芹菜中黃酮類化合物及其生物活性研究進展

章宏慧，陳況況，陳健初

(浙江大學食品科學與營養(yǎng)系，浙江杭州310058)

芹菜有水芹與旱芹之分。旱芹(Apium graveolens L.)別名藥芹，是一種原產(chǎn)于地中海地區(qū)傘形科芹屬的可食用植物［1］，芹菜開始在我國被作為藥用植物栽培，后來又培育出蔬菜品種，在我國種植面積十分廣泛。由于其特殊的香味，可作為調(diào)料，其香精油的組成已經(jīng)被廣泛研究［2］。在國外，烘干的芹菜葉粉末可用于制造抗菌劑、除臭劑、洗滌劑、肥皂、牙膏等，因為它可以阻止脂質(zhì)過氧化物的形成、抗炎癥以及抗衰老［3］。醫(yī)學上認為，芹菜葉甘苦、性涼，有清熱、止血、平肝、祛風、利濕等功效，自古有“藥芹”之譽。常食芹菜對孕婦、缺鐵質(zhì)貧血、高血壓及肝臟病患者恢復健康有輔助治療作用。旱芹含有機酸、芹菜素，還含揮發(fā)油等，具有較好的保健功能［4］。芹菜素或芹菜鮮汁均有明顯降壓作用，芹菜水提取物有降低血脂的作用。芹菜素可誘導細胞凋亡、抑制腫瘤血管形成、抑制血管平滑肌增殖，對乳腺癌、前列腺癌、甲狀腺癌等癌細胞有抑制生長，另外對產(chǎn)氣桿菌、綠膿桿菌等有較強的抑制作用等［5］。水芹(Oenanthe Javanica)屬于傘形科水芹屬，別名刀芹、蜀芹、野芹菜等，在我國河南、江西、江蘇、安徽、浙江、湖北、廣東、臺灣等地作為一種蔬菜食用。據(jù)史料記載的水芹具有去黃疸(抗肝炎)、治溢脈(降壓及心律失常)、祛風(抗過敏)、清熱、消渴解毒等功效，近年來，已有學者針對水芹進行抗肝炎、抗心律失常、抗過敏、降血糖、降血脂等方面進行研究驗證［6］。

1 芹菜黃酮簡介

1.1 芹菜中黃酮種類

黃酮類化合物(Flavonoids)是一類低分子的天然植物成分，泛指兩個苯環(huán)(A環(huán)與B環(huán))通過三碳鏈相互聯(lián)接而成的一系列C6-C3-C6化合物，如圖1。根據(jù)其取代基不同，可將黃酮類化合物分為以下8類:黃酮、黃酮醇、二氫黃酮、查耳酮、異黃酮、雙黃酮、花色素和黃烷醇［7］。Jie cao等用反相高效液相色譜法檢測了哈爾濱市內(nèi)100種水果和蔬菜，發(fā)現(xiàn)最主要的黃酮種類為山奈酚，異鼠李素，其次為木犀草素及槲皮素。在已知10種黃酮含量最高的果蔬中，芹菜葉片排在第4位。芹菜葉片中的黃酮大多數(shù)是以糖苷形式存在，其中最主要的是芹菜素。測得芹菜葉中的黃酮含量為山奈酚4.6mg/kg，蘆丁23.1mg/kg，芹菜素139.3mg/kg(鮮重)［8］。彭燕檢測本芹和西芹中的黃酮為槲皮素-3-葡萄糖苷，槲皮素-3-L-鼠李糖苷，槲皮素，芹菜素，山奈酚［9］。Choong Je Ma［10］等從水芹中分離出了4種黃酮，分別是異鼠李素、水蓼素、金絲桃苷和阿福豆苷。綜合各項研究結(jié)果，芹菜中的黃酮類物質(zhì)主要有芹菜素及其糖苷、槲皮素、芹菜甲素、水蓼素、7-甲基水蓼素、山奈酚、木犀草素、蘆丁等。芹菜甲素主要存在芹菜籽中，是公認的降血脂成分，還具有改善腦缺血、腦功能和能量代謝等多方面的作用，而水蓼素和7-甲基水蓼素被報道具有降血壓的功效。芹菜是人們?nèi)粘｜S酮攝入量的一個重要來源，并且富含大量抗氧化功能成分，對于抵抗許多慢性疾病是很有益的［11］。

表1 不同品種芹菜總黃酮含量(mg/kg)Table 1 The contents of total flavones for different celery breeds(mg/kg)

圖1 黃酮及其衍生物的基本結(jié)構(gòu)Fig.1 Basic structure of flavonoid and its derivatives

1.2 影響芹菜中黃酮含量的因素

與芹菜中黃酮含量有關(guān)的影響因素有很多，其中主要與品種、種植地區(qū)、生長期、分布部位、加工儲藏方式等有關(guān)。

1.2.1 品種和取樣部位對芹菜總黃酮含量的影響王克勤檢測了湖南省不同基因型芹菜的黃酮含量(表1)，不同品種間含量差異很大，其中張家界野芹菜的黃酮含量最高，含量最低的為邵陽實芹和懷化芹菜，張家界野芹菜和兩者相差幾十倍［12］。各品種芹菜葉柄和葉片中黃酮含量相差較大，例如河南芹菜含量相差7倍左右，在所測的14種地方芹菜品種中，只有邵陽實芹葉柄和葉片黃酮含量較為接近，其他均存在較大差異，這與李琨研究結(jié)果一致［13］。

1.2.2 芹菜黃酮含量與生長期有關(guān) 嚴建剛以脆芹和白芹為材料，考察11月至次年2月期間不同生長時期總黃酮含量的變化情況，發(fā)現(xiàn)芹菜中黃酮類化合物隨著生長時期的延長，其含量逐漸下降。從苗期到成熟期長達90d的生長期內(nèi)，脆芹總黃酮含量下降了86.8%，而白芹的總黃酮含量下降了90.2%［14］。

2 芹菜黃酮的生物活性及機理

2.1 抗氧化功效

許多植物多酚黃酮都具有較好的抗氧化功效，如茶多酚，竹葉黃酮等，研究結(jié)果表明，芹菜黃酮也同樣具有對體外各種自由基的清除能力以及對細胞抗氧化應激的保護作用。Mira Popovi C＇［15］等用不同濃度和不同極性的溶液提取芹菜根和葉，表明芹菜黃酮對羥基和DPPH自由基有很好的清除能力，并且可以減弱脂類過氧化強度。在動物實驗中，將提取的芹菜黃酮加入到小鼠肝臟勻漿以及血液中，通過測定谷胱甘肽過氧化物酶(GSHPx)，谷胱甘肽還原酶(GSHR)，過氧化氫酶(CAT)，過氧化反應，血清黃嘌呤氧化酶(XOD)，谷胱甘肽含量，脂類過氧化反應強度等指標來評價及證實其抗氧化能力。Leyla Y?ld?z［16］等鑒定了歐芹(parsley)和芹菜(celery)葉子中的黃酮，用CUPRAC和ABTS方法來確定這些黃酮的總抗氧化能力(TAC)，發(fā)現(xiàn)芹菜葉片中黃酮的抗氧化能力大于歐芹。

陳欲云［17］等發(fā)現(xiàn)在一定濃度范圍內(nèi)，芹菜黃酮對羥基自由基有很好的清除能力，最高可達88.1%，對超氧陰離子清除能力要高于對羥基自由基的清除能力，并且同樣呈現(xiàn)濃度依賴性，最高清除率可達90.9%，在動物實驗中，芹菜黃酮可以提高小鼠血清中總抗氧化能力。機體通過非酶系統(tǒng)產(chǎn)生氧自由基能攻擊生物膜中的多不飽和脂肪酸引發(fā)脂質(zhì)過氧化作用，并由此形成脂質(zhì)過氧化物，使組織細胞受損傷。TAC下降后機體細胞內(nèi)會發(fā)生多種信號轉(zhuǎn)導途徑的改變，是應激和防御反應早期的主要變化。芹菜黃酮能顯著增加小鼠血清中抗O2-·的活力單位，分析可能通過間接抑制黃嘌呤氧化酶的產(chǎn)生和直接抑制抗O2-·而起到抗氧化作用。Seyed Fazel Nabavi［18］等的實驗表明，槲皮素具有保護老鼠心臟由于氟化鈉引起的氧化應激反應。氟化鈉中毒將很大程度上改變心臟中與氧化-抗氧化平衡系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明，在攝入氟化鈉之前飼喂槲皮素，可以阻止各種抗氧化酶的活性，超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽以及脂質(zhì)過氧化反應終產(chǎn)物含量的減少，即槲皮素可以保護老鼠受到氟化鈉導致的氧化應激反應。

2.1.1 不同品種芹菜抗氧化能力有所區(qū)別 李琨［19］對圣潔白芹、山西紫柄芹、贊比亞西芹、文圖拉西芹和山西嵐縣芹5種芹菜進行抗氧化實驗，發(fā)現(xiàn)不同品種間抗氧化性存在顯著差異，且同一品種中葉片和葉柄的抗氧化性也有所差異。在所測5種品種中，葉柄中清除DPPH自由基能力最強的品種為圣潔白芹，最弱的為文圖拉西芹;總抗氧化能力最強的為山西紫柄芹，最弱的為文圖拉西芹。葉片中清除DPPH自由基能力最強的品種為山西嵐縣芹，最弱的為文圖拉西芹;總抗氧化能力最強的為山西嵐縣芹，最弱的為贊比亞西芹。

2.1.2 不同溶劑提取得到的芹菜黃酮抗氧化能力有所區(qū)別 不同溶劑的提取物具有某些不同的功效很大可能是因為其中的黃酮種類以及抗氧化成分組成不同。Mira Popovic＇等［15］用乙醚、乙酸乙酯、氯仿、正丁醇以及水分別提取芹菜葉子以及根部的黃酮類化合物進行抗氧化實驗，顯示正丁醇提取的黃酮抗氧化效果最好。Heejung Choi［20］用熱水以及 80%乙醇分別提取水芹中的黃酮，得到兩種水芹黃酮粗提物，用過氧化氫對HepG2肝癌細胞造成氧化應激，發(fā)現(xiàn)乙醇提取的芹菜黃酮抗氧化應激效果遠高于水提取的效果。另外在體外抗氧化實驗中，對DPPH·的清除效果以及脂質(zhì)過氧化抑制均有相同效果，因此對該種水芹來說，用一定濃度的乙醇提取得到的芹菜黃酮具有良好的體外及細胞抗氧化效果。

2.2 抗癌功效

研究發(fā)現(xiàn)芹菜素對胃癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、肝癌、膀胱癌等人體多種癌細胞的增殖有抑制作用，阻滯細胞周期，誘導細胞凋亡，促進癌細胞分化等多項作用效果。

劉博文［21］等的研究結(jié)果表明芹菜素能誘導乳腺癌T47D細胞系的凋亡，并且隨著芹菜素濃度的增加，對T47D細胞系凋亡的誘導作用也逐漸增強，在細胞周期方面，芹菜素能夠?qū)47D細胞系抑制在G2/M期，并且也呈現(xiàn)濃度依賴，隨著芹菜素濃度的增高，不同濃度組細胞G2/M期所占的比例逐漸增加。胡太平等［22］用芹菜素作用人胃癌細胞48h后能呈濃度依賴性地誘導其凋亡，也能降低細胞的跨膜電位，增加caspase-9活性，促進細胞色素c釋放，上調(diào)細胞凋亡基因bax，caspase-9和caspase-3蛋白的表達，同時下調(diào)細胞凋亡基因bcl-2蛋白表達，且呈劑量依賴性，得出芹菜素可以通過活化線粒體信號轉(zhuǎn)導途徑誘導人胃癌細胞凋亡。姚善華［23］用MTT法證實菜素能明顯抑制膀胱癌細胞株BIU-87的生長，并且可以將其抑制在 G2/M期，同時使細胞survifin基因的mRNA以及survivin基因的蛋白表達顯著減少，而基因caspase-3對應的蛋白表達則明顯增加，推測其誘導機理可能與survifin表達下降，與caspase-3基因表達上升有關(guān)。孟勇等［24］發(fā)現(xiàn)芹菜素可使結(jié)腸癌SW480細胞的運動能力顯著降低。三個濃度(10、20、40μmol/L)的芹菜素處理組運動穿膜細胞率均受到不同程度的抑制，且隨著藥物濃度增加，抑制效果越顯著。

2.3 抗心血管疾病功效

2.3.1 血管舒張作用及其機理 許多黃酮類物質(zhì)都具有抵抗心血管疾病的功效，但是不同種類的物質(zhì)作用機理不盡相同，現(xiàn)以槲皮素為例，闡述近幾年的研究中對其抗心血管疾病功效的機理。槲皮素是果蔬中廣泛分布的一種黃酮類物質(zhì)，某些品種的芹菜中含量也較高，例如水芹。流行病學資料以及實驗研究已經(jīng)證實槲皮素具有多種對人體有益的功效，包括抵抗心血管疾病和癌癥等疾病。槲皮素抵抗心血管疾病是通過NO的血管舒張作用來實現(xiàn)的［25］。但槲皮素對NO的作用是很復雜的，并且與是否存在氧化應激有關(guān)。在無細胞系統(tǒng)中，槲皮素可被氧氣氧化，產(chǎn)生O2-，O2-馬上發(fā)生反應，使得NO失去活性，因此而失去血管舒張的功效［26］。如果不存在氧化應激反應時，槲皮素可以增加NO的量。與此相比，當存在高濃度O2-時，會加速NO的代謝，而槲皮素可以通過不同的方式來保護NO，從而使NO發(fā)揮其血管舒張的作用［27］。芹菜素可以濃度依賴性地抑制內(nèi)皮完整及去內(nèi)皮血管由苯腎上腺素(PE)引起的血管收縮，具體涉及到內(nèi)皮依賴性和非內(nèi)皮依賴性兩個途徑［28］。另外，隋海霞發(fā)現(xiàn)芹菜素在有或無內(nèi)皮的血管環(huán)上均可劑量依賴性地減小苯腎上腺素(PE)預收縮的血管張力，但是在內(nèi)皮完整的血管環(huán)上，這一作用顯著大于去內(nèi)皮血管環(huán)［29］。

2.3.2 降血脂、降血壓功能 時政［30］研究了水芹對油脂以及膽固醇的體外吸附能力。水芹對油脂的吸附能力在葉片和葉柄之間不存在顯著差異，總體為1.0g/g。而水芹對膽固醇的吸附能力與時間、樣品部位、樣品用量均有一定關(guān)系，總體以吸附時間達到90min為最佳，為19.2mg/L，葉柄的吸附能力大于葉片，樣品用量為0.01g時吸附效果最佳，達到60mg/L。Yun-Yeong Jeong［31］等利用高糖高脂模型研究水芹對小鼠血糖、血脂等因素的影響，水芹水提物和正丁醇提取物都能顯著降低小鼠在高糖高脂膳食模式下血糖的增加，抑制率分別為84%和97%，對于血清中膽固醇的增加，正丁醇提取物抑制效果顯著高于水提物，因此經(jīng)常攝入水芹可以顯著預防高血壓高血脂等心血管疾病的發(fā)生。芹菜黃酮提取物能顯著降低高脂血癥大鼠血清和肝臟脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)含量，顯著提高血清和肝臟谷胱甘肽過氧化物酶活性，顯著增強肝臟中超氧化物歧化酶(SOD)活性，有提高血清中超氧化物歧化酶(SOD)活性的趨勢，但達不到顯著性水平［32］。

2.3.3 抗凝血和抗血栓形成 樸日龍［33］等的研究表明，水芹正丁醇提取物能明顯延長小鼠凝血時間和出血時間，說明水芹正丁醇提取物抗凝作用主要是通過內(nèi)源性凝血途徑起作用的，同時明顯抑制家兔體外血栓，使?jié)裱ㄩL度縮短，抑制動-靜脈旁路法形成體內(nèi)血栓和血小板黏附功能，且作用優(yōu)于血塞通注射液，推測水芹正丁醇提取物能明顯延長小鼠的凝血時間和出血時間，可能是通過抑制血小板黏附、聚集來發(fā)揮抗血栓作用。

2.4 對生殖系統(tǒng)功效

急性和亞急性實驗芹菜汁灌胃對小鼠睪丸組織超微結(jié)構(gòu)均有一定的影響，并且造成生精細胞、支持細胞及精子超微結(jié)構(gòu)的一系列改變是導致精子數(shù)量減少，活力降低的結(jié)構(gòu)基礎，并可進一步表現(xiàn)出不孕等生殖功能障礙［34］。張奇芳等［35］通過陰道涂片選用處于動情期成年雌性大鼠，側(cè)腦室注射芹菜素，發(fā)現(xiàn)芹菜素通過抑制腺垂體FSH、LH的分泌，從而抑制卵巢雌激素和孕激素的分泌。

3 總結(jié)與展望

芹菜黃酮中芹菜素、槲皮素、山奈酚、木犀草素等含量較高，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)芹菜黃酮具有較高的生物活性，包括抗氧化活性，抗癌活性，抵抗心血管疾病，以及在生殖系統(tǒng)方面可抑制性激素的分泌等功效。綜合目前的研究來看，關(guān)于旱芹黃酮研究較為全面，包括了總黃酮以及各種黃酮單體含量的測定，以及抗氧化、降血脂等生物活性，而關(guān)于水芹的研究主要局限于總黃酮，包括其含量的測定以及在動物實驗方面的研究，對具體特定的黃酮種類的含量測定、新黃酮單體種類的發(fā)現(xiàn)及其結(jié)構(gòu)分析、單體分離等研究較少，因此，今后關(guān)于水芹黃酮的研究可以從這些方面著手。總的來說，芹菜黃酮種類豐富，提取簡單方便，生物活性高，具有較高的研究價值和開發(fā)潛力，研究的重點和難點應著重于生物活性的進一步深化，研究成果的推廣應用，黃酮單體種類的檢測以及結(jié)構(gòu)鑒定等方面。

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