膳食因子對多酚生物利用率影響的研究進展

鄭 妍，隋 勇

1.武漢設計工程學院 食品與生物科技學院，湖北 武漢 430205 2.湖北省農業科學院 農產品加工與核農技術研究所，湖北 武漢 430064

多酚類化合物是食品中一類重要的活性成分，主要包含酚酸、黃酮、花色苷、單寧、原花青素等化合物，廣泛存在于水果、蔬菜、谷物、可可和葡萄酒中[1-2]。近年來，許多研究證實了多酚在促進人體健康、改善慢性代謝疾病、提高機體免疫功能等方面發揮積極作用，這主要是由于分子結構中的多元羥基賦予其優良的抗氧化活性和與酶的結合能力，并使其在體內發揮改善神經系統功能[3]、保護心腦血管[4]、降血糖[5]、抑制晚期糖基化終末產物形成[6]及抗腫瘤[7]等活性。但一些干預試驗研究并沒有確認多酚類物質的生理功效，而這些差異來源于多酚給藥劑量與方式及其生物利用率的差別。尤其溶解性差、生物可及率低、與食品基質的相互作用導致的低生物利用率是影響多酚生理活性發揮及在功能食品中應用的主要因素[8-9]。生物利用率是指膳食中的活性物質被機體吸收利用的量占其在膳食中總量的比例，胃腸道中膳食組分的存在是影響活性物質生物利用率的重要因素[10]。

隨著多酚和食品組分相互作用研究的深入，通過膳食因子改善多酚生物利用率日趨成為研究熱點。諸多研究表明：食品中的多酚會與碳水化合物、蛋白質、脂質、益生菌等膳食因子發生相互作用，改變多酚的存在狀態及吸收代謝，影響其在體內的生物利用率[11-12]。作者綜述了多種膳食因子對多酚生物利用率的影響及提高生物利用率的機制，為富含多酚健康食品的加工及應用提供理論參考。

1 膳食因子對多酚生物利用率的影響

1.1 碳水化合物對多酚生物利用率的影響

由于人們往往是通過攝入水果和飲料來獲取膳食多酚，而這些食物中含有大量的糖類物質，因此研究碳水化合物對膳食多酚生物利用率的影響就顯得尤為重要。多數研究表明碳水化合物的攝入能夠提高酚類物質的生物利用率。相比于單獨的可可粉處理，蔗糖或面包分別與可可粉一起攝入，能夠顯著提高健康成人血清中黃烷醇單體達到最高濃度時的含量[13]。Serra等[14]研究發現，在體外胃腸道消化模型中，富含碳水化合物的食物(主要含淀粉和麥芽提取物)和葡萄籽原花青素共同處理顯著增加了胃中(+)-兒茶素和(-)-表兒茶素的含量，且大鼠灌胃混合物2 h后血漿中葡萄糖醛酸化(-)-表兒茶素的含量顯著增加。給大鼠持續灌胃草莓鞣花酸單體/二聚體和低聚果糖4周，盲腸消化液中鞣花酸和血漿中鞣花酸代謝物含量明顯高于僅攝入鞣花酸單體/二聚體的大鼠[15]。用異黃酮單獨給大鼠灌胃，染料木素和大豆苷元被立即吸收，在外周血中，二者濃度迅速上升到峰值后快速下降，24 h內完全消失，而用異黃酮和低聚果糖同時灌胃后，通過促進這兩種化合物的腸吸收延長了其在外周血中的下降速度，48 h時仍可檢出[16]。Piazza等[17]研究發現更年期女性分別食用添加菊粉的大豆異黃酮和單獨的異黃酮21 d后，異黃酮+菊粉組女性血漿中大豆苷元和染料木素的濃度分別比異黃酮組高38%和91%。Tamura等[18]分別向含等量蘆丁的飼料中添加5%的果膠和纖維素灌胃小鼠14 d，果膠-蘆丁組小鼠血漿中槲皮素和異鼠李素的含量都顯著高于纖維素-蘆丁組，且對兩組小鼠糞便中的腸道菌群分析發現果膠-蘆丁組小鼠腸道菌群更加豐富。大鼠空腸中注入槲皮素糖苷和蜜二糖60 min后，血漿中槲皮素衍生物的濃度顯著高于僅注入槲皮素糖苷的大鼠[19]。

1.2 脂質對多酚生物利用率的影響

Ortega等[20]采用體外消化模型評價脂肪含量對可可多酚(含原花青素、黃酮和酚酸)可消化性和生物利用率的影響，結果表明可可濃縮液(約含脂肪50%)中原花青素可消化性高于可可粉(約含脂肪15%)，尤其是在十二指腸中的消化性顯著增強。Lesser等[21-22]研究發現含有17%脂肪膳食的豬血清中槲皮素的生物利用率顯著高于3%的脂肪膳食，且膳食脂肪的脂肪酸類型也會影響槲皮素的生物利用率，豬膳食中分別添加中鏈脂肪酸三酰甘油酯和長鏈脂肪酸三酰甘油酯，血清中總槲皮素的含量分別提高了38%和12%，且膳食中添加中鏈脂肪酸三酰甘油酯的豬血清中總槲皮素含量達到最大值的時間顯著延長。Guo等[23]研究了超重成人在攝入槲皮素的同時分別食用無脂(<0.5 g)、低脂(4.0 g)和高脂(15.4 g)早餐，相比于無脂早餐，食用高脂早餐顯著增加了血漿中槲皮素和異鼠李素達到吸收峰值的濃度，分別提高了45%和40%。高脂高糖膳食顯著增加了大鼠攝入葡萄籽原花青素后尿液中共軛兒茶素和共軛表兒茶素的含量，這與高脂高糖膳食誘導上調肝臟代謝酶活性相關[24]。大鼠同時攝入茶多酚和黃油改變了茶多酚在體內的吸收代謝，血漿中游離兒茶素的濃度降低，而共軛兒茶素的濃度增加[25]。

1.3 蛋白質對多酚生物利用率的影響

多酚化合物澀味的產生是其與唾液中富含脯氨酸的蛋白質結合在口腔中生成沉淀的結果，事實上多酚類物質也會與食品中的蛋白質及機體中的消化酶產生相互作用，而這種相互作用的產生也會影響多酚化合物的生物利用率[11,26]。由于多酚與蛋白質之間的相互作用受多酚和蛋白質種類及反應條件的影響較大，影響二者相互作用后多酚在胃腸道中的釋放和吸收，進而導致多酚生物利用率的差異[27-28]。陶亞丹[29]研究了牛奶和豆奶對不同果蔬汁多酚生物可及性的影響，牛奶可顯著提高葡萄汁、橙汁、柚子汁和獼猴桃汁多酚的生物可及性，而對蘋果汁多酚的生物可及性無顯著影響；豆奶僅提高了橙汁和獼猴桃汁多酚的生物可及性，降低了蘋果汁和柚子汁多酚的生物可及性，對葡萄汁多酚的生物可及性無顯著影響。大豆蛋白與龍蒿多酚相互作用形成的復合物，目標多酚(DMC-2)在體外腸消化模型中的轉運率為50.2%，明顯高于單獨龍蒿多酚的27.1%，且等劑量灌胃小鼠后，血清中DMC-2的吸收率為0.22%，也明顯高于單獨龍蒿多酚的0.03%[30]。Fu等[31]研究發現酸奶可通過增加姜黃素在食品體系中的溶解度提高其在體外消化模型中的生物可及性。而另外一些研究卻得出了不同的結論，牛排與可可粉一起攝入，雖然對健康志愿者血清中總黃烷醇的吸收量無顯著影響，但會加速機體對黃烷醇的排泄，降低黃烷醇的生物利用率[32]。牛奶與可可飲料共同攝入并不會顯著影響血清中可可黃烷醇的生物利用率[33]，而牛奶或豆奶的攝入也不會顯著影響葡萄酒和葡萄多酚在健康男性血漿和尿液中的水平[34]。

1.4 益生菌對多酚生物利用率的影響

Li等[35]研究在體外10種膳食來源的乳酸菌與荔枝皮原花青素的相互作用，結果發現嗜熱鏈球菌(Streptococcusthermophilus)和干酪乳桿菌(Lactobacilluscasei-01)2種菌株在低濃度LPPC下生長不受抑制，在對數生長期內還能將原花青素進行生物轉化生成新的化合物，而且顯著提高了LPPC的總抗氧化能力，說明乳酸菌可作為提高荔枝果皮原花青素生物利用率的外源膳食。將荔枝皮原花青素和Lactobacilluscasei-01同時灌胃大鼠，尿液中酚類物質含量顯著增加，肝臟抗氧化能力和Ⅱ相代謝酶活性也明顯提高，而血清中表兒茶素含量顯著降低，表明Lactobacilluscasei-01并未提高原花青素的吸收，而是通過代謝轉化原花青素提高多酚生物利用率和活性[36]。Gil-Sánchez等[37]在動態胃腸道模擬器中加入植物乳桿菌(LactobacillusplantarumCLC 17)，與單獨消化葡萄多酚相比，橫結腸和降結腸中多酚代謝產物苯甲酸、沒食子酸、3-甲氧基沒食子酸、丁香酸和香草酸的含量顯著增加。Morais等[38]研究表明，經LactobacillusacidophilusLA-05和Bifidobacteriumanimalisssp.lactisBB-12發酵的紅心火龍果中兒茶素、表沒食子兒茶素沒食子酸酯和原花青素B2的生物可及性顯著增加。健康志愿者共同攝入橙汁和微膠囊益生菌(BifidobacteriumlongumR0175)4周，代謝后經尿液排泄的多酚類物質明顯增加，表明益生菌提高了橙汁中黃烷酮的生物利用率[39]。Filannino等[40]研究發現仙人掌果肉與乳酸菌(Lactobacillusplantarum和Lactobacillusbrevis)相互作用的發酵液，在離體腸道Caco-2/TC7細胞中的抗氧化和免疫功能顯著增強。食物中的黃酮醇和黃烷酮通常被蕓香糖糖基化而阻礙了其在小腸中的吸收，研究表明：腸道菌群和雙歧桿菌具有酚酸脫羧酶活性，能夠水解蘆丁苷釋放糖苷配基，提高蘆丁生物利用率[41]。類似的研究表明，一些乳酸菌具有β-葡萄糖苷酶活性，能夠通過水解類黃酮共軛化合物釋放游離多酚，從而提高其生物利用率[42-43]。

1.5 抗氧化劑對多酚生物利用率的影響

Vc等抗氧化劑能夠抑制多酚化合物發生氧化從而提高酚類物質的生物利用率。許多酚類物質，如表沒食子兒茶素(EGC)和表沒食子酸酯(EGCG)等，易發生自氧化，尤其在小腸相對較高的pH值環境下會加速自氧化過程[44]。一些茶葉提取物飲料通常也含有一定量的Vc，能夠抑制茶多酚發生氧化，在小腸消化模型中，Vc的存在將EGC和EGCG的回收率由4%和12%分別提升至54%和72%[45]。Peters等[46]研究發現大鼠攝入含有Vc和蔗糖的綠茶提取物，血清中EGC和EGCG的吸收率分別比攝入單純綠茶提取物提高了2.5倍和3.0倍，綠茶提取物生物利用率的提高與Vc和蔗糖增加了其腸道吸收有關。成人攝入含有Vc、硒和N-乙酰半胱氨酸等抗氧化劑的綠茶提取物后，EGCG的吸收率提高了14%[47]。在體外胃腸道消化模型中，當紅甘藍與富含類胡蘿卜素的櫻桃番茄、菠菜等蔬菜共同消化時，總花色苷的生物可及性顯著提高[48]。

1.6 其他酚共存對多酚生物利用率的影響

其他酚類物質共存也會影響多酚化合物的生物利用率。細胞試驗結果顯示，橙皮素在其他黃酮、異黃酮及黃烷醇的存在下，通過Caco-2細胞發生轉運的量顯著增加[49]。Fale等[50]研究發現迷迭香酸在Caco-2細胞中的生物利用率在芹菜素和木犀草素存在下顯著提高，吸收轉移率由原來的33%增加至90%，且黃酮對其他酚類物質生物利用率的影響與其濃度有關，當黃酮濃度低于50 μmol/L時，會稍稍降低其他酚類物質發生轉運，而高濃度的黃酮可能通過抑制酚類化合物向細胞外的轉運提高了其生物利用率。姜黃素能夠顯著提高茶多酚在離體山羊腸中的通透性，且相比于單獨的茶多酚，姜黃素和茶多酚混合溶液在高脂膳食大鼠模型中展現出更強的降血脂活性[51]。

2 膳食因子提高多酚生物利用率的機制

膳食中可溶性膳食纖維、可消化的碳水化合物、脂肪、益生菌、抗氧化劑及共存多酚大都具有提高多酚生物利用率的效果，其可能的機制包括改善胃腸道生理功能從而促進腸吸收，增強多酚化合物的穩定性，提高腸道菌群中有利微生物組成促進多酚化合物發生轉化等[11,52-54]。多種膳食因子提高多酚生物利用率的效果及機制，結果見表1。

表1 膳食因子提高多酚生物利用率及機制Table 1 Mechanisms of dietary factors in improving the bioavailability of polyphenol

表1(續)

3 展望

隨著近年來膳食組分與多酚相互作用及對多酚生物利用率研究越來越多，以及其他活性成分與多酚協同增效作用的研究日漸受到關注，通過調整膳食組成是改善多酚生物利用率的一種有效途徑。但現有多酚生物利用率的研究存在如下問題：多數研究采用體外胃腸道消化和正常動物試驗模型，并不能全面反映膳食因子對多酚生物利用率的影響；一般僅考慮單一膳食因子的影響作用，忽略了在復雜飲食下的相互作用對多酚生物利用率的影響。針對上述問題，未來應當在如下方面進一步開展研究：更多在動物及臨床試驗下研究，并構建不同疾病模型研究膳食因子對多酚生物利用率的影響，為后續功效研究及準確定位適應人群提供理論參考；研究復雜飲食下膳食因子與多酚相互作用，以及對其生物利用率和生理活性的影響。多酚的生理功能已經得到廣泛驗證，一些發達國家已經將多酚攝入量納入膳食營養調查，并針對不同人群給出每日推薦攝入量，因此研究各種膳食因子對多酚生物利用率的影響，對開發多酚功能食品、提高生物利用率、制定國民膳食指南、提高人民健康水平具有顯著的促進作用。