植物多酚类物质及其功能研究进展

左丽丽，王振宇，2＊，樊梓鸾，田双起

（1.哈尔滨工业大学 食品科学与工程学院，哈尔滨 150090；2.东北林业大学 林学院，哈尔滨 150040）

植物多酚是多羟基类化合物的总称，又称为单宁，广泛存在于蔬菜、水果、豆类、谷物类等植物中［1－2］。它广泛存在于植物体内，又被称为植物单宁（Vegetable tannin），为植物体内复杂的酚类次生代谢物，具有多元酚结构，特别是在种子植物中更为常见，不少是药用植物的有效成分。它们也存在于茶叶、啤酒、果汁等饮料中，与人类的生活和健康密切相关。近年来发现植物多酚能够抑制动物和人类肿瘤的发展，防治心脑血管疾病以及抗炎、抗癌、抗氧化、抗衰老等作用［3－5］，引起了人们广泛的关注以及研究利用多酚的极大兴趣。本文主要就其化学结构、理化性质、功能活性及应用做一简单概述。

1 植物多酚的结构

植物多酚是一类结构复杂的化合物，从化学结构上讲，它以苯酚为基本骨架，以苯环的多羟基取代基为特征，囊括了从低分子量的简单酚类到分子量大至数千道尔顿的聚合单宁类。天然存在的植物多酚多以极其复杂的形式存在，有的以与单糖或多糖结合成苷的形式存在，还有的以酯或甲酯等衍生物的形式存在。由于其结构的复杂性，存在着多种分类方法。Freudenberg按单宁的化学结构特征将其分为水解单宁和缩合单宁两大类。水解单宁主要是聚棓酸酯类多酚，即棓酸及其衍生物与多元醇以酯键连接而成，可细分为棓酸单宁（水解后产生棓酸）和鞣花单宁（水解后产生鞣花酸及其与六羟基联苯二酸有关的物质）两类；缩合单宁主要是聚黄烷醇类多酚或原花色素，即羟基黄烷醇类单体的组合物，单体间以C－C键相连。

还有人根据多酚分子量大小及结构的不同，将其分为两大类。一类是多酚的单体，即非聚合物，包括各种黄酮类化合物（包括黄酮、异黄酮、黄酮醇、黄烷酮、黄烷醇、黄烷酮醇、花色素苷、查耳酮等）、绿原酸类、没食子酸和鞣花酸，也包括一些连接有糖苷基的复合类多酚化合物（如芸香苷等）。另一类则是由单体聚合而成的低聚或多聚体，统称单宁类物质，包括缩合型单宁中的原花色素和水解型单宁中的没食子单宁和鞣花单宁等。

2 几种常见的植物多酚及理化性质

多酚是植物组织中的一大类化合物，在苹果、葡萄、荔枝、浆果等水果中含量很高。研究人员发现，传统的一些化学合成抗氧化剂如BHA（丁基羟基茴香醚）、BHT（二丁基羟基甲苯）、PG（没食子酸丙酯）等对人体具有一定的毒副作用［6］，联合国粮农和世界卫生组织添加剂委员会已对此类化合物的使用作出严格规定，因此，各国均致力于寻找开发天然的抗氧化剂，这已经成为一种发展趋势。

2.1 茶多酚

茶叶最早是当作药物利用的，现代科学研究也证实了茶叶的药用功能［7］。茶多酚是从茶叶中分离提取出来的多酚类化合物的复合体，含量很高，大约占茶叶干重的25%左右，尤以绿茶含量最高（约为30%），主要以儿茶素为主。长期的研究结果表明，茶多酚具有降血脂、抗衰老、降血压、降血糖、防辐射、抗过敏、消炎灭菌、抗癌、抗突变等功效［8－9］。因此，茶多酚在医药、饮料、食品、保健等行业中有着广泛的用途。

2.2 葡萄多酚

葡萄多酚是葡萄中主要的活性物质之一，存在于葡萄皮和葡萄籽中。葡萄果皮中的多酚主要为花色素类、黄酮以及白藜芦醇等，葡萄籽中的主要酚类物质为原花青素、儿茶素类、槲皮苷、单宁等。在众多的植物多酚中，以葡萄多酚的清除自由基的能力最强，其抗氧化能力为VE的50倍，VC的20倍左右［10］。葡萄多酚还表现出强烈的抗氧化、防治冠心病、防癌抗癌、抗疲劳、抗炎、抗突变、降低血清胆固醇等生物活性，并能有效保护正常细胞不受损伤［11］。意大利葡萄酒传统浸泡和熟化后的总酚含量较高，达到2057.3±524.0mg当量的没食子酸，且花青素含量很高，具有高的抗氧化活性［12］。白藜芦醇是葡萄多酚中很重要的一种活性物质，主要存在于葡萄皮中［13］，研究发现白藜芦醇能够显著的抑制癌细胞Hepa1c1c7的增殖，并呈时间剂量依赖关系［14］。因此，葡萄多酚在医药、食品、保健品和化妆品领域都有广阔的应用前景。

2.3 苹果多酚

苹果中富含维生素、矿物质、黄酮类、酚类等多种生物活性物质，能够预防多种疾病的发生，包括抗氧化、抗腹泻、抗癌、抗突变、防辐射、降血压、清除自由基及促进毛发生长等多种功效［15－17］。比较苹果多酚、葡萄多酚和茶多酚清除自由基的能力，结果显示原花青素及富含原花青素的提取物有很强的清除羟基自由基的活性，即苹果多酚和葡萄多酚清除自由基的能力均高于以儿茶素为主要成分的茶多酚［18］。且苹果多酚对于植物油其抗氧化效果要远优于BHT，可延长菜籽油的出厂合格期接近1倍［19］。有研究发现，苹果多酚的许多生理功能活性比茶多酚要高很多，包括防衰老、抗肿瘤、抗动脉硬化、防治冠心病等，因此，苹果多酚作为一种有效的自由基清除剂，具有很好的开发应用前景。

此外，有研究显示草莓果酱中多酚含量也很高［20－21］。草莓果酱由果肉、浆果、和瘦果浓缩匀浆制成，研究表明增加瘦果含量导致鞣花酸衍生物、原花青素、黄酮醇、总酚和抗氧化活性的增加。此外，果酱中花青素、总酚、铁离子还原能力随着瘦果的增加在储存期间更容易保存。抗坏血酸和花青素在储存期间迅速下降，但是其他多酚和抗氧化活性更稳定。研究结果显示瘦果对多酚含量和草莓果酱的稳定性提高，且具有良好的营养和商业前景［22］。

2.4 植物多酚的理化性质

植物多酚可通过疏水键和多点氢键与蛋白质发生结合反应是其最重要的化学特征。植物多酚与其他生物大分子，如生物碱、多糖等的分子复合反应也与此相似。植物多酚中多个邻位酚羟基可与金属离子发生络合反应，该反应是其多种应用的化学基础。抗氧化活性也是植物多酚的一个重要性质。由于植物多酚的酚羟基中的邻位酚羟基极易被氧化，且对活性氧等自由基有较强的捕捉能力，使植物多酚具有很强的抗氧化性和清除自由基的能力，另外，植物多酚在200～300nm波长之间还有着较强的紫外吸收能力。随着植物多酚结构和化学性质研究工作的不断深入，人们对植物多酚的认识和了解逐步加深，同时也为植物多酚在多领域中的应用奠定了理论基础。

3 植物多酚的功能活性研究

许多研究发现，植物多酚具有较强的抗氧化作用，以及明显的抗癌、抗老化、和抑制胆固醇上升等功效，摄取一定量的植物多酚能够有效的预防和抑制疾病的发生。因此，植物多酚已经被称作人类健康的“第七营养素”［23］。

3.1 抗氧化能力

自由基是具有不成对电子的原子或基团，一般情况下，生命的活动离不开自由基的参与。我们的身体每时每刻都在消耗着能量，而自由基就是负责传递能量的搬运工。当这些自由基被封闭在细胞里不能乱跑乱窜时，它们对生命没有不利的影响。但如果自由基的活动失去控制，超过一定的量，生命的正常秩序就会被破坏，疾病可能就会随之而来。

过量的自由基是由氧化反应而产生的对身体有害的物质，具有强氧化性，会破坏健康的细胞，攻击体内的大分子，例如蛋白质、脂类、DNA等，造成人体组织器官的破坏，加速机体的衰老进程并诱发癌症以及心脑血管等各种疾病，到目前为止，医学界已经发现许多疾病都与自由基的过剩有关，特别是退化性疾病。植物多酚具有较强的清除自由基的作用，比维生素E还要强，例如黄酮类槲皮素的抗氧化值是维生素E的4倍。其能够阻止活性氧引起的生物大分子的氧化损伤，并且对由自由基诱发的生物大分子损伤起到保护作用。

植物单宁的抗氧化性与其含有大量的酚羟基有关。一方面，酚羟基作为氢供体对多种活性氧自由基具有清除作用，阻断自由基氧化的链式反应，表现出抗氧化活性；其次，多酚的邻位二酚羟基可以与金属离子鳌合，减少金属离子对氧化反应的催化；再者，对于有氧化酶存在的体系，多酚对其有显著的抑制能力；植物多酚还能与VC和VE等抗氧化剂产生协同效应，具有增效剂的作用。单宁的抗氧化性体现在两方面，一方面通过还原反应降低环境中的氧含量，另一方面作为氢供体释放出氢与环境中的自由基结合，中止自由基引发的连锁反应，从而阻止氧化过程的继续进行。

3.2 预防心血管病发生的能力

心脑血管疾病是危及人类生命的最严重的疾病之一，也是世界上死亡率最高的疾病。血液流变性降低，血脂浓度增高，血小板功能异常是诱发心脑血管疾病的重要原因。植物多酚可以通过调整血液中多种指标的水平（如降血脂、抑制低密度脂蛋白的氧化等），石榴皮多酚具有降低血脂和肝脂的作用［24］。KnektP.等报道植物多酚类物质能抑制血小板的聚集和粘连，可以抑制脂新陈代谢中的酶作用，并能诱导血管等的舒张，达到对心脑血管疾病的防治作用，从而可以防止中风、抗血栓病、治疗糖尿病及动脉粥状硬化等疾病的发生。Shoenfeld等报道摄入多酚类物质可加强免疫细胞功能，起到消炎作用，从而减少心血管疾病的发生。

3.3 抗癌作用

大量的流行病学研究及动物试验都证明多酚类物质可以阻止和抑制癌症的发生。多酚的抗癌作用是多方面的，可以对癌变的不同阶段进行相应的抑制，同时它也是有效的抗诱变剂，能减少诱变剂的致癌作用，提高染色体精确修复能力，从而提高体细胞的免疫力，抑制肿瘤细胞的生长。HuangFrraro等研究发现，绿茶对肝癌、肺癌、皮肤癌、小肠癌、结肠癌、乳腺癌和食道癌等多种癌症有预防作用。有统计资料显示，日本国内绿茶消费较多的地区，胃癌发病率较低。长期饮用绿茶、水果以及蔬菜［25］，也能有效减少癌症和肿瘤的发病率。已有研究证明，绿茶、花茶、乌龙茶均有抗癌作用，这是由于茶叶中的茶多酚可以阻断亚硝酸盐等多种致癌物质在体内合成，并具有直接杀伤癌细胞的功效，对胃癌、肠癌等多种癌症的预防和辅助治疗均有裨益。长期饮用，能够减少癌症和肿瘤的发病率。苹果果肉的抗癌效果也已得到验证，虽然果肉本身抗癌细胞的增殖能力较差，但在苹果果肉提取物的长期作用下，也能够达到抑制癌细胞增殖的目的［26－28］。另外，葡萄籽活性提取物也有抗肿瘤的功效［29］。

3.4 抑菌消炎、抗病毒作用

植物多酚对多种细菌、真菌、酵母菌都有明显的抑制作用，而且在一定的抑制浓度下不影响动植物体细胞的正常生长。如茶多酚可作为胃炎和溃疡药物成分，抑制幽门螺旋菌的生长；钝化的柿子单宁可以抑制破伤风杆菌、白喉菌、葡萄球菌等病菌的生长。体外试验证明，茶多酚对痢疾杆菌、伤寒杆菌、金黄色葡萄球菌均有很强的抑制作用，其机理在于茶多酚的氧化产物与菌体蛋白质结合导致细菌死亡，使细菌数量大量减少［30］。许多试验证明富含单宁的浆果具有一定的抑菌活性。酸果蔓、红豆浆果的混合汁能抑制细菌性泌尿道感染［31］。

几个世纪以来石榴被用作治疗剂来治疗炎症疾病。根据最近的报道，石榴是富含多酚的水果，在各自的实验模型中显示潜在的抗消炎、抗氧化和抗癌功能。石榴中的四个水解单宁酸：安石榴苷、石榴皮鞣质、木麻黄素和石榴皮亭B能够作为炎症的抑制剂［32］。

植物多酚抗病毒的性质与抑菌性有一定相似之处，在抗艾滋病的研究方面，低分子量的水解单宁，尤其是二聚鞣花单宁，可做成口服剂来抑制艾滋病，延长潜伏期；仙鹤草素在质量浓度为1～10μg／mL时，能最有效地抑制AIDS病毒HIV的生长［33］。

3.5 提高免疫功能

国内外的大量研究资料证明，茶多酚可全面增强人体的免疫功能，具体表现在：全面增加免疫细胞的数量，包括淋巴细胞系（特指T淋巴细胞和B淋巴细胞）、单核吞噬细胞系（特指巨噬细胞）、合粒细胞系的细胞数量；激活免疫细胞的活性，促使吞噬性能明显提高；体液免疫明显增强等。

4 植物多酚的应用

在涉及的众多富含多酚的植物中，葡萄［11］、苹果、茶叶、银杏叶是研究最多的素材。在美、德、法、意、日、澳大利亚、加拿大、罗马尼亚、匈牙利等国己有许多相关专利及产品问世。此外，茶多酚和银杏黄酮也已被广泛地用于食品、医药、精细化工等领域。近几年，有关苹果、黑荆树皮、松树等材料中的多酚的提取、结构及抗氧化抑菌等活性的研究也有很多报道，尼柯维斯基公司成功开发并推出了以“苹果酚”命名的苹果多酚产品，并得到广泛的应用。柑橘中的黄酮类化合物以及石榴等水果中多酚类物质的抗氧化活性也有所报道。而对其它植物材料中多酚的研究报道相对较少。

植物多酚类物质的功能活性被很好的利用于医药行业中，许多中草药成分中都含有植物多酚。利用植物多酚在紫外波段之间的特征吸收，通过几种多酚的复配可以制得防晒霜，防止皮肤晒黑晒伤，起到保护皮肤的作用。利用植物多酚作为化妆品的天然成分还可以促进皮肤的新陈代谢，受到许多女性的青睐。

在食品工业领域，植物多酚类物质可以用于饮料和酒类的澄清，或作为食品的保鲜剂和抗氧化剂，可以有效减缓采摘后水果、蔬菜的生化活动，还能够改善食品风味色泽。茶多酚、苹果多酚、葡萄多酚、柑橘果皮提取物等，在食品工业中广泛应用，发挥着不可替代的作用。

另外，植物多酚还可作为水稳剂、絮凝剂、吸附树脂等在水处理方面应用。植物多酚是清洁化生产的重要原料，作为一类储量丰富的可再生绿色资源，越来越多的受到人们的重视，是人类可重复利用的宝贵资源。

随着植物多酚化学的不断发展，植物多酚类物质在各个应用领域的应用范围逐渐扩大。近年来，多酚以其生物学活性及功能的研究，引起了世界各国研究、开发、利用的热潮。我国植物资源丰富，但在其技术开发和利用中还存在广泛的问题，进而限制了多酚的开发和利用。限制因素主要为多酚的成分复杂，作用位点多，作用机理不够全面；如何充分、合理、科学的利用我国丰富的植物多酚这一绿色资源已成为一项重要课题。而且对植物多酚的精细化和高附加值利用（如生理活性、食品及营养）是目前的主要应用研究方向和趋势。

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