5植物活性成份,维生素类似物—功能新食品学(范方宇).doc

5植物活性成份，维生素类似物维生素和维生素类似物维生素是机体的健康、生长、繁殖和生活所必需的有机物质。他们在食品中的含量很少，在机体内不能合成，又不能充分贮存。维生素分为脂溶性维生素和水溶性维生素脂溶性维生素：维生素A、维生素D、维生素E、维生素K特点：（1）化学组成只有碳、氢、氧。溶于油脂和脂溶剂，不溶于水（2）在食品中与脂类共存（3）缺乏症缓慢不能用尿值评价水溶性维生素：维生素C、B族维生素特点：(1)化学组成除了碳、氢、氧外，还有N、S、钴等元素，溶于水（2）满足机体需要后，多余随尿排出（3）大多数以辅酶或辅基形式参与各类酶系统（4）缺乏症出现快，营养状况能用血、尿值评价维生素类似物维生素类似物是指具有维生素的某些特征，但因不能观察到特别的缺乏症而不具备必须性，不符合维生素的定义。此类维生素大多能在机体内合成，不过合成数量能否满足需要，视机体健康状况而定。通过补充这些物质，能观察到明显的生理功效（一）苦杏仁苷其生理功效目前存有争议。一种观点认为其为维生素B17,具有防治和治疗肿瘤的作用；一种认为其根本不属于维生素，甚至还有毒。美国FDA持反对意见（二）肌醇有9种不同的存在形式，其中只有肌型肌醇有生物活性功效包括：（1）减少脂肪肝的发病率（2）预防脂肪性动脉硬化，保护心脏（3）是磷酸肌醇的前体物质（4）肌醇为肝脏和骨髓细胞生长的必需物质（三）L-肉碱属于维生素BT，其生理功效有（1）促进脂肪的运输与氧化，转化脂肪成能量释放出来（2）加速精子成熟并提高其活力（3）提高机体耐受力，减轻疲劳L-肉碱的食用安全性高，为公认的安全物质，但是D-肉碱，DL-肉碱无活性，还会抑制L-肉碱的活性（四）潘氨酸又称为维生素B15，FAD已经将其归入食品添加剂,其部分功效有待证明，部分已经明确：（1）激发甲级转移（2）促进氧吸收，消除疲劳，增强活力（3）抑制脂肪肝的形成（4）增强机体适应性和耐力（五）硫辛酸硫辛酸是脂溶性含硫物质，机体能够合成，许多食品中都含有硫辛酸，酵母和肝脏中含量丰富在将丙酮酸转变为乙酰辅酶A的碳水化合物代谢反应中，硫辛酸作为辅酶，与含硫胺素，即焦磷酸酶（TPP)共同起重要作用。（六）胆碱胆碱是卵磷脂和鞘磷脂的关键组成，还是乙酰胆碱的前体化合物在机体内，磷脂和胆碱的作用相互交叉，相互渗透，磷脂的某些生理功效是通过胆碱实现的，而胆碱的部分生理功效又通过磷脂来完成。胆碱是不稳定甲基的重要来源，对细胞的生命活动有重要的调节作用。（七）生物类黄酮生物类黄酮又称为黄酮类化合物，主要是指基本母核为2-苯基色原酮类化合物。黄酮和黄酮醇是植物界分布最广泛的黄酮类化合物，天然黄酮多以苷的形式存在。合成维生素中不含黄酮类化合物，只在天然食品中才与维生素C共存如果与维生素C同时食用，极为有益。有时单独服用VC无效，而与黄酮类化合物同服有校功效（1）调节毛细管的脆性和渗透性（2）有效的自由基清除剂（3）具有金属的螯合能力，影响酶与膜的活性（4）对VC具有增效作用（5）具有抑菌和抗生素的作用（6）具有抗癌作用（八） 辅酶Q10辅酶Q10又称为泛醌，集中在活细胞线粒体内，在ATP之类的产能营养物质释放能量的呼吸链中发挥作用。辅酶Q10是一种有效的免疫激剂，可显著增强体液、细胞介导的免疫力矿物质常量元素和微量元素常量元素： 约占人体灰分的60-80%，他们往往成对出现，对机体发挥着极为重要的作用。Ca 、P、 Mg、 K 、Na 、Cl 、S ,七种，每日膳食需要在100mg以上微量元素：在人体内存在极少，但是都具有重要的生理功效，且必需从食品中摄取，称为必需微量元素。确认的必需微量元素： 碘、锌、铁、铜、硒、钴、铬、鉬可能必需微量元素：锰、硅、镍、矾、硼有毒，剂量低时，可能必需的微量元素，包括氟、锡、砷植物活性成分存在于植物、水果、蔬菜中的天然活性成分，是目前功能性医药品开发的重要。这些源于天然植物的活性单体，功效是肯定的，毒理学清楚，重现性好，使用简单方便。在当今全人类都将目光转向天然产品的背景下，人们寄希望于这些活性化合物对促进人类健康发挥重要作用。一、有机硫化合物百合目石蒜科葱属植物和十字花科植物中，含有较为丰富的有机硫化合物。如葱、大蒜中的硫化丙烯，芥菜、萝卜中的异硫氰酸脂，辣椒、花椒、胡椒中的酸性酰胺等辣味物质。他们都具有防腐杀菌作用，不同程度上还具有消炎、降血脂、降血糖，增强免疫力、抗肿瘤等功效。（一） 异硫氰酸盐异硫氰酸盐的生理功效主要是抗癌，因为异硫氰酸盐能有效抑制细胞色素P450酶代谢致癌物质。另外，异硫氰酸盐还具有抗菌、杀虫及调节生长素的代谢作用。除部分异硫氰酸盐具有毒性外，其他有很强的抗癌性。是迄今为止已知的癌症天然预防因子中最有效的一类。主要存在与十字花科植物中，如卷心菜，汤菜、花椰菜、小萝卜、水田芥 中，异硫氰酸盐含量一般为0.53mg/g。大量服用，具有一定毒性（二） 二烯丙基二硫化合物二烯丙基二硫化合物是大蒜中活性最强的硫化物，其生物功效：抑制肿瘤抑菌杀毒、抗病毒活性降低胆固醇、降血脂、抗凝、预防动脉硬化和脑梗塞清除自由基、提高免疫力、抗衰老等功效主要存在大蒜和洋葱中大量服用，有一定的细胞毒性，但无致癌和致突变性二、有机醇化合物（一）甘八醇甘八醇一般以蜡质形式存在于自然界中许多植物里，在苹果、葡萄皮、甘蔗等植物蜡中都含有甘八醇。小麦胚芽中含有10mg/kg,胚芽油中为100mg/kg。微量的甘八醇就能显示出活性作用，包括：增进耐力、精力、体力提高反应灵敏性提高应激能力促进激素作用，减轻肌肉疼痛改善心肌功能降低收缩期血压提高机体代谢率（二）植物甾醇甾醇分为：动物甾醇、植物甾醇和菌性甾醇。动物甾醇以胆固醇为主，植物甾醇主要为谷甾醇、豆甾醇和菜油甾醇，菌性甾醇主要为麦角甾醇，存在于蘑菇谷甾醇具有抗炎作用，有类似于阿司匹林的退热作用植物甾醇能够阻碍胆固醇吸收，从而降低血液中胆固醇作用，机理为：抑制场内对胆固醇的吸收促进胆固醇的异化在肝脏内抑制胆固醇的合成其中，在肠道内阻止胆固醇的吸收是最主要的方式（三）谷维素谷维素为阿魏酸和植物甾醇相结合的脂，可以从米糠油和谷物油脂中提取主要生理功效为降血脂（四）白藜芦醇主要存在于葡萄、花生、虎杖桑葚、买麻藤和朝鲜槐等植物中功效：抗氧化、调节脂肪和脂蛋白代谢，抗血小板凝聚，舒张血管活性，预防癌症，具有雌激素活性（五）六磷酸肌醇 六磷酸肌醇又名植酸，存在于天然的全谷物如米、燕麦、玉米、小麦及青豆等，米糠中含量为9.4%-15.4% 功效：具有抑制癌细胞生长，缩小肿瘤体积，抑制并杀死自由基、保护细胞免受自由基的伤害，抗氧化以及防止动脉硬化，防止肾脏结石产生，降低血脂浓度，保护心肌细胞，避免发生心脏病猝死等生物功效。三、有机酸化合物（一）羟基柠檬酸羟基柠檬酸是一种有机酸，主要生产与印度次大陆的斯里兰卡西部的藤黄属植物的果实外壳中羟基柠檬酸具有良好的减肥功效。机理：抑制柠檬酸裂解酶，组织柠檬酸裂解为草酰乙酸和乙酰-CoA，抑制脂肪合成抑制脂肪酸和脂肪合成抑制食欲促进糖原生成、葡糖异生和脂肪氧化（二）丙酮酸丙酮酸是细胞进行有机氧化物功能过程中起关键作用的中间产物，在三大营养素物质代谢联系中起着重要的作用。不仅存在与任何人体细胞内，在食品中也广泛存在丙酮酸是生物体系中重要的有机小分子物质，具有显著的生理功效：减肥清脂增加耐力降低胆固醇和LDL-胆固醇(三）阿魏酸阿魏酸是在植物界普遍存在的一种酸。在植物中与细胞壁中的多糖和木质素交联构成细胞壁的一部分。是阿魏、当归、升麻等重要的有效成分之一。阿魏酸具有多种生物活性，包括抗氧化性、防紫外线、抗血栓、抗菌消炎、降血压、提高免疫力、抗突变和防癌等。毒性较低，但具有一定的慢性毒性。（四）鞣花酸鞣花酸又名并没食子酸，是没食子酸的二聚衍生物。属于多酚内酯。广泛存在于各种软果、坚果等植物组织中，尤其在双叶子植物中。一般具有抗氧化、抗癌、抗突变、抗菌、凝血、降压、镇静等多种生理功效。类胡萝卜素类胡萝卜素是一类重要的天然色素，属于类萜化合物，生物界中广泛存在，主要为-胡萝卜素和-胡萝卜素。类胡萝卜素具有高效泯灭单线态氧和清除自由基的作用。 -胡萝卜素具有较好的抗癌活性。（一）叶黄素叶黄素是一类类胡萝卜素，属于含氧类胡萝卜素。普遍存在于果蔬、万寿菊等植物中。人体中，叶黄素存在于血液中和视网膜黄斑区色素中。生理功效：预防老年性黄斑区病变预防白内障延缓早期动脉硬化抗癌（二）番茄红素番茄红素在自然界中分布较少，主要来源于番茄和番茄制品。番茄红素也存在于西瓜、番石榴、葡萄柚等水果中。功效：抗氧化抗癌活性防止白内障（三）角黄素一类天然类胡萝卜素，广泛存在于植物与动物中，特别是细菌、藻类、寄生虫、软体动物、甲壳类、昆虫、蜘蛛和高等植物中功效：抑制脂质过氧化、清除自由基抗癌活性增强免疫力（四）隐黄素隐黄素主要存在于黄玉米、柑橘、南瓜、番木瓜、辣椒等植物中，属于类胡萝卜素功效：抗氧化、抗癌、预防心血管、保护视力等多重生物活性（五）玉米黄素自然界广泛存在的一种天然类胡萝卜素，属于含氧胡萝卜素叶黄素类。主要存在于深绿色食叶蔬菜、花卉、水果和黄玉米中功效：预防老年性黄斑区病变预防白内障预防心血管疾病提高免疫力黄酮类化合物（一）竹业黄酮竹业黄酮主要有荭草苷、异荭草苷、牡荆苷、异牡荆苷四种成分。竹业黄酮具有优良的清除自由基能力和确凿的类超氧化物歧化酶活性（二）槲皮素具有多种生物活性的黄酮醇类化合物，广泛存在于许多植物之茎皮、花、叶、芽、种子、果实中，一般以苷的形式存在槲皮素具有抗氧化、清除自有其、抑制肿瘤活性、抗血栓、抗病毒等活性。（三）大豆异黄酮主要存在于大豆中雌激素样作用抗氧化作用防治心血管疾病的发生抗癌作用大豆异黄酮安全性级高，无毒（四）染料木黄酮主要存在于大豆中 ，含量约50-60%具有抗癌、防治心血管疾病的发生、抗氧化作用、防止骨质疏松、雌激素样效应、改善记忆、抗菌等生理功效。毒性：生殖性毒性作用（五）植物雌激素包括异黄酮和木酚素。前者在黄豆中含量高，后者在亚麻子中含量高异黄酮能和雌激素受体结合，并产生弱的雌激素效应。第五节自由基清除剂要 点自由基理论的产生机理及来源自由基对机体活动的影响自由基清除剂的基本概念英国人Harman于1956年提出了自由基学。该学说认为，自由基攻击生命大分子造成组织细胞损伤，是引起机体衰老的根本原因，也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因。自由基（Free radical）是人体生命活动中各种生化反应的中间代谢产物，具有高度的化学活性，是机体有效的防御系统，若不能维持一定水平则会影响机体的生命活动。但自由基产生过多而不能及时地清除，它就会攻击机体内的生命大分子物质及各种细胞器，造成机体在分子水平、细胞水平及组织器官水平的各种损伤，加速机体的衰老进程并诱发各种疾病。一、自由基的产生机理及来源自由基又叫游离基，它是由单质或化合物的均裂（HomdyticFission）而产生的带有未成对电子的原子或基团。它的单电子有强烈的配对倾向，倾向于以各种方式与其他原子基团结合，形成更稳定的结构，因而自由基非常活泼，成为许多反应的活性中间体。人体内的自由基分为氧自由基和非氧自由基。氧自由基占主导地位，大约占自由基总量的95%。氧自由基包括超氧阴离子（O2）、过氧化氢分子（H2O2）、羟自由基（OH）、氢过氧基（HO2）、烷过氧基（ROO）、烷氧基（RO）、氮氧自由基（NO）、过氧亚硝酸盐（ONOO）、氢过氧化物（ROOH）和单线态氧（1O2）等，它们又统称为活性氧（reactive oxygenspecies，ROS），都是人体内最为重要的自由基。非氧自由基主要有氢自由基（H）和有机自由基（R）等。产生因素:人体细胞在正常的代谢过程中，或者受到外界条件的刺激（如高压氧、高能辐射、抗癌剂、抗菌剂、杀虫剂、麻醉剂等药物，香烟烟雾和光化学空气污染物等作用），都会刺激机体产生活性氧自由基。自由基反应包含3个阶段，即引发、增长和终止阶段。自由基的来源超氧阴离子自由基（O2）-非常重要，从黄嘌呤氧化酶、NADPH氧化酶通过酶的一电子还原作用释放的氧产生的或由呼吸链裂解生成的。人体利用的氧气中约有1%3%转化为O2过氧化氢分子（H2O2）-一种重要的非自由基活性物，容易在活细胞中扩散。过氧化氢酶能有效地将其转变成水，生成氧自由基。羟自由基（OH）-活性最强，其半衰期估计为10-9秒，其产生后能迅速起反应。在射线等高能辐射下，通过体内水的均裂作用或经金属催化过程由内源的过氧化氢分子形成。紫外线能将过氧化氢分子分裂成两个羟自由基分子。过氧基自由基-半衰期比较长，可达数秒，在生物系统中扩散的途径相当长。在脂质过氧化过程中，从多不饱和脂肪酸去掉一个氢原子开始，能形成过氧基自由基。羟自由基能启动这一反应过程。烷氧自由基（RO）和有机的氢过氧化物（ROOH）-，脂质过氧化作用进一步产生，后者可能重排成为内过氧化物中间产物，然后分裂产生乙醛。单线态分子氧（1O2）-另一种非自由基的活性物，可能是体内的组织暴露于光中形成的。其半衰期估计为10-6秒，具体时间取决于周围基质的性质。它能通过转移其激发态能量或通过化学结合与其它分子相互作用。单线态分子氧优先发生化学反应的靶为双键部位。氧化氮自由基（NO）-它是精氨酸在酶作用下形成的一种信号化合物，能松弛血小管平滑肌，防止血小板的凝集，从而降低血压。也可通过激活参与初级免疫的巨嗜细胞而产生。它的半衰期为650秒，很容易与氧发生反应，反应产物NO2也是自由基。它还能与生物分子直接反应或与O2结合形成过氧亚硝酸盐（ONOO）。NO过多会产生细胞毒性。二、自由基对机体生命活动的影响（一）自由基积极的生物学功能1增强白细胞的吞噬功能，提高杀菌效果2促进前列腺素的合成3参与脂肪加氧酶的生成4参与胶原蛋白的合成5参与肝脏的解毒作用6参加凝血酶原的合成7参与血管壁松弛而降血压8杀伤外来微生物和肿瘤细胞（二）自由基对生命大分子的损害1自由基对核酸的损害导致细胞死亡。2自由基对蛋白质的损害改变酶蛋白的化学结构，导致酶生物活性的丧失。3自由基对糖类的损害-自由基通过氧化性降解使多糖断裂，如影响脑脊液中的多糖，从而影响大脑的正常功能。4自由基对脂质的损害-脂质中的多不饱和脂肪酸由于含有多个双键而化学性质活泼，最易受自由基的破坏，发生过氧化反应。引起膜中蛋白质及酶的交联或失活，导致膜通透性的变化，严重影响膜的各种生理功能。（三）衰老自由基学说1生命大分子的交联聚合和脂褐素的累积2器官组织细胞的破坏与减少3免疫功能的降低（四）自由基与疾病的关系1自由基与心血管疾病2自由基与癌症3自由基与肺气肿4自由基与缺血后重灌流损伤5自由基与眼病6自由基与炎症7自由基与贫血8自由基与癫痫三、自由基清除剂少量的氧自由基-促进细胞增殖，刺激白细胞和吞噬细胞杀灭细菌，消除炎症，分解毒物。人体内自由基的数量过多-就会对生物膜和其他组织造成损伤，破坏细胞结构，干扰人体的正常代谢活动，引起疾病，加速人体衰老进程。生命有机体内会产生一些物质能清除这些自由基，将它们统称为自由基清除剂（Scavenger）。分为酶类清除剂和非酶类清除剂两大类：酶类清除剂一般为抗氧化酶， 主要有超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）等几种。非酶类自由基清除剂一般包括黄酮类、多糖类、维生素C 、维生素E、-胡萝卜素和还原型谷胱甘肽（GSH）等活性肽类。自由基清除剂大多为抗氧化剂自由基清除剂发挥作用必须满足三个条件：第一，自由基清除剂要有一定的浓度；第二，因为自由基活泼性极强，一旦产生马上就会与附近的生命大分子起作用，所以自由基清除剂必须在自由基附近，并且能以极快的速度抢先与自由基结合，否则就起不到应有的效果；第三，在大多数情况下，清除剂与自由基反应后会变成新的自由基，这个新的自由基的毒性应小于原来自由基的毒性才有防御作用。人为地由膳食补充自由基清除剂，从而达到防御疾病、延缓衰老的目的二、酶类自由基清除剂(一) 超氧化物歧化酶（ superoxide dismutase，SOD）超氧化物歧化酶（SOD）是目前研究得最深入、应用得最广泛的一种酶类自由基清除剂。1种类、结构及分布1968年，美国人McCord在Fridovich指导下，从牛红细胞中提取CuZn的酶蛋白质，并发现它能催化O2歧化，所以把这种酶蛋白命名为超氧化物歧化酶，英文简称为SOD。SOD存在于几乎所有靠氧呼吸的生物体内，包括细菌、真菌、高等植物、高等动物和人体中。SOD是一类含金属的酶，按其所含金属辅基不同可分为含铜锌SOD（CuZn-SOD）、含锰SOD（Mn-SOD）和含铁SOD（Fe-SOD）3种。含铜锌金属辅基的CuZn-SOD是最为常见的一种酶，主要存在于真核细胞的细胞质中或高等植物的叶绿体基质、类囊体内以及线粒体膜间隙中。在动物血液、牛肝、猪肝、牛心、豌豆、麦叶等动植物组织中均有存在，是目前应用最广泛的一类酶。该酶由两条肽链组成，每条肽链含有铜、锌原子各一个，活性中心的核心是铜。 Fe-SOD主要存在于原核细胞中，一些真核藻类甚至高等植物如银杏、柠檬、番茄等组织内也有存在。此酶也由两条肽链组成，一般每个二聚体含有一个铁原子。 Mn-SOD主要存在于原核细胞和真核细胞的线粒体中，在植物的叶绿体基质、类囊体内也会存在，在人体肝脏中含量较高。此酶的纯品呈粉红色，由两条或四条肽链组成。2理化及生物学特性SOD属酸性蛋白酶，对pH、热和蛋白酶水解等反应比一般酶稳定。又由于SOD属于金属酶，其性质不仅取决于蛋白质，还取决于结合到活性部位的金属离子。三类SOD的活性中心都含有金属离子。如采用物理或化学方法除去金属离子，则酶活丧失；如重新加上金属离子，则酶活又恢复。SOD是生物体内防御氧化损伤的一种十分重要的金属酶，对氧自由基有强烈清除作用，特别对于超氧阴离子（O2）， SOD可将其催化歧化而生成H2O2和O2，故SOD又称为清除超氧阴离子自由基的特异酶。3SOD的生理功能及应用（1）清除体内产生的过量的超氧阴离子自由基，保护DNA、蛋白质和细胞膜免遭O2的破坏作用.（2）提高人体对自由基外界诱发因子的抵抗力，增强机体对烟雾、辐射、有毒化学品及医药品的适应性；（3）增强人体自身的免疫力，提高人体对自由基受损引发的一系列疾病的抵抗力治疗由于免疫功能下降而引发的疾病；（4）清除放疗所诱发的大量自由基，从而减少正常组织的损伤，（5）消除疲劳，增强对剧烈运动的适应力。 SOD已广泛地应用于人们生活的各个方面 SOD在医疗上的应用,对治疗关节炎和类风湿性关节炎疗效显著。 此外，SOD对治疗癌症、缺血后重灌流损伤、肺气肿、白内障、糖尿病、贫血等疾病均有疗效。 SOD在食品方面的应用也极为广泛.SOD应用的局限性：（1）半衰期短。SOD的体内半衰期为68分钟，体外半衰期（25时）为910天；（2）代谢速率快；（3）酶分子量大，均在32000以上。因此，透皮或透膜吸收困难，体内或细胞内作用弱；（4）酶制剂不宜口服，口服易被胃酸变性、胃蛋白酶和胰蛋白酶水解破坏；（5）大分子异性蛋白，不宜大剂量、长时间使用；（6）对靶细胞或靶部位的亲和力低，药用趋向性不明显。 因此，对疾病的疗效缺乏特异性作用；（7）酶的稳定性不高，对理化因素较为敏感；（8）药物作用单一性大、常规剂量单独使用疗效欠佳。4 SOD的制备SOD广泛存在于动、植物和微生物体内，但目前我国主要是从动物血液中提取。受到血源和得率的限制，影响了SOD的生产成本和推广应用。（二）过氧化氢酶（catalase，CAT）过氧化氢酶是另一种酶类清除剂，又称为触酶，是以铁卟啉为辅基的结合酶。它可促使H2O2分解为分子氧和水，清除体内的过氧化氢，从而使细胞免于遭受H2O2的毒害，是生物防御体系的关键酶之一。CAT作用于过氧化氢的机理实质上是H2O2的歧化，必须有两个H2O2先后与CAT相遇且碰撞在活性中心上，才能发生反应。H2O2浓度越高，分解速度越快。几乎所有的生物机体都存在过氧化氢酶。其普遍存在于能呼吸的生物体内，主要存在于植物的叶绿体、线粒体、内质网、动物的肝和红细胞中，其酶促活性为机体提供了抗氧化防御机理。（三）谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）是在哺乳动物体内发现的第一个含硒酶，它于1957年被Mills首先发现，但直到1973年才由Flohe和Rotruck两个研究小组确立了GPX与硒之间的联系。研究表明，硒是谷胱甘肽过氧化酶（Se-GPX）的活性成分，是GPX催化反应的必要组分，它以硒代半胱氨酸（Sec）的形式发挥作用，摄入硒不足时使Se-GPX酶活力下降。在体内处于低硒水平时，活力与硒的摄入量呈正相关，但到一定水平时，酶活力不再随硒水平上升而上升。Se-GPX存在于胞浆和线粒体基质中，它以谷胱甘肽（GSH）为还原剂分解体内的氢过氧化物，能使有毒的过氧化物还原成无毒的羟基化合物，并使过氧化氢分解成醇和水，因而可防