植物多酚的研究進展

梁進欣，白衛東，楊 娟，涂俊才，查爾斯·斯蒂芬·布倫南，鄧展華，周金林

（1.仲愷農業工程學院輕工食品學院，廣東廣州 510225；2.林肯大學食品學院 葡萄酒食品和分子生物系，林肯市坎特伯雷，7647，新西蘭；3.廣東順興種養股份有限公司，廣東梅州 514299；4.梅州金柚康健康科技有限公司，廣東梅州 514779）

植物多酚是天然植物性原料的有效成分，具有苯環并結合多個羥基化學結構的物質，存在于水果、蔬菜、茶葉及其他植物中。多酚主要包括類黃酮、酚酸、姜黃素、木酚素、芪類化合物和單寧。植物多酚可從植物提取，也可通過化學合成途徑獲得。多酚具有很多藥理特性，包括抗炎、抗氧化、抗癌、抗菌和抗動脈粥樣硬化活性。植物多酚的種類、作用機理、提取方法、醫療特性及應用都是目前植物多酚的研究熱點。

1 植物多酚種類

植物多酚物質種類繁多，大多的植物酚類化合物都來源于一種常見的中間體苯丙氨酸，或一種類似的前體莽草酸。主要以共軛形式出現，一個或多個糖殘基與羥基相連，盡管糖（多糖或單糖） 與芳香碳也存在直接連接與其他化合物，如羧酸和有機酸、胺類、脂類和與其他酚的連接也很常見[1]。

不同種類多酚的化學結構見圖1。

1.1 類黃酮類

黃酮類化合物結構中常連接有酚羥基、甲氧基、甲基、異戊烯基等官能團，進一步分類有黃酮醇、花色素等[2]，在膳食結構中含量最為豐富，特別是在蜂膠、銀杏葉、水果中。例如，蜂膠含楊梅素、山萘酚和高良姜素等類黃酮類物質；銀杏葉主要含黃酮類、萜烯內酯；水果含花青素等，這些類黃酮類物質具有一定的醫藥特性，如抗菌、抗炎活性、抗氧化及抗腫瘤功效等、抑制脂質過氧化和炎癥介質環氧合酶等[3-4]。

1.2 酚酸類

酚酸存在于許多植物中，具有酚羥基取代的芳香羧酸的結構，是一類含有酚環可以殺菌的有機酸。最常見的是咖啡酸、香豆酸，干果中的含量較高。其衍生物大多屬于苯甲酸和肉桂酸類[5]。

1.3 木酚素

木酚素是一種的植物雌激素，廣泛存在于亞麻籽。木酚素對疾病具有一定的預防作用，常添加于功能性保健品中，其藥性活性表現跟其他多酚物質大多相同，都具有抗氧化、抗炎等功效[6]。

1.4 單寧酸

單寧酸又稱鞣酸、鞣質，是多元酚類高分子化合物，具有抗氧化、抗菌、收斂等作用，在動物養殖中具有促生長作用。單寧酸結構特別，內部結構具有疏水性，外部結構具有親水性結構，其結構使單寧具有抗氧化、殺菌等作用[7]。

1.5 姜黃素

姜黃素是一種從姜科植物根莖中提取的多酚類化合物，其分子結構為含β - 二酮的庚二烯和2 個鄰甲基化的酚相連所組成。有研究表明，姜黃素具有抗炎、抗氧化應激、抗腫瘤、免疫調節等生理功能[8]。

2 植物多酚的作用機理

2.1 抗氧化機理

植物多酚的抗氧化作用主要是有直接抗氧化和間接抗氧化2 種，直接抗氧化效果是螯合金屬離子、清除自由基、抑制氧化酶活性產生的[9]，而間接的氧化效果是通過保護機體的內源性抗氧化酶引起的[10]?？傮w來說，多酚主要是通過2 種假設機制淬滅自由基，氫原子轉移機制和單電子轉移機制，使其擁有抗氧化的能力。氫原子轉移機制是多酚分子與自由基R 反應使氫原子轉移，從而消除自由基；單電子轉移機制是氧化劑主動向多酚分子提供電子[11]。

2.2 抑菌機理

細菌細胞形態主要是以細胞壁和細胞膜來維持的，而植物多酚通過破壞微生物的細胞壁和細胞膜影響微生物的存活[12]，由于微生物細胞壁和細胞膜的破壞，胞內營養物質泄漏，產生不可逆的損傷[13-16]，胞內的營養物質不能維持其生長，從而導致微生物的死亡。作為營養成分的ATP 直接影響著微生物正常的能量代謝，研究表明植物多酚可以通過抑制酶，影響ATP 的合成，從而微生物中缺少ATP 維持正常的生理活動，抑制微生物的生長。例如，在沙門氏菌中，百里香酚抑制了其ATP 合成酶的表達，影響沙門氏菌的生長繁殖，從而起到了抑菌的效果[17]。Ulanowska K 等人[18]發現在受試細胞中，多酚類物質干擾其DNA 和RNA 的合成，從而影響蛋白質的表達和營養物質的生成，起到抑菌的作用，證明植物多酚可干擾遺傳物質發揮抑菌作用。

2.3 抗癌機理

有研究表明NF-jB 是一種轉錄因子，調節涉及細胞存活和增殖、耐藥、轉移和血管生成的基因表達。NF-jB 的激活在炎癥和癌癥的發展中起著核心作用。廣泛存在于植物中的多酚類物質對NF-jB 信號通路具有負調控作用。多酚類化合物的抗炎作用一般被認為是通過抑制典型的NF-jB 途徑來降解IKK 復合物，從而釋放NF-jB；它們抑制激酶的磷酸化，抑制NF-jB 向細胞核的移位，并干擾NF-jB 與DNA 的相互作用。多酚通過抑制NF-jB，下調炎癥級聯，誘導細胞凋亡，減少細胞增殖和轉移。從NF-jB 信號通路調控的角度綜述了多酚類化合物的抗癌作用[19]。而且多酚還能通過調節細胞色素P450酶的表達來影響前致癌物的代謝。它們還可以通過增加II 相偶聯酶的表達來促進細胞色素P450 酶的分泌[20]。

3 植物多酚的提取方法

植物多酚具有多種醫療特性，有益于健康，因此多酚受到廣泛關注，提取方式也得到深入的研究。董科等人[21]對植物多酚的提取方法整理歸類，如傳統的提取方法、新提取法和復合提取方法，即傳統技術與新式技術互相運用。

3.1 溶劑萃取法

溶劑萃取法是利用有機物相似相溶的原則進行提取植物多酚。萃取原理簡單、操作方便、成本較低，因而被廣泛應用。但是，由于多酚目前大多應用于食品類，有機溶劑提取會造成污染，對實驗員的身體造成一定的危害，影響因素太多，因此逐步被新方法取替。不同的有機溶劑有其不同的特性，會影響多酚的提取率，任曼妮等人[22]利用體積分數為70%的丙酮、70%甲醇、70%乙醇和水在25 ℃中提取洋蔥皮中多酚含量，結果表明3 種洋蔥皮通過70%的丙酮提取，總酚含量最多，總黃酮含量也最多，因此從提取效率來看70%丙酮＞70%甲醇＞70%乙醇＞水。劉進杰等人[23]也發現利用丙酮對多酚進行提取，提取得率比同比例甲醇、乙醇都高。丁澤敏等人[24]利用天然低共熔溶劑提取油茶蒲中植物多酚，發現油茶蒲中多酚提取的最優條件為提取溶劑檸檬酸- 氯化膽堿（摩爾比為1∶3），提取時間37 min，提取溫度81 ℃，料液比1∶42，在最優條件下多酚得率為0.932 1%。

3.2 超聲波提取法

利用超聲波技術的機械破碎是超聲波提取法的重要特色，能夠加快提取物從物質中溶解出來，縮短提取時間。謝佳函等人[25]發現超聲時間的延長，紅豆皮多酚提取量逐漸增大，但超聲時間超過30 min，多酚提取量有所下降，可能由于超聲時間延長，導致溫度升高，多酚結構被破壞。同時，發現超聲功率大于350 W 時，提取量開始下降，可能由于功率過大，超聲產生機械頻率導致多酚結構被破壞。張海容等人[26]也發現超聲時間、功率跟多酚提取量相關，而且在超聲時間30 min，超聲功率320 W下提取芝麻粕多酚量最優。

3.3 微波提取法

利用微波均勻加熱，產生高頻率的摩擦，從而在短時間內產生大量的熱量，使溶質溶解，提取的時間縮短，而且還能有效保護植物中的功能成分，如多酚類物質。許瑞如等人[27]通過響應面分析法得出提取桔梗根多酚最佳的提取工藝為微波功率210 W，料液比1∶30（g∶mL），微波時間60 s，乙醇體積分數50%，提取次數為2 次。在此條件下，桔梗根多酚提取率達6.49 mg/g。同時，發現微波功率超過200 W 時，多酚提取量開始下降，可能原因為微波使溶劑的溫度上升太快，導致多酚物質被破壞。梁燕妮等人[28]也發現微波技術提高多酚的提取量，通過正交試驗表明在微波溫度為90 ℃，微波時間為11 min，微波功率為900 W條件下茶多酚得率22.73%。

3.4 閃式提取法

閃式提取法是在閃式提取器中置入植物與適當的溶劑，快速破碎植物組織以達到提取多酚的技術。王長凱等人[29]從體積分數為80%的乙醇為提取劑，在料液比1∶28（g∶mL） 下提取55 s，共提取2 次，牛蒡多酚提取率最高。張云等人[30]用閃式提取工藝提取枇杷葉總多酚，發現閃式提取法在相同條件下，提取率比回流提取和超聲提取高。

3.5 超臨界流體萃取法

超臨界流體萃取技術是利用流體在臨界點的區域內，溶質的溶解能力隨壓力和溫度改變而發生巨大變動，但是工業化能耗高、萃取成本昂貴，不適用于多酚工業化萃取。伊文峰等人[31]研究發現超臨界流體萃取法優點為生產周期短，并確定最適宜提取條件。尹志芳等人[32]發現超臨界流體萃取黑茶中茶多酚發現，超臨界萃取茶多酚得率不高，但純度較好，還發現超臨界流體萃取技術結合醇水浸提，得率大大提高，純度也提高10%，而且得出最佳工藝為乙醇體積分數80%，料液比1∶10（g∶mL），60 ℃下浸提2.0 h，然后25 MPa，50 ℃下超臨界CO2萃取時間2 h。超臨界流體萃取技術結合溶劑提取法，使多酚得率大大提高，但是成本可能比較高，對于工業化的生產應用不太合適。

4 植物多酚在食品中應用

4.1 保鮮劑

植物多酚對肉制品的保鮮效果較好，主要是植物多酚的抗氧化性較好，能夠通過清除自由基、螯合金屬離子、抑制氧化酶活性或保護內源性抗氧化酶的活性，而且通過植物多酚可以破壞細胞壁的完整性和細胞膜的通透性、降低胞內ATP 的含量等原理，抑制微生物的生長，從而增強了保鮮效果，延長產品的貨架期。

4.1.1 果蔬保鮮

果蔬產品產量大、運輸時間長，若不采用保鮮方法，果蔬的貯藏時間短，容易腐爛。植物多酚可解決這一問題，且在這保鮮方面已經得到廣泛的研究。盧芳芳等人[33]利用茶葉、丁香提取的茶多酚與丁香酚，以不同的濃度、不同組合對櫻桃保鮮效果進行研究，研究表明茶多酚不能抑制櫻桃的發霉，只是作為一種抗氧化劑的存在，減緩櫻桃表皮的氧化速度。而丁香酚可有效抑制櫻桃的發霉速度。司寶華等人[34]從枸杞葉中提取多酚，在不同的枸杞葉多酚質量濃度下研究櫻桃番茄的保鮮效果，研究發現0.4 g/L的質量濃度枸杞葉多酚對櫻桃番茄的保鮮效果最好，但是試驗的指標為櫻桃番茄的亮度、色度、質量損失率，有可能只是枸杞葉多酚的抗氧化效果起作用，抑菌效果可能不明顯。張翰卿等人[35]研究發現蘋果多酚對鮮切蓮藕的品質與褐變都有較好的保持。蘋果多酚中抑制氧化酶的活性，減緩鮮切蓮藕的褐變速度，其中0.1%的質量分數效果最好。

4.1.2 多酚對肉制品的保鮮

由于大部分肉品含有過多自由水與脂肪，極易導致微生物生長繁殖與氧化酸敗變質[36]。植物多酚的高效、安全性保鮮性能已被廣泛應用于肉制品。楊文平等人[37]以燕麥提取的多酚作為保鮮劑，測定冷卻豬肉的保鮮效果，結果發現添加燕麥多酚的冷卻豬肉與對比組在細菌總數、TVB-N 值、TBARS、滴水損失率有明顯的優越性，保鮮效果好。郝教敏等人[38]通過對比發現，蕎麥多酚對鹵豬肉有一定的防腐保鮮作用，能延長鹵豬肉的貨架期，但不及人工抗氧化劑BHA 的效果好。尹愛武等人[39]通過各項指標的測定。發現刺兒茶多酚能有效維持豬肉的感官品質與抑制微生物的增長，延長15 d 貨架期，質量分數為1%的刺兒茶多酚對冷卻豬肉的保鮮效果最好。茶多酚能阻礙水分蒸發和病菌侵入。楊濤等人[40]發現茶多酚與海藻酸鈉膜能延長羊肉的保鮮期。付麗等人[41]發現茶多酚的抗氧化作用對牛肉表面褐變的抑制有比較好的效果，在貯藏期間能維持牛肉肉色的穩定。

4.1.3 多酚對水產品的保鮮

由于自身酶和外源細菌的作用，水產品容易腐敗變質，而某些具有抑菌、抗氧化、抑制酶活性的多酚類化合物，則可形成保護膜為水產品保鮮[42]。

張冉[43]在殼聚糖涂膜液中添加茶多酚脂質體與溶菌酶，有效抑制美國紅魚肉的微生物生長、脂肪氧化，且殼聚糖、茶多酚脂質體、溶菌酶的復合抑制了更多種類的微生物生長，貨架期延長15 d 以上。Li T 等人[44]利用葡萄籽提取物（GS） 和茶多酚（TP）與殼聚糖涂料結合，對冷藏紅姑魚片進行保鮮，發現能延長美國紅魚6～8 d 的貨架期。因此，殼聚糖復合保鮮劑更好地提高美國紅魚的保鮮效果，延長貨架期。藍蔚青等人[45]選用茶多酚溶液、竹醋液、銀杏葉提取物制備復配保鮮液，對大黃魚進行保鮮，研究發現在短期內可抑制微生物對魚肉蛋白質的分解和蛋白質的自我溶解，實現短期的有效保鮮。劉焱等人[46]、姜佳星等人[47]研究了茶多酚對魚糜保鮮的影響，發現茶多酚能顯著地保持魚糜凝膠強度，維持感官特性。程荻等人[48]發現不僅茶多酚且葡萄多酚、蘋果多酚也能有效抑制魚糜腐敗變質，作用效果為茶多酚＞葡萄多恩＞蘋果多酚。

4.2 食品添加劑

4.2.1 抗氧化劑

食品中的脂肪、蛋白質等營養成分在空氣中發生氧化反應，會導致食品的腐敗變質。利用多酚特性，可用于食品的防腐保藏。劉玉蘭等人[49]發現茶多酚在用量達到0.4 g/kg 時可將芝麻醬的氧化誘導時間提高了3.9 h，迷迭香提取物用量達到0.70 g/kg時，可將芝麻醬的氧化誘導時間增加1 倍以上，總結出添加茶多酚和迷迭香提取物對提升芝麻醬的儲存穩定性是有效的。腌制豬肉分別使用茶多酚和維C處理，結果表明茶多酚和維C 都具有降低腌制豬肉的亞硝酸鹽殘留量和在一定程度上抑制脂肪氧化的作用[50]。

4.2.2 澄清劑

某些多酚由于其特性會使蛋白質絮凝沉淀，可作為飲料與酒類的澄清劑，收集和清除懸浮顆粒。郭靜婕[51]發現楊桃多酚的使用，提高香蕉汁的透光性，有較好的澄清效果，而且也能抑制香蕉汁的褐變。

4.2.3 輔色劑

多酚是某些色素的前體，在酶的氧化作用下，發生一系列的氧化耦合反應，賦予食品色澤，如紅茶，葡萄酒和啤酒的呈色與酚類物質有密切的關系。邵增瑯等人[52]發現添加茶多酚可提高藍莓花色苷的色度，輔色效果隨茶多酚的濃度增大而增強，隨溫度的降低而增強。

5 多酚的醫療特性

富含多酚的食物和飲料可以提高血漿的抗氧化能力。多酚可以保護細胞成分免受氧化損傷，從而限制各種與氧化應激相關的退行性疾病的風險。

多酚類物質對疾病的作用見表1[53]。

5.1 糖尿病

糖尿病是常見的慢性疾病之一，長期的糖尿病會誘發許多疾病，如視網膜病變、腎臟功能改變和神經病變等[54-55]。目前，已有研究[56]表明多酚可以通過不同的機制影響血糖，如外周組織對葡萄糖的吸收、抑制腸道對葡萄糖的吸收等。多酚類物質對腸道糖苷酶和葡萄糖轉運蛋白的抑制作用，如兒茶素、大豆異黃酮、單寧酸、綠原酸和皂苷等能降低SGlut-1 介導的腸道葡萄糖轉運。洋蔥多酚，尤其是槲皮素具有很強的抗糖尿病活性。最近的一項研究表明[57]，槲皮素能夠保護糖尿病患者氧化應激過程中的變化。槲皮素對糖尿病患者的脂質過氧化和抗氧化系統具有明顯的抑制作用。Lee W C 等人[58]進行的一項研究顯示，木槿提取物中的多酚類物質能夠減輕糖尿病腎病，包括病理、血脂和腎臟的氧化標志物。

表1 多酚類物質對疾病的作用

5.2 多酚與腸道菌群

已有研究[59]證據表明，多酚類化合物通過與腸道微生物群的相互作用，具有抗氧化、抗炎、抗脂肪、抗糖尿病、保護心臟、保護神經和抗癌的作用。腸道微生物群通過將多酚轉化為活性更強的酚代謝物來提高多酚的生物活性。多酚類化合物與腸道菌群的相互作用增加了有益菌的豐度，減少了有害菌的數量。它還產生更多可吸收和有效的酚代謝物[60]。據報道，花青素可以促進腸球菌乳桿菌和雙歧桿菌的生長[61]，通過減少生長基質和黏附位點對致病菌達到抑制作用；富含多酚類化合物的飲食調節了腸道擬桿菌種類的增加，這與多糖降解能力的增加有關。因此，研究人員推測多酚類化合物可能通過調節微生物群來發揮其抗肥胖、抗糖尿病的作用?；ㄇ嗨刂委煖p少體重增加，改善血脂異常，增加能量消耗。此外，花青素顯著增加腸道有益菌群，對肥胖的有益作用與腸道菌群調節作用呈正相關[62]。

5.3 心臟疾病

大量研究表明多酚類物質對心臟疾病有限制作用。如槲皮素，洋蔥中豐富的多酚已被證明通過破壞動脈粥樣硬化斑塊和抑制金屬蛋白酶1（MMP1）的表達，降低冠心病發病的風險。茶多酚具有降低血壓作用，一項對218 名70 歲以上女性的橫斷面研究發現，長期或定期飲用紅茶可以降低血壓，監測沒食子酸排泄，發現飲茶越多，沒食子酸的排泄量越高，血壓越低可能是由于抗氧化活性和內皮功能或類雌激素活性的改善[63]。兒茶素已被證明可抑制動脈壁平滑肌細胞的侵襲和增殖，這一機制可能有助于抑制體內脂質的氧化，減緩動脈粥樣硬化病變的形成，減少血管壁中脂質的沉積[64]。飲用紅葡萄酒或不含酒精的葡萄酒可減少出血時間和血小板聚集，可能是葡萄酒中的多酚抑制冠狀動脈狹窄血栓的形成，抑制血小板聚集來發揮抗血栓作用[65]。

5.4 保護神經

神經退行性疾病主要是由于氧化應激和腦大分子損傷，而抗氧化性高的多酚可為神經系統提供保護。據統計，每天喝三到四杯酒的人比那些少喝或根本不喝的人患癡呆癥和阿爾茨海默病的幾率降低[66-67]。白藜蘆醇可清除過氧化氫自由基，這種有效的抗氧化活性可能與適量飲用紅酒對老年人癡呆的有益作用有關。發現水果和蔬菜汁中含有高濃度的多酚，可延緩老年癡呆癥的發作[68]。西青果多酚能對神經損傷具有保護作用，其作用機制可能是通過緩解氧化應激、降低PC12 細胞DNA 損傷實現[69]；丹參多酚酸鹽輔助治療缺血性腦卒中療效顯著，可改善凝血功能及氧化應激反應，且安全性高[70]。

6 結語

通過綜述植物多酚的種類、作用機理、提取方法、食品應用和醫療特性，發現植物多酚種類、提取方法較多，植物多酚的抗氧化、抑菌、抗癌等作用廣泛應用生活上，如在食品上作為抗氧化劑、抑菌劑、澄清劑等；在醫藥上有保護心血管、抗癌作用、保護神經等。植物多酚更多的提取方法、作用機理與功效需要進一步的研究與探索。