蜂蜜抗氧化活性研究进展*
2014-04-07王远贾歌王萌程妮曹炜赵静
王远,贾歌,王萌,程妮,曹炜,赵静
1(西北大学化工学院食品工程系西北大学蜂产品研究中心,陕西西安,710069)
2(中国农业科学院蜜蜂研究所,北京,100094)
蜂蜜是指蜜蜂采集植物的花蜜、分泌物或蜜露,与自身消化道的分泌物结合后,在蜂巢内经充分酿造而成的天然甜物质。蜂蜜具有抑菌、抗氧化和抗炎等活性,对治疗创伤、烧伤、胃溃疡等疾病具有一定的疗效[1]。
体内的氧化平衡被破坏时会造成氧化应激,引起脂质、蛋白质等结构和功能损伤,导致人类的许多疾病如癌症、动脉粥样硬化和衰老的发生[2]。蜂蜜中含有酚类化合物、VC、类胡萝卜素、氨基酸及抗氧化酶等多种天然抗氧化剂,在体外和体内均有显著的抗氧化活性,本文综述了国内外近年来蜂蜜抗氧化领域的研究进展,为蜂蜜资源的开发利用和蜂蜜功能性食品的开发提供依据。
1 蜂蜜的体外抗氧化活性
1.1 蜂蜜对氧自由基的吸收能力(ORAC法)
ORAC法是一种广泛用于评估天然产物抗氧化活性的方法,常用每克待测物的抗氧化活性相当于Trolox的物质的量来表示待测物的抗氧化活性,ORAC值的单位为μmol TE/g待测物[3]。
Jamróz等人[4]研究了荞麦蜜对氧自由基的吸收能力,发现蜂蜜的ORAC值显著高于常见的糖类物质,这与 Gheldof的研究结果一致[5]。Serem 等人[6]研究了南非蜂蜜对氧自由基的吸收能力,所测蜂蜜的ORAC 值为3.71 ~49.26 μmol TE/g,该结果与 Beretta等人[7]对意大利蜂蜜及 Alvarez-Suarez等人[7]对古巴蜂蜜进行的研究结果相似。研究还发现蜂蜜的ORAC值与蜂蜜颜色、总酚含量及对DPPH自由基清除率具有相关性,相关系数分别为0.89,0.94和0.72。
1.2 蜂蜜对DPPH和ABTS自由基的清除活性
DPPH自由基和ABTS自由基清除实验是常用于评价天然抗氧化剂的一类方法。DPPH是一种稳定的有机氮自由基,甲醇溶液呈深紫色,抗氧化剂能够使其转化为黄色的联苯-苦味肼,因此可以根据变色程度来评价待测物的抗氧化活性[3]。ABTS自由基清除实验常用于评价水溶性抗氧化剂的抗氧化活性,其原理为ABTS过氧化后会生成深色的ABTS自由基(ABTS+·),抗氧化剂能与ABTS+·反应,使其发生褪色,根据褪色程度来评价抗氧化剂的活性[3]。
一般来说,蜂蜜的颜色越深,总酚与总黄酮的含量越高,抗氧化能力越强,但蜂蜜中的多肽、有机酸、酶和美拉德反应产物对于清除自由基也有一定作用[8]。Estevinho等人[9]发现深色蜂蜜对 DPPH·的清除能力高于浅色蜂蜜。Zhou等人[10]研究了荞麦蜜的抗氧化活性,发现荞麦蜜对DPPH·的清除率随总酚含量增高而上升。Vela等人[11]研究了西班牙的36种花蜜和蜂蜜的抗氧化活性,认为植物源、地理源、蜂蜜颜色的深度均为影响清除DPPH·活性的因素。Moniruzzaman等人[12]认为生产季节对蜂蜜清除DPPH·的活性也有影响。研究发现不同产地的蜂蜜对DPPH自由基均有清除活性,如土耳其红松蜂蜜、阿拉伯蜂蜜、巴基斯坦蜂蜜、古巴麻藤蜜、葡萄牙蜂蜜和斯洛文尼亚蜂蜜[13-18]。同时,研究还显示蜂蜜即使在经过辐照和热处理后依然保持较高的清除DPPH·活性[19]。
蜂蜜对ABTS+·也有较强的清除活性,Baltrusˇaityte¨等人[20]研究了35种来源不同的蜂蜜对 ABTS+·的清除活性,结果表明不同的蜂蜜其清除活性存在较大差异。Lachman等人[21]对 40种捷克蜂蜜对ABTS+·的清除活性的研究也得出了相似结果,这种差异可能与其抗氧化剂的含量及种类有关。
抗氧化剂对自由基的清除活性受其浓度的影响,仅由清除率无法对不同蜂蜜的抗氧化活性进行评价,因此建立统一的标准评价方法非常必要。采用半抑制率(即清除50%的自由基所需要待测物的浓度,IC50)来评价蜂蜜对自由基的清除活性能够有效避免实验误差。
1.3 蜂蜜对脂质过氧化的抑制作用
机体内的脂质极易受到自由基的攻击,尤其是生物膜脂含有大量不饱和脂肪酸,容易受到活性氧的氧化,引发一系列疾病,导致机体发生衰老。
Gheldof等人[22]发现,蜂蜜对铜离子诱导的血清脂质过氧化有显著的抑制作用,其中荞麦蜜的抑制作用最强,野莴苣蜂蜜的抑制作用最弱,蜂蜜对脂质过氧化的抑制活性与其总酚含量呈正相关。卢珂等[23]研究了5种蜂蜜对脂质过氧化的抑制作用,发现蜂蜜对脂质过氧化均有较强的抑制能力。当蜂蜜浓度为0~10 mg/mL时,对脂质过氧化的抑制作用随着浓度增长而有较快增加,随后抑制率增长缓慢,当浓度为15 mg/mL时,不同蜂蜜的抑制作用差异不显著。José等人[15]研究了古巴蜂蜜对脂质过氧化的抑制作用,与对照组相比,所有的蜂蜜对脂质过氧化均有抑制作用,且与DPPH·清除活性具有线性关系,蜂蜜还能显著减少Fenton反应产生的脂质过氧化产物。另外,蜂蜜还能够抑制一些肉类的脂质过氧化[24]。
1.4 蜂蜜对DNA氧化损伤的保护作用
DNA分子也容易受到活性氧的攻击而发生氧化损伤,例如,羟基自由基攻击超螺旋质粒DNA后会断裂为两种形式:开环形式和线性形式。DNA损伤会对细胞和组织的功能造成严重的影响。Zhou等人[19]发现,荞麦蜜对羟基自由基诱导的大肠杆菌质粒DNA氧化损伤有显著的保护作用。在定位体系中保护作用显著高于非定位体系,表明荞麦蜜主要通过清除羟基自由基来保护DNA免受自由基诱导的氧化损伤,而不是通过络合过渡金属途径,这可能与荞麦中的抗氧化成分主要以酚酸类化合物为主,黄酮类含量很少,而前者对过渡金属的络合力很弱。
相反,蜂蜜可以引起肿瘤细胞的DNA损伤,Wen等人[25]发现,产自马来西亚的革木蜜和菠萝蜜蜂可以引起结肠癌细胞的DNA损伤进而引起癌细胞凋亡,可能与其中存在的黄酮类化合物有关,蜂蜜的这种功能有可能使其在抗癌方面发挥一定的作用,但其分子机制有待进一步研究。
1.5 蜂蜜对活性氧的清除能力
活性氧是指含有氧的自由基,通常包括超氧阴离子(O2-·)、羟基自由基(·OH)、单线态氧(1O2)、过氧化氢(H2O2)及由此衍生的氢过氧基(HO2·)、烷基自由基(RO·)、烷基过氧化物自由基(ROO·)、氢过氧化物(ROOH)等。羟基自由基是化学性质最活泼的活性氧,能损伤蛋白质、核酸、脂质等大分子,可作用于细胞膜,引发细胞膜上不饱和脂肪酸的过氧化反应,生成MDA。蜂蜜中的酚类化合物能够给羟基自由基提供氢原子和电子,使羟基自由基还原,或通过与金属离子络合,降低Fenton反应速率,起到抗氧化作用[24]。
José等人[15]报道了几种古巴单花蜜对羟基自由基和超氧阴离子有清除作用,其清除活性与蜂蜜的植物源有关,且呈量效关系。卢珂等人[24]研究了中国14种蜂蜜对羟基自由基的清除活性,发现荞麦蜜清除率最高,其他蜂蜜的清除活性较低。Gasˇic'等人[26]研究了58种不同地理源的塞尔维亚蜂蜜的抗氧化活性,发现蜂蜜对活性氧的清除活性与其地理源有一定相关性。
2 蜂蜜在细胞、组织和体内的抗氧化活性
蜂蜜的体外抗氧化活性并不能反映其在体内的活性。原因在于体外与体内环境存在较大差异,且受人体的吸收和代谢的影响,对蜂蜜在体内的抗氧化活性产生影响,因而研究蜂蜜的体内抗氧化活性非常必要。
2.1 蜂蜜对细胞氧化损伤的保护作用
自由基在生物体内累积会造成氧化损伤,这种损伤几乎发生在各种细胞器、生物大分子或其聚合体内。已有研究表明,蜂蜜能够有效抑制MDA的生成、抑制脂质过氧化、保护细胞膜从而使细胞维持正常功能[22]。
Mohamed等人[27]发现蜂蜜能够抑制烟草诱导的小鼠体内组织的氧化应激,减少小鼠生殖细胞的损伤,增加睾丸间质细胞数,提高小鼠体内的SOD含量和GSH-Px活性,保护小鼠的生殖系统。Blasa等人[28]发现蜂蜜黄酮类物质能够减少人血红细胞的氧化损伤,蜂蜜黄酮类化合物能够抑制H2O2诱导的血红细胞的氧化损伤。
此外,蜂蜜具有抑制恶性肿瘤细胞扩散的作用。Wen等人[25]报道称两种马来西亚蜂蜜(革木蜜和菠萝蜜蜂蜜)能够抑制HT 29细胞的恶性增殖,且具有剂量效应,最高抑制率可达80%,可能与蜂蜜的抗氧化活性有关。
2.2 蜂蜜对肝脏氧化损伤的保护作用
肝脏是人体重要的代谢器官,含有大量抗氧化酶,在正常代谢过程中也能产生活性氧。当肝脏中的活性氧与其抗氧化能力失去平衡时,就可能导致组织损伤,引发各种肝脏疾病[24]。
卢珂[24]研究了蜂蜜对小鼠肝匀浆脂质过氧化的抑制作用。结果显示,与模型组相比,蜂蜜能够降低小鼠肝脏的MDA含量,且量效关系。研究还发现蜂蜜在一定浓度下能抑制小鼠肝线粒体的肿胀,这说明蜂蜜能够降低线粒体膜脂质过氧化程度,降低线粒体的肿胀程度,从而起到保护肝脏作用。
2.3 蜂蜜在体内的抗氧化活性
Jubri等人[29]研究了麦卢卡蜂蜜对小鼠氧化损伤的保护作用,发现蜂蜜能够降低小鼠体内的丙二醛(MDA)含量,显著增加小鼠红细胞内GSH-Px的活性,降低过氧化氢酶(CAT)的活性。Gheldof等人[4]报道了荞麦蜜能够增加人体内血清抗氧化能力,并且与茶具有抗氧化协同效应。Schramm等人[30]给40名志愿者分别服用玉米糖浆和荞麦蜜,数小时后测定血液的抗氧化活性,发现荞麦蜜能提高人体内抗氧化活性且呈量效关系,而同剂量的玉米糖浆没有影响。Yao等人[31]研究了马来西亚革木蜜对小鼠氧化损伤的影响,发现革木蜜能够显著降低小鼠血清的MDA水平,呈量效关系。这可能与革木蜜能够调节小鼠红细胞的抗氧化酶活性有关。
3 小结
蜂蜜的抗氧化活性越来越引起人们的关注,蜂蜜中的抗氧化成分也逐渐明晰。尽管国内外已有大量关于蜂蜜抗氧化的研究报道,但多数集中在体外方面,关于蜂蜜中抗氧化成分在人体内的吸收、代谢及其抗氧化的分子机制仍不清楚。因此,需要进一步研究蜂蜜抗氧化的分子机制,从而为蜂蜜的药理活性、保健功能提供科学依据。
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