、蘆丁、r－表兒茶素和（＋）兒茶素]，比二氫查耳酮類（根皮苷、根皮素）以及羥基苯乙烯、綠原酸的抗氧化能力要強[6]。除根皮苷外，所有的蘋果多酚的抗氧化能力均比水溶性VE更有效[7]。蘋果多酚的抗氧化性已是不爭的事實,其在油脂和肉類食品中的抗氧化作用也被廣泛研究，蘋果多酚對豬油的抗氧化性能明顯優于傳統化學合成的BHT（二丁基羥基甲苯）等常見抗氧化劑，對胡蘿卜汁的護色作用也明顯比VC效果要好[8]。

3.2 抗癌作用

流行病研究數據顯示大約32%的癌癥可以通過膳食來預防改變。大量研究表明蘋果多酚一定程度可以預防或推遲癌癥的發生。Eberhardt等研究表明蘋果多酚在體外可以抑制結腸和肝臟癌細胞的生長[5]，總酚和類黃酮含量與細胞增殖的抑制作用呈正相關[9]，同時果皮中多酚提取物具有相對較高抗癌細胞增殖活性[5]。Ebeler等用含有0.5 mmol/kg～4 mmol/kg兒茶素的飼料喂養老鼠，結果顯示含有兒茶素的飼料可以推遲腫瘤發病，同時不會對健康造成不良影響[10]。蘋果中的類黃酮類化合物可以阻止人類結腸癌HT29細胞的生長，并且調節異源物質生物轉化中相關基因的表達，從而調節毒性防御，抵御引起結腸癌的不良因素，繼而達到預防和抑制結腸癌的生理功能[11]。M.J.McCann等2007年用HT29，HT115和CaCo-2細胞鏈進行體外模型實驗，驗證了蘋果多酚對結腸直腸癌在形成的關鍵階段有一定的影響，實驗結果表明蘋果多酚可以在體外調節結腸癌的3大危險生物信號，并且沒有任何細胞毒副作用[12]。丁酸鹽是公認的結腸粘膜的重要營養物質，觸發分化和凋亡的結腸源性結腸細胞，抑制組氨酸的形成，對結腸黏膜有很好的調節作用，被看成是預防結腸癌的代謝產物，蘋果多酚會引起丁酸鹽的形成[13]。此外，蘋果多酚（綠原酸、兒茶素等）不僅能抑制胃中亞硝化/硝化的活動，減少有致癌作用的亞硝酸鹽物質，還能產生有生物活性的·NO物質，從而調節胃腸中亞硝酸鹽的平衡，進而預防胃腸癌的發生[14]。蘋果多酚對乳腺癌的增長也有抑制作用[15]。

3.3 預防心腦血管疾病

心臟病、高血壓等心腦血管疾病威脅人類的健康，大量研究表明蘋果多酚的攝入對心腦血管疾病的發生有一定的影響。研究發現類黃酮（主要是槲皮素）的攝入與中風的發病率呈負相關[16]。兒茶素和表兒茶素的攝入與冠心病的死亡率之間存在明顯的負相關，特別在女性冠心病患者中這種負相關性更加明顯[17]。此外，蘋果多酚是很好的血壓抑制劑。血壓的上升與血管緊縮素I轉換酶（ACE）密切相關，ACE抑制劑是目前臨床上公認的一種抗血壓升高的有效途徑，可以說抑制了ACE的活性即可抑制血壓升高，蘋果多酚物質就是很好的ACE抑制物。日本的柳田顯郎1999年的研究發現，蘋果多酚可抑制ACE，防止血管收縮、血壓升高，是預防高血壓的有效物質，并且發現蘋果多酚中的縮合單寧對ACE抑制活性比茶多酚的兒茶素和表兒茶素要高。也有研究證明黃烷-3-醇類（特別是原花青素）化合物可抑制ACE的活性[18]，其中四聚體、六聚體具有很好的抑制效果，原花青素抑制ACE活性的很大程度上依賴他們的結構。

其他潛在的機制，高血壓會引血管組織氧化壓力的增加和一些炎癥癥狀出現，例如：超氧化物O2－、氫過氧化物，心肌缺血后血液的突然再灌注也會形成大量的氧化自由基，蘋果多酚的攝入可緩解和減少高血壓和心肌缺血過程中的氧化壓力和炎癥。此外，蘋果多酚在血管內皮功能的改善調制方面、在延緩早期動脈粥樣硬化向動脈粥樣硬化斑塊的發展和進程中都能起到一定的作用。其主要調節原理可歸于其抗氧化，抗凝血，降低血脂的性能，以及對促進血管內皮功能的影響。主要作用物質主要是類黃酮、原花青素、綠原酸等。

3.4 抗齲齒作用

蘋果多酚的抗齲齒作用是茶多酚的100倍。變形鏈球菌分泌的葡萄糖基轉移酶（glucosyltransferases GTF）可利用口腔中的蔗糖，將其轉化成具有黏附性的不溶性多糖進而形成齒垢，也稱為牙菌斑，牙菌斑是致齲菌生存的溫巢，更多的致齲菌會在其中積累繁殖，并會產酸腐蝕牙齒。研究表明蘋果多酚對葡萄糖基轉移酶有明顯的抑制作用，并且遠大于茶多酚。其中原花青素混合物（縮合單寧）是最有效的抑制物。同時發現縮合單寧的抑制作用在很大程度上取決于它的聚合度。有研究證實兒茶素，表兒茶素，一些單體在辣根過氧化物酶的體外氧化發生聚合后的產物，對GTF酶的抑制作用提高[19]，這一抑制作用也可能與C-2和C-3之間不飽和雙鍵的存在有關，花青素缺乏該雙鍵抑制活性就不明顯[20]。此外，蘋果多酚中的單寧酸不僅對GTF酶有抑制作用，還對唾液中的R-淀粉酶活性有顯著抑制性[21]。同時，有研究證實黃酮醇和原花青素對FATPases有抑制作用，同時干擾變形鏈球菌的產酸[20]，抑制質子移位酶（F-ATP酶）和糖酵解產酸，也是對致齲菌的一個重要的影響，目前，蘋果多酚在這方面的研究還很少。

3.5 其他功能性

除上述生理功能外，研究發現蘋果多酚中具有兒茶素結構的多酚物質抑制霍亂毒素催化胍丁胺的ADP（二磷酸腺苷）-核糖基化作用，減少霍亂毒素的產生，進而減少體內積水，還可以減少霍亂毒素的形態學變化和cAMP的積累[22]。其中單體和二聚體的抑制效果不如三聚體和四聚體明顯。研究發現蘋果多酚在無毒濃度時抑制單一的皰疹毒素HSV-1和HSV-2在皰疹病毒細胞內的復制，其中槲皮素苷是抑制效果最顯著的，其次是二氫查爾酮類多酚物質[23]。

蘋果縮合單寧可以改善過敏性皮炎的一些癥狀，具有抗過敏作用。口服蘋果縮合單寧（ACT）1 h后，耳腫脹及抗原與硝基氯苯刺激的反應得到明顯抑制，在2 h達到最大抑制效果（90%抑制）[24]。同時，ACT可能阻止食物過敏的發展，攝入ACT后腸皮內淋巴細胞TCRcd-T細胞的數量比例的增長，由過敏反應引起小鼠身體溫度過高，以及血清中組氨酸的增長都得到了很好的抑制[25]。除此之外，蘋果多酚還有抑菌、美白、除臭、抗潰瘍、增強肌力、減少體內脂肪積累、促排鉛等生理功效。

4 前景展望

我國是蘋果生產大國，蘋果資源相當豐富，蘋果果汁加工業逐年增加，問題也隨之而來，資源的有效利用，不僅關系經濟效益的提高，同時大量的皮渣如不及時處理，也將是污染周圍的環境。銷售滯后，果汁加工后皮渣的利用引發我們的思考，大量研究證實蘋果果皮中的多酚含量很高，加之蘋果多酚眾多的生理功能活性效果顯著，而且風味良好，蘋果多酚在食品、藥品以及女士護膚品的重要添加元素，蘋果多酚將是多酚不可忽視的來源之一。

目前隨著一些實驗以及毒理性研究證實蘋果的安全性后，蘋果多酚已在一些行業有所利用，但是蘋果多酚的很多生理活性并不能完全都歸因于其具有抗氧化特性，一些抗病原理以及主要作用機理還有再研究，這樣不僅使我們可以更有效地了解蘋果多酚的生理特性，更有效地把握使用量，讓多酚的利用更安全。在蘋果榨汁過程中，大部分多酚物質隨果皮和果芯而轉移到果渣中，因此蘋果渣中含有較多的多酚物質。我國蘋果渣資源十分豐富且相對集中，年產濕蘋果渣超過90萬t，利用蘋果渣生產具有獨特生理活性的多酚物質具有廣闊的市場前景。

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The Research Progress of Functional Capacity and Mechanism of Apple Polyphnenol

YANG Wei，ZHANG Xiao-xu，LI Jing-ming*
（China Agriculture University，Beijing 100083，China）

Numerous studies show that apple polyphenols will be important additives for food or medicine，and most of their functions are better than other polyphenols.The functionalities of apple polyphenols that antioxidant，anticancer，lowering blood pressure，prevent and reverse heart disease，anti－caries，antiallergic，anti－virus have been recognized by people.But some functional mechanisms are also not very clear，and need to be studied.The paper describes the research of apple polyphenols on several important physiological functions and the inference of some functional mechanisms in the recent years.

apple；polyphenol；functional capacity

中央高校基本科研業務費專項資金資助項目（2009JS79）

楊薇（1984—），女（漢），在讀碩士研究生，研究方向：天然產物功能性研究。

*通信作者：李景明（1969—），男（漢），副教授，碩士生導師，研究方向：天然產物功能性研究。

2011-04-20