桃果实中酚类物质及其生物活性的研究进展

2019-10-10 08:55赵晓珍马玉华张洪礼罗昌国周俊良
贵州农业科学 2019年9期
关键词:酚类儿茶素槲皮素

赵晓珍, 马玉华, 张洪礼, 赵 凯, 罗昌国, 周俊良

(贵州省农业科学院 果树科学研究所, 贵州 贵阳 550006)

桃(PrunuspersicaL.Batsch)属蔷薇科李属桃亚属,多年生落叶果树,原产于我国,栽培历史悠久,是我国重要的跃变型果实之一[1-2]。其果肉细腻、肉质鲜美、风味芳香,富含糖、蛋白质、碳水化合物、维生素、矿物质及多种活性成分(类胡萝卜素、醛酮类物质、可溶性糖和酚类物质等),深受人们喜爱,素有“天下第一果”美称[3-5]。

桃果实中酚类物质是桃果实在发育过程中重要的次生代谢产物,主要包括绿原酸、新绿原酸、儿茶素、芦丁和槲皮素等化合物。与苹果、葡萄等其他水果相比,桃果实中的酚类物质具有较高的清除自由基能力和抗氧化能力[6]。FALLER等[7-10]研究表明,酚类物质具有多种生理活性作用,对植物的色泽、品质和风味等具有一定的影响,对植物生长和繁殖起重要作用,可保护植物免于病原菌的侵扰;此外,酚类物质还具有抗氧化、抗癌、抗辐射、降血压及预防心脑血管疾病等多种功能活性,其抗氧化能力更是引起广泛关注;天然多酚成分在作为食品防腐剂和抗氧化剂方面有显著效果,而与其他营养成分相比,酚类物质对桃果实抗氧化能力的总贡献更大。桃果实中丰富的酚类物质对人体健康、植物自身的生长及深加工等方面有着重要作用,值得更深入、更全面的研究,而酚类物质在桃果实中的分布、含量及种类受桃品种、环境、种植条件及加工贮藏条件等因素的影响。鉴于此,对桃果实中酚类物质的组成、含量分布及生物活性等方面的研究进行归纳总结,以期为桃果实中酚类物质的深入研究奠定一定的理论基础。

1桃果实中酚类物质的组成及含量

桃果实中酚类物质含量丰富,不同组织物质的组成及复杂程度不同,其提取方法和检测方法也不同。目前,桃果实中酚类物质检测主要使用高效液相色谱(HPLC)、质谱(MS)及二者结合(HPLC-MS)的方法。迄今为止,桃果实中已经分离鉴定出40余种酚类化合物,分属酚酸类、黄烷醇类、黄酮醇类及花色苷类等[11-13](表1)。

表1桃果实中的主要酚类物质及其存在组织

Table 1 Main phenolic substances in different tissues of peach fruit

1.1桃果实不同组织酚类物质组成及其含量

桃果实不同组织中含有不同类型的酚类物质,在光照、土壤及果皮组织结构等因素的综合作用下,使果皮含有丰富的黄酮醇类及花色苷类物质;果肉中的酚酸类物质含量较高[12]。SAIDANI等[22]研究表明,果皮中酚类化合物的含量较果肉高,如黄酮醇类的槲皮素-3-半乳糖苷、槲皮素-3-葡萄糖苷和槲皮素-3-芸香苷、山奈酚-3-葡萄糖苷及酚酸类的绿原酸和新绿原酸,在果皮中的含量占桃果实中酚类物质总量的7.8%以上。ZHAO等[23]研究表明,果皮中的酚类物质以花青素和黄烷醇类化合物为主,且显著高于果肉中的含量。TOMS-BARBERN等[13]研究表明,果皮中的花色苷类(矢车菊素-3-葡萄糖苷)含量较果肉高,如黄肉桃Spring Bright的果皮中花色苷为 223.6 mg/kg,在果肉中仅有 3.2 mg/kg;在白肉桃Arctic Queen的果皮中为 126.3 mg/kg,果肉中仅有1.3 mg/kg;黄酮醇类只存于果皮中。

1.2桃不同品种间酚类物质的差异

桃品种多样,按其种类大致可分为普通桃、蟠桃、水蜜桃、油桃、黄桃和油蟠桃等,且不同类型的桃果实中酚类物质种类和含量差异较大[24-26]。卢娟芳等[18]对水蜜桃、蟠桃和油桃3种类型共15个品种的桃果肉进行分析发现,蟠桃中的多酚含量整体高于油桃和水蜜桃,其主要成分为表儿茶素、儿茶素、绿原酸和新绿原酸。CHANG等[8]对美国加州大学果园中8个桃品种的绿原酸、新绿原酸、锦葵色素苷、芦丁、槲皮素 3-葡萄糖苷、原花青素 B1和儿茶素共7种酚类物质成分进行分析发现,Corona含有该7种酚类物质, Bolinha不含锦葵色素苷,Halford不含芦丁和异槲皮素,其余5个品种(Andross、Kakamas、Ross、Walgant和18-8-23)均不含锦葵色素苷、芦丁和异槲皮素。可见,桃果实中酚类物质含量和种类在不同品种间差异较大。

1.3贮藏加工对桃果实中酚类物质的影响

桃果实采后贮藏过程中,随着时间的推移,在氧气和多酚氧化酶(PPO)的作用下,酚类物质含量呈下降趋势[27]。采后合理有效的保鲜技术可显著降低酚类物质的损失,如10 mmol/L的外源甜菜碱结合冷藏[(0±1)℃]处理,可有效降低桃果实中PPO活性,减少桃果实在贮藏期间酚类物质的损失[28]。此外,5 mM的草酸、10 μL/L的一氧化氮、10 μL/L的1-甲基环丙烯(1-MCP)、10 μmol/L茉莉酸甲酯及0.1 mM的褪黑素等处理均可减少酚类物质在贮藏过程中的损失,结合冷藏处理效果更好[29-33]。说明,采用适当的贮藏条件和方式,可显著降低酚类物质在贮藏过程中的损耗。

桃果实在加工过程中,由于加工技术不同,对桃果实酚类物质含量有一定影响。ASAMI等[34]将Ross桃加工制罐,研究加工工艺对桃果实中酚类和花青素的影响发现,去皮、灭菌等会显著降低酚类物质的含量;而冷藏(4℃)和冷冻(-12℃)在短期内总酚含量不会损失;但贮藏时间对桃罐头中酚类物质影响较大,在贮藏3个月后果实中总酚含量损失30%~43%。CAMPBELL等[20]研究不同品种和去皮处理对桃罐头中酚类物质的影响发现,去皮处理显著降低黄酮醇类化合物和矢车菊素3-葡萄糖苷含量。此外,BENGOECHEA等[35]研究表明,浓缩后果汁中绿原酸、新绿原酸、咖啡酸和原儿茶酸等含量增加近7倍,但儿茶素、表儿茶素、原花青素B3和原花青素B2等因高温作用损失殆尽。说明,采用适当的加工方式,可显著降低酚类物质在加工过程中的损失。

2桃果实中酚类物质的主要生理功能

2.1抗氧化

大量流行病学研究表明,自由基对人体内脂质、蛋白质及DNA等具有一定的破坏作用,适当摄入抗氧化能力较高的食物,可显著降低疾病的发病率及死亡率[36]。桃果实中含有丰富的酚类物质,抗氧化能力较高[10]。LIAO等[16]研究发现,桃果实中主要的酚类物质为儿茶素和原花青素,其亲水性-氧自由基吸收能力(H-ORACFL)为872~2 428 μmol/100g,铁离子氧化还原能力(FRAP)为309~432 μmol/100g,具有较强的抗氧化能力。LIU等[37]研究表明,酚类化合物是经过苯丙烷途径在果实中产生的次级代谢产物,主要包括绿原酸、新绿原酸、儿茶素、槲皮素-3-芸香苷和原儿茶酸等,不均匀地分布于果实中;且晚熟品种果皮中的酚类化合物含量较高,具有较高的ABTS·+、DPPH·、FRAP及铜铁离子螯合活性,具有较高的生物活性和抗氧化活性。SRIVASTAVA等[38]研究表明,酚类物质的抗氧化能力主要取决其化学结构,即羟基化基团的数量和排列。说明,桃果实中酚类物质具有较高的抗氧化能力,其抗氧化活力来源可能与儿茶素、绿原酸、新绿原酸及原花青素等有关。

2.2预防肥胖和心血管疾病

肥胖已成为全球最主要的公共健康问题之一,体内脂肪积累过多,会诱导机体高血压、糖尿病及心血管疾病等慢性疾病发生[39]。水果中含有丰富的酚类物质,可有效预防肥胖和心血管疾病的发生[40-41]。NORATTO等[42]研究表明,适当摄入桃汁可抑制肥胖引起的代谢紊乱(包括高血糖、胰岛素和瘦素抵抗、血脂异常和低密度脂蛋白氧化),使血浆和心脏组织中动脉粥样硬化的炎症生物标志物表达降低。此外,桃汁中的酚类物质有助于降低血浆中血管紧张素II(AGII)及其受体(Agtr1)在心脏组织中的水平,对氧化物酶体增殖物激活的受体-γ具有一定的促表达作用。姜运耀等[43]研究发现,植物多酚类物质对胰脂肪酶的活性具有显著的抑制作用,显著降低机体对食物中甘油三酯的消化吸收,控制和治疗肥胖。说明,桃果实中酚类物质可预防体内代谢紊乱、肥胖和心血管疾病等慢性疾病发生。

2.3抗肿瘤及抗癌作用

癌症是人类健康的四大杀手之一,是异常细胞组织局部不受控制的生长和扩散(如纤维细胞、巨噬细胞及内皮细胞等),归属于恶性肿瘤之列的一类疾病[44]。临床试验表明,桃果实中酚类物质对癌细胞有显著的抑制作用。VIZZOTTO等[45]研究表明,桃果实酚类提取物对抗雌激素阴性的人乳腺癌细胞MDA-MB-435呈计量性依赖作用,对雌激素依赖性的乳腺癌细胞MCF-7活性较弱,对非癌性乳腺癌细胞系MCF-10A杀伤作用较小或不明显;咖啡酸衍生物对MDA-MB-435的DNA片段化(0~100 μg/mL)细胞具有较强的凋亡诱导作用,花色素苷次之,但对正常细胞没有作用。NORATTO等[46]研究表明,每天食用2~3个桃果实,可为人体提供至少370.6 mg的酚类物质,对MDA-MB-435细胞的基质金属蛋白酶(MMP)基因有抑制作用,使肿瘤的体积和重量显著降低。说明,桃果实中酚类物质具有较强的抗癌活性,是抗癌物质的天然来源。桃果实酚类物质的抗癌活性可能是通过抑制癌细胞基因片段的表达,促进癌细胞凋亡,降低肿瘤的体积与重量,从而有效预防和治疗癌症。

3展望

桃果实以其丰富的酚类物质而具备多种生理活性作用,如抗氧化、预防肥胖和心血管疾病、抗肿瘤、抗癌等。目前,桃果实酚类物质的研究逐渐增多,但对于桃丰富的种质资源而言,研究的品种有限,对桃果实中酚类物质的有效分离、提取和鉴定等有关研究还处于初步研究水平,其生物活性作用机制研究较浅,仍处于鲜食和初加工阶段,导致目前对桃果实的开发存在许多不足。因而,桃果实中不同酚类物质在体内的功效、作用机制等有待更深入、更全面的研究。

为提高桃果实的附加值,建议在品种选育方面开展更多种质资源的研究,深入研究环境和栽培技术等对桃果实酚类物质的影响,分析桃果实中主要的酚类物质,建立桃果实酚类物质评价体系,为桃果实酚类物质的开发利用和高酚桃品种的选育提供信息;在结构鉴定与分析方面应用气相色谱串联质谱技术、液相色谱串联技术等现代高新技术建立和完善酚类物质的测定方法和提取条件,建立适宜桃果实酚类物质分离与鉴定的方法;在生物活性方面可应用分子生物学、转录组学、蛋白组学和代谢组学相结合,采用体内和体外试验研究桃果实酚类物质在体内的功效和调控机制,为慢性病预防和膳食指南提供基本信息,以推动桃果实酚类物质在医药、日用化工及保健方面的开发利用。

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