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Research advances in antioxidant capacity and components of vegetables and fruits in China

中国蔬菜、水果抗氧化作用与有效成分的研究进展



全 文 :第27卷 第8期
2015年8月
生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
Vol. 27, No. 8
Aug., 2015
文章编号:1004-0374(2015)08-1000-05
DOI: 10.13376/j.cbls/2015139
收稿日期:2015-02-02
基金项目:国家十一五科技支撑项目(2008BAI58B06);国家自然科学基金项目(30571567)
*通信作者:E-mail: guocjtj@126.com
中国蔬菜、水果抗氧化作用与有效成分的研究进展
郭长江*,高蔚娜,谢宗恺,蒲玲玲,韦京豫,杨继军
(军事医学科学院卫生学环境医学研究所,天津 300050)
摘 要:蔬菜、水果中除了含有人体必需的维生素、矿物质和膳食纤维等营养成分外,还含有各种抗氧化
物质,在预防细胞氧化损伤和抗衰老过程中发挥着积极作用。近年来,国内一些研究团队开展了一系列蔬菜、
水果抗氧化作用与有效成分的研究工作,取得可喜的研究进展。体外研究结果表明,大部分蔬菜、水果均
具有一定的抗氧化活性,以及清除多种自由基的作用;多酚类物质可能是蔬菜、水果发挥抗氧化作用的重
要物质。
关键词:蔬菜;水果;抗氧化作用;抗氧化成分
中图分类号:R151.2 文献标志码:A
Research advances in antioxidant capacity and components of
vegetables and fruits in China
GUO Chang-Jiang*, GAO Wei-Na, XIE Zong-Kai, PU Ling-Ling, WEI Jing-Yu, YANG Ji-Jun
(Institute of Health and Environmental Medicine, Academy of Military Medical Science, Tianjin 300050, China)
Abstract: Vegetable and fruits are rich in vitamins, minerals and fibers, as well as antioxidants and play an
important role in the protection against cellular oxidative stress and aging process. In recent years, several research
teams in China have made remarkable progress in the study of antioxidant capacity and components of vegetables
and fruits. The results show that most vegetables and fruits possess antioxidant activity to some extent and are
effective in scavenging various free radicals. The polyphenols may be a class of antioxidants important in vegetables
and fruits.
Key words: vegetable; fruit; antioxidant capacity; antioxidant component
郭长江,军事医学科学院卫生学环境医学研究所研究员,博士生导师。主
要从事营养素代谢及其保健功效等方面的研究,在国内外公开刊物发表论文 200
余篇,主编专著 7部,参编专著 10部。先后获得世界卫生组织奖学金、中国营
养学会优秀青年人才奖、美国农业部研究成果证书各 1次;获军队科技进步奖 2
次,获中国营养学会科学技术奖 1次;获发明专利授权 3项,公开 4项;荣立
三等功 1次。目前兼任中国营养学会副理事长、特殊营养分会主任委员、营养
立法委员会委员、中国生理学会应用生理委员会委员、全军军队卫生学专业委
员会委员、天津营养学会副理事长、天津食品学会常务理事、天津生物化学与
分子生物学学会理事;并担任《营养学报》主编,以及《解放军预防医学杂志》、
《军事医学》和《亚太临床营养杂志》等编委。
郭长江,等:中国蔬菜、水果抗氧化作用与有效成分的研究进展第8期 1001
在人类膳食结构中,蔬菜、水果是重要的两大
类植物性食物。自 20世纪 80年代以来,大量的流
行病学调查资料显示,蔬菜、水果的摄入量与心脑
血管疾病、2型糖尿病以及一些肿瘤的发病率、死
亡率呈负相关。由于自由基造成的氧化损伤与上述
疾病的发生发展有着密切关系,而蔬菜、水果除了
含有丰富的维生素、矿物质和膳食纤维外,还含有
大量已知和未知的抗氧化物质,这些抗氧化物质可
能对上述慢性疾病的预防具有重要作用。此外,人
体的衰老过程也被认为与自由基造成的氧化损伤有
一定的关系。鉴于上述原因,国内外学者围绕着蔬
菜、水果抗氧化作用及其有效成分,开展了大量卓
有成效的研究,取得了令人瞻目的成果。本文简要
介绍国内有关蔬菜、水果抗氧化作用及其有效成分
研究取得的一些进展,并对未来的研究方向进行了
展望。
1 蔬菜、水果体外抗氧化活性的测定
早在 1990年,军事医学科学院方允中领衔的
研究团队发表了国内第一篇有关蔬菜、水果抗氧化
活性的论文。他们采用黄嘌吟 -黄嘌吟氧化酶体系
分析了豇豆、韭菜、茄子、香蕉、桃子、油菜、四
季豆、柿子椒、土豆、芹菜、葡萄、苹果、黄瓜、
番茄清除超氧阴离子 (O2
-·)的活性,结果发现茄子、
豇豆、柿子椒的作用最强,葡萄、桃子、番茄、黄
瓜的活性最弱,最强与最弱差异可达数十倍;煮沸
对豇豆、四季豆、黄瓜的抗氧化活性有显著影响 [1]。
之后,国内其他研究团队也陆续开展了一系列蔬菜、
水果抗氧化活性研究 [2-11],但是,由于不同品种、
产地或季节生产的蔬菜、水果对不同自由基清除作
用的强弱不尽相同,加上不同测定方法得出的结果
也有较大差异,因此,无法将不同研究团队的测定
结果进行横向比较分析。陆广念等 [12]曾采用总抗
氧化能力、DPPH 自由基清除率与清除羟自由基能
力 3种指标对一些蔬菜的抗氧化活性进行测定,结
果发现 3种抗氧化能力指标之间的相关性较差。他
们认为应采用多种测定方法对蔬菜抗氧化作用进行
综合评价,才能得出比较全面科学的数据。
军事医学科学院郭长江研究团队也开展了蔬
菜、水果抗氧化作用的一系列研究。他们首先采用
铁离子还原法比较了66种蔬菜、水果的抗氧化作用,
结果表明,大部分水果的抗氧化活性强于蔬菜;在
36种蔬菜中,藕的抗氧化活性最强,姜、油菜、豇
豆、芋头、大蒜、菠菜次之,芹菜、山药和生菜最弱,
最强与最弱之间相差 76倍;在 30种水果中,山楂
的抗氧化作用最强,冬枣、番石榴、猕猴桃、桑葚、
草莓、玛瑙石榴等次之,白兰瓜、京欣一号西瓜和
柿子最弱,最强与最弱之间相差 95.9倍 [13]。他们
还进一步比较了蔬菜、水果不同部分的抗氧化活性,
蔬菜叶子或皮质部分的抗氧化活性普遍高于相应的
茎和肉质部分 [14],而大部分水果皮、果仁部分的抗
氧化活性高于肉质部分 [15-16]。他们还探讨了烹调对
于蔬菜抗氧化活性的影响,研究结果发现,在爆炒、
炖煮、微波 3种烹调方法中,爆炒、微波处理后蔬
菜的抗氧化活性降低较少,而炖煮后大部分蔬菜抗
氧化活性有所降低,部分蔬菜经过烹调后抗氧化活
性反而有所升高 [17]。
2 蔬菜、水果对体内抗氧化功能的影响
为了探讨蔬菜、水果摄入后能否增强体内的抗
氧化功能以及比较体内外蔬菜、水果抗氧化活性的
差异,军事医学科学院郭长江研究团队先后完成了
一系列相关研究工作。在蔬菜对体内抗氧化功能影
响研究方面,首先采用灌胃的方法,探讨了一次性
灌胃新鲜蔬菜、水果榨汁对动物外周血抗氧化能力
的影响。结果显示,一次灌胃 5 ml藕、姜、油菜、
黄洋葱、西兰花、甜椒、芹菜和黄瓜汁后,成年大
鼠外周血抗氧化活性 5 h并没有出现显著升高。在
此基础上,研究团队又开展了灌胃具有不同抗氧化
活性的藕、油菜、黄瓜榨汁 (分别具有高、中、低
抗氧化活性 )的研究,4周干预结果显示,3种蔬
菜均未能明显增强正常大鼠外周血抗氧化活性,但
3种蔬菜汁对体内不同组织抗氧化功能具有不同影
响,并与其体外抗氧化活性的强弱无显著相关关
系 [18];采用游泳运动氧化应激大鼠模型的研究发现,
3种蔬菜对运动导致的氧化应激损伤均有一定的防
治作用,但与其体外抗氧化活性的强弱无显著相关
关系 [19];采用自然衰老大鼠进行的研究表明,3种
蔬菜对自然衰老大鼠抗氧化功能均具有一定的改善
作用,但与其体外抗氧化活性的强弱无显著相关关
系,同时外周血中抗氧化物质维生素 C、维生素 E、
多酚、尿酸水平没有显著差异,而外周血中还原性
谷胱甘肽水平在油菜与黄瓜组均有显著升高 [20];采
用老年志愿者进行的研究结果表明,尽管藕在体外
的抗氧化活性显著高于黄瓜,但 4周的干预试验并
没有证明藕干预改善老年人抗氧化功能明显优于黄
瓜,而且两组老年人外周血中重要的抗氧化物质维
生素 C和多酚的水平也没有显著差异 [21]。上述结
生命科学 第27卷1002
果提示,尽管不同蔬菜体外抗氧化活性有较大差异,
摄食后均可改善体内的抗氧化功能,但其改善作用
并不与其体外抗氧化活性的强弱相关,原因可能是
不同蔬菜中抗氧化物质种类、含量有较大差异,而
且不同天然抗氧化物质的消化吸收及其在体内的代
谢过程也可能有较大差异。在水果对体内抗氧化功
能影响研究方面,一次性灌胃水果榨汁后,抗氧化
活性较强的山楂、石榴、猕猴桃可显著提高成年大
鼠外周血抗氧化活性,而抗氧化活性较弱的苹果、
梨对成年大鼠外周血抗氧化活性无显著影响 [22]。在
此基础上,研究团队又观察了具有不同抗氧化活
性的石榴汁和苹果汁对自然衰老大鼠抗氧化功能
的改善作用,经过 4周灌胃后,体外抗氧化活性
较强的石榴汁改善自然衰老大鼠抗氧化功能的效
果明显优于体外抗氧化活性较弱的苹果汁 [23];在对
老年志愿者进行的 4周干预试验中,石榴汁改善抗
氧化功能的效果也明显优于苹果汁,但两组志愿者
血中主要抗氧化物质维生素 C、维生素 E和还原性
谷胱甘肽水平没有显著差别 [24]。上述结果提示,水
果具有一定的改善体内抗氧化功能的作用,并且其
改善体内抗氧化功能的作用与体外抗氧化活性之间
有一定的相关性,其具体抗氧化有效成分尚待进一
步研究揭示。
国内其他一些研究团队也开展了部分蔬菜、水
果对体内抗氧化功能影响的研究。如蒋与刚研究团
队对蓝莓的抗氧化活性进行了相关研究,结果发现,
老龄小鼠灌胃蓝莓提取物 6周后,脑组织中脂褐质
含量明显低于对照组,血清、脑组织中丙二醛 (MDA)
含量显著下降,超氧化歧化酶 (SOD)活性明显升高;
同时,老龄小鼠的空间学习记忆能力也出现显著改
善 [25-27]。丛涛等 [28]观察了茄子的冷冻干燥粉对生
长期大鼠抗氧化功能的影响,结果发现喂食茄子的
大鼠脑组织中 SOD活性显著高于对照组,肝脏中
SOD活性则显著低于对照组,同时血清、肝脏中的
MDA水平均明显低于对照组。林忠宁等 [29]发现大
蒜、芥蓝、胡萝卜、灯笼椒、西番莲、猕猴桃、刺
玫果、余甘果榨汁均可增强动物体内 SOD活性。
王常青和倪淑华 [30]的研究结果表明,黄刺玫果汁
可以增强大鼠外周血谷胱甘肽过氧化物酶的活性。
其他一些研究先后发现西番莲果汁、刺玫果、余甘
果等具有一定的抗衰老作用 [31-33]。
3 蔬菜、水果抗氧化有效成分的研究
蔬菜、水果抗氧化作用与其所含的抗氧化物质
密切相关。大量研究表明,蔬菜、水果中含有十分
丰富的天然抗氧化物质,除了传统的抗氧化营养素
β- 胡萝卜素、维生素 C、维生素 E等外,还含有目
前广受关注的多酚类物质 (包括类黄酮物质 )等。
张佃志和方允中 [1]研究表明,一些蔬菜、水果体外
抗氧化活性与 β-胡萝卜素、维生素 C、维生素 E
含量无相关关系。潘碧霞等 [2]的研究也得出了相似
的结果。近年来,不少研究报告显示,多酚类物质
可能是蔬菜、水果中的重要抗氧化物质。陆广念等 [12]
的研究发现,总多酚含量较高的蔬菜有藕、大蒜、
菠菜、豇豆,较低的有芦蒿、茨菇、茼蒿、黄瓜,
且蔬菜总多酚含量与总抗氧化能力的相关性为
R2=0.8263。米书梅等 [34]探讨了几种常见蔬菜、水
果抗氧化活性与多酚和维生素 C含量的关系,结果
发现,多酚对蔬菜、水果抗氧化活性的贡献大于维
生素 C。周佳等 [35]研究了蔬菜抗氧化活性与酚酸
和总黄酮含量的相关性,结果发现,酚酸含量的增
加能显著提高蔬菜总抗氧化能力,酚酸与总黄酮在
一定浓度范围存在相互作用,并对总抗氧化能力产
生一定的促进或拮抗作用。陈伟等 [36]测定了 51种
蔬菜和 30种水果的抗氧化活性和总黄酮含量,分
析了它们之间的相关性,结果表明,蔬菜的抗氧化
活性与总黄酮含量之间的相关系数为 0.398,水果
的抗氧化活性与总黄酮之间的相关系数为 0.710。
军事医学科学院郭长江研究团队的一系列研究
结果也表明,蔬菜、水果抗氧化活性与其维生素 C
含量无相关关系,而与多酚类物质含量显著相关 [13-16]。
为此,他们进一步测定了我国常见蔬菜、水果中 5
种类黄酮物质 (包括槲皮素、杨梅黄酮、玉米黄酮、
坎二菲醇、芹菜配基 )含量。在 46种蔬菜中,杭
州美芹类黄酮物质含量最为丰富,其他如洋葱、芹
菜、藕、豆角 (豇豆 )含量也较丰富;在 38种水果
中,类黄酮物质含量较丰富的有石榴、山楂、红提;
5种类黄酮物质中,槲皮素分布最为广泛;蔬菜、
水果中 5种类黄酮物质含量具有明显的品种、季节
和地区的差异 [37-39]。中山大学凌文华研究团队测定
了蔬菜、水果中一些花色素 (包括飞燕草素、矢车
菊素和芍药素 )的含量,测定结果显示,我国不同
产地和品种的蔬菜和水果中花色素含量有很大差
别,蔬菜中花色素以矢车菊素和飞燕草素为主,水
果中以矢车菊素为主 [40]。华中科技大学孙秀发研究
团队测定了我国不同地区蔬菜、水果中白藜芦醇及
白藜芦醇苷含量,结果发现华西地区的芹菜白藜芦
醇含量最高,总量约 7.85 μg/g。不同地区的同一种
郭长江,等:中国蔬菜、水果抗氧化作用与有效成分的研究进展第8期 1003
蔬菜、水果中白藜芦醇及白藜芦醇苷含量差异较大,
同一地区的同一类蔬菜、水果中白藜芦醇及白藜芦
醇苷含量也有差异。白藜芦醇苷是蔬菜、水果中的
主要存在形式,且其含量多高于白藜芦醇 [41]。中国
疾病预防控制中心营养与食品安全所赵显峰等 [42]
在建立高效液相色谱法测定蔬菜中类胡萝卜素组分
方法的基础上,测定了番茄、茴香、胡萝卜和菠菜
中叶黄素、隐黄素、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素和番
茄红素含量,结果显示,4种蔬菜中 5种类胡萝卜
素含量差异较大,总含量分别为 636.0 μg/100 g、
4 369.3 μg/100 g、6 917.0 μg/100 g和 4 682.9 μg/100 g。
同济大学医学院厉曙光研究团队测定了深色蔬菜、
水果中番茄红素与 β-胡萝卜素的含量,发现番茄、
西瓜瓤、木瓜、红辣椒及枸杞子中富含番茄红素,
特别是番茄皮中含量最高,而胡萝卜、南瓜含有较
丰富的 β-胡萝卜素 [43]。此外,军事医学科学院郭
长江研究团队还测定了一些蔬菜、水果中的葛根素
含量,在 6种蔬菜中检出了葛根素,其中含量最高
的是芋头,含量为 18.60 mg/100 g干重;水果样品只
在芒果中检出葛根素,含量为 0.97 mg/100 g干重 [44]。
4 未来展望
综上所述,在蔬菜、水果体外抗氧化活性研究
方面,国内不少研究团队开展了一系列研究工作;
但由于测定方法不统一,加上各地采样的蔬菜、水
果样品存在着明显的品种、地区和季节差别,因此,
无法将测定结果进行横向比较分析。在今后的研究
中有必要建立统一可靠的测定方法,并在充分考虑
各种影响因素的前提下,系统开展蔬菜、水果体外
抗氧化活性的研究。在蔬菜、水果对体内抗氧化功
能影响的研究方面,应进一步开展大规模人群干预
研究,验证蔬菜、水果改善抗氧化功能的作用,同
时还应在一些氧化应激或氧化损伤敏感人群开展蔬
菜、水果的干预研究;在蔬菜、水果抗氧化有效成
分研究方面,尽管近年来国内一些研究团队先后测
定了一些蔬菜、水果中黄酮、花色素、白藜芦醇、
葛根素等含量,但至今尚未形成一个权威数据库,
与美国等先进国家相比较有一定差距。建议在今后
的工作中进一步开展其他相关抗氧化物质的测定工
作,探讨影响其含量的遗传、环境等因素,同时应
积极开展蔬菜、水果抗氧化有效成分在体内代谢过
程、作用及其作用机制、有效剂量以及安全性方面
的研究,以利于将蔬菜、水果抗氧化作用及其有效
成分早日应用于人类的健康维护与疾病防治过程。
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