天然酚类色素生理与药理作用的研究进展

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摘要：天然酚类色素因无毒无害、着色鲜艳，且有重要的生理药理作用而受到重视。本文将近年酚类色素种类及其生理与药理作用的研究进展作一综述。

关键词：天然酚类色素；种类；结构；生理与药理作用

中图分类号：Q946.8文献标识码：A文章编号：1672-979X(2007)10-0063-03

Progress on Physiological and Pharmacological Actions of Natural Polyphenol Pigments

WANG Jin-ting

(Department of Biology and Chemistry, Liaocheng University, Liaocheng 252000, China)

Abstract：The natural polyphenol pigments have been paid more attention to because of innocuity, bright color and important functions in physiology and pharmacology. Based on the latest research results in recent years, this article provides an overview on classification, physiological and pharmacological actions of natural polyphenol pigments.

Key words：natural polyphenol pigments; classification; structure; physiological and pharmacological action

天然色素包括植物、动物和微生物色素，植物色素是天然食品色素的主要来源。植物色素按其化学结构分为4类，以叶绿素为代表的吡咯类色素[1] ；以胡萝卜素、番茄红素等为代表的多烯类色素；以花青素、类黄酮等为代表的酚类色素；以甜菜素、紫草红素等为代表的酮醌类色素。

因天然酚类色素有特殊的分子结构，不仅色泽鲜艳、安全无毒，而且具有独特的生理与药理作用，广泛用于食品着色、化妆美容和医药保健。现将天然酚类色素的化学结构与种类、生理与药理作用的研究进展作一综述。

1酚类色素的种类和化学结构

天然酚类色素包括花青素、花黄素和鞣质3类，存在于细胞液。酚类色素多以6C-3C-6C为基本骨架，由2个苯环（A、B）通过三碳链相互联结，常有羟基、甲基、甲氧基、异戊烯基等取代基，基本结构为2-苯基并吡喃，同时在苯环上至少含有2个羟基，为多酚衍生物，又称植物多酚。

1.1花青素(anthocyanidin)

花青素的基本结构为2-苯基并吡喃盐。在3，5，7-碳位上有取代羟基，B环各碳位上有羟基或甲氧基，形成了多种花青素。自然状态下，3，5-碳位上常和糖结合成糖配体，以糖苷形式存在，称为花色苷。已知的花青素有20多种，重要的有天葵色素(花葵素)、矢车菊素、飞燕草色素(翠雀素)、芍药色素、牵牛色素和锦葵色素(二甲花翠素)等6种[1]；成苷的糖主要有：葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖5种。植物中含花色苷少的仅1种，如黑莓，多的达21种。

1.2花黄素（xantheine）

花黄素的基本结构是2-苯基苯并吡喃酮。分子中含1个酮式羰基，羟基衍生物多为黄色，故称类黄酮。重要的类黄酮有黄酮(flavones)、黄酮醇(flavonols)、黄烷酮(flavanones)、异黄酮(isoflavones)、黄烷醇(flavanols)、黄烷酮醇(flavanonols) 、查耳酮( chalcone)等[2]。花黄素苯环上的氢原子可被羟基、甲基、甲氧基等取代，衍生出多种黄酮色素，这些黄酮色素也能与糖结合成苷。重要的花黄素有槲皮素、橙皮素、柚皮素、杨梅素、柠檬素、红花素等。

1.3鞣质（tannin）

鞣质又称单宁，最早于1796年由Seguin提出，1962年Bate Smith明确了定义。后研究发现单宁有效成分远远超出了原定义范围，1981年Haslam提出“植物多酚”的概念，植物多酚包括单宁及与单宁有生源关系的化合物[3]。这里所称单宁是除花色苷、类黄酮以外的酚类色素物质，是植物中一类具有涩味的混合物，分子结构中含多个酚羟基。单宁包括水解单宁和缩合单宁2类，水解单宁可水解为单体，由单体通过酯键形成，有酯式或苷式结构；缩合单宁不易水解，单体分子之间以C-C键相连而成[4]。常见的单体有儿茶素、原儿茶酸、没食子酸、焦性没食子酸等。单宁既可作呈味物质，又可作呈色物质，这与其理化性质有关。

当前，研究较多的植物多酚有葡多酚(GPC)、茶多酚(TP)、莓多酚、苹果多酚等；使用较多的天然酚类色素主要有花生内衣色素、玫瑰茄色素、茶黄色素、姜黄色素、黑豆红、越桔红、甘薯红、沙棘黄等。

2天然酚类色素的生理与药理作用

2.1清除自由基、抗氧化、抗衰老作用

体内过量的自由基是人体衰老、致病的根源。生物体内常见的自由基有超氧阴离子自由基（-O2-）、羟基自由基（-OH）、烷氧基自由基（RO-）等。生物体内的抗氧化物质, 如谷胱甘肽(GSH) 、超氧化物歧化酶(SOD) 、过氧化氢酶(CAT)等，可保护细胞免受自由基伤害,但随着年龄的增长, 其防御能力会逐渐下降。近年研究表明, 酚类物质有极强的抗氧化、抗自由基和抗衰老的能力。酚类色素抗氧化的分子机制，一是消除自由基，二是调节与自由基有关的酶。

2.1.1消除自由基一是酚羟基的还原反应，使自由基灭活；二是与金属离子发生螯合反应，阻断自由基的产生。酚类色素既可以阻止自由基产生，又能捕获已产生的自由基。芹菜中含有大量的黄酮类物质，严建刚等[5]研究了芹菜提取物对-O2-、-OH、-DPPH（1，1-二苯基-2-苦基苯肼自由基）3种自由基的清除作用，结果表明，芹菜提取物对3种自由基均有较强的清除能力，并呈现明显的量效关系。

2.1.2抑制氧化酶，保护抗氧化酶，调节抗氧化酶活性生物体内许多氧化酶与自由基生成有关，如P-450酶系、脂氧化酶等，酚类色素不仅能抑制多种氧化酶，还能保护抗氧化酶，增强机体内抗氧化酶活性。郜卫华等[6]在沙土鼠脑缺血再灌注实验中，观察到TP可防止SOD活性下降。王舒然等[7]研究了姜黄素在高血脂时的抗氧化作用，结果表明，能降低血清和肝匀浆中的脂质过氧化物(TBArs)，提高肝的抗氧化能力(T-AOC)，增强SOD和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性。

对酚类色素抗氧化作用的研究很多，如紫心甘薯色素,能清除氧自由基、抗脂质过氧化及抗H2O2引发的红细胞溶血作用[8]；儿茶素抗氧化强度与其分子结构的羟基数量和位置有关，并与维生素E、C，苹果酸，柠檬酸有协同作用[9]；玉米紫色植株花色苷有抗氧化、延缓果蝇衰老的作用[10]；苹果多酚（苹果皮色素）能显著抑制脂质过氧化，并能增强机体内源性抗氧化酶活性等[11]。

2.2对心血管系统的保护作用

2.2.1保护心肌、血管，调节毛细血管脆性和通透性研究表明，GPC可减轻大鼠缺血后心肌损伤，有保护心肌和血管内皮细胞的作用[12]；生物类黄酮能调节心肌收缩、改善心肌舒张和心血管平滑肌收缩的功能 [13]；芦丁( rutin) 、儿茶素(catechin) 等能降低血管脆性及通透性，可用作防治高血压及动脉硬化的辅助治疗药[1]。

2.2.2降低血脂和胆固醇，预防高血压、冠心病王舒然等[7]的研究表明，姜黄素有降血脂作用，其机制可能与增加载脂蛋白A(apoA)含量，促进高密度脂蛋白胆固醇HDL代谢，降低载脂蛋白B(apoB)含量，抑制低密度脂蛋白胆固醇LDL代谢有关。此外，TP还能防止动脉粥样硬化，降低血压[9]。

2.3抗突变、抗肿瘤作用

虽然目前对酚类色素防癌、抗癌的机制尚不完全清楚，但公认有3条途径：（1）对抗自由基；（2）抑制癌细胞生长；（3）抑制致癌、促癌因子，保护细胞免受致癌物损害[14]。

2.3.1抑制癌细胞生长研究表明，姜黄素对人白血病HL60、红白血病K562、胃癌SGC 7902 、肝癌Bel7402 细胞和小鼠S180 肉瘤及艾氏实体瘤等均有明显的抑制作用。闵智慧等[15]研究了姜黄素诱发肿瘤细胞凋亡，阻断肿瘤细胞生长信号传导通路和抑制肿瘤血管生成等作用机制。陈信义等[16]进行了TP对多种移植性小鼠乳腺癌组织影响的研究，结果表明，TP不仅可减少肿瘤组织血管内皮生长因子（VEGF）的合成，而且通过阻断VEGF 信号通路，抑制VEGF 介导的肿瘤新生血管生成。

2.3.2 抑制致癌、促癌因子辐射、自由基是致癌的重要因子。研究表明，TP不仅可抑制多种化学致癌物如苯并芘、黄曲霉素、亚硝基甲脲、亚硝酸钠等的诱变，且对抗癌药物（丝裂霉素C、氟脲嘧啶、盐酸氮芥等）的诱变毒性也有一定的抑制作用[17]。刘海珍等[13]研究发现，GPC对急性和亚急性60Co-γ射线引发的外周血白细胞数量减少、免疫机能下降、染色体畸变和DNA损伤等均有抑制作用，表明GPC有较好的抗辐射作用[13]。

2.4抑菌、消炎、抗病毒作用

研究表明，GPC可抑制细菌和病原体孢子生长，对单纯疱疹病毒（HSV）引起的持续性皮肤损害有保护作用[12]。儿茶素是TP的主要成分，它有4种同分异构体，对人体艾滋病毒有抑制作用[9]。生物类黄酮如银杏叶黄酮、槲皮素、桑色素（morin）、山奈酚等均有抑菌和抗病毒作用[13]。类黄酮抗炎机制可能与其抑制前列腺素（PG）合成中脂氧化酶（LOX）活性有关，临床上常用类黄酮药物治疗脓肿、溃疡等症。

2.5解痉、平喘、抗过敏作用

研究表明，苦参素能明显对抗组胺、乙酰胆碱及氯化钡兴奋气管平滑肌作用。平喘的机制可能与增大平滑肌细胞内cAMP/cGMP比值，降低游离钙离子水平，抑制平滑肌兴奋有关。研究显示，儿茶素对组胺释放和透明质酸酶均有明显的抑制作用，但儿茶素主要抑制快速过敏反应，对迟发性过敏反应作用不强[17]。

2.6提高机体免疫力

类黄酮能增强机体非特异免疫和体液免疫功能，但机制尚不明了，有待深入探讨[13]。李新建等[21]研究发现，姜黄素能增加小鼠腹腔巨噬细胞吞噬功能并抑制脾淋巴细胞核NF-κBp65蛋白表达，从而起到免疫调节作用。单宁免疫调节作用可能与其提高染色体修复能力有关[4]。

2.7雌激素样作用[19]

许多生物类黄酮因结构与己烯雌酚相似而具有雌激素样作用，作用机制与类黄酮与雌激素受体（estrogen receptor，）亲和性有关。大豆异黄酮( soybean isofl-avones, SIF) 是典型的植物雌激素，既能替代雌激素与ER结合发挥雌激素样作用，又能干扰雌激素与ER结合发挥抗雌激素作用且安全性较高。因此，具有防治更年期综合征，抑制肿瘤和血管生成, 抗骨质疏松等作用。近年研究发现，SIF在致癌、生殖、内分泌、免疫方面具有潜在毒性。

2.8护肝、益肾作用

生物类黄酮用于治疗急慢性肝炎、肝硬化、脂肪肝及因半乳糖胺和CCl4等引起的中毒性肝损伤均有一定效果，其护肝机制在于抗氧化和抗自由基作用[13]。单宁能抑制肝脏线粒体脂质过氧化。单宁聚合程度越大，酚羟基越多，抑制自由基作用越强，保护肝肾效果越好[4]。

2.9毒理作用

毒理实验证明，多数天然酚类色素对人体无害，可作为食品添加剂使用，安全性好，但过量食用有一定的毒副作用。

综上所述，天然酚类色素不仅可用于食品着色，而且有降血脂、降血压、抑菌、防癌、抗氧化、抗衰老等作用， 现已开发出许多保健品和药品，如芦丁镁络盐、羟乙基槲皮素、生物类黄酮散、生物类黄酮软膏等药物，及银杏茶、苦荞醋、银杏健忆胶囊、茶族益脂胶囊、越橘益视胶囊等保健品。但对天然酚类色素的生物活性机制尚需深入研究。

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