姜黃素藥食特性研究進(jìn)展

高 鵬，許，馬海然，李洪亮，3，高可染

（1.內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特011500；2.蒙牛高科乳制品（北京）有限責(zé)任公司，

北京101100；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)乳品與奶牛繁育生物工程技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)實驗室，內(nèi)蒙古呼和浩特011500）

姜黃屬芭蕉目姜科、多年生草本植物，生長地區(qū)集中在我國亞熱帶，是常用的藥食同源原料，在食品加工生產(chǎn)過程中主要作為食品添加劑應(yīng)用[1]。姜黃的主要化學(xué)成分是萜類和酚類物質(zhì)，也含有少量的生物堿等其他活性成分，目前針對姜黃的主要研究多為姜黃素化合物的醫(yī)用研究。

1 姜黃素的化學(xué)特性

從姜黃根莖中提取的姜黃素是一種重要的生物活性物質(zhì)。很長時間以來一直被廣泛用作藥用植物和食品添加劑。其藥用性質(zhì)歸因于姜黃類化合物，包括姜黃素（姜黃素I）、去甲氧基姜黃素（姜黃素II）和雙脫甲氧基姜黃素（姜黃素III）[2]。目前，使用的姜黃素中，姜黃素I，姜黃素II和姜黃素III 3種結(jié)構(gòu)的占比分別為77%，17%，3%，以及部分其他化合物。姜黃素是一種不溶于水的化合物，卻能很好地溶于乙醇等有機(jī)溶劑中。姜黃素的分子量為368，熔點(diǎn)在183℃[3]。姜黃素在不同有機(jī)溶劑中對應(yīng)的吸收值也不同，在甲醇、乙腈、乙醇中，姜黃素分別在波長450，524，549 nm處出現(xiàn)最大吸收峰值。姜黃素在磷酸鹽緩沖液中容易快速降解，30 min內(nèi)降解率達(dá)90%[4]。

姜黃素I（77%）見圖1，姜黃素II（17%）見圖2，姜黃素III（3%）見圖3。

圖1 姜黃素I（77%）

圖2 姜黃素II（17%）

圖3 姜黃素III（3%）

2 姜黃素的抗癌特性

姜黃素長期以來被認(rèn)為是一種對健康有益的藥食成分。大量研究表明，姜黃素具有抗癌活性，可以作為一種預(yù)防或治療癌癥的藥物，也可作為單一或聯(lián)合化療藥物。姜黃素在癌癥治療中有一定效果，可協(xié)同提高癌癥治療過程中化療藥物的效果，減少因化療藥物帶來的毒副作用[5]。姜黃素也是眾所周知的抗炎活性物質(zhì)，癌癥通常發(fā)生在慢性炎癥條件下，因此姜黃素也成為預(yù)防癌癥前期常使用藥物。與大多數(shù)作用于特定癌癥發(fā)病時期的化療藥物不同，姜黃素作用于癌癥發(fā)病的各個時期（原癌基因激活、癌細(xì)胞增殖、癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和癌細(xì)胞凋亡）[6]。

癌癥的發(fā)病與遺傳不穩(wěn)定性有關(guān)，原癌基因是許多靶向基因的主要修飾因子。原癌基因的突變在多種腫瘤疾病中被發(fā)現(xiàn)。癌基因失調(diào)是腫瘤產(chǎn)生的第一步。研究表明，姜黃素對癌基因有一定抑制作用，其主要抑制癌基因下游效應(yīng)物，同時姜黃素還表現(xiàn)出能夠抑制細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的抗癌特性[7]。在不同癌癥時期、針對特定的細(xì)胞類型、使用不同濃度的姜黃素都會產(chǎn)生對抗癌細(xì)胞增殖的作用。低劑量姜黃素會導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯，而高劑量姜黃素則會誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。細(xì)胞增殖受多種細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白的控制，尤其是細(xì)胞周期蛋白和細(xì)胞周期蛋白依賴激酶家族，其表達(dá)與腫瘤發(fā)生密切相關(guān)[8]。

姜黃素抗癌特性見圖4。

圖4 姜黃素抗癌特性

姜黃素具有誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的生物活性，主要通過線粒體死亡途徑引起癌細(xì)胞死亡。在癌癥治療中使用姜黃素，可以加強(qiáng)化療藥物對于癌細(xì)胞的藥物毒性。與其他癌癥藥物聯(lián)合使用時，姜黃素可作為一種化學(xué)增敏劑克服癌癥早期化療耐藥性，降低病死率。許多文獻(xiàn)報道了姜黃素在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中的抑制作用。腫瘤轉(zhuǎn)移是一個多步驟的過程，主要包括腫瘤血管化、癌細(xì)胞脫離、增加細(xì)胞侵襲等[9]。

姜黃素癌癥預(yù)防特性見表1。

表1 姜黃素癌癥預(yù)防特性

3 姜黃素的抗炎活性

流行病學(xué)的研究理論支持癌癥通常起源于慢性炎癥的觀點(diǎn)。目前，慢性炎癥逐漸成為癌癥的第七特征。炎癥是機(jī)體對損傷反應(yīng)的一個重要生理過程，在生物酶和細(xì)胞因子的作用下，炎癥細(xì)胞介導(dǎo)修復(fù)組織損傷。癌癥和炎癥之間存在內(nèi)外聯(lián)系，外源性途徑由促進(jìn)癌癥發(fā)展的炎癥誘導(dǎo)，而內(nèi)源性途徑則由遺傳不穩(wěn)定性驅(qū)動。試驗證明，使用姜黃素可以減少中性粒細(xì)胞的浸潤率、抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)、降低絲氨酸活性，達(dá)到抑制結(jié)腸細(xì)胞的炎癥反應(yīng)[10]。大量研究表明，NF-kB在慢性炎癥向癌癥發(fā)展過程中起關(guān)鍵作用。NF-kB可以參與調(diào)節(jié)免疫和炎癥反應(yīng)，以及癌細(xì)胞增殖和凋亡的幾個基因的表達(dá)，是多種炎性細(xì)胞因子和黏附分子表達(dá)必需的物質(zhì)，并且通過激活促進(jìn)癌變的生長因子基因、原癌基因和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子，在癌癥細(xì)胞增殖過程中發(fā)揮重要作用[11]。姜黃素的化學(xué)結(jié)構(gòu)中有很多功能基團(tuán)可以參與抗氧化作用，幫助減少和清除自由基，降低活性氧生成，從而幫助減少脂質(zhì)過氧化物的生成，因此姜黃素除了在醫(yī)藥領(lǐng)域作為抗炎癥制劑外，同時也常被應(yīng)用在食品和化妝品中，作為抗氧化劑。

4 姜黃素的保護(hù)肝臟特性

隨著逐年升高的發(fā)病率，酒精性肝病不斷威脅人類健康。酒精誘導(dǎo)下的肝損傷未經(jīng)有效的治療，會演變?yōu)榫凭灾靖巍⒕凭愿窝缀透卫w維化等肝臟疾病。在酒精性肝病的早期，酒精誘導(dǎo)肝細(xì)胞脂質(zhì)代謝發(fā)生素亂，促進(jìn)脂質(zhì)在肝細(xì)胞內(nèi)大量堆積，形成肝細(xì)胞脂肪變性。肝細(xì)胞脂質(zhì)過度堆積，影響肝細(xì)胞的解毒能力和肝細(xì)胞的生長。肝細(xì)胞對有毒物質(zhì)的清除能力逐漸喪失，在脂肪堆積的過程中及酒精代謝中產(chǎn)物乙醛等有害物質(zhì)的雙重攻擊下，肝細(xì)胞開始壞死。使用姜黃素調(diào)控氧化應(yīng)激與酒精代謝通路改善酒精誘導(dǎo)的肝損傷，試驗證明姜黃素可以減少酒精性肝病誘導(dǎo)的高血脂癥，減少肝臟脂肪變性，抑制FXR與Nrf2轉(zhuǎn)錄水平，姜黃素可提升轉(zhuǎn)錄因子的mRNA的表達(dá)水平[12]。姜黃提取物及姜黃素能夠通過抗炎、抗氧化、抑制纖維化等來保護(hù)肝臟。通過CCL4誘導(dǎo)的大鼠肝損傷模型試驗證明，姜黃醇提取物和姜黃素抑制急性和慢性應(yīng)激中的肝臟ROS，恢復(fù)改變的ER折疊狀態(tài)，調(diào)節(jié)ER應(yīng)激和由此產(chǎn)生的肝臟血脂異常，從而促進(jìn)了CCl4誘導(dǎo)的肝損傷的恢復(fù)[13]。研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可維持肝臟抗氧化活性，抑制脂質(zhì)過氧化能力，并在小鼠急性乙醇給藥后抑制炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而有效預(yù)防急性乙醇誘導(dǎo)的小鼠肝損傷[14]。研究表明，姜黃素可以作用于膽堿代謝以增加肝臟中脂肪的代謝，從而預(yù)防脂肪肝[15]。研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可通過上調(diào)抗氧化活性和抑制NF-κB、IL-1β、TNF-α和IL-12的表達(dá)降低CCl4誘導(dǎo)的鯉魚肝臟損傷。結(jié)果表明，姜黃素對肝臟有一定保護(hù)作用[16]。

5 姜黃在食品中的應(yīng)用

姜黃素作為添加劑常被添加到動物飼料中，大量試驗數(shù)據(jù)顯示，添加一定劑量姜黃素可以刺激水生魚類的魚苗生長速度，提升魚類的免疫力，增強(qiáng)魚體自身抗氧化能力，同時具有一定抑菌性，少量姜黃素會改善魚體色澤，在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中達(dá)到最大經(jīng)濟(jì)效益[17]。對鯽魚進(jìn)行1個月姜黃素投喂試驗，姜黃素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0~0.6%，以鯽魚生長速率為指標(biāo)。結(jié)果表明，在鯽魚飼料中添加姜黃素可顯著提升魚苗生長速率，也刺激魚體內(nèi)蛋白酶的活性，隨著添加量的不斷增加，魚體質(zhì)量、色澤、長度都顯示出正相關(guān)[18]。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中常使用抗生素減少魚類肝臟疾病，但容易造成二次富集，但使用姜黃素可以解決這一問題，提升食品安全。

姜黃在我國是一種應(yīng)用廣泛的中草藥，曾在《本草拾遺》、《本草綱目》等中醫(yī)藥著作中記載收錄。在印度是種植超過5 000多年歷史的植物，有著“萬能藥”的美譽(yù)，起初被人們用作染料，后來應(yīng)用到改善消化、減輕骨骼關(guān)節(jié)病[19]。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，從食品到飲料再到專業(yè)的膳食補(bǔ)充劑，全球都在推出姜黃相關(guān)產(chǎn)品，SPINS公司調(diào)研報告顯示，2018年美國銷售額達(dá)到1 200萬美元，2019年娃哈哈推出解酒護(hù)肝飲品姜黃醒素，Golden Brew推出姜黃蘋果醋，湯臣倍健出品姜黃醒酒飲料。姜黃不僅應(yīng)用在飲料領(lǐng)域，在冷熱谷物品類中也增長顯著，谷物類消費(fèi)者針對產(chǎn)品標(biāo)簽中添加姜黃的產(chǎn)品更感興趣，同時將姜黃與益生菌相結(jié)合，推出維護(hù)日常機(jī)體免疫的營養(yǎng)包[20]。

6 結(jié)語

姜黃素的藥用價值明顯，在癌癥治療方面潛力巨大，作為預(yù)防性治療劑不斷被接受。它影響致癌物的多個過程，提升了化療耐藥性。分析總結(jié)了目前關(guān)于姜黃素的醫(yī)療藥用價值，結(jié)果顯示食品領(lǐng)域的應(yīng)用研究還需要進(jìn)一步深入，關(guān)于更深層次的功能作用機(jī)理也需要驗證。