何 强，董静雯

(四川大学轻纺与食品学院，四川 成都 610065)

果蔬富含多种植物化学物质，是膳食的重要组成部分。果蔬中除含必需的维生素和矿物质之外，还含有纤维素、类胡萝卜素、植物甾醇等植物源成分，有益人体健康。多酚类化合物是一类具有生物活性的植物次生代谢产物，是果蔬中含量最多的生物活性成分。本文综述了果蔬中多酚的结构、种类及其典型化学特性，重点介绍了其功能特性及其在食品、日用化妆品、医药等领域的应用，为其在各领域中的深入研究和开发利用提供参考。

1 果蔬中的多酚

1.1 多酚的结构

多酚类化合物是果蔬中最重要的一类植物次生代谢产物。多酚的种类繁多，结构复杂，但均含有带一个或多个羟基基团的苯环结构。多酚类化合物按化学结构可分为水解单宁和缩合单宁2大类。水解单宁是由酸及其衍生物与葡萄糖或多元醇通过酯键形成的化合物，属C6·C1型酚类，根据分解产生的酚酸种类，可分为没食子单宁、鞣花单宁等。没食子单宁水解产生没食子酸，鞣花单宁水解产生六羟基联苯二酸和鞣花酸(图1)。缩合单宁是由黄烷类单体缩合而成的寡聚物或多聚物，其分子骨架为C6·C3·C6，两个芳香环(A环、B环)之间以一个三碳链(C-2，C-3，C-4)连接。黄烷-3-醇类是典型的缩合单宁前体，通常被称为儿茶素和表儿茶素。儿茶素和表儿茶素可形成聚合物，即原花青素，原花青素在酸催化下裂解产生花青素(图2)[1]。与水解单宁相比，缩合单宁的结构更复杂，由于缩合单宁单元间是以C-C键连接的，空间位阻的存在使其构象更稳定[2]。

图 1 食品中的典型酚酸

图 2 黄烷-3-醇类和原花青素[1]

1.2 果蔬中多酚的种类

果蔬中的多酚类化合物不仅包括水解单宁(包括没食子单宁和鞣花单宁等)和缩合单宁(包括黄烷-3-醇、黄酮醇、黄酮、异黄酮、黄烷酮和花青素类)，还包括芪类和木脂素等酚类化合物。常见果蔬所含多酚种类及含量见表1[3]。可见，日常水果和蔬菜中均含有适量多酚，水果中的酚类化合物比蔬菜中更具多样性，日常摄入水果和蔬菜可为人体摄入一定量的多酚，为人体健康带来益处。

表1 常见果蔬所含多酚的种类及含量[3]

2 多酚的典型化学特性

2.1 与金属离子作用

2.2 与蛋白质及酶反应

多酚与蛋白质的结合反应是多酚最重要的化学性质之一，多酚首先结合在蛋白质表面，然后在蛋白质分子内和分子间形成交联。这个结合过程不仅是简单的物理吸附过程，两者之间还发生了氢键、盐键、疏水键、范德华力等作用。其中，氢键和疏水作用是多酚-蛋白质反应的2种主要结合方式[6-7]。多酚的酚羟基可以与蛋白质的肽基(—NH—CO—)、氨基(—NH2—)和羧基(—COOH)等以氢键的方式发生多点结合。多酚与蛋白的疏水作用受蛋白疏水性影响，蛋白所含氨基酸的疏水性越强，与多酚结合越紧密[8]。酶在动物及人体代谢中起着极其重要的作用，多酚与酶的相互作用机制与多酚-蛋白的作用机制类似，多酚可通过抑制多种酶(如α-淀粉酶[9]、胰脂肪酶[10]等)活性来调节动物或人体代谢。

图 3 多酚与Fe3+络合示意图[4]

2.3 其他反应

多酚还可以与生物碱、多糖、花色苷、磷脂、核酸等天然化合物结合，通过氢键和疏水作用等作用形成复合物。多酚与这些生物大分子的结合作用使其能作用于细胞、微生物及生物体组织等，能对生物体的营养吸收及代谢起调控作用。

3 果蔬多酚的功能特性及应用

3.1 抗氧化

酚类化合物的多羟基和苯环形成的共轭体系使多酚成为良好的电子或氢供体，可以捕捉活性氧等自由基[11]，阻断脂质自氧化链式反应，将自由基和金属氧化剂转化为稳定的化合物。因此，多酚可被用作强抗氧化剂来预防氧化损伤，减少炎症。酚类化合物的抗氧化和抗炎作用机制通常被认为有3个方面：清除氧自由基；恢复抗氧化酶活性；调节细胞因子引起的炎症[12]。鞣花酸存在于多种水果(石榴、蓝莓、葡萄、芒果和核桃)中，可通过调节NF-кB通路抑制氧化应激和减轻炎症损伤[13]。NLRP3炎症小体是连接氧化还原反应和炎症信号的关键节点，可诱导炎症小体活性氧的释放[12]。近年来的研究表明果蔬中的酚类化合物如芹黄素、槲皮素、木犀草素、儿茶素、白藜芦醇等均可通过抑制NLRP3的活化来控制炎症反应[14-18]，这种抑制作用可能是通过清除活性氧自由基来实现的。虽然已有许多文献报道了多酚的体外抗氧化作用，但多酚的抗氧化作用在体内还未得到验证，少量研究在体外细胞培养条件下证实了多酚的抗氧化性。Sun等[19]研究发现人肝母细胞瘤细胞HepG2在摄取柑橘类水果的消化物后胞内抗氧化能力提高，并发现其与柑橘所含的柚皮素和β-胡萝卜素有很大相关性。

多酚的抗氧化特性也使其有极大可能性被用于食品工业、日用化妆品领域。将从果蔬中提取的多酚适量掺入食品中，能保鲜防腐，同时对食品起护色作用[20]。孙建霞等[21]研究发现苹果多酚可用于防止油脂的自动氧化，且效果优于BHT。油炸食品由于其油脂含量较高(20%左右)，在高温油炸过程中极易氧化变质。研究[22]证实，添加0.02%的茶多酚并结合适宜的包装形式可防止油炸花生氧化变质。多酚清除自由基和抗脂质氧化也可防止细胞衰老、分化，从而发挥抗衰老的作用[23]。

事实上，多酚在体内组织、器官发生的生物效应可能体现出与抗氧化相反的作用。由于酚类化合物的邻位酚羟基易被氧化为半醌和醌，高浓度条件下便成为一种促氧化剂，当它被高剂量食用时，可能会对人体健康带来不利影响。多酚的口服及透皮吸收药物动力学特性及生物靶向性需进一步研究。酚类化合物在体内的快速代谢和低溶解度也导致了多酚在体内生物利用度低。多酚被摄入人体经胃肠消化，肝脏代谢，微生物转化后最终发挥抗氧化作用的多酚浓度对于目前的化学测定方法而言太低，还无法进行监测[20]。

3.2 抗菌抗病毒

浆果是一类富含酚类化合物的水果，浆果已被报道具有抑菌和抗病毒作用[32-33]。Sekizawa等[34]比较了39种浆果的抗流感病毒活性作用，发现它们均具有较高的抗病毒作用，且抗病毒效果与浆果上清液中的总多酚含量呈正相关。此外，蔓越莓多酚对龋齿和牙周病也具有潜在益处[35]。目前，许多酚类化合物虽已展现出广谱抑菌和抗病毒作用，但一些多酚与病原菌及病毒相互作用的确切机制还不明了，亟待深入研究。

3.3 抗癌抗肿瘤

葡萄、苦瓜、姜黄、大豆、石榴等果蔬多酚对乳房、结肠、肾脏、甲状腺、肝脏、胃、皮肤等癌症均体现出抑制作用[36-40]。多酚的抗氧化和抗炎特性是其预防癌症的主要作用机制，除此之外，多酚还可通过多种分子机制来实现其抗癌作用，如刺激细胞凋亡和自噬，调节细胞信号级联，表观遗传调控(DNA甲基化或组蛋白翻译后修饰)，抑制癌细胞增殖，控制血管生成和转移[41-44]。Abdel-Lateef等[38]研究发现姜黄素能促进肝癌细胞凋亡，抑制肝癌细胞增殖(IC50=41.69±2.87 μg/mL)。Agarwal等[45]研究了葡萄籽提取物对MDA-MB468人乳腺癌细胞的作用，发现其显著抑制了(抑制率>90%)癌细胞内促分裂原活化蛋白激酶和信号调节蛋白激酶的激活，且呈剂量依赖效应，同时不可逆地抑制了癌细胞的生长，并呈时间依赖效应。

3.4 抗心血管疾病

心血管疾病具有高发病率，高死亡率的特点，在我国死亡率居首位，其病因主要有高血压、内皮功能障碍、动脉硬化、血脂异常、炎症与氧化应激失衡和血糖异常等。研究[46]证明，果蔬多酚可通过改变脂质代谢，降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)氧化速度，延缓动脉粥样硬化病变，改善内皮功能，降低血压，抑制血小板聚集，减少胰岛素抵抗，调节炎症反应等对心血管疾病起到保护作用。Barona等[47]研究发现葡萄多酚可降低人体血管收缩压，增强血管舒张作用，改善血管功能。Shema-Didi等[48]为血液透析患者每周3次补给石榴多酚(119 mg没食子酸当量)，患者体内甘油三酯含量显著降低，高密度脂蛋白升高。2型糖尿病患者每餐后服用一枚蔓越莓提取物胶囊，连续12周后，体内总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇均显著降低[49]。然而，关于多酚对血压的调节作用的研究仍存在不一致的结果，Pfeuffer等[50]研究发现健康成年男性连续八周每天摄入150 mg槲皮素后收缩压降低，而Dower等[51]的研究表明连续4周每天摄入160 mg槲皮素-3-葡萄糖苷后高血压患者血压未得到改善。Vafa等[52]为46名患高血脂症的成年男性每天补充300 g苹果，8周后没有观察到总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)等指标的变化。

3.5 抗肥胖抗糖尿病

肥胖，尤其是内脏脂肪堆积的肥胖是引起2型糖尿病、高血压、动脉粥样硬化、心血管疾病和癌症等疾病的重要诱因。白藜芦醇是一种芪类多酚，在草莓中含量达0.35 mg/100 g[3]。白藜芦醇可以抑制脂肪前体细胞的增殖和分化，促进脂肪细胞凋亡，促进脂肪和脂肪酸的氧化并抑制新生脂肪生成。此外，白藜芦醇还可诱导miR-539的表达，该基因可能使新生脂肪的合成受到抑制[53]。Collins等[54]将葡萄多酚添加至小鼠的高脂饮食中，16周后小鼠脂肪肝变性和脂肪组织的慢性炎症均呈下降趋势。在小鼠饮食中补充鞣花酸，能有效减轻小鼠高脂高糖饮食引起的脂肪细胞肥大和脂肪组织炎症[13]。肥胖是糖尿病的主要危险因素，糖尿病的发生率随肥胖程度的增加而增加，慢性高血糖引起的代谢综合征也直接导致心血管疾病，极易引起动脉粥样硬化。研究表明，每天补充100 mg(-)-表儿茶素可提高高血压患者的空腹血浆胰岛素水平[55]。连续12周补充表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)能降低正常衰老小鼠的血糖浓度[56]。目前市面上已有添加多酚的营养保健品、功能性食品出售，多酚可抗肥胖等健康作用已逐渐受到人们认可，但关于多酚能否用于抗心血管疾病，抗高血压的治疗目前仍存在争议。多酚具体的药理作用机制以及对人体长期的影响尚不清楚。

4 展望

多酚作为果蔬中一类重要的生物活性物质，具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗心血管疾病、减轻肥胖、抗高血糖等作用，为肿瘤、心血管疾病的治疗提供了新思路。然而，目前关于多酚在疾病治疗方面的研究结论尚不一致，多酚的药理作用机制还不明确，还需要更多的临床干预试验为多酚的有益作用提供更充分的证据，开展关于多酚药物动力学的研究很有必要。此外，由于多酚自身的低溶解度和低生物利用度使得最终到达病症部位的有效多酚浓度难以确定，建立测定多酚体内抗氧化的有效化学方法也尤为重要，需要研究者们进一步探索。

然而，多酚对人体的健康作用已被广泛认可，果蔬亦是生活中简单易得的原材料，以果蔬为原材料提取的果蔬多酚在食品工业、医药、化妆品和化学工业具有广阔的前景。许多果蔬的种子、果皮、果渣直接被丢弃，将其中具有生物活性的酚类化合物进行提取利用，变废为宝，也是未来的发展方向之一。由于不同类型的食品生产工艺有别，一些食品加工工艺复杂，多酚在不同食品加工过程中的添加工艺需要进一步探讨研究。