植物多酚的应用研究进展

2015-9-2 10:23:11    from:admin    浏览:2863

植物多酚是分子中具有多个羟基的酚类总称,又称单宁, 是植物体内最重要的次生代谢产物, 主要存在于植物体的皮、根、叶和果肉中,含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素。多酚结构具有独特的理化性质,具有还原性、捕捉自由基的活性和诸多衍生化反应活性等,从而广泛应用于食品、医药、化妆品、农业、生态环境等领域。

1,在食品工业中的应用

植物多酚在食品工业中,常被用作天然的食品添加剂,有目的地改善食品质量、改进食品生产工艺。目前,食品工业中应用较多的多酚主要是茶叶、葡萄、柿子、苹果等的取。

植物多酚在食品工业中主要用作抗氧化剂、防腐剂、澄清剂等。

植物多酚作为纯天然提取物,受到了人们的喜爱。日本人将其称之为继第六营养素(膳食纤维)之后的第七类营养素。

1.1  用作天然抗氧化剂

植物多酚是一类抗氧化和清除自由基的活性物质,其酚羟基能提供活泼质子,捕获因油脂等自动氧化而形成的自由基,使连锁反应中断,从而防止油脂的自动氧化,而其本身则形成稳定态的抗氧化自由基,因而对油脂和含油脂食品具有良好的抗氧化作用,其抗氧化效果甚至高于BHA(叔丁基羟基茴香醚)和BHT2,6-二叔丁基对甲酚)等人工合成的抗氧化剂,可有效避免人工添加剂可能的毒害作用。

1.2  用作防腐剂

植物多酚在中性和弱酸性pH 值下,对多种细菌、真菌、酵母菌都有明显的抑制能力。这对于通常呈中性或酸性的食品防腐非常有利。

多酚物质对茶多酚对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌等都有很强的抑制作用 ,在新鲜水果和蔬菜上喷洒低浓度的茶多酚溶液, 可抑制细菌繁殖,达到保鲜防腐的目的。茶多酚对肉类及其腌制品具有良好的保质抗损效果, 尤其对罐头类食品中耐热的芽胞菌等具有显著的抑制和杀灭作用,作为保鲜剂广泛应用于动植物油脂、油基食品、焙烤食品、糕点、乳制品、肉制品、水产品等食品的防腐保鲜。

1.3  用作酒类及饮料澄清剂

植物多酚可作为酒类和饮料的澄清剂,其原理是酚羟基通过氢健与蛋白质的酞胺基连接后,形成复合物而聚集沉淀,同时捕集和清除其他悬浮固体。

利用果汁中存在的单宁( 或适量加入单宁) , 加入适量的明胶, 形成明胶单宁酸盐的络合物, 随着络合物的沉淀, 果汁中的悬浮颗粒也随之被缠绕下沉。一般100L果汁约需10g单宁、20g明胶, 812℃下静置610h。朱劼等研究得出苹果酒原酒最佳的澄清方法为明胶—单宁混合澄清法, 透光率达到95.3 %。具体配比为: 10 %明胶溶液添加量为3.75 mL/ 1L (原酒)  6 %单宁溶液添加量为1 mL/ 1L (原酒)

2 在医药上的应用

植物多酚的药理活性是其与生物体的蛋白质、酶、多糖、核酸等相互作用以及植物多酚的抗氧化和与金属离子络和等性质的综合体现,具体的药学活性体现在其抗氧化、抑菌、抗病毒、抗癌变、预防心脑血管疾病等方面。

2.1 抗氧化作用

现代医学研究证明,很多疾病如组织器官老化等都与过剩的自由基有关。多酚通过还原反应降低环境中氧含量,同时作为氢供体与环境中自由基结合,清除自由基,且对自由基诱发的生物大分子损伤起到保护作用。

2.2  抑菌、抗病毒

近年来, 人们对多酚物质抑制人类病原微生物给予高度的关注。有研究表明:葡萄、苹果、啤酒花和中国绿茶中的多酚物质可以抑制牙龈卟啉单胞菌的生长;葡萄酒和植物多酚可抑制幽门螺杆菌毒素并治疗由其导致的疾病;五倍子多酚提取物对变异链球菌有抑制作用。目前,多酚抑菌性的应用实例是在预防龋齿上,丹皮、熊果、茶叶、槟榔中的单宁和苹果多酚等都有很强的抗龋功能。

植物多酚抗病毒的性质与抑菌性有一定相似之处,可用于抗艾滋病。据报道,低分子量的水解单宁,尤其二聚鞣花单宁可做口服剂来抑制艾滋病,延长潜伏期;仙鹤草素在浓度为110μg/mL,能发挥最强的抑制AIDS病毒HIV生长的效果。

2.3  抗癌

植物多酚也具有抗肿瘤的活性,对癌变的不同阶段进行多方面的抑制,同时也是有效的抗诱变剂,能减少诱变,提高染色体精确修复能力,进而提高体细胞的免疫力,抑制肿瘤细胞的生长。

有统计资料显示,日本国内绿茶消费较多的地区,胃癌发病率较低。用葡萄籽提取物处理体外培养的人乳腺癌细胞13 天,细胞增殖抑制率达90% 100%,具有量效关系。Cai等研究了112种中草药植物的多酚含量、抗氧化活性与抗癌的关系,结果表明多酚化合物是该类植物的主要抗氧化剂成分,包括酚酸、黄酮、单宁、香豆素等,与抗癌有关的药用植物是天然抗氧化剂的重要来源和有效的化学防癌剂。

 2.4  预防心脑血管疾病

 血液流变性降低,血脂浓度增高,血小板功能异常是诱发心脑血管疾病的重要原因。植物多酚物质能抑制血小板的聚集粘连,诱发血管舒张,并有抑制脂新陈代谢中酶的作用,有助于防止冠心病、动脉粥样硬化和中风等常见的心脑血管疾病的发生。

多酚预防心脑血管疾病突出体现其抗高血压上。如葡萄籽可以显著降低高胆固醇饮食小鼠的血清脂蛋白和低密度脂蛋白(LDLC)的浓度;槟榔单宁对患高血压大鼠不论口服或静脉注射均可降低血压;柿子单宁、大黄单宁、茶单宁虽不能降压,但因其可清除自由基,故可以减少脑出血、脑梗塞的可能性。

此外,日本医药界深入研究了植物多酚对毒素的抑制作用,发现柿子单宁对台湾眼镜蛇、菲律宾眼镜蛇、印度眼镜蛇等的毒素都有很强的解毒作用。它的作用主要是抑制蛇毒蛋白的活性。石榴皮和槟榔具有驱虫的药效,成分中的多酚具有协同驱虫作用。

3 在农业生产上的应用

3.1制螯合肥料

植物多酚具有良好的配位化学性能,能与其他微量元素如ZnCuMn等螯合,制成螯合微肥。用美国西部铁杉树皮的提取物制备单宁螯合微肥,在苹果树上的喷施实验取得成效。用落叶松单宁经降解及亲水化处理,与铁、锰、铜离子反应,制备出水溶性螯合物处理苹果和银杏树,使苹果增产、银杏叶增产。

3.2  抵抗病虫害

    在农业上可起到生物农药和类似生长激素的作用。茶多酚对农作物的细菌性病原菌有独特抑制作用,其中没食子型儿茶素对根瘤病,蔬菜、豆类、番茄的腐病菌有很强的抑制能力,对大田水稻的斑病菌孢子萌芽具有强烈抑制作用。

酚类物质还可以抵抗虫害。有研究表明, 单宁含量高的树种对天牛抗性较高。棉花单宁黄酮类化合物对棉花多种病虫害具有抑制作用。

3.3  抑制土壤硝化作用

硝化作用是造成氮肥损失、环境污染并影响农作物品质和产量的重要因素。表明茶多酚能抑制硝化作用, 抑制率在8 天内达到31.12 %92.16%,同时也能抑制氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的生长。加入茶多酚越多, 氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的数量减少得越快。相比一些毒性较大、有残留、易污染环境以及成本高的硝化作用抑制剂,茶多酚在农业生产上具有潜在价值。

4 在生态环境保护中的应用

多酚含有酚羟基等活性基团,能与多种金属离子发生络合作用而形成沉淀,降低重金属的毒性,因此植物多酚可用来修复受重金属污染的水土。

4.1  去除废水中的重金属毒害

利用橡椀单宁去除水中有毒的重金属(PbCdCrMn),发现在中性或碱性条件下去除效果很好。落叶松单宁能有效去除水中的Cu2+,Fe2+,Zn2+离子,在反应的最佳条件下,去除率可达到55%90%,具有用量少、效果好、成本低、无毒、无味等特点,用于废水处理,不会造成二次污染。

4.2  吸持污染土壤的重金属

研究了植物多酚对土壤中污染元素Cu的吸持解吸的影响,结果表明,植物多酚具有明显促进土壤吸持重金属Cu、抑制Cu的溶出作用,为植物多酚原位钝化重金属污染土壤的应用提供了新的途径。

4.3  缓解植物酸铝毒害

在酸铝胁迫环境下,低剂量茶多酚(20μg)处理可以缓解大麦、小麦的酸铝毒害。这为酸性土壤的铝毒防治带来了希望,同时为植物多酚这一绿色资源的应用开辟了新的途径。

 

5 结语

植物多酚作为一类储量丰富的可再生绿色资源,不仅在农业、生态环境、食品、医药化工等领域有重要意义,而且与人们的日常生活密切相关,随着多酚在化工、建材、石油、矿业、日化用品等不同领域的应用研究取得越来越多的成果,其必将成为人类利用的重要资源之一。

国内对植物多酚的研究比较活跃,但总的说来是比较落后的,对植物多酚重要性的认识和开发利用更是欠缺。

 

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