二氢杨梅素应用研究进展

汪洪涛,李清光

(江苏经贸职业技术学院 工程技术学院;江苏省食品安全工程技术研究开发中心,江苏 南京 211168)

1 二氢杨梅素的分布来源和理化性质

1.1 分布来源

二氢杨梅素(Dihydromyricetin,DMY),又名蛇葡萄素(Ampelopsin,AMP)、白蔹素、双氢杨梅素、双氢杨梅树皮素等,是一种罕见的拥有高黄酮成分的黄酮类化合物(Flavone),一般存在于葡萄科、杨梅科、杜鹃科、藤黄科、大戟科及柳科等植物中,其中葡萄科蛇葡萄属藤茶(Ampelopsis)中含量最多。二氢杨梅素分布广泛,较易获取,多存在于我国长江流域以南,如云南东南部、福建、广东、广西、贵州、湖南、湖北等地的显齿蛇葡萄植物幼嫩茎叶中,含量达到30%及以上,最高可达40%左右。

1.2 理化性质

二氢杨梅素的分子式为C15H12O8,化学式为(2R,3R)-3,5,7-三羟基-2-(3,4,5-三羟基苯基)苯并二氢吡喃-4-酮,相对分子质量为320.25。二氢杨梅素外观为白色针状结晶,物理性质表现为易溶于热水、热乙醇及丙酮,微溶于乙醇、甲醇,极微溶于醋酸乙酯,不溶于氯仿、石油醚。研究证实二氢杨梅素在100 ℃条件下的热稳定性较好,且在中性和偏酸性条件下更稳定,当温度超过100 ℃时,二氢杨梅素会产生不可逆的氧化反应。

2 二氢杨梅素的生理功能

二氢杨梅素极具研究及开发利用价值,其应用主要体现在药理作用方面。二氢杨梅素的药理作用与其化学布局特点密切相关,不仅可发生氧化反应、脱氢反应、酯化反应,还可通过金属离子产生络合反应。二氢杨梅素的作用效果强,是不可多得的“全能王”。

2.1 抗氧化作用

自由基在生物体内数不胜数,且具有很高的活性,可以与其附近的碳水化合物、脂质、蛋白质、核酸产生系列反应,会破坏机体组织,引发慢性疾病,加速人体衰老。由于较强的抗氧化活性及其安全、无残留的特点,二氢杨梅素常被作为添加剂广泛用于食物中。越来越多的研究表明,二氢杨梅素具有清除自由基、抗脂质过氧化、增强抗氧化酶活性等作用。

2.1.1 清除自由基

陈晓静等人研究表明，二氢杨梅素浓度升高时,对DPPH自由基的清除能力增强,且清除能力强于人们常用的特丁基对苯二酚(TBHQ)人工合成抗氧化剂。许静娟等采用氮蓝四唑(NBT)光化还原法、抗坏血酸-Cu2+-H2O2体系法和亚油酸体系法测定二氢杨梅素的抗氧化活性,通过进行二氢杨梅素对羟自由基OH、脂过氧自由基ROOO和超氧自由基O2-清除率的效果测定,得出在一定浓度范围内,二氢杨梅素的清除能力随着质量浓度的升高而不断增强,最高分别达到84%、64%和90%。

2.1.2 增强抗氧化酶活性

(1)发挥出口产品质美价优的特点，出口产品往往拥有较高的质量标准，商品成本也优化控制，价格合理，具有竞争力。

机体内的超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和过氧化氢酶(CAT)都有清除自由基的作用。MDA可以使蛋白质发生交联甚至变性,从而伤害细胞DNA,致使一些物质失去活性。二氢杨梅素各剂量组均能增强GSH-Px和SOD等酶的活性,从而减少MDA的含量,达到对DNA保护的作用。这表明二氢杨梅素可以很好地在机体内达到清除自由基、抗脂质过氧化的效果,在抗氧化活性方面的表现也极佳。

2.2 抗疲劳作用

机体在持续运动和持续缺氧时,会产生疲劳感。人体疲劳感来源的主要因素是机体内乳酸的增加。在小鼠负重游泳实验中,二氢杨梅素通过减少小鼠运动时乳酸的生成量,显著延长了小鼠负重游泳的时间和在缺氧状态下的生存时间,达到延缓疲劳的效果。实验结果显示，中剂量组的效果最好,小鼠长时间游泳至力气用尽的时间可比原来延长77%。结果表明,二氢杨梅素对负重游泳的小鼠有很好的抗疲劳作用,但要适量增加其含量。

在血清尿素氮(BUN)测定实验中,BUN的含量是检验机体对负荷运动承受能力的一项重要指标。将实验结果与空白组相比较,发现除了低剂量组无显著效果外,中剂量组和高剂量组效果都很明显,说明二氢杨梅素能减少游泳后小鼠血清中BUN的含量。作用机理可能是二氢杨梅素能抑制蛋白质及氨基酸的分解,减少血氮产生,促进ATP生成,加速疲劳的消除,有助于机体快速恢复精力。

2.3 抗炎作用

作为民间广为流传的“神茶”,藤茶成为一种重要的医治咽喉肿痛的保健茶。近几年来,人们对藤茶进行了深入研究,研究其主要活性成分二氢杨梅素的抗炎功效,并取得显著进展。二氢杨梅素可以抑制由脂多糖(LPS)引诱的RAW264.7细胞释放一氧化氮(NO)和制炎因子,同时在减缓诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的表达上有非常明显的效果,机制与抑制IkB激酶磷酸化、IkB磷酸化及核转录因子-kB(NF-kB)的核转运密切相关。进行热板法镇痛实验,发现二氢杨梅素对醋酸致小鼠扭体反应和开水反应有一定的镇痛作用。当二氢杨梅素的添加量等于或少于阳性对照组氯化铵的添加量时,它对酚红排出量的影响均显著升高,说明二氢杨梅素能使咳嗽潜伏期延长,减少咳嗽次数,具有止咳化痰的作用。其中,大剂量组的止咳效果相当于阳性对照组咳必清。

2.4 抗菌作用

采用滤纸片扩散法和试管二倍稀释法进行二氢杨梅素对金黄色葡萄球菌、甲型溶血型链球菌、乙型溶血型链球菌、白色念珠球菌、肺炎双球菌、沙门氏菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、产气杆菌、啤酒杆菌、粘红杆菌、青霉菌、黑曲霉菌、根霉菌、毛霉菌、绿脓杆菌的体外抑菌实验,从温度、浓度、pH值等方面分析二氢杨梅素的抑菌活性。实验结果表明,二氢杨梅素对以上16种细菌或真菌均有不同程度的抑制作用,且随着二氢杨梅素浓度的增加,其抑菌活性逐渐增强。二氢杨梅素对曲霉菌最低抑菌浓度在1%左右,对葡萄球菌最低抑菌浓度小于0.07%,突显二氢杨梅素极棒的抑菌活性。将二氢杨梅素与常用抑菌药盐酸黄连素比较,发现二氢杨梅素对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌的抑制效果优于盐酸黄连素。用纯度为90%的二氢杨梅素对几种食品中常见的细菌进行抑菌效果研究,分别选取酵母菌、桔青霉菌、牛奶酸败混合菌这3类具有代表性的微生物进行抑菌实验,结果发现二氢杨梅素对牛奶酸败混合菌和桔青霉菌有明显的抑菌活性,但对酵母菌的作用不明显。二氢杨梅素的浓度为0.05%时,达到最优状态,且在酸性和弱碱性条件下效果更佳,等量的二氢杨梅素对牛奶酸败菌的作用效果优于常用防腐剂苯甲酸。

2.5 抗高血压、降血糖作用

去甲肾上腺素和高K+的内环境会导致兔胸主动脉条收缩,二氢杨梅素对此现象有拮抗作用,说明二氢杨梅素会使小肠平滑肌和胸主动脉条的兴奋性降低,对α型受体具有阻断作用。二氢杨梅素能明显阻止去甲肾上腺素引起的细胞内Ca2+的释放,但对细胞外Ca2+释放的影响却不明显,只有在其浓度偏高时才能发挥作用,说明二氢杨梅素拮抗去甲肾上腺素主要是通过抑制细胞内Ca2+的释放来实现的,二氢杨梅素可能对电压依赖性钙通道(VDC)有选择性阻滞作用。因此,二氢杨梅素有望开发成新型抗高血压药。

分析糖尿病人的血生化指标,显示他们的血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)异常升高,高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)异常降低。利用高脂饲料喂养大鼠建立高脂血症模型,以不同剂量的二氢杨梅素对小鼠灌胃处理,发现任何浓度的二氢杨梅素都会使小鼠的TC、TG、LDL-C含量降低,HDL-C含量升高,说明二氢杨梅素能减弱小鼠的高血脂症状,减轻高脂肪对肝细胞的损害作用。以D-半乳糖为诱导剂,全程向大鼠腹腔进行剂量递增的二氢杨梅素的注射,建立糖耐量异常动物模型,实验8周,其间定期测定各实验组大鼠空腹及餐后2 h血糖、胰岛素的水平,结果显示对照组比正常组水平明显偏高,说明二氢杨梅素对血糖、胰岛素有抗性。以不同剂量的二氢杨梅素进行42 h干预实验,发现餐后血糖和胰岛素抗性明显降低,表明二氢杨梅素对血糖有明显的改善作用。

2.6 抗肿瘤作用

肿瘤细胞能够无限延长生命并传代。二氢杨梅素是通过合理利用机体内的细胞毒素而有效发挥抗肿瘤作用的。利用细胞增殖-毒性检测实验评估二氢杨梅素对人肺癌细胞NCI-H1975生长的抑制作用,用不同浓度的二氢杨梅素分别对NCI-H1975细胞株作用不同时间,发现细胞的存活时间均受到不同程度的抑制。利用MTT比色法检测二氢杨梅素对人前列腺癌细胞PC3增长的抑制条件,结果发现二氢杨梅素能在剂量使用上呈依赖关系地抑制PC3细胞的增殖。细胞周期蛋白(cyclin)在细胞周期调控中起到激活周期蛋白依赖性蛋白激酶(CDK)的作用。CDK是必不可少的激酶系统,起着严格调控细胞周期,使其有序运转的重要作用,而对细胞周期的调控密切影响肿瘤的发生与发展。二氢杨梅素可以通过影响肿瘤细胞相关蛋白将HepG2细胞阻滞于G2/M期。因此,二氢杨梅素通过作用于肿瘤细胞,使得G0/G1期细胞数减少,并将细胞增殖阻滞于S期,剂量依赖性地抑制细胞增殖。

2.7 解酒护肝作用

给正常大鼠适量的二氢杨梅素后对其进行酒精摄入,发现它对酒精的耐受时间增长；对醉酒大鼠注射适量的二氢杨梅素能明显缩短醒酒时间,发现二氢杨梅素能增强大鼠海马神经元GABAARS a4亚基的表达,发挥预防酒精中毒的作用和抵抗对酒精的依赖性,拥有较好的防醉解酒效果。因此,二氢杨梅素有可能成为医治酒精性应用障碍(AUD)的候选药物。对大鼠进行一系列防治酒精性肝损害实验,对昆明种小鼠进行30天的低(160 mg/kg)、中(320 mg/kg)、高(480 mg/kg)剂量的二氢杨梅素口服灌胃,结果发现这三种处理剂量均能有效阻截由酒精导致的肝脏还原型谷胱甘肽(G-SH)的降低和肝匀浆中MDA的升高,同时二氢杨梅素还可以降低TG的量,使肝细胞脂肪变性减缓,说明二氢杨梅素具有良好的预防和医治乙醇性肝损害的效果,发挥抵抗酒精性依赖与中毒的作用。

3 二氢杨梅素的安全性

在食品安全毒理学评价实验中,为观察二氢杨梅素的毒性对Wistar大鼠的影响,参照《保健食品检验与评价急性毒性试验技术规范》要求,使用受试样品最大浓度、受试大鼠最大灌胃容量为实验用量,让大鼠口服二氢杨梅素5.0 g/kg,实验期间,大鼠的皮肤、黏膜、毛色、眼睛、呼吸、循环系统和中枢神经系统、行为表现能力均未出现异常现象,且整个实验过程无大鼠死亡,将其进行剖解,也未发现组织器官等的改变。由此证实二氢杨梅素毒性毒副作用不明显,且至今为止没有关于二氢杨梅素致毒方面的报道。

4 二氢杨梅素的开发现状

二氢杨梅素应用广泛,现已被用于医药、食品、保健品、化妆品等方面。

4.1 天然抗氧化剂

4.1.1 延缓人体衰老

二氢杨梅素可以延缓人体衰老,增强机体免疫力。二氢杨梅素一般会在抗衰老类化妆品中适量添加,相同含量的二氢杨梅素的作用优于维生素C。

4.1.2 延长食物保藏期

二氢杨梅素可以延长食物保藏期。它对水溶性和脂溶性食品均有很强的抗氧化作用,特别是在护色、防止油脂酸败和香气劣化等方面,具有很强的优越性,作用效果明显优于人工合成的抗氧化剂。

4.2 抗生素

二氢杨梅素被广泛用于畜牧业,可以显著增加养殖动物的体重,缩短生长周期,因其毒副作用小而受到青睐。

4.3 饲料添加剂

在动物饲料中添加一定量的二氢杨梅素,可以明显改善肉质,提高肉类加工品质。

4.4 保健食品

二氢杨梅素可制成速溶茶、显齿蛇葡萄总黄酮含片、二氢杨梅素解酒保肝胶囊等保健食品。二氢杨梅素可使乙醇代谢转化为乙醛并加速分解,转化成无毒无害的物质,降低对肝脏细胞的损害。二氢杨梅素起效迅速,作用持久,优点显而易见,是解酒护肝之良品。

4.5 成药制剂

制备的药物可以只含二氢杨梅素,也可以是含有二氢杨梅素的组合药,如片剂、胶囊剂、冲剂、滴丸剂、注射剂等。二氢杨梅素具有较强的抗肿瘤作用,被添加于抗肿瘤药物中可以提高肿瘤治疗效果。另外,二氢杨梅素还曾被广泛用于治疗感染性疾病。

5 二氢杨梅素存在的问题与研究展望

5.1 存在的问题

目前,二氢杨梅素受到越来越多的关注,但在研究应用方面仍存在诸多不足,如研究不够系统和深入,药动学方面的研究资料甚少,临床应用方面的研究有待加强。我国现在没有成熟的体系对二氢杨梅素进行大规模、集约化的生产,现有对二氢杨梅素的加工成本普遍偏高,且对其研究提取不完全,生产工艺相对落后,一般进行的是粗加工,因此利用率低,品质难以保证。

5.2 研究展望

二氢杨梅素是一种极具价值的高黄酮类物质,其应用将会越来越广。现已对二氢杨梅素在抗氧化、抗疲劳、抗炎、抗高血压、降血糖、抗肿瘤等方面的药理作用进行了研究,但有关具体应用方法和药理作用机制方面的研究较少。药动学研究能为药物的应用提供依据,因此有关二氢杨梅素药动学方面的研究应成为今后研究的重点。另外,有着安全、高效、无残留等特点的二氢杨梅素在顺应21世纪绿色药品发展要求方面显示出绝对优势。二氢杨梅素的规模化生产和深入应用研究是当前的首要任务,应充分发挥其在食品、医药、保健品、化妆品等方面的功效。为适应时代发展需求,必须采用先进技术,引进新科技,统一标准,以更好地管理产品,提高产品质量,量化、精准化地生产制备。要以现有资料为基础,深入研究,挖掘二氢杨梅素更多暗藏的价值,为人类做出更大的贡献。