多酚類化合物與其他活性物質協同作用研究進展

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(東北林業大學林學院,黑龍江哈爾濱 150040)

多酚是一類在化學結構上具有苯環和多個酚羥基的物質總稱,它主要通過莽草酸和丙二酸途徑合成,是一種重要的植物次生代謝產物。植物多酚有著悠久的研究歷史,具有較強的抗氧化作用,在預防高血糖、高血脂、心腦血管等慢性疾病上具有一定的功效,同時還具有降低癌癥風險及抵抗神經性疾病的作用,可以作為抗氧化劑、抑菌劑、防腐劑等廣泛應用于食品、藥品、營養保健等眾多領域[1]。研究表明,單一多酚不易完全分離[2],發揮作用的往往不只一種多酚物質[3]。將多酚同其他物質結合,在抗氧化[4]、抑菌[5]、抗癌[6]等方面協同研究。協同作用是指兩種或兩種以上化合物混合后功能活性遠遠強于單一化合物,則說明兩種化合物之間存在協同增效作用,反之產生拮抗作用,本文對多酚類化合物與一些其他活性物質的協同研究進行了總結。

1 多酚在工業中的協同作用

1.1 協同抗氧化

與多酚類化合物協同抗氧化的物質包括一些已經證實確有抗氧化功能的活性物質,如多糖[7]、維生素C/E[8-9]、類胡蘿卜素[10]等,也包括一些天然原料的提取物,如海帶提取液[11]、番薯提取液[12]等。唐煜括等[13]采用DPPH自由基和ABTS自由基結合的方法研究了漢中仙毫茶多酚與維生素C(VC)的體外抗氧化協同作用,研究表明當茶多酚與VC的混合物質量比為1∶1、1∶2、2∶1時,復配物對于DPPH自由基具有較強清除能力,其EC50值低于茶多酚和VC;針對ABTS自由基的清除活性,質量比為1∶1的混合物EC50值稍低于VC,結果證實了兩者以特定比例混合后對自由基清除活性所表現出的作用為增效作用,即茶多酚與VC具有協同抗氧化作用。

協同抗氧化的過程及機制比較復雜,目前主要有以下三種:其一,與金屬離子螯合。如酸性物質(酒石酸、檸檬酸)與酚型抗氧化劑混合使用時,酸性物質增強了酚類物質與可誘導氧化的金屬離子的螯合作用[14],可以顯著提高多酚的抗氧化效果。其二,吸收氧氣。如茶多酚和VC組合時,VC可以通過捕獲過氧化自由基,抑制脂質過氧化的鏈條式反應[15]。其三,保護另一種具有氧化性的物質。如茶多酚和類胡蘿卜素混合時,由于類胡蘿卜素具有獨特的生理功能,茶多酚可提高β-胡蘿卜素保存率,從而起到協同增強氧化性的作用[10]。

1.2 協同抑菌

大多數多酚均具有抑菌功效,如茶多酚[16]、香椿多酚[17]、葡萄多酚[18]、番石榴多酚[19]、蘋果多酚[20]等。多酚抑菌方面的研究重點主要是茶多酚。抑菌機理大致總結為五個方面:對細菌細胞壁、膜等結構的破壞;抑制相關細菌酶的生物活性,如與脂肪酸合成相關的酶,進一步抑制脂肪酸的合成;抑制部分細菌生物大分子的合成;對能量代謝的影響;對外膜孔蛋白的堵塞。因多酚與蛋白質高度的結合能力,使細菌無法正常生長,從而起到抑菌功能。

在協同抗菌研究中,唐煜括等[13]采用二倍稀釋法和牛津杯法,研究茶多酚與VC復配對大腸桿菌的抑制效果,結果表明,以質量比2∶1復配茶多酚與VC,復配物的抑菌圈直徑較大,抑菌活性高于同等條件下的茶多酚,從而證實了兩者復配后可以有效提升抑菌活性,即表明茶多酚與VC在抑菌方面也具有協同作用。除外,多酚的協同抑菌還主要體現在與多種抗生素的相互作用中,例如,當茶多酚與四環素[21]或青霉素[22]混合時可以對表皮葡萄球菌起到協同抑制作用;與氯霉素、環丙沙星混合使用時對具不同程度耐藥性的大腸桿菌均具有協同抑制效應[23-25]。

2 多酚在食品生產中的協同作用—協同保鮮

貯藏和保鮮是食品行業中重要的兩個部分,各種食品都離不開保鮮。研究發現,植物多酚具有顯著的保鮮作用,不僅提高了保鮮效果,而且減少食品行業中食品添加劑的用量[26]。特別是對于茶多酚在協同保鮮方面有著深入的研究。在工業的食品保鮮中,茶多酚因其抗氧化、抗菌和抑制酶活性的功效而具有保鮮的作用[27]。駱揚等[28]將茶多酚與香蕉皮多糖兩者復配進行正交實驗,得出了鹵牛肉保鮮效果的最佳工藝條件:香蕉皮多糖溶液濃度為1.00%,在0.50%茶多酚中浸泡20 min,鹵牛肉的儲存期常溫下可以延長三天。張立彥等[29]通過測定冷藏過程中雞肉的細菌總數等指標及感官品質評定,結合臭氧浸洗進行增效,研究了殼聚糖、VC和茶多酚對于雞肉冷鮮效果的影響,利用四者復配得出了雞肉復合保鮮處理最優條件,可使雞肉的冷鮮期延長至28 d,保鮮效果明顯。而關于多酚協同保鮮的機理目前沒有明確的研究結果,大部分協同研究是將多酚與同樣具有抑菌或抗氧化性能的物質進行復配,或者是與具有成膜性的物質混合,可能是通過與類似于抗氧化劑協同后抗氧化功能增強,使其達到保鮮效果,便于在工業食品保鮮中運用。

3 多酚在醫藥中的協同作用

3.1 多酚與協同抗輻射

輻射是一種存在于周圍環境,嚴重危害人體健康的有害因素。當機體受到大劑量輻射會導致體內新陳代謝紊亂,從而誘發各種病態和損傷,例如神經衰弱綜合癥[30]、遺傳損傷[31]、加速衰老[32]、心臟損傷[33]、抗感染免疫能力下降[34]、造血機能受損[35]等。因此,對于抗輻射化合物的篩選研究至關重要。近幾年協同抗輻射是研究重點,多酚對于抗輻射有重大貢獻。白海娜[36]通過細胞和小鼠的輻射誘導氧化損傷模型,研究葡萄籽原花青素與黑木耳多糖對脾細胞的輻射協同防護作用,兩者復配降低了氧化產物量、增加體外脾細胞的增殖能力、抑制脾細胞凋亡,并通過增強抗氧化酶活性來對脾細胞進行協同抗輻射。張乃珣等[37]利用小鼠實驗研究酸性黑木耳多糖與紅松球果多酚協同(AAP/PKP)對于60 Co-γ輻射誘導氧化損傷的防護作用,通過測定VC、=Ve等物質活性,表明AAP/PKP比單一成分更能有效地清除體內自由基,對60 Co-γ輻射誘導的氧化損傷具有顯著防護作用,且呈量效關系。研究表明多酚類化合物與其他物質通過有效地協同抗氧化,使協同抗輻射功效得以實現,同時,協同抗輻射機理還可能是由于多酚與協同物質具有相同結構或類似官能團[38],因而達到協同增效。

3.2 多酚與協同抗癌

癌癥是目前人類面臨的一大難題,如何在日常飲食、生活習慣中防癌抗癌是當今關注的焦點。多酚協同抗癌可以減少單一化合物的用量,因此在預防和治療癌癥方面的研究比較深入。在動脈粥樣硬化和腫瘤起始過程中,誘導型一氧化氮合酶(iNOS)與血管壁和DNA的損傷有關,Marion Man-Ying Chan等[39]分別對乙醇和葡萄多酚、槲皮素和白藜蘆醇在抑制iNOS途徑的協同作用方面做了研究,實驗證明紅酒由于成分之間的相互協同作用在人類健康中起著重要作用,尤其是它們對NO通路影響。談寧芝等[40]選用高侵入性的人乳腺癌細胞MDA-MB-231,采用體外試驗對RM(靈芝膠囊)和Tegeen(TG,茶多酚含量>98%)在抑制癌細胞增殖、克隆形成、遷移、侵潤等方面的協同作用進行了檢驗,結果表明TG能增強RM的抗癌作用。具體表現為:在癌細胞侵潤過程中,RM+TG通過抑制uPA的分泌極大地抑制癌細胞的勃附、遷移、侵潤;RM+TG高度抑制高侵入性的乳腺癌細胞的增殖和克隆形成。同時,在腹水瘤試驗[40]中,RM+TG能延長瘤小鼠的生存時間,從而降低肉瘤細胞接種后早期的動物死亡率,揭示了靈芝膠囊和茶多酚的聯合應用在癌癥的預防和輔助治療方面具有實用價值。Yang Jun等[41]發現蘋果提取物和Q3G組合對于MCF-7細胞增殖具有協同抑制作用。

從大量數據結果歸納出協同抗癌的機理,主要是通過調節致癌物代謝、調節體內酶活性、增強清除自由基、提高機體的免疫力以及使DNA免受損傷等方面來達到更有效的抗癌效果。

3.3 多酚與協同降血糖

Ⅱ型糖尿病又稱為非胰島素依賴型糖尿病,此類型的患者占患糖尿病總人數的90%以上。雖然胰島素治療和口服降血糖藥物具有最為直接的效果,但是臨床應用過程中往往具有一系列的副作用,其中包括肝臟受損、低血糖、乳酸中毒等[42]。因此,從天然產物中篩選降血糖功能成分就變得十分重要。植物多酚具有顯著的降血糖功能[43],但對于多酚的協同降血糖作用鮮有報道。李星亞等[44]在細胞水平和動物水平都證實了茶多糖與茶多酚以一定比例復配對SD糖尿病大鼠有很好的協同防治作用,配比組TP/TPS=5(茶多酚/茶多糖=5)在輔助降低DM大鼠血糖方面效果明顯。王林戈[45]采用放射免疫法等方法檢測綠茶茶多糖與茶多酚組合對MIN6細胞的胰島素分泌功能等的影響,研究表明其降血糖機制與線粒體功能密切相關。通過清除ROS、保護DNA和線粒體功能、升高ATP水平等來減輕細胞的氧化應激損傷,同時抑制Caspase-3活性抗細胞凋亡等途徑,從而實現對MIN6細胞的保護效果。多酚類化合物與其他活性物質協同降糖機理是通過抑制糖尿病關鍵酶[46]來實現的。

3.4 多酚與協同抗炎

炎癥是機體防御的保護性反應,但過多的炎癥可能會引起多種疾病。研究表明多酚具有顯著的抗炎活性。多酚類物質在抗氧化應激途徑中打斷氧化應激,主要通過促進花生四烯酸的代謝,吞噬細胞在炎癥灶積累的同時,釋放活性氧簇,使得多種炎癥介質的釋放減少,從而可達到抗炎的目的[47]。目前,多酚抗炎有許多研究,但是多酚協同抗炎研究相對較少。張波[48]以LPS誘導產生的NO產量為指標,分析了槲皮素、5-咖啡酰奎寧酸、(+)-兒茶素與(-)-表兒茶素四種多酚類化合物及其兩種、三種和四種物質組合產生的NO抑制效果。結果表明,單獨使用時抑制NO能力最強的是槲皮素多酚類化合物,在一定比例和濃度范圍內對抑制NO有協同作用,且隨多酚類化合物種類的增加,協同抑制能力也隨之增加。

4 結論與展望

多酚類物質因具有抗氧化、抑菌、抗癌等生物活性而備受關注。與多酚類化合物相關的協同作用證明多酚與其他物質的復配,可以提升單一物質的生物活性。這為多酚在工業、醫療、食品等行業的進一步利用提供了理論依據。目前,多酚類化合物的研究主要以茶多酚為主,與其協同物質以VC和多糖居多。茶多酚是多酚類化合物協同研究的一個重要對象,對于其在工業、食品生產等多個方面的生理活性、作用機理還有待深入研究,以應用于醫藥、食品領域。對于除常見茶多酚外的其他多酚類化合物,如菌類多酚的協同作用仍缺乏研究,對于與多酚協同的其他活性物質,在單體方面有待于進行新種類的嘗試,同時與多酚協同的粗提取物并不是單一成分,需要找到真正發揮作用的單一純物質。

許多研究都證明了復配物質在不同方面都具有顯著的協同增效作用。盡管目前的相關研究已經取得一部分進展,但同時我們仍有需解決的問題。協同作用機理的研究不夠深入準確,需要我們借助于新興的高科技設備來進一步探索,所以對協同機制的探討以及多酚復配物的研發仍是未來研究中的一個重點。