学术报告厅

The category dietary intakes and bioavailability of polyphenols in food
 

郭长江 韦京豫;卫生学环境医学研究所,天津 300050
  由于一些流行病学调查结果揭示富含多酚类物质 (polyphenols) 食物的摄入量与一些慢性退行性疾病的发生与发展呈负相关关系 , 因此 , 有关食物多酚类物质的研究受到愈来愈多的关注。 Steinmetz 与 Potter [1] 经过文献回顾,发现增加富含多酚的蔬菜、水果摄入量具有预防肿瘤的作用, Ness 和 Powles [2] 认为增加蔬菜、水果的摄入量还具有预防脑卒中的作用;红酒也富含多酚类物质,对冠心病也具有防治作用 [3] ; Lampe [4] 认为蔬菜、水果的作用与其抗氧化作用有关,而蔬菜、水果的抗氧化作用主要来源于所含的多酚类物质;另一类富含多酚类物质的饮料是茶,饮茶对于肿瘤和冠心病有预防作用 [5] ;富含多酚类物质的豆类食品对乳腺癌和骨质疏松具有防治作用 [6] 。

  多酚类物质的共同特点是具有较强的抗氧化活性,在体内与其他抗氧化物质如维生素 C 、维生素 E 和胡萝卜素等一起发挥抗氧化等作用。多酚类物质的种类很多,结构各异,因此,它们的生物利用率、抗氧化作用以及其他生物学作用如对一些酶活性的影响、对受体的作用也有差异。本文拟就食物多酚类物质的化学本质、膳食摄入量及其生物利用率的研究进展作一综述。

1 种类

  多酚类物质为含有苯酚基本结构的一类化合物 , 一般含有多个羟基。按结构分为酚酸( phenolic acids )、类黄酮( flavonoids )、以及不常见的 1,2- 二苯乙烯 ( stilbenes )和木酚素( lignans ) , 目前已经分离鉴定了 8000 多种多酚类物质 [ 7 ] 。常见的多酚类物质结构见图 1 。


  植物性食物中酚酸的含量十分丰富,最常见的酚酸类物质是咖啡酸( caffeic acid ) , 其他如阿魏酸( ferulic acid )也较常见,咖啡酸主要以酯的形式存在,如存在于许多蔬菜、水果及咖啡中的绿原酸( chlorogenic acid ), 200ml 速溶咖啡含有 50~150mg 绿原酸;阿魏酸一般也以酯键结合于半纤维素上,麦麸皮的阿魏酸含量较高,约为 5mg/g 。其他常见酚酸类衍生物还有丹宁或鞣酸( tannins ),由没食子酸( gallic acid )酯化形成的酚酸称为没食子丹宁酸 [ 8 , 9 ] 。

  类黄酮物质为人类膳食中含量最为丰富的多酚类物质,它们可被进一步分为黄酮类 (flavones) 、二氢黄酮类 (flavanones) 、黄酮醇类 (flavonols) 、黄烷醇类 (flavanols) 、异黄酮类 (isoflavonoids) 、花色素类 (anthocyanidins) 、原花色素类 (proanthocyanidins) 。类黄酮物质中最为常见的为黄酮醇类物质,例如槲皮素( quercetin )广泛存在于许多蔬菜、水果之中,其中洋葱中含量最高,约为 0.3mg/g 鲜重 [10] ;黄酮类如毛地黄黄酮( luteolin )、芹菜配基 (apigenin) 分别主要含于甜椒和芹菜;黄烷醇类主要为儿茶素( catechins ) , 在茶叶中含量十分丰富, 1.0 L 绿茶中儿茶素含量高达 1.0g , 红茶中儿茶素含量约减少一半,原因是茶叶发酵过程氧化破坏所致 [11,12] ,红酒和巧克力中儿茶素含量也较为丰富;原花色素类为黄烷醇的多聚体 , 天然植物中原花色素类主要以 4~11 个黄烷醇的多聚体形式存在 , 与植物所具有的收敛性( astringency )有关 ; 花色素类主要为植物中的色素 , 不同植物含量不一 , 如草莓为 0.15mg/g 鲜重,樱桃为 4.5 mg/g 鲜重 , 红酒中含量约为 26mg/L [ 13 , 14 ] ;异黄酮类主要分布于豆类食物及其制品,如染料木黄酮( genistein )和黄豆苷原( daidzein ),目前已被证明具有抗乳腺癌和骨质疏松的作用 [ 6 ] ;二氢黄酮类主要见于柑桔类水果,常见的如桔皮苷( hesperidin )。天然状态下,上述大多数类黄酮物质经糖基化后以苷类形式存在,组成苷的糖类有 D- 葡萄糖、 D- 半乳糖、 D- 木糖、 L- 鼠李糖、 L- 阿拉伯糖等。

  1,2- 二苯乙烯类物质在植物中的分布并不十分广泛,近年来对 1,2- 二苯一烯类物质之一的白藜芦醇( resveratrol )的研究使人们对这类物质发生了兴趣,白藜芦醇可能具有抗动脉硬化、抗肿瘤的作用, 红酒的保健作用可能与所含的 白藜芦醇有关,但是, 红酒中 白藜芦醇并不很高( 0.3 ~ 2 mg/L ) [ 13 ] 。

  木酚素 类物质最早发现于人类的血浆和尿中,后来的分析发现亚麻籽及亚麻油中含有一定数量的 木酚素,木酚素目前被认为属于植物雌激素 [ 15 ] 。

2 膳食摄入量

  由于多酚类物质种类繁多、结构各异,由此给分析工作和膳食摄入量的计算带来了困难。 Kuhnau [16] ( 1976 )年最早报道了美国人群多酚类物质的膳食摄入量,估计每日为 1g 左右。但是,他没有详细叙述当时所采用的分析方法,许多学者认为他对多酚类物质的膳食摄入量的估计可能偏高。目前有两种方法被用来分析食物多酚类物质的含量,一种方法为采用色谱技术分析单一的多酚 , 如绿原酸、槲皮素、儿茶素等,当然 , 这种方法不能用来估计膳食总多酚的摄入量 ; 另一种方法为 Folin-Ciocalteu 试剂还原法测定总多酚,这种方法的缺点是食物中其他还原性物质如抗坏血酸可能产生干扰 , 例如苹果抗坏血酸含量约为 12 mg/ 100g 鲜重 , 测定总多酚时抗坏血酸约占 4% 。 Vinson 等 [17] 按 Folin-Ciocalteu 试剂还原法测定结果报道美国人群每日膳食蔬菜可提供 218 mg 总多酚 , 考虑抗坏血酸等的影响,实际数值要低于上述测定值。水果中的多酚类物质含量更高,尤其是花色素类和原花色素类物质。

  红酒、咖啡、茶、果汁饮料中也含有不少多酚类物质,因此,计算多酚类物质摄入量时也应考虑这些饮料。桔汁饮料中维生素 C 干扰可能要占~ 40 %,其余主要为二氢黄酮类;啤酒、巧克力饮料也含有原花色素类物质,啤酒中多酚类物质含量为 500 ~ 1000mg/L ,但是,啤酒中 Maillard 产物可能有干扰 [ 18 ] 。其他食物如谷类(外皮部分)、巧克力也富含多酚类物质。

  尽管目前还不可能精确估计人群的多酚类物质摄入量 , 但是 , 文献已有一些食物多酚类物质含量测定的报道 ( 见表 1 、表 2) 。从食物分布情况而言,人类的酚酸类物质摄入量约占多酚类物质摄入总量的 1/3, 类黄酮物质占 2/3 。人群类黄酮类物质摄入量已有一些报道,如 Hertog 等 [10] 报道荷兰人群黄酮类、黄酮醇类的摄入量约为 2 mg/d 和 21 mg/d ; Sampson 等 [19] 报道美国人群黄酮类、黄酮醇类的摄入量约为 20 ~ 22 mg/d ; Knekt 等 [20] 调查显示芬兰人群总类黄酮摄入为 24.2 ± 26.7mg/d ; Arai 等 [21] 报道日本妇女总类黄酮摄入为 2.0~42.4 mg/d ; Kimira 等 [22] 估计日本人群异黄酮类物质摄入量约为 30~40 mg/d 。



3 生物利用率

  过去的一些研究结果表明多酚类物质进入体内后很少被吸收,大部分由肠道菌群分解后排出 , 因此,食物多酚类物质的生物利用率一直受到质疑。但是,近年来的一些研究表明肠道可以吸收相当数量的多酚类物质,如饮用富含多酚类物质的茶、红酒或果汁后,外周血抗氧化力显著升高,表明作为抗氧化物质的多酚类物质吸收进入了体内。多酚类物质吸收过程受多种因素的影响,如本身的化学结构、分子大小、聚合程度、溶解度以及肠道菌群的作用等,肠道菌群对多酚类物质的吸收有显著影响,它们主要通过分泌糖苷酶( glycosidases )使多酚类物质单体游离,游离的单体再被肠道吸收,采用无菌动物( germ-free animals )进行的试验证明没有肠道菌群的参与,一些黄酮苷在肠道几乎不被吸收 [ 23 ] 。

  大鼠试验结果表明摄入 14 C - 槲皮素后,约有 20% 槲皮素被吸收, 30% 以原形排出,其余 50% 在肠道代谢分解后排出 [ 24 ] ;我们采用大鼠肠道原位灌流的方法,结果发现十二指肠、空肠、回肠、结肠对槲皮素均有明显的吸收,槲皮素糖基化衍生物芦丁在小肠很少被吸收,说明糖基化对多酚类物质的吸收有显著影响 , 芦丁进入结肠后在肠道菌群分泌的糖苷酶的作用下 , 脱去糖基转变为槲皮素后才被吸收,因此,芦丁吸收过程比较缓慢 [ 25 ] ;人体(回肠造口手术后的志愿者)试验也证实了人类小肠对多酚类物质的吸收,槲皮素及其糖基化衍生物的吸收率为 17%-54% [ 26 ] ;原花色素类由于分子量较大,吸收可能比较困难;异黄酮类物质如大豆异黄酮的吸收率也在 20 %左右 [ 27 ] 。

  多酚类物质吸收后在体内的代谢过程目前尚不十分清楚,推测肠道、肝脏为多酚类物质代谢的重要场所,发生甲基化、糖基化、硫酸化等反应,并由胆汁分泌重新进入肠道。我们给大鼠灌胃槲皮素后,肝脏槲皮素浓度升高,但是,外周血并没有检测到槲皮素,而槲皮素的代谢产物浓度升高 [ 28,29 ] , 此外,有人认为肾脏也参与多酚类物质在体内的代谢。多酚类物质进入血液后主要与白蛋白结合转运,大鼠进食富含多酚类物质的饲料后,血浆中可以检测到槲皮素代谢产物,而且其浓度可维持约 16h [ 30 ] ;人类饮茶试验发现饮茶 2h 后血中儿茶素浓度达到峰值 , 饮用绿茶和红茶后血中儿茶素的半衰期分别为 4.8h 和 6.9h [ 31 ] ; 人类食用富含槲皮素的洋葱 3.3h 后 , 血中槲皮素代谢产物达到峰值 , 半减期长达 3.3h [ 32 ] 。上述结果表明机体可以吸收相当数量的多酚类物质,而且,吸收后多酚类物质在体内的半减期长短不一。此外,从尿中还可以检测到摄入的一些多酚类物质的原形,如摄入的咖啡酸有 27% 左右以原形从尿中排出,但是,多酚类物质的尿排量除了受本身的化学性质影响外,人群的个体差异也很大,如 Fuhr 和 Kummert [ 33 ] 报道柚皮苷( naringin )摄入后不同个体尿排量变异范围为 5% ~ 57 %,原因可能与个体之间肠道菌群的差异有关。

4 、结论

  多酚类物质主要来源于蔬菜、水果、果汁、豆类及其制品、茶、红酒、巧克力、啤酒以及完整的谷类,由于种类繁多和分析上的困难,目前尚难以对多酚类物质的摄入量作出精确的估计;多酚类物质的吸收利用已被充分证实,但是,从外周血中检测到的一般多为多酚类物质的衍生物,可能是肠道菌群和人体代谢的结果。对于多酚类物质的代谢及其生物学作用研究目前是营养学研究领域内一个新的热点 , 只有更系统、更全面研究多酚类物质的摄入量及其生物利用率,我们才有可能进一步探讨多酚类物质在人类营养中的作用,尤其是它们在防治人类慢性退行性疾病中的作用。既然多酚类物质具有众多的营养学作用,我们有理由相信随着研究的不断深入 , 我们有可能制定出膳食多酚类物质的参考摄入量。

参考文献

  [1] Steinmetz KA, Potter JD. Vegetables, fruits and cancer prevention: a review. J Am Diet Assoc, 1996,96:1027-1039.

  [2] Ness AR , Powles JW. Fruit and vegetable and cardiovascular disease: a review. Int J Epidemiol, 1997,26:1-13.

  [3]Criqui MH, Ringel BL. Does diet or alcohol explain the French paradox? Lancet, 1994,344:1719-1723.

  [4] Lampe JW. Health effects of vegetables and fruits: assessing mechanism of action in human experimental studies. Am J Clin Nutr, 1999,70(suppl):475s.

  [5] Tijburg LBM, Mattern T, Folts JD, et al. Tea flavonoids and cardiovascular diseases: a review. Crit Rev Food Sci Nutr, 1997,37:771-785.

  [6] Adlercreutz H, Mazur W. Phyto-oestrogens and western diseases. Ann Med, 1997,29:95-120.

  [7] Bravo L. Polyphenols: chemistry,dietary sources, metabolism, and nutritional significance. Nutr Rev, 1998,56:317-333.

  [8] Clifford MN. Chlorogenic acid and other cinnamates: nature, occurrence and dietary burden. J Sci Food Agric, 1999,79:362-372.

  [9] Kroon PA, Faulds CB, Ryden P, et al. Release of covalently bound feulic acid from fiber in the human colon. J Agric Food Chem, 1997,45:661-667.

  [10] 李云峰,郭长江 . 槲皮素代谢的研究进展 . 生理科学进展 , 2002,33:53-55

  [11] Lee MJ, Wang ZY, Li H, et al. Analysis of plasma and urinary tea polyphenols in human subjects. Cancer Epidemiol Biomark Prev, 1995,4:393-399.

  [12] Ding Z, Kuhr S, Engelhardt UH. Influence of catechins and theaflavins on the astringent taste of black tea. Z Lebensm Unters Forsch, 1992,195:108-111.

  [13] Frankel EN, Waterhouse AL, Teissedre PL. Principal phenolic phytochemicals in selected California wines and their antioxidant activity in inhibiting oxidation of human low density lipoproteins. J Agric Food Chem, 1995,43:890-894.

  [14] Cifford MN. Anthocyanins in foods. Symposium on polyphenols and anthocyanins as food colourants and antioxidants, Belgium , 1996,1-19.

  [15] Axelson M, Sjovall J, Gustafsson BE, et al. Origin of lignans in mammals and identification of a precursor from plants. Nature, 1982,298:659-660.

  [16] Kuhnau J. The flavonoids: a class of semi-essential food components: their role in human nutrition. World Rev Nutr Diet, 1976,24:117-191.

  [17] Vinson JA, Hao Y, Su X, et al. Phenol antioxidant quantity and quality in foods: vegetables. J Agric Food Chem, 1998,46:3630-3634.

  [18] Maillard MN, Berset C. Evolution of antioxidant activity during kilning: role of insoluble bound phenolic acids of barley and malt. J Agric Food Chem, 1995,43:1785-1793.

  [19] Sampson L, Rimm E, Hollman PCH, et al. Flavonol and flavone intakes in US health professionals. J Am Diet Assoc, 2002,120:1414-1420.

  [20] Knekt P, Kumpulainen J, Jarvinen R, et al. Flavonoid intake and risk of chronic diseases. Am J Clin Nutr, 2002,76:560-568.

  [21] Arai Y, Watanabe S, Kimira M, et al. Dietary intakes of flavonols, flavones and isoflavones by Japanese women and the inverse correlation between quercetin intake and plasma LDL cholesterol concentration. J Nutr, 2000,130:2243-2250.

  [22] Kimira M, Arai Y, Shimoi K, et al. Japanese intake of flavonoids and isoflavonoids from foods. J Epidemiol, 1998,8:168-175.

  [23] Griffiths LA , Barrow A. Metabolism of flavonoid compounds in germ-free rats. Biochem J, 1972,130:1161-1162.

  [24] Ueno I, Nakano N, Hirono I. Metabolic fate of [ 14C ] quercetin in the ACI rat. Jpn J Exp Med, 1983,53:41-50.

  [25] 苏俊峰,郭长江 , 韦京豫等 . 不同肠段对槲皮素、芦丁吸收的比较研究 . 卫生研究 . 2002,31:55-57

  [26] Hollman PCH, de Vries JHM, van Leeuwen SD , et al. Absorption of dietary quercetin glycosides and quercetin in healthy ileostomy volunteers. Am J Clin Nutr, 1995,62:1276-1782.

  [27] Xu X, Wang HJ, Murphy PA, et al. Daidzein is a more available isoflavone than is genistein in adult women. J Nutr, 1994,124:825-832.

  [28] 苏俊峰,郭长江 , 韦京豫等 . 槲皮素体内外抗氧化作用研究 . 中国应用生理学杂志 . 2002,18: 382-386

  [29] Su JF, Guo CJ, Wei JY, et al. Protection against hepatic is chemia-reperfusion injury in rats by oral pretreatment with quercetin. Biomed Environ Sci, 2003, 16:1-8.

  [30] Manach C, Morand C, Texier O, et al. Quercetin metabolites in plasma of rats fed diets containing rutin or quercetin. J Nutr, 1995,125:1911-1922.

  [31] Van het Hof KH, Kivits GAA, Westtrate JA, et al. Bioavailability of catechins from tea: the effect of milk. Eur J Clin Nutr, 1998,52:356-359.

  [32] Hollman PCH, Van der Gaag M, Mengelers MJB, et al. Absorption and disposition kinetics of the dietary antioxidant quercetin in man. Free Radic Biol Med, 1996,21:703-707.

  [33] Fur U, Kummenrt AL. The fate of naringin in humans: a key to grapefruit juice-drug interaction? Clin Pharmacol Ther, 1995,58:365-373.