第2章植物化学物.ppt
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1、第第2章植物化章植物化学物学物 掌握内容掌握内容 植物化学物的分类及生物学作用植物化学物的分类及生物学作用硫化物、黄酮类化合物的生物学作用硫化物、黄酮类化合物的生物学作用 熟悉内容熟悉内容大豆皂甙、大豆皂甙、异硫氰酸盐类化合物的生物学异硫氰酸盐类化合物的生物学作用作用第第2 2章植物化学物章植物化学物n初级代谢产物初级代谢产物n主要是碳水化合物、主要是碳水化合物、蛋白质和脂肪蛋白质和脂肪n其主要作用其主要作用:进行进行植物细胞的能量代植物细胞的能量代谢和结构重建。谢和结构重建。n次级代谢产物次级代谢产物n除个别是维生素前除个别是维生素前体物外均是非营养体物外均是非营养素成分现统称为素成分现统称
2、为植物化学物植物化学物.n(phytochemicals)第第2 2章植物化学物章植物化学物n植物含有多种低分子量的次级代谢产物。植物含有多种低分子量的次级代谢产物。n是生物进化过程中植物维持其与周围环境是生物进化过程中植物维持其与周围环境(包括紫外线包括紫外线)相互作用的生物活性分子。相互作用的生物活性分子。n大量的流行病学调查结果证明,在蔬菜水大量的流行病学调查结果证明,在蔬菜水果中含有一些生物活性物质,它们果中含有一些生物活性物质,它们具有保具有保护人体和预防慢性疾病的作用护人体和预防慢性疾病的作用,引起了营,引起了营养学家对植物次级代谢产物的兴趣。养学家对植物次级代谢产物的兴趣。植物次
3、级代谢产物对健康具有有益和有害植物次级代谢产物对健康具有有益和有害的双重作用。的双重作用。n在正常摄食条件下,几乎所有天然成分在正常摄食条件下,几乎所有天然成分(除除少数例外,如马铃薯中的龙葵素少数例外,如马铃薯中的龙葵素)对机体都对机体都是无害的,许多过去认为对健康不利的植是无害的,许多过去认为对健康不利的植物化学物如卷心菜中存在的物化学物如卷心菜中存在的蛋白酶抑制剂蛋白酶抑制剂和和芥子油甙芥子油甙是有害于健康的,现在却发现是有害于健康的,现在却发现它们有明显的抗氧化和抑制肿瘤的作用。它们有明显的抗氧化和抑制肿瘤的作用。第第2章植物化学物章植物化学物n按按化学结构化学结构或或功能特点功能特点
4、进行分类。进行分类。n几组主要的植物化学物列于表几组主要的植物化学物列于表21,从该表中可见它们的生理作用有,从该表中可见它们的生理作用有很大区别。很大区别。第第2章植物化学物章植物化学物植物化植物化学物学物生物学作用生物学作用抗抗癌癌抗抗 微微生生 物物抗氧抗氧化化抗血抗血栓栓免免 疫疫调调 节节抑抑 制制炎炎 症症影影 响响血血 压压降降 胆胆固固 醇醇调调 节节血血 糖糖促促 进进消消 化化类胡萝卜类胡萝卜素素植物固醇植物固醇皂皂 甙甙芥子油甙芥子油甙多多 酚酚蛋白酶抑蛋白酶抑制剂制剂单萜类单萜类植物雌激植物雌激素素硫化物硫化物植植 酸酸第第2章植物化学物章植物化学物n类胡萝卜素是水果类
5、胡萝卜素是水果和蔬菜中广泛存在和蔬菜中广泛存在的植物次级代谢产的植物次级代谢产物,通常分成无氧物,通常分成无氧和含氧两种类型。和含氧两种类型。第第2章植物化学物章植物化学物n在自然界存在的在自然界存在的700多种天然类胡萝卜多种天然类胡萝卜素中,对人体营养有意义的大约在素中,对人体营养有意义的大约在4050种。种。人类血清中人类血清中含有不同比例的类胡含有不同比例的类胡萝卜素,主要萝卜素,主要以无氧型以无氧型类胡萝卜素的形类胡萝卜素的形式式存在存在,如,如和和胡萝卜素和番茄胡萝卜素和番茄红素。红素。第第2章植物化学物章植物化学物n 主要存在于植物的主要存在于植物的种籽种籽及其及其油料油料中,与
6、中,与胆固醇的结构区别是增加了一个侧链胆固醇的结构区别是增加了一个侧链,可可抑制胆固醇的吸收抑制胆固醇的吸收,降低胆固醇的作用。降低胆固醇的作用。第第2章植物化学物章植物化学物n是一类具有苦味的化合物,可是一类具有苦味的化合物,可与蛋白质和与蛋白质和脂类脂类(如胆固醇如胆固醇)形成复合物形成复合物,豆科植物中皂,豆科植物中皂甙特别丰富。由于皂甙具有溶血的特性,甙特别丰富。由于皂甙具有溶血的特性,一直被认为对健康有害,人群实验却未能一直被认为对健康有害,人群实验却未能证实其危害。目前一些国家已批准将某些证实其危害。目前一些国家已批准将某些皂甙作为食品添加剂用于饮料,如皂甙作为食品添加剂用于饮料,
7、如美国和美国和加拿大将其作为泡沫稳定剂用在啤酒中加拿大将其作为泡沫稳定剂用在啤酒中,英国用在无酒精饮料中英国用在无酒精饮料中。第第2章植物化学物章植物化学物n存在于所有十字花科植物中,降解产物具存在于所有十字花科植物中,降解产物具有典型的芥末、辣根和花椰菜的味道。借有典型的芥末、辣根和花椰菜的味道。借助于植物中助于植物中葡糖硫苷酶葡糖硫苷酶的作用,植物组织的作用,植物组织的的机械性损伤机械性损伤可将芥子油甙转变为有实际可将芥子油甙转变为有实际活性的物质,即异硫氰酸盐、硫氰酸盐和活性的物质,即异硫氰酸盐、硫氰酸盐和吲哚。白菜加热,芥子油甙含量可减少吲哚。白菜加热,芥子油甙含量可减少3060。芥子
8、油甙的代谢产物可在小肠完。芥子油甙的代谢产物可在小肠完全吸收。全吸收。第第2章植物化学物章植物化学物n是所有酚类衍生物的总称,主要为是所有酚类衍生物的总称,主要为酚酸酚酸(包括羟基肉桂酸包括羟基肉桂酸)和和类黄酮类黄酮(主要存在于水主要存在于水果和蔬菜的外层及整粒的谷物中果和蔬菜的外层及整粒的谷物中)。第第2章植物化学物章植物化学物n新鲜蔬菜中的多酚可高达新鲜蔬菜中的多酚可高达0.1,例如莴苣,例如莴苣绿叶;绿叶;n绿叶蔬菜中类黄酮的含量随着蔬菜的成熟绿叶蔬菜中类黄酮的含量随着蔬菜的成熟而增高。户外大地蔬菜中类黄酮的含量明而增高。户外大地蔬菜中类黄酮的含量明显高于大棚蔬菜中的含量。最常见的类黄
9、显高于大棚蔬菜中的含量。最常见的类黄酮是酮是槲皮素槲皮素。第第2章植物化学物章植物化学物n存在于所有植物中,特别是存在于所有植物中,特别是豆类豆类、谷类谷类等等种籽种籽中含量更高。中含量更高。n哺乳动物肠道中的蛋白酶抑制剂主要阻碍哺乳动物肠道中的蛋白酶抑制剂主要阻碍内源性蛋白酶内源性蛋白酶(如胰蛋白酶如胰蛋白酶)的活性,导致机的活性,导致机体加强消化酶的合成反应。体加强消化酶的合成反应。n蛋白酶是使一些癌症具有侵袭能力的重要蛋白酶是使一些癌症具有侵袭能力的重要因子因子,蛋白酶抑制剂与蛋白酶形成复合物,蛋白酶抑制剂与蛋白酶形成复合物 ,阻断酶的催化位点。,阻断酶的催化位点。第2章植物化学物n人体
10、平均每日摄入的胰蛋白酶抑制剂约为人体平均每日摄入的胰蛋白酶抑制剂约为295mg,素食者摄入的蛋白酶抑制剂更多。,素食者摄入的蛋白酶抑制剂更多。n所吸收的蛋白酶抑制剂能以生物活性形式所吸收的蛋白酶抑制剂能以生物活性形式在各组织中被检测出来,在各组织中被检测出来,主要具有抑制肿主要具有抑制肿瘤和抗氧化的作用瘤和抗氧化的作用。第第2章植物化学物章植物化学物n调料类植物调料类植物中所存在的植物化学物主要是中所存在的植物化学物主要是典型的食物单萜类物质,如薄荷中的典型的食物单萜类物质,如薄荷中的薄荷薄荷醇醇、香菜种籽中的、香菜种籽中的香芹酮香芹酮、柑桔油中的、柑桔油中的柠柠檬油精檬油精。单萜类物质的每日
11、摄入量大约为。单萜类物质的每日摄入量大约为150mg150mg。第第2章植物化学物章植物化学物n存在于植物中,可结合到哺乳动物体内雌激素受存在于植物中,可结合到哺乳动物体内雌激素受体上并能发挥类似于内源性雌激素作用的成分。体上并能发挥类似于内源性雌激素作用的成分。n异黄酮异黄酮(isoflavones)和木聚素和木聚素:化学结构是多酚类化学结构是多酚类物质,属于植物雌激素。物质,属于植物雌激素。异黄酮几乎全部存在于异黄酮几乎全部存在于大豆和大豆制品中大豆和大豆制品中。n植物雌激素的作用只占人体雌激素作用的植物雌激素的作用只占人体雌激素作用的0.1,尿中植物雌激素的含量可比内源性雌激素高尿中植物
12、雌激素的含量可比内源性雌激素高101000倍。倍。n植物雌激素可发挥植物雌激素可发挥雌激素雌激素和和抗雌激素抗雌激素两种作用。两种作用。第第2章植物化学物章植物化学物n大蒜中的主要活性物质是氧化形式的大蒜中的主要活性物质是氧化形式的二丙二丙烯基二硫化物烯基二硫化物,称蒜素称蒜素(allicin);(allicin);n蒜素中的基本物质是蒜素中的基本物质是蒜苷蒜苷,结构受损时,蒜结构受损时,蒜苷在苷在蒜氨酸酶蒜氨酸酶的作用下形成蒜素。新鲜大的作用下形成蒜素。新鲜大蒜中蒜素的含量可高达蒜中蒜素的含量可高达4g4gkgkg。n白菜中也含有硫化物,由于缺少蒜氨酸酶白菜中也含有硫化物,由于缺少蒜氨酸酶不
13、能形成具有生物活性的硫化物代谢产物。不能形成具有生物活性的硫化物代谢产物。第第2章植物化学物章植物化学物存在于存在于豆类豆类和和谷类谷类食物中,富含磷的食物中,富含磷的一种有机化合物,一种有机化合物,逐渐在证实其有抗逐渐在证实其有抗癌、抗氧化、调节癌、抗氧化、调节免疫功能、抗血小免疫功能、抗血小板等方面的生物功板等方面的生物功能。能。第第2章植物化学物章植物化学物n(一一)抗癌作用抗癌作用n(二二)抗氧化作用抗氧化作用n(三三)免疫调节作用免疫调节作用n(四四)抗微生物作用抗微生物作用n(五五)降低胆固醇作用降低胆固醇作用第第2 2章植物化学物章植物化学物n各种癌症类型中有各种癌症类型中有1/
14、3与营养因素有关。蔬与营养因素有关。蔬菜和水果中所富含的植物化学物多有防止菜和水果中所富含的植物化学物多有防止人类癌症发生的潜在作用,大约有人类癌症发生的潜在作用,大约有30余种余种植物化学物质可降低人群癌症发病率。植物化学物质可降低人群癌症发病率。n癌症的发生是一个多阶段过程,植物化学癌症的发生是一个多阶段过程,植物化学物几乎可以在每一个阶段抑制肿瘤的发生。物几乎可以在每一个阶段抑制肿瘤的发生。n动物试验中发现,某些植物性食物可动物试验中发现,某些植物性食物可抑制抑制自发性肿瘤和化学物诱导性肿瘤自发性肿瘤和化学物诱导性肿瘤;研究证明研究证明第第2章植物化学物章植物化学物n致癌物致癌物(如亚硝
15、胺如亚硝胺)通常以未活化的形式被通常以未活化的形式被体内摄取体内摄取,由由相酶相酶(如细胞色素如细胞色素P450)P450)介介导的内源性生物活化是导的内源性生物活化是致癌的先决条件致癌的先决条件,而而相酶相酶(谷胱甘肽谷胱甘肽-S-S-转移酶转移酶,GST),GST)通常通常是对已活化的是对已活化的致癌物发挥减毒作用。致癌物发挥减毒作用。第第2章植物化学物章植物化学物n植物化学物植物化学物(如芥子油甙、多酚、单萜类、如芥子油甙、多酚、单萜类、硫化物等硫化物等)通过抑制通过抑制相酶和诱导相酶和诱导相酶相酶来抑制致癌作用来抑制致癌作用,如十字花科植物提取,如十字花科植物提取的芥子油甙的代谢物萝卜
16、硫素可活化细的芥子油甙的代谢物萝卜硫素可活化细胞培养系统中具有去毒作用的胞培养系统中具有去毒作用的相酶相酶-苯苯醌还原酶醌还原酶 n某些某些酚酸酚酸可与活化的致癌剂发生共价结可与活化的致癌剂发生共价结合并掩盖合并掩盖DNA与致癌剂的结合位点,与致癌剂的结合位点,可可抑制由抑制由DNA损伤所造成的致癌作用损伤所造成的致癌作用。第第2章植物化学物章植物化学物n 植物雌激素对机体激素代谢有影响。动物植物雌激素对机体激素代谢有影响。动物试验表明,植物雌激素和芥子油甙的代谢试验表明,植物雌激素和芥子油甙的代谢物吲哚物吲哚-3-甲醇可影响雌激素的代谢。雌激甲醇可影响雌激素的代谢。雌激素对某些肿瘤生长有轻度
17、促进作用,而素对某些肿瘤生长有轻度促进作用,而植植物性雌激素可降低雌激素的促癌作用物性雌激素可降低雌激素的促癌作用。第第2章植物化学物章植物化学物n癌症与心血管疾病的发病机制与反应性氧癌症与心血管疾病的发病机制与反应性氧分子及自由基的存在有关。分子及自由基的存在有关。n保护系统保护系统:1、抗氧化酶系统(、抗氧化酶系统(SOD、GSH-Px 等)等)2、内源性抗氧化物(尿酸、谷胱甘肽、内源性抗氧化物(尿酸、谷胱甘肽、a-硫硫辛酸、辅酶辛酸、辅酶Q10等)等)3、营养素(、营养素(VE、VC等)等)4、植物化学物(类胡萝卜素、多酚、植物、植物化学物(类胡萝卜素、多酚、植物雌激素、蛋白酶抑制剂、硫
18、化物等。)雌激素、蛋白酶抑制剂、硫化物等。)第第2 2章植物化学物章植物化学物n在植物源性食物的所有抗氧化物中,多酚在植物源性食物的所有抗氧化物中,多酚抗氧化作用最高。抗氧化作用最高。n红葡萄酒中的多酚可更有效地红葡萄酒中的多酚可更有效地保护低密度保护低密度脂蛋白胆固醇不被氧化脂蛋白胆固醇不被氧化。某些种类的蔬菜。某些种类的蔬菜对对DNA氧化性损伤具有保护作用。氧化性损伤具有保护作用。第第2章植物化学物章植物化学物n类胡萝卜类胡萝卜素对免疫功能有调节作用;素对免疫功能有调节作用;n类黄酮类黄酮具有免疫抑制作用;具有免疫抑制作用;n皂甙皂甙、硫化物硫化物和和植酸植酸具有增强免疫功能的具有增强免疫
19、功能的作用。作用。第第2章植物化学物章植物化学物n蒜素蒜素是大蒜中的硫化物,有很强的抗微生物是大蒜中的硫化物,有很强的抗微生物作用。作用。n芥子油甙的代谢物芥子油甙的代谢物异硫氰酸盐异硫氰酸盐和和硫氰酸盐硫氰酸盐具具有抗微生物活性。有抗微生物活性。n混合食用水芹、金莲花和辣根后,泌尿道中混合食用水芹、金莲花和辣根后,泌尿道中芥子油甙的代谢物能够达到治疗尿路感染的芥子油甙的代谢物能够达到治疗尿路感染的有效浓度。有效浓度。n酸莓酸莓和和黑莓黑莓可预防和治疗感染性疾病。可预防和治疗感染性疾病。第第2章植物化学物章植物化学物n植物化学物(皂甙、植物固醇、硫化物植物化学物(皂甙、植物固醇、硫化物和生育三
20、烯酚等)有和生育三烯酚等)有降低血胆固醇水平降低血胆固醇水平的作用的作用.n用提取的植物固醇,如用提取的植物固醇,如谷固醇谷固醇治疗高治疗高胆固醇血症胆固醇血症,取得一定效果。,取得一定效果。n植物固醇可植物固醇可减少胆固醇的肠外吸收减少胆固醇的肠外吸收。第第2章植物化学物章植物化学物皂甙皂甙:n在肠中与初级胆酸结合形成微团,微团不在肠中与初级胆酸结合形成微团,微团不能通过肠壁而能通过肠壁而减少了胆酸的吸收减少了胆酸的吸收,使胆酸,使胆酸的排出增加;的排出增加;n皂甙可增加初级胆酸在肝脏中的合成,皂甙可增加初级胆酸在肝脏中的合成,降降低血中的胆固醇浓度低血中的胆固醇浓度。n生育三烯酚、硫化物:
21、生育三烯酚、硫化物:可抑制肝中胆固醇可抑制肝中胆固醇代谢的关键酶(代谢的关键酶(HMG-CoA)。)。第第2章植物化学物章植物化学物n植物化学物还具有调节血压、血糖和血凝植物化学物还具有调节血压、血糖和血凝以及抑制炎症等作用。以及抑制炎症等作用。第第2章植物化学物章植物化学物n200多项流行病学研究结果证实:大量食用多项流行病学研究结果证实:大量食用蔬菜和水果可以预防人类多种癌症的发生蔬菜和水果可以预防人类多种癌症的发生 ,发生率大约,发生率大约低低50。尤其对胃肠道、肺。尤其对胃肠道、肺和口腔喉的上皮肿瘤。和口腔喉的上皮肿瘤。n乳腺癌和前列腺癌与食用大量蔬菜有关。乳腺癌和前列腺癌与食用大量蔬
22、菜有关。n流行病学证据还显示摄入大量蔬菜和水果流行病学证据还显示摄入大量蔬菜和水果可降低男性可降低男性脑卒中脑卒中的危险性。的危险性。第第2章植物化学物章植物化学物n目前已建立了目前已建立了食物食物和和体液中体液中多种植物化学多种植物化学物物的检测方法的检测方法,而且能够对其,而且能够对其浓度浓度、生物生物利用率利用率和和生物动力学生物动力学进行评价。但对某些进行评价。但对某些植物化学物与特殊疾病发病率之间的关系,植物化学物与特殊疾病发病率之间的关系,尚需进一步的流行病学调查及实验研究,尚需进一步的流行病学调查及实验研究,还需要识别出一些短期的生物标志物作为还需要识别出一些短期的生物标志物作为
23、健康保护作用的指标。健康保护作用的指标。第第2章植物化学物章植物化学物n随着生命科学研究的不断深入和发展,营随着生命科学研究的不断深入和发展,营养学家将会准确地告诉人们应吃哪种食物,养学家将会准确地告诉人们应吃哪种食物,吃多少,而不是像今天这样笼统地说吃多少,而不是像今天这样笼统地说“多多吃蔬菜和水果吃蔬菜和水果”。n某些某些人工培育人工培育或或基因工程基因工程生产的植物化学生产的植物化学物,按正常饮食习惯使用也可能会产生毒物,按正常饮食习惯使用也可能会产生毒性作用性作用。第第2章植物化学物章植物化学物酚酸及类黄酮酚酸及类黄酮第第2章植物化学物章植物化学物n黄酮类化合物黄酮类化合物(flavo
24、noids)亦称类黄酮,亦称类黄酮,是广泛存在于植物界的一大类多酚化合是广泛存在于植物界的一大类多酚化合物,多以甙类形式存在,也有一部分以物,多以甙类形式存在,也有一部分以游离形式存在。黄酮类化合物泛指游离形式存在。黄酮类化合物泛指两个两个苯环苯环(A与与B环环)通过通过中央中央三碳链相互连接三碳链相互连接而形成一系列化合物,结构式见图而形成一系列化合物,结构式见图21。n天然黄酮类化合物系为上述基本母体的衍天然黄酮类化合物系为上述基本母体的衍生物,常见的取代基有生物,常见的取代基有-OH、-OCH3等。其等。其中主要有中主要有6类:类:黄酮及黄酮醇类黄酮及黄酮醇类,该类的,该类的槲皮素及其甙
25、类为植物界分布最广、最多槲皮素及其甙类为植物界分布最广、最多的黄酮类化合物;的黄酮类化合物;二氢黄酮及二氢黄酮二氢黄酮及二氢黄酮醇类醇类,存在于精炼玉米油中;,存在于精炼玉米油中;黄烷醇类黄烷醇类,茶叶中的茶多酚主要是由儿茶素组成。茶叶中的茶多酚主要是由儿茶素组成。异黄酮及二氢异黄酮类异黄酮及二氢异黄酮类,主要存在于豆科,主要存在于豆科等植物中,如葛根素、大豆素;等植物中,如葛根素、大豆素;双黄酮双黄酮类,类,多见于裸子植物中,如银杏黄酮;多见于裸子植物中,如银杏黄酮;其它,如其它,如查耳酮、花色甙等查耳酮、花色甙等。第第2章植物化学物章植物化学物n抗氧化活性抗氧化活性,不同的黄酮类化合物具有
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