苹果多酚功能及其作用机理的研究进展

杨薇，张晓旭，李景明

（中国农业大学，北京 100083）

苹果多酚功能及其作用机理的研究进展

杨薇，张晓旭，李景明*

（中国农业大学，北京 100083）

大量研究表明苹果多酚将是重要的食品和药品添加剂，其很多功能性优于其他多酚。苹果多酚的抗氧化、抗癌、降血压、预防心脏病、抗龋齿、抗过敏、抗病毒等功能性已经被人们认可，但部分功能性的作用机理还并不十分明确，有待研究。介绍近年来关于苹果多酚几种重要生理功能的研究进展以及一些功能性作用机理的推断。

苹果;多酚;生理功能性

很早就有俗语“每天一个苹果，疾病远离我”，人们很早就意识到苹果对疾病的预防作用。苹果多酚具有清除自由基、抗氧化、预防癌症、降血压、预防心脏病、抗龋齿、抗过敏、抗病毒等功能特性。与其它常见的多酚相比，苹果中不仅多酚种类十分丰富，而且具有更有效的功能性，苹果多酚比茶多酚具有更好的抗氧化能力以及抗龋齿效果。此外，苹果多酚具有更好的风味和溶解性，利于食品和药品的添加。苹果多酚在平均的膳食摄入水平下，不会出现临床学上的常规病理现象[1]，所以苹果多酚作为食品或药品里的添加剂也是很安全的。目前，苹果多酚的上述功能性已经得到了专家的一致认可，但苹果多酚具有这些功能性的作用机理还没有明确统一的说法，虽然抗氧化性是多酚非常重要的性质，但是并不能完全解释苹果多酚的全部功能性，因此苹果多酚中具有抗癌以及预防心脑血管疾病等功能性的功能成分以及作用原理是现在研究的重点。随着研究的深入，研究人员逐渐把目标锁定在一些功能物质上，原花青素、槲皮素等成为一些功能性的主要作用物质。本文简要概述了近几年一些关于苹果多酚的功能性的研究进展。

1 苹果多酚的种类

由于苹果多酚结构的复杂性，其分类也不统一，存在多种分类方法。按分子量大小看，苹果多酚化合物包括了低分子量（儿茶素、表儿茶素、绿原酸等）的简单酚类物质，具有高聚合结构的大分子聚合物（原花青素高聚物等）；按照化学结构分，苹果多酚主要由黄－3－烷醇类、黄酮醇类化合物、羟基酸类、二氢查耳酮、花青素等若干个子分类组成。其中以原花青素为主的黄烷醇是最丰富的一种（40%至89%不等），包括单体儿茶素，以及低聚物和高聚合物等，其中聚合物是苹果以及苹果产品中有收敛性和苦涩的物质。其次羟基酸类（阿魏酸），羟基酸类和儿茶素是苹果加工过程中导致褐变的物质。二氢查耳酮类，黄酮醇类，花青素类是相对含量较少的多酚物质；按照酚类的酸碱性来划分，苹果多酚可分为酸性酚类（主要是绿原酸、咖啡酸、阿魏酸）和黄酮类化合物（如儿茶素、表儿茶素、原花青素等黄烷醇、黄酮醇、异黄酮）。其中酸性酚类约占总酚的1/3，而黄酮类化合物则约占总酚的2/3[2]。常见的苹果多酚功能性物质有绿原酸、儿茶素、表儿茶素、咖啡酸、原花青素B2、根皮素、根皮苷、槲皮素、槲皮苷等。

不同品种的苹果之间多酚物质种类和含量是有差异的，杜中军等研究发现金冠苹果果肉含槲皮苷，而嘎拉苹果中没有检测到；嘎拉苹果果皮中含花青素-山越橘苷，而金冠果中则没有[3]；成熟度不同的苹果中多酚的含量也是有差异的，成熟苹果的主要多酚类为绿原酸、儿茶素类以及原花青素等，而未成熟苹果中还含有较多的二羟查耳酮、槲皮酮等化合物，未成熟苹果中酚酸含量尤为突出，比成熟苹果高出10倍左右，苹果中的多酚含量特别是绿原酸和表儿茶素在成熟和贮藏过程中都会有所下降；苹果不同部位多酚的含量和种类也是不一样的，多数情况下，果皮中总酚的含量是最高的，远高于果肉中的含量，实验发现槲皮苷几乎完全存在于果皮中，矢车菊素-3-半乳糖苷只有在红苹果果皮中发现[4]。

2 苹果多酚的安全性

2004年Shoji T.等用成熟苹果中提取的苹果多酚对鼠伤寒沙门氏菌株TA98、TA100、TA1535、TA1537和大肠杆菌菌株WP2uvrA进行了Ames的反相诱变实验，实验结果发现只有鼠伤寒沙门氏菌株TA98在2500μg/皿的剂量下有轻微的致突变性，其他菌株（鼠伤寒沙门氏菌株TA100、TA1535、TA1537和大肠杆菌菌株WP2uvrA）在5000μg/皿的高剂量下依然没有任何致突变的现象。染色体畸变实验中CHL/IU哺乳动物细胞在0.313 mg/mL的剂量下没有任何异常变化。在微核实验中小鼠的体重和临场指标处理组合空白组没有明显差异。在2000 mg/kg剂量下的苹果多酚处理的小鼠骨髓中微核PCE细胞出现的频率和空白组没有明显区别。这些结果证明苹果多酚没有致突变性。同时急性毒理学试验（14 d）和慢性毒理学试验（90 d）表明，在2000 mg/kg的剂量下，小鼠的体重、食量和组织病理学参数等与对照组相比均无显著差异。因此在一定的摄入量（远大于人们日常所摄入的剂量）内，苹果多酚是很安全的食品添加剂[1]。

3 苹果多酚的功能性

研究表明，苹果多酚具有清除自由基、抗氧化、预防癌症、降血压、预防心脏病、抗龋齿、抗过敏、抗病毒等80多种生理功能。因此在医药、食品、日用化工等领域有广阔的应用前景。

3.1 抗氧化作用

100 g新鲜苹果的抗氧化活性相当于1500 mg的VC，远超于茶多酚的抗氧化性[5]。茶多酚抗氧化功能性众所周知，而苹果多酚与其相比，具有更强的抗氧化能力，更好的风味和溶解性，苹果多酚中的绿原酸、咖啡酸等抗氧化活性比绿茶提取物高2.5倍。与常见的水果相比，苹果中自由多酚含量较高，大量的自由多酚更有利于人的吸收利用，同时与其相比，苹果多酚总抗氧化性也是最高的。研究表明，苹果中的类黄酮含量与多酚的抗氧化性呈正相关，苹果中的黄酮类和黄烷醇类[槲皮素、芦丁、r－表儿茶素和（＋）儿茶素]，比二氢查耳酮类（根皮苷、根皮素）以及羟基苯乙烯、绿原酸的抗氧化能力要强[6]。除根皮苷外，所有的苹果多酚的抗氧化能力均比水溶性VE更有效[7]。苹果多酚的抗氧化性已是不争的事实,其在油脂和肉类食品中的抗氧化作用也被广泛研究，苹果多酚对猪油的抗氧化性能明显优于传统化学合成的BHT（二丁基羟基甲苯）等常见抗氧化剂，对胡萝卜汁的护色作用也明显比VC效果要好[8]。

3.2 抗癌作用

流行病研究数据显示大约32%的癌症可以通过膳食来预防改变。大量研究表明苹果多酚一定程度可以预防或推迟癌症的发生。Eberhardt等研究表明苹果多酚在体外可以抑制结肠和肝脏癌细胞的生长[5]，总酚和类黄酮含量与细胞增殖的抑制作用呈正相关[9]，同时果皮中多酚提取物具有相对较高抗癌细胞增殖活性[5]。Ebeler等用含有0.5 mmol/kg～4 mmol/kg儿茶素的饲料喂养老鼠，结果显示含有儿茶素的饲料可以推迟肿瘤发病，同时不会对健康造成不良影响[10]。苹果中的类黄酮类化合物可以阻止人类结肠癌HT29细胞的生长，并且调节异源物质生物转化中相关基因的表达，从而调节毒性防御，抵御引起结肠癌的不良因素，继而达到预防和抑制结肠癌的生理功能[11]。M.J.McCann等2007年用HT29，HT115和CaCo-2细胞链进行体外模型实验，验证了苹果多酚对结肠直肠癌在形成的关键阶段有一定的影响，实验结果表明苹果多酚可以在体外调节结肠癌的3大危险生物信号，并且没有任何细胞毒副作用[12]。丁酸盐是公认的结肠粘膜的重要营养物质，触发分化和凋亡的结肠源性结肠细胞，抑制组氨酸的形成，对结肠黏膜有很好的调节作用，被看成是预防结肠癌的代谢产物，苹果多酚会引起丁酸盐的形成[13]。此外，苹果多酚（绿原酸、儿茶素等）不仅能抑制胃中亚硝化/硝化的活动，减少有致癌作用的亚硝酸盐物质，还能产生有生物活性的·NO物质，从而调节胃肠中亚硝酸盐的平衡，进而预防胃肠癌的发生[14]。苹果多酚对乳腺癌的增长也有抑制作用[15]。

3.3 预防心脑血管疾病

心脏病、高血压等心脑血管疾病威胁人类的健康，大量研究表明苹果多酚的摄入对心脑血管疾病的发生有一定的影响。研究发现类黄酮（主要是槲皮素）的摄入与中风的发病率呈负相关[16]。儿茶素和表儿茶素的摄入与冠心病的死亡率之间存在明显的负相关，特别在女性冠心病患者中这种负相关性更加明显[17]。此外，苹果多酚是很好的血压抑制剂。血压的上升与血管紧缩素I转换酶（ACE）密切相关，ACE抑制剂是目前临床上公认的一种抗血压升高的有效途径，可以说抑制了ACE的活性即可抑制血压升高，苹果多酚物质就是很好的ACE抑制物。日本的柳田显郎1999年的研究发现，苹果多酚可抑制ACE，防止血管收缩、血压升高，是预防高血压的有效物质，并且发现苹果多酚中的缩合单宁对ACE抑制活性比茶多酚的儿茶素和表儿茶素要高。也有研究证明黄烷-3-醇类（特别是原花青素）化合物可抑制ACE的活性[18]，其中四聚体、六聚体具有很好的抑制效果，原花青素抑制ACE活性的很大程度上依赖他们的结构。

其他潜在的机制，高血压会引血管组织氧化压力的增加和一些炎症症状出现，例如：超氧化物O2－、氢过氧化物，心肌缺血后血液的突然再灌注也会形成大量的氧化自由基，苹果多酚的摄入可缓解和减少高血压和心肌缺血过程中的氧化压力和炎症。此外，苹果多酚在血管内皮功能的改善调制方面、在延缓早期动脉粥样硬化向动脉粥样硬化斑块的发展和进程中都能起到一定的作用。其主要调节原理可归于其抗氧化，抗凝血，降低血脂的性能，以及对促进血管内皮功能的影响。主要作用物质主要是类黄酮、原花青素、绿原酸等。

3.4 抗龋齿作用

苹果多酚的抗龋齿作用是茶多酚的100倍。变形链球菌分泌的葡萄糖基转移酶（glucosyltransferases GTF）可利用口腔中的蔗糖，将其转化成具有黏附性的不溶性多糖进而形成齿垢，也称为牙菌斑，牙菌斑是致龋菌生存的温巢，更多的致龋菌会在其中积累繁殖，并会产酸腐蚀牙齿。研究表明苹果多酚对葡萄糖基转移酶有明显的抑制作用，并且远大于茶多酚。其中原花青素混合物（缩合单宁）是最有效的抑制物。同时发现缩合单宁的抑制作用在很大程度上取决于它的聚合度。有研究证实儿茶素，表儿茶素，一些单体在辣根过氧化物酶的体外氧化发生聚合后的产物，对GTF酶的抑制作用提高[19]，这一抑制作用也可能与C-2和C-3之间不饱和双键的存在有关，花青素缺乏该双键抑制活性就不明显[20]。此外，苹果多酚中的单宁酸不仅对GTF酶有抑制作用，还对唾液中的R-淀粉酶活性有显著抑制性[21]。同时，有研究证实黄酮醇和原花青素对FATPases有抑制作用，同时干扰变形链球菌的产酸[20]，抑制质子移位酶（F-ATP酶）和糖酵解产酸，也是对致龋菌的一个重要的影响，目前，苹果多酚在这方面的研究还很少。

3.5 其他功能性

除上述生理功能外，研究发现苹果多酚中具有儿茶素结构的多酚物质抑制霍乱毒素催化胍丁胺的ADP（二磷酸腺苷）-核糖基化作用，减少霍乱毒素的产生，进而减少体内积水，还可以减少霍乱毒素的形态学变化和cAMP的积累[22]。其中单体和二聚体的抑制效果不如三聚体和四聚体明显。研究发现苹果多酚在无毒浓度时抑制单一的疱疹毒素HSV-1和HSV-2在疱疹病毒细胞内的复制，其中槲皮素苷是抑制效果最显著的，其次是二氢查尔酮类多酚物质[23]。

苹果缩合单宁可以改善过敏性皮炎的一些症状，具有抗过敏作用。口服苹果缩合单宁（ACT）1 h后，耳肿胀及抗原与硝基氯苯刺激的反应得到明显抑制，在2 h达到最大抑制效果（90%抑制）[24]。同时，ACT可能阻止食物过敏的发展，摄入ACT后肠皮内淋巴细胞TCRcd-T细胞的数量比例的增长，由过敏反应引起小鼠身体温度过高，以及血清中组氨酸的增长都得到了很好的抑制[25]。除此之外，苹果多酚还有抑菌、美白、除臭、抗溃疡、增强肌力、减少体内脂肪积累、促排铅等生理功效。

4 前景展望

我国是苹果生产大国，苹果资源相当丰富，苹果果汁加工业逐年增加，问题也随之而来，资源的有效利用，不仅关系经济效益的提高，同时大量的皮渣如不及时处理，也将是污染周围的环境。销售滞后，果汁加工后皮渣的利用引发我们的思考，大量研究证实苹果果皮中的多酚含量很高，加之苹果多酚众多的生理功能活性效果显著，而且风味良好，苹果多酚在食品、药品以及女士护肤品的重要添加元素，苹果多酚将是多酚不可忽视的来源之一。

目前随着一些实验以及毒理性研究证实苹果的安全性后，苹果多酚已在一些行业有所利用，但是苹果多酚的很多生理活性并不能完全都归因于其具有抗氧化特性，一些抗病原理以及主要作用机理还有再研究，这样不仅使我们可以更有效地了解苹果多酚的生理特性，更有效地把握使用量，让多酚的利用更安全。在苹果榨汁过程中，大部分多酚物质随果皮和果芯而转移到果渣中，因此苹果渣中含有较多的多酚物质。我国苹果渣资源十分丰富且相对集中，年产湿苹果渣超过90万t，利用苹果渣生产具有独特生理活性的多酚物质具有广阔的市场前景。

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The Research Progress of Functional Capacity and Mechanism of Apple Polyphnenol

YANG Wei，ZHANG Xiao-xu，LI Jing-ming*
（China Agriculture University，Beijing 100083，China）

Numerous studies show that apple polyphenols will be important additives for food or medicine，and most of their functions are better than other polyphenols.The functionalities of apple polyphenols that antioxidant，anticancer，lowering blood pressure，prevent and reverse heart disease，anti－caries，antiallergic，anti－virus have been recognized by people.But some functional mechanisms are also not very clear，and need to be studied.The paper describes the research of apple polyphenols on several important physiological functions and the inference of some functional mechanisms in the recent years.

apple；polyphenol；functional capacity

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（2009JS79）

杨薇（1984—），女（汉），在读硕士研究生，研究方向：天然产物功能性研究。

*通信作者：李景明（1969—），男（汉），副教授，硕士生导师，研究方向：天然产物功能性研究。

2011-04-20