多酚類化合物與其他活性物質(zhì)協(xié)同作用研究進(jìn)展

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(東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150040)

多酚是一類在化學(xué)結(jié)構(gòu)上具有苯環(huán)和多個酚羥基的物質(zhì)總稱,它主要通過莽草酸和丙二酸途徑合成,是一種重要的植物次生代謝產(chǎn)物。植物多酚有著悠久的研究歷史,具有較強(qiáng)的抗氧化作用,在預(yù)防高血糖、高血脂、心腦血管等慢性疾病上具有一定的功效,同時還具有降低癌癥風(fēng)險及抵抗神經(jīng)性疾病的作用,可以作為抗氧化劑、抑菌劑、防腐劑等廣泛應(yīng)用于食品、藥品、營養(yǎng)保健等眾多領(lǐng)域[1]。研究表明,單一多酚不易完全分離[2],發(fā)揮作用的往往不只一種多酚物質(zhì)[3]。將多酚同其他物質(zhì)結(jié)合,在抗氧化[4]、抑菌[5]、抗癌[6]等方面協(xié)同研究。協(xié)同作用是指兩種或兩種以上化合物混合后功能活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于單一化合物,則說明兩種化合物之間存在協(xié)同增效作用,反之產(chǎn)生拮抗作用,本文對多酚類化合物與一些其他活性物質(zhì)的協(xié)同研究進(jìn)行了總結(jié)。

1 多酚在工業(yè)中的協(xié)同作用

1.1 協(xié)同抗氧化

與多酚類化合物協(xié)同抗氧化的物質(zhì)包括一些已經(jīng)證實確有抗氧化功能的活性物質(zhì),如多糖[7]、維生素C/E[8-9]、類胡蘿卜素[10]等,也包括一些天然原料的提取物,如海帶提取液[11]、番薯提取液[12]等。唐煜括等[13]采用DPPH自由基和ABTS自由基結(jié)合的方法研究了漢中仙毫茶多酚與維生素C(VC)的體外抗氧化協(xié)同作用,研究表明當(dāng)茶多酚與VC的混合物質(zhì)量比為1∶1、1∶2、2∶1時,復(fù)配物對于DPPH自由基具有較強(qiáng)清除能力,其EC50值低于茶多酚和VC;針對ABTS自由基的清除活性,質(zhì)量比為1∶1的混合物EC50值稍低于VC,結(jié)果證實了兩者以特定比例混合后對自由基清除活性所表現(xiàn)出的作用為增效作用,即茶多酚與VC具有協(xié)同抗氧化作用。

協(xié)同抗氧化的過程及機(jī)制比較復(fù)雜,目前主要有以下三種:其一,與金屬離子螯合。如酸性物質(zhì)(酒石酸、檸檬酸)與酚型抗氧化劑混合使用時,酸性物質(zhì)增強(qiáng)了酚類物質(zhì)與可誘導(dǎo)氧化的金屬離子的螯合作用[14],可以顯著提高多酚的抗氧化效果。其二,吸收氧氣。如茶多酚和VC組合時,VC可以通過捕獲過氧化自由基,抑制脂質(zhì)過氧化的鏈條式反應(yīng)[15]。其三,保護(hù)另一種具有氧化性的物質(zhì)。如茶多酚和類胡蘿卜素混合時,由于類胡蘿卜素具有獨特的生理功能,茶多酚可提高β-胡蘿卜素保存率,從而起到協(xié)同增強(qiáng)氧化性的作用[10]。

1.2 協(xié)同抑菌

大多數(shù)多酚均具有抑菌功效,如茶多酚[16]、香椿多酚[17]、葡萄多酚[18]、番石榴多酚[19]、蘋果多酚[20]等。多酚抑菌方面的研究重點主要是茶多酚。抑菌機(jī)理大致總結(jié)為五個方面:對細(xì)菌細(xì)胞壁、膜等結(jié)構(gòu)的破壞;抑制相關(guān)細(xì)菌酶的生物活性,如與脂肪酸合成相關(guān)的酶,進(jìn)一步抑制脂肪酸的合成;抑制部分細(xì)菌生物大分子的合成;對能量代謝的影響;對外膜孔蛋白的堵塞。因多酚與蛋白質(zhì)高度的結(jié)合能力,使細(xì)菌無法正常生長,從而起到抑菌功能。

在協(xié)同抗菌研究中,唐煜括等[13]采用二倍稀釋法和牛津杯法,研究茶多酚與VC復(fù)配對大腸桿菌的抑制效果,結(jié)果表明,以質(zhì)量比2∶1復(fù)配茶多酚與VC,復(fù)配物的抑菌圈直徑較大,抑菌活性高于同等條件下的茶多酚,從而證實了兩者復(fù)配后可以有效提升抑菌活性,即表明茶多酚與VC在抑菌方面也具有協(xié)同作用。除外,多酚的協(xié)同抑菌還主要體現(xiàn)在與多種抗生素的相互作用中,例如,當(dāng)茶多酚與四環(huán)素[21]或青霉素[22]混合時可以對表皮葡萄球菌起到協(xié)同抑制作用;與氯霉素、環(huán)丙沙星混合使用時對具不同程度耐藥性的大腸桿菌均具有協(xié)同抑制效應(yīng)[23-25]。

2 多酚在食品生產(chǎn)中的協(xié)同作用—協(xié)同保鮮

貯藏和保鮮是食品行業(yè)中重要的兩個部分,各種食品都離不開保鮮。研究發(fā)現(xiàn),植物多酚具有顯著的保鮮作用,不僅提高了保鮮效果,而且減少食品行業(yè)中食品添加劑的用量[26]。特別是對于茶多酚在協(xié)同保鮮方面有著深入的研究。在工業(yè)的食品保鮮中,茶多酚因其抗氧化、抗菌和抑制酶活性的功效而具有保鮮的作用[27]。駱揚等[28]將茶多酚與香蕉皮多糖兩者復(fù)配進(jìn)行正交實驗,得出了鹵牛肉保鮮效果的最佳工藝條件:香蕉皮多糖溶液濃度為1.00%,在0.50%茶多酚中浸泡20 min,鹵牛肉的儲存期常溫下可以延長三天。張立彥等[29]通過測定冷藏過程中雞肉的細(xì)菌總數(shù)等指標(biāo)及感官品質(zhì)評定,結(jié)合臭氧浸洗進(jìn)行增效,研究了殼聚糖、VC和茶多酚對于雞肉冷鮮效果的影響,利用四者復(fù)配得出了雞肉復(fù)合保鮮處理最優(yōu)條件,可使雞肉的冷鮮期延長至28 d,保鮮效果明顯。而關(guān)于多酚協(xié)同保鮮的機(jī)理目前沒有明確的研究結(jié)果,大部分協(xié)同研究是將多酚與同樣具有抑菌或抗氧化性能的物質(zhì)進(jìn)行復(fù)配,或者是與具有成膜性的物質(zhì)混合,可能是通過與類似于抗氧化劑協(xié)同后抗氧化功能增強(qiáng),使其達(dá)到保鮮效果,便于在工業(yè)食品保鮮中運用。

3 多酚在醫(yī)藥中的協(xié)同作用

3.1 多酚與協(xié)同抗輻射

輻射是一種存在于周圍環(huán)境,嚴(yán)重危害人體健康的有害因素。當(dāng)機(jī)體受到大劑量輻射會導(dǎo)致體內(nèi)新陳代謝紊亂,從而誘發(fā)各種病態(tài)和損傷,例如神經(jīng)衰弱綜合癥[30]、遺傳損傷[31]、加速衰老[32]、心臟損傷[33]、抗感染免疫能力下降[34]、造血機(jī)能受損[35]等。因此,對于抗輻射化合物的篩選研究至關(guān)重要。近幾年協(xié)同抗輻射是研究重點,多酚對于抗輻射有重大貢獻(xiàn)。白海娜[36]通過細(xì)胞和小鼠的輻射誘導(dǎo)氧化損傷模型,研究葡萄籽原花青素與黑木耳多糖對脾細(xì)胞的輻射協(xié)同防護(hù)作用,兩者復(fù)配降低了氧化產(chǎn)物量、增加體外脾細(xì)胞的增殖能力、抑制脾細(xì)胞凋亡,并通過增強(qiáng)抗氧化酶活性來對脾細(xì)胞進(jìn)行協(xié)同抗輻射。張乃珣等[37]利用小鼠實驗研究酸性黑木耳多糖與紅松球果多酚協(xié)同(AAP/PKP)對于60 Co-γ輻射誘導(dǎo)氧化損傷的防護(hù)作用,通過測定VC、=Ve等物質(zhì)活性,表明AAP/PKP比單一成分更能有效地清除體內(nèi)自由基,對60 Co-γ輻射誘導(dǎo)的氧化損傷具有顯著防護(hù)作用,且呈量效關(guān)系。研究表明多酚類化合物與其他物質(zhì)通過有效地協(xié)同抗氧化,使協(xié)同抗輻射功效得以實現(xiàn),同時,協(xié)同抗輻射機(jī)理還可能是由于多酚與協(xié)同物質(zhì)具有相同結(jié)構(gòu)或類似官能團(tuán)[38],因而達(dá)到協(xié)同增效。

3.2 多酚與協(xié)同抗癌

癌癥是目前人類面臨的一大難題,如何在日常飲食、生活習(xí)慣中防癌抗癌是當(dāng)今關(guān)注的焦點。多酚協(xié)同抗癌可以減少單一化合物的用量,因此在預(yù)防和治療癌癥方面的研究比較深入。在動脈粥樣硬化和腫瘤起始過程中,誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)與血管壁和DNA的損傷有關(guān),Marion Man-Ying Chan等[39]分別對乙醇和葡萄多酚、槲皮素和白藜蘆醇在抑制iNOS途徑的協(xié)同作用方面做了研究,實驗證明紅酒由于成分之間的相互協(xié)同作用在人類健康中起著重要作用,尤其是它們對NO通路影響。談寧芝等[40]選用高侵入性的人乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231,采用體外試驗對RM(靈芝膠囊)和Tegeen(TG,茶多酚含量>98%)在抑制癌細(xì)胞增殖、克隆形成、遷移、侵潤等方面的協(xié)同作用進(jìn)行了檢驗,結(jié)果表明TG能增強(qiáng)RM的抗癌作用。具體表現(xiàn)為:在癌細(xì)胞侵潤過程中,RM+TG通過抑制uPA的分泌極大地抑制癌細(xì)胞的勃附、遷移、侵潤;RM+TG高度抑制高侵入性的乳腺癌細(xì)胞的增殖和克隆形成。同時,在腹水瘤試驗[40]中,RM+TG能延長瘤小鼠的生存時間,從而降低肉瘤細(xì)胞接種后早期的動物死亡率,揭示了靈芝膠囊和茶多酚的聯(lián)合應(yīng)用在癌癥的預(yù)防和輔助治療方面具有實用價值。Yang Jun等[41]發(fā)現(xiàn)蘋果提取物和Q3G組合對于MCF-7細(xì)胞增殖具有協(xié)同抑制作用。

從大量數(shù)據(jù)結(jié)果歸納出協(xié)同抗癌的機(jī)理,主要是通過調(diào)節(jié)致癌物代謝、調(diào)節(jié)體內(nèi)酶活性、增強(qiáng)清除自由基、提高機(jī)體的免疫力以及使DNA免受損傷等方面來達(dá)到更有效的抗癌效果。

3.3 多酚與協(xié)同降血糖

Ⅱ型糖尿病又稱為非胰島素依賴型糖尿病,此類型的患者占患糖尿病總?cè)藬?shù)的90%以上。雖然胰島素治療和口服降血糖藥物具有最為直接的效果,但是臨床應(yīng)用過程中往往具有一系列的副作用,其中包括肝臟受損、低血糖、乳酸中毒等[42]。因此,從天然產(chǎn)物中篩選降血糖功能成分就變得十分重要。植物多酚具有顯著的降血糖功能[43],但對于多酚的協(xié)同降血糖作用鮮有報道。李星亞等[44]在細(xì)胞水平和動物水平都證實了茶多糖與茶多酚以一定比例復(fù)配對SD糖尿病大鼠有很好的協(xié)同防治作用,配比組TP/TPS=5(茶多酚/茶多糖=5)在輔助降低DM大鼠血糖方面效果明顯。王林戈[45]采用放射免疫法等方法檢測綠茶茶多糖與茶多酚組合對MIN6細(xì)胞的胰島素分泌功能等的影響,研究表明其降血糖機(jī)制與線粒體功能密切相關(guān)。通過清除ROS、保護(hù)DNA和線粒體功能、升高ATP水平等來減輕細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷,同時抑制Caspase-3活性抗細(xì)胞凋亡等途徑,從而實現(xiàn)對MIN6細(xì)胞的保護(hù)效果。多酚類化合物與其他活性物質(zhì)協(xié)同降糖機(jī)理是通過抑制糖尿病關(guān)鍵酶[46]來實現(xiàn)的。

3.4 多酚與協(xié)同抗炎

炎癥是機(jī)體防御的保護(hù)性反應(yīng),但過多的炎癥可能會引起多種疾病。研究表明多酚具有顯著的抗炎活性。多酚類物質(zhì)在抗氧化應(yīng)激途徑中打斷氧化應(yīng)激,主要通過促進(jìn)花生四烯酸的代謝,吞噬細(xì)胞在炎癥灶積累的同時,釋放活性氧簇,使得多種炎癥介質(zhì)的釋放減少,從而可達(dá)到抗炎的目的[47]。目前,多酚抗炎有許多研究,但是多酚協(xié)同抗炎研究相對較少。張波[48]以LPS誘導(dǎo)產(chǎn)生的NO產(chǎn)量為指標(biāo),分析了槲皮素、5-咖啡酰奎寧酸、(+)-兒茶素與(-)-表兒茶素四種多酚類化合物及其兩種、三種和四種物質(zhì)組合產(chǎn)生的NO抑制效果。結(jié)果表明,單獨使用時抑制NO能力最強(qiáng)的是槲皮素多酚類化合物,在一定比例和濃度范圍內(nèi)對抑制NO有協(xié)同作用,且隨多酚類化合物種類的增加,協(xié)同抑制能力也隨之增加。

4 結(jié)論與展望

多酚類物質(zhì)因具有抗氧化、抑菌、抗癌等生物活性而備受關(guān)注。與多酚類化合物相關(guān)的協(xié)同作用證明多酚與其他物質(zhì)的復(fù)配,可以提升單一物質(zhì)的生物活性。這為多酚在工業(yè)、醫(yī)療、食品等行業(yè)的進(jìn)一步利用提供了理論依據(jù)。目前,多酚類化合物的研究主要以茶多酚為主,與其協(xié)同物質(zhì)以VC和多糖居多。茶多酚是多酚類化合物協(xié)同研究的一個重要對象,對于其在工業(yè)、食品生產(chǎn)等多個方面的生理活性、作用機(jī)理還有待深入研究,以應(yīng)用于醫(yī)藥、食品領(lǐng)域。對于除常見茶多酚外的其他多酚類化合物,如菌類多酚的協(xié)同作用仍缺乏研究,對于與多酚協(xié)同的其他活性物質(zhì),在單體方面有待于進(jìn)行新種類的嘗試,同時與多酚協(xié)同的粗提取物并不是單一成分,需要找到真正發(fā)揮作用的單一純物質(zhì)。

許多研究都證明了復(fù)配物質(zhì)在不同方面都具有顯著的協(xié)同增效作用。盡管目前的相關(guān)研究已經(jīng)取得一部分進(jìn)展,但同時我們?nèi)杂行杞鉀Q的問題。協(xié)同作用機(jī)理的研究不夠深入準(zhǔn)確,需要我們借助于新興的高科技設(shè)備來進(jìn)一步探索,所以對協(xié)同機(jī)制的探討以及多酚復(fù)配物的研發(fā)仍是未來研究中的一個重點。