褪黑素的应用

陆 炀,燕 志,要志宏,李 冉

(扬州大学 旅游烹饪学院,江苏 扬州 225000)

1 褪黑素的生理作用及合成、代谢途径

褪黑素又名松果体素、抑黑素、美拉酮宁,是一种荷尔蒙,存在于人、动物及多种植物体内。其化学名称是N-乙酰基-5-甲氧基色胺,分子式为C13N2H16O2,熔点为116～118 ℃。褪黑素因可使某些鱼和爬行动物的皮肤颜色变浅而得名,生理作用十分广泛,不仅可以调节内分泌系统,还可以提高机体的免疫力。

1.1 褪黑素的生理作用

褪黑素对睡眠有极大的改善作用,可以缩短入睡时间,提高睡眠质量,有明显的调整时差功能。褪黑素还有调节机体免疫功能的作用,可以通过提高胸腺的质量提高辅助T细胞的活力,进而促进T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖反应,提高机体免疫力。褪黑素也可抑制胃肠蠕动,减少胃酸的分泌,保护胃黏膜。褪黑素的主要作用部位是脑,人体大脑中褪黑素的含量是血清中的5倍。褪黑素对脑具有保护作用,但作用的机制尚不清楚。除此之外,褪黑素还有抗氧化、抗衰老和抗肿瘤的作用。

褪黑素的抗氧化作用主要通过以下两条途径产生:一是与自由基直接结合,产生连锁反应;二是减少体内自由基。通过补充外源性褪黑素可以延缓衰老。魏涛[1]、顾学裘[2]等人曾通过动物实验发现褪黑素抗氧化、抗衰老和延长寿命的功能。另外,褪黑素对人和动物体内的肿瘤生长有抑制作用。机体处于高温、高压、缺氧、严寒、饥饿等条件下,会发生应激反应,产生某些不利于身体的物质,褪黑素可以减少这类物质,起到保护机体的作用。

1.2 褪黑素的合成途径

褪黑素普遍存在于动物体内,具有亲水和亲油的双重性质,可以与羟自由基和过氧自由基发生反应。从单细胞生物到脊椎动物,在诸多动物体内发现了褪黑素。松果体腺细胞从血液中提取的色氨酸经过一系列生物化学反应进行褪黑素合成。色氨酸作为原料,经过羟化、脱羧和氧甲基化,最终形成褪黑素。近年来,人们在植物体内也发现了褪黑素。同一植物不同部位的褪黑素含量不尽相同。一般来说,繁殖器官和花朵中的褪黑素含量较高。褪黑素可以使植物种子免受紫外线、低温等外界因素的侵害。

高等植物中褪黑素的合成机制和动物体内褪黑素的合成机制是一样的。Schroder曾经指出,植物中的色氨酸先脱羧形成色胺,再被羟化酶催化,生成5-羟色胺。色胺是吲哚乙酸的前体,可以用于吲哚乙酸的生成,因此与5-羟色胺形成一种竞争关系。

1.3 褪黑素的代谢途径

大脑和肝脏是褪黑素的主要代谢场所。褪黑素在肝细胞的作用下变为6-羟褪黑素。绝大部分6-羟褪黑素与硫酸根结合,只有少量与葡萄糖醛酸结合随尿液一起被排出体外。

2 植物中褪黑素的提取和检测方法

2.1 植物中褪黑素的含量

某些植物中褪黑素的含量高于动物体内的含量。一般来说,中草药植物和油料作物中褪黑素的含量比较高,而蔬菜水果中的含量则相对低一些。几乎所有植物(例如葡萄、樱桃)都含有褪黑素,含量从每克组织中的几皮克到几纳克不等[3]。褪黑素分布于植物的果实、根茎、花朵、叶子等部分。其中,种子中褪黑素的含量最高。这是因为种子在紫外线、低温、环境污染等外界环境因素的作用下容易被氧化,而褪黑素具有抗氧化的能力,其氧化能力甚至超过了维生素C、维生素E、类胡萝卜素和谷胱甘肽,可以保护植物种子不受外界环境因素的侵害。

2.2 植食性食物中褪黑素的提取

一般来说,动物细胞中的褪黑素能够被精准测定,然而从植物中提取的褪黑素具有不稳定性,含量偏低[4]。某些资料所记载的提取褪黑素的方法比较简单,所用试剂为甲醇[5-6]、磷酸缓冲液[7-8]等。利用超声波提取褪黑素,可以引发被测样品的空穴现象,进而通过高温高压使样品中的成分更加快速地进入溶剂。该方法效率较高,主要用于提取樱桃、葡萄和草莓中的褪黑素[9-12]。水稻中褪黑素的提取主要采用的是微波消解法,该方法操作简单、重复性强、污染小、精确率高。另外,提取植物中的褪黑素时,为防止氧化分解,可以加入螯合剂、抗氧化剂等。

2.3 褪黑素的检测方法

褪黑素自1958年首次从松果腺中分离出来以来,一直受到广泛关注。褪黑素对神经系统和内分泌系统都具有重要的调节作用。在国际上采用RIA法检测褪黑素,1987年Sieghart将该法改进。目前主要采用的是高效液相色谱法(HPLC),使用二极管阵列检测器。设置如下:波长为222 nm;色谱柱为SOD2,250*Φ4.6 mm;流动相为0.35 M磷酸氢二钠(甲醇=35∶65);柱温为38 ℃;流速为1.0 mL/min[13]。高效液相色谱法不但精密度较高,而且操作简便快捷,是检测植物中褪黑素含量的重要方法。

3 关于褪黑素的展望

褪黑素具有抗氧化、增强免疫力、延缓衰老、改善睡眠质量、调节神经系统和内分泌系统等功能。美国FDA批准褪黑素作为普通的膳食补充剂,我国卫生部先后批准了20多种含褪黑素的产品作为保健食品。虽然目前在许多植物中发现了褪黑素,但是植物界的褪黑素仍有较大的研究空间,其生理功能和毒副作用有待进一步研究。相信在不久的将来,可以通过基因工程的手段提取植物中的褪黑素,为人类健康更好地服务。

[1]魏涛,唐芬芳,金宗濂.褪黑激素的生理功能[J].食品工业科技,2002,23(9): 98-102.

[2]顾学裘.松果腺素(褪黑激素)的多功能效用[J].医药导报,1998,17(3): 131-132.

[3]POSMYK M M, JANAS K M. Melatontion in plants [J].Acta physiologiae plantarum, 2009, 31: 1-11.

[4]陈倩,齐文波,李梅,等.植物中的褪黑激素:含量、检测方法与功能[J].应用与环境生物学报,2008,14(1): 126-131.

[5]ZHAO YU, TAN DUNXIAN, LEI QIONG, et al. Melatonin and its potential biological functions in the fruits of sweet cherry[J].Journal of pineal research, 2012, 55(1): 79-88.

[6]KIRAKOSYAN A, SEYMOUR E M, URCUYOLLANES D E, et al. Chemical profile and antioxidant capacities of tart cherry products[J].Food chemistry, 2009, 115(1): 20-25.

[7]BURKHARDT S, TAN D X, MANCHESTER L C, et al. Detection and quantification of the antioxidant melatonin in Montmorency and Balaton tart cherries (prunus cerasus)[J].Journal of agricultural and food chemistry, 2001, 49(10): 4898-4902.

[8]GONZ LEZ-G MEZ D, LOZANO M, FERN NDEZ-LE N M F, et al. Detection and quantification of melatonin and serotonin in eight sweet cherry cultivars (prunus avium L.)[J].European food research and technology, 2009, 229(2): 223-229.

[9]ST RTZ M, CEREZO A B, CANTOS-VILLAR E, et al. Determination of the melatonin content of different varieties of tomatoes (lycopersicon esculentum) and strawberries (fragariaananassa)[J].Food chemistry, 2011, 127(3): 1329-1334.

[10]HAO YU, TAN DUNXIAN, LEI QIONG, et al. Melatonin and its potential biological functions in the fruits of sweet cherry[J].Journal of pineal research, 2012, 55(1): 79-88.

[11]KIRAKOSYAN A, SEYMOUR E M, URCUYOLLANES D E, et al. Chemical profile and antioxidant capacities of tart cherry products[J].Food chemistry, 2009, 115(1): 20-25.

[12]IRITI M, ROSSONI M, FAORO F. Melatonin content in grape: myth or panacea?[J].Journal of the science of

food and agriculture, 2006, 86(10): 1432-1438.

[13]顾鹏,罗伟,李东.功能因子Meltaouln(褪黑素)的HLPC分析检测方法研究[J].现代仪器，2000(6): 23-24.