蜂花粉的抗氧化作用

2013-01-17 09:50赵凤奎胥保华
中国蜂业 2013年2期
关键词:蜂花粉黄酮类胡萝卜素

赵凤奎 胥保华

(山东农业大学动物科技学院,泰安 271018)

花粉与蜂花粉是两种不同的物质,花粉是被子植物雄蕊花药或裸子植物小孢子囊中的粉状物,蜂花粉是工蜂采集花粉后与自身分泌物混合而成的“花粉团”,在蜂群中主要作为蜜蜂的蛋白质饲粮,也可用于人类的营养保健[1-2]。蜂花粉含有丰富的营养物质,是天然的“营养库”,其包含孕育生命所需的全部营养。蜂花粉成分复杂,不仅含有蛋白质、脂类、碳水化合物、维生素、微量元素等,还含有具有生物抗氧化作用的黄酮类、多酚类、类胡萝卜素等抗氧化因子[1-5]。蜂花粉具有抗衰老、抗菌消炎、增强免疫力等保健和医疗功能。本文叙述了蜂花粉的成分,并对蜂花粉的抗氧化因子、抗氧化机理及抗氧化作用进行了阐述。

1 蜂花粉的成分

蜂花粉中一般含有蛋白质(包括游离氨基酸)、碳水化合物、脂类、有机酸、核酸、矿物质(常量元素、微量元素)、黄酮类物质、类黄酮类物质和多酚类物质等,其中具有抗氧化作用的主要有多酚类物质、黄酮类物质、类黄酮类物质、维生素C、维生素E、类胡萝卜素、Cu、Fe、Zn、Se、Mn和核酸等。但不同种类的蜂花粉其成分因粉源植物不同而略有差异。赵秀英(1992)等[1]对向日葵、荞麦、南瓜三种蜂花粉的主要成分进行了研究和比较,结果发现这三种蜂花粉中的脂肪酸、氨基酸和微量元素等的含量差异显著。

1.1 蛋白质和氨基酸

蜂花粉中含有丰富的蛋白质和游离氨基酸,蜂花粉蛋白质中的氨基酸配比恰当,所以蜂花粉中的蛋白质常被称为“完全蛋白质”或“优质蛋白质”。蜂花粉中蛋白质含量为3.8-40.8%,平均含量为20%,含有15-19种氨基酸,包含所有的必需氨基酸,并且谷氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、亮氨酸以及赖氨酸含量丰富。据测定,蜂花粉中必需氨基酸的含量是牛奶、鸡蛋的5-7倍[6]。

1.2 碳水化合物

蜂花粉中碳水化合物含量可达40%-50%,其主要包括葡萄糖、果糖、半乳糖等单糖,纤维素、半纤维素、木质素、淀粉等多糖,蔗糖、麦芽糖、乳糖等低聚糖。目前研究较多是多糖,多糖类是由醛糖或酮糖通过糖甙键连接而成的多聚物,是机体维持正常的生理机能必需的物质之一。

1.3 脂类

蜂花粉中的脂类因粉源不同而差异很大,其含量一般为1-20%。蜂花粉中脂类主要包括脂肪、类脂及甾醇。蜂花粉中含有多种脂肪酸,其中亚麻酸、亚油酸和花生四烯酸是人体的必需脂肪酸。类脂与脂肪类似,主要包括磷脂、固醇类和糖脂等,是构成机体的主要成分。类脂可与蛋白质结合构成脂蛋白,还可参与构成生物膜,进而参与新陈代谢。类脂还是凝血酶原、脑细胞和神经细胞的组成成分。王开发等[10]采用三氯醋酸沉积法对40种花粉中的类脂进行检测,结果发现其含量为0.71-5.82g/100g。甾醇类主要有胆甾醇 和豆甾醇,不同种花粉甾醇的含量和种类也不同。Standifer[10]对15种花粉中的甾醇进行了研究,结果显示花粉源不同,甾醇的种类和含量也不同。

1.4 酶类

花粉中约有104种酶,分为6大类(还原酶、水解酶、转移酶、裂解酶、异构酶、转化酶),目前对SOD酶研究的比较多。花粉中的SOD酶因粉源不同而含量有差异,如刺梨花粉的含量为2500U/g、荞茶花粉的含量为156.3U/g、蚕豆花粉的含量为31.6U/g[7]。张红成等[11]对杏花、桃花、油菜花、向日葵花等6种花粉中的过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶、苯丙氨酸裂解酶的酶活力和酶比活力进行了测定和比较,结果发现这六种花粉的酶活力和酶比活力具有显著差异。因为酶的活力和比活力与酶的含量有关,因此可以推断出,花粉中酶含量因粉源不同而有差异。

1.5 维生素

维生素是蜂花粉中的重要的营养成分之一,蜂花粉中的维生素的种类全面、含量丰富。维生素是体内不可缺少的有机物,可调解体内代谢过程,缺乏维生素会导致多种疾病。蜂花粉中的维生素主要有维生素A、维生素C、维生素D、维生素E、维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、维生素P、胆碱、肌醇、烟酸、泛酸、叶酸、维生素K、胡萝卜素、花黄色素、类胡萝卜素等[5、7]。于绍夫[12]和王玉君等研究了落叶果树花粉中的维生素含量,结果表明不同植物种类蜂花粉的维生素含量不同,同种植物不同类别的花粉含量也不同。王金祥等[13]研究了水稻、玉米和狗尾草三种禾本科植物花粉中的维生素含量,得出类似结论。

1.6 矿物质

蜂花粉还含有60多种矿物质元素,其中包括常量元素11种、微量元素14种。花粉中的常量元素和微量元素占花粉重的4%,其中常量元素主要有:钙、磷、钾、钠、镁、硫、氯、硅等,微量元素主要有:铁、铜、碘、钛、铍、铀、砷、钡、钒、硒、硼、镍、铝、铬、锶、钼、钴、锰、锌等[6,14]。不同种蜂花粉中的常量元素和微量元素的含量和种类不同,杨开、何晋浙等[16]测定了油菜、茶花、五味子、玉米、荷花、蚕豆等12种花粉中的20种常量元素和微量元素,结果发现其含量有明显差异。

1.7 多酚类、黄酮类物质

多酚类化合物包括:黄酮类化合物、黄烷醇类、异黄酮类、二氢黄酮醇类、二氢黄酮类、黄烷酮类、花色素类、橙酮类、色原酮类、查尔酮类。蜂花粉中已鉴别的多酚类化合物包括:五羟黄酮、8-甲基草质素、异鼠李素、柚皮素等。

黄酮类物质主要包括黄烷酮、儿茶酚、黄酮、黄酮醇和花色素等。Vinson[17]对黄酮类化合物的抗氧化活性进行了比较,结果发现黄酮醇的抗氧化活性最强、黄酮的抗氧化活性最差。植物类食品中富含多酚类和黄酮类化合物,含量分别为1.04-1.44mg/100g和0.35-0.67mg/100g[19]。杨佳林[18]和Kroyer G[20]测得花粉中总酚含量分别为10.39-14.33mg/g和 21.4-24.6mg/g。蜂花粉的粉源不同,其中所含的黄酮类化合物的含量也不同。王开发[3]测定了油菜、紫云英、荆条、向日葵等9种蜂花粉中的总黄酮类物质的含量,结果表明这9种花粉中的总黄酮含量差异显著。

1.8 其他物质

蜂花粉中还含有核酸、有机酸等物质,蜂花粉中的核酸一般为蜂花粉干重的2%,DNA约为干花粉重的0.5%,RNA约为干花粉重的0.6%-1.0%。蜂花粉中的有机酸包括:绿原酸、三萜烯酸、甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、丙酮酸、柠檬酸、琥珀酸、苹果酸、α-酮戊二酸、没食子酸、羟基苯甲酸等。某些植物的花粉中还含有生长素[3、21]。

2 蜂花粉中的抗氧化因子及其作用

2.1 蜂花粉中的抗氧化因子

蜂花粉中抗氧化因子主要有多酚类化合物、黄酮类化合物、萜烯、维生素C、维生素E、类胡萝卜素和硒等[23-28],它们通过相互协同共同发挥抗氧化作用。如维生素C能协同维生素E和硒发挥抗氧化作用,多酚类和黄酮类化合物都具有清除自由基的作用,铜、铁、锌、锰等微量元素通过与其相关的酶间接发挥生物抗氧化作用。蜂花粉的抗氧化作用,与蜂花粉中的抗氧化因子密不可分。近年来很多研究表明,蜂花粉具有良好的清除自由基的作用,是一种良好的生物抗氧化剂。Nagai等[29]人用水、沸水、乙醇三种溶剂提取日本花粉,并测定其提取物的抗氧化性,结果表明三种提取物对DPPH自由基、超氧阴离子自由基、羟基自由基均有良好的抑制作用。

2.2 蜂花粉的抗氧化作用

2.2.1 蜂花粉中黄酮类物质的抗氧化作用

黄酮类物质还具有抗氧化、清除自由基的作用,还可以用来抗菌、抗病毒,对于免疫也有调节作用,也可用于降血压。

黄酮类化合物的抗氧化作用表现在,阻止体内自由基生成的三个阶段,具体包括:与超氧阴离子反应阻止自由基形成、与脂质过氧自由基(ROO-)反应阻止脂质过氧化反应、与金属离子螯合阻止羟基自由基的生成[21]。黄酮类化合物清除自由基的主要机制是通过其酚羟基与自由基结合成半醌式自由基,进而终止自由基链式反应进程[30]。

黄酮类化合物中含有两个苯环,被称为A环和B环。B环是其发挥抗氧化作用的主要活性部位,酚羟基是其主要活性基团。黄酮类化合物自身的结构特点也有助于其发挥抗氧化作用。B环上出现邻位酚羟基、酚羟基增多、3和5位出现羟基等,可使其抗氧化活性增强。此外黄酮化合物的A、B环形成的醌式结构2,3位的双键有利于B环失电子后自由旋转成更稳定结构,4位羰基可以与邻位羟基形成氢键也使其结构更稳定,从而也增强了其抗氧化作用。

2.2.2 蜂花粉中多酚类物质的抗氧化作用

多酚类化合物具有降血脂、抗肿瘤、消炎、抗动脉硬化、降胆固醇等功能,多酚类化合物还可以用来防治糖尿病、心血管疾病、癌症等。黄酮类化合物可以作用于机体的新陈代谢和生长发育,抑制致癌剂引起的肿瘤。

蜂花粉中多酚类物质的抗氧化作用机理与黄酮类物质类似。主要包括三种作用机制:一、通过酚羟基上的氢与自由基反应生成半醌式结构从而阻断自由基链式反应;二、通过还原作用给出电子直接清除自由基;三、通过与金属离子发生络合反应,降低或消除金属离子的催化作用,从而间接发挥抗氧化作用[18-22]。

酚类化合物的抗氧化活性源于其苯环上的酚羟基,抗氧化活性与酚类化合物的聚合度有关,其聚合度越高,蜂花粉的抗氧化活性越高。多酚类物质清除超氧阴离子和酚羟基对金属络合的能力与其酚羟基上的氢有关。多酚类物质可以通过作还原剂、金属螯合剂和单线态氧淬灭剂等发挥其抗氧化作用。蜂花粉多酚类物质具有很强的自由基清除能力,能清除DPPH自由基、超氧阴离子、羟基自由基等。酚类化合物的结构对蜂花粉抗氧化性也有影响,如苯环上取代基的性质决定了酚类化合物的抗氧化能力。

2.2.3 蜂花粉中维生素的抗氧化作用

2.2.3.1 维生素C的抗氧化作用

维生素C是人体正常生长发育、新陈代谢、维持健康所必须的微量有机化合物,具有治疗牙龈出血、坏血症、灼伤等作用。还可以用来降胆固醇、防治动脉硬化、治疗慢性肝炎、治疗肝硬化、防止静脉血栓等。

蜂花粉中主要的维生素类抗氧化因子是:维生素C、维生素E和类胡萝卜素。维生素C是一种水溶性自由基清除剂,维生素C的抗氧化作用机理是:高浓度的维生素C通过脱氢与DPPH自由基、超氧阴离子、羟基自由基反应,具体反应式[45]:

反应后生成的维生素C自由基又可以和NADH反应重新生成维生素C,此外维生素C还可以协同维生素E、谷胱甘肽发挥清除自由基的作用。

2.2.3.2 维生素E的抗氧化作用

维生素E的可作为自由基清除剂,防止自由基或氧化剂对细胞膜中的多不饱和脂肪酸、富含巯基的蛋白质组分、细胞骨架、核酸等造成损伤。近年来维生素E在老年人的疾病防治方面具有较广泛的应用。化妆品中含有维生素E,可以使皮肤光滑细腻、防止皮肤老化,还可以治疗湿疹、日光皮肤炎等皮肤病。

维生素E又称生育酚,属于酚类化合物,氧杂萘满环上的第6位羟基是其活性中心,活性中心羟基上可以释放氢阻断自由基链式反应。报道称维生素E的抗氧化作用机理有两种[45]:一种是在膜脂质氧化模型中维生素E有一部分会变成醌式结构,可能是维生素E的氧杂萘满环上的碳-碳键断裂与羟基自由基结合形成醌;另一种是其释放氢与脂氧自由基或脂过氧自由基结合抑制脂质过氧化的自由基链式反应,大多数情况是维生素E与脂氧自由基或脂过氧自由基反应,向它们提供氢,使脂质过氧化链式反应中断,从而发挥抗氧化作用。

2.2.3.3 类胡萝卜素的抗氧化作用

类胡萝卜素存在于蜂花粉脂类物质中,是蜂花粉中的油脂抗氧化的主要活性成分之一,在油脂抗氧化中起作用,在体内具有预防氧化应激和慢性疾病的生理功能。类胡萝卜素还具有增强免疫力、预防癌症、增强细胞与细胞间的缝间交流的作用[35、48]。

类胡萝卜素存在于蜂花粉脂类物质中,以视黄醇为当量,可能是蜂花粉中油脂抗氧化的主要活性成分之一,在油脂抗氧化中起作用,其抗氧化机制还不清楚。有一些假说认为类胡萝卜素是过氧自由基淬灭剂,与过氧自由基和氧自由基反应阻断脂质过氧化链式反应。类胡萝卜素还具有光损伤保护功能,其机理是类胡萝卜素淬灭三线态光敏物质和单线态氧从而保护机体免受光损伤[46]。类胡萝卜素还具有清除DPPH自由基的作用,徐响等[35]以8种常见的新鲜蜂花粉油脂材料,测定其中类胡萝卜素含量,同时评价不同蜂花粉的油脂抗氧化活性,结果显示,蜂花粉中的油脂对DPPH自由基有清除作用。

2.2.4 蜂花粉中微量元素的抗氧化作用

蜂花粉中发挥抗氧化作用的微量元素主要有:Cu、Fe、Zn、Se、Mn等。这些微量元素发挥抗氧化作用的机理是:作为蛋白质载体或者参与构成某种抗氧化酶来间接发挥生物抗氧化作用[24]。

蜂花粉中硒能有效帮助人体抵抗癌症、衰老症、心脏病,但在人体内含量很少。硒是谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分,能减少过氧化脂质生成,从而起到抗氧化的作用。硒能与维生素E协同发挥作用,共同保护细胞使其免受过氧化损害,硒还能保护机体免受砷、镉、汞等有毒物质的损害。

锌是许多抗氧化酶、胰岛素、激素等的组成成分或激活剂,锌通过改变抗氧化酶的活性发挥生物抗氧化作用,目前已知的与锌有关的酶有大约20种,如碱性磷酸酶和碳酸酐酶等。铜是各种参与生命活动酶的组分,也是抗氧化酶的组分,通过影响抗氧化酶的活性 来发挥生物抗氧化作用[38-39]。

2.2.5 蜂花粉中抗氧化酶的抗氧化作用

蜂花粉中的过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶具有清除机体内的过氧化氢、过氧化物、超氧化物等,都具有抗衰老和抗氧化的作用。蜂花粉中具有抗氧化作用的酶主要有:过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等。

这些酶发挥抗氧化作用的机理是:加快谷胱甘肽合成、加快巯基化合物形成以及清除DPPH自由基、超氧阴离子、羟基自由基等。Liebelt 等[37]通过饲养大鼠花粉实验发现大鼠在饲喂花粉后其体内的谷胱甘肽、总巯基化合物增加,过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶、谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶等活性也增强。

3 蜂花粉在医药保健方面的应用

蜂花粉的应用广泛,具有很高的营养保健价值和医学价值,并具有良好的市场前景。我国蜂花粉资源丰富,但相应的蜂产品少,因此应该对蜂花粉开发加以重视,充分发挥蜂花粉的营养保健价值和医学价值。

3.1 蜂花粉在医药方面的应用

蜂花粉在医药方面应用很广泛,是良好的纯天然药物。蜂花粉对前列腺炎和肝病有治疗作用,能治疗老年习惯性便秘和治疗心血管疾病。对更年期综合症、糖尿病、头发脱落、贫血、心脏病、糖尿病并发症等也有一定疗效,蜂花粉还可用于肿瘤和辐射损伤的防治。Zhao J等[40]早在1983年就将蜂花粉应用于心血管疾病的防御的研究,通过实验发现花粉对动脉粥样硬化有预防作用。Terman A等[41]将花粉提取物polbax作用于新生小鼠的心系细胞,结果发现能抑制心系细胞的脂褐质沉淀,从而起到预防心血管疾病的作用。Jaton Jc等[42]对裸麦芬提取物进行研究发现其富含一种糖甙 secalosides,具有抑制小鼠S180肉瘤的作用。Anan’eva TV等[43]发现蜂花粉和胡萝卜素可减少辐射引起的氧化损伤,但不能对化学污染物引起的损伤起作用。

3.2 蜂花粉在保健方面的应用

蜂花粉具有使记忆力提高的保健作用,老年人长期服用蜂花粉可以预防老年痴呆病,蜂花粉还具有抗衰老作用,花粉中的抗氧化活性物质对皮肤有滋养作用、可以延缓皮肤的衰老。。程道梅等[4]研究称蜂花粉中具有很多活性物质,对老年人具有降血压、降血脂、降血糖、防止便秘、防治心血管疾病、抗衰老等保健作用。张雨等[5]研究称蜂花粉具有治疗眼病、抗衰老、增强免疫等保健作用。王萍等[50]主要对蜂花粉的抗衰老的保健作用及机理进行了研究和报道,结果表明蜂花粉具有抗衰老、延年益寿、养生、保健等功效。由此可以看出蜂花粉是一种老少皆宜的滋补佳品,是一种绿色有机的保健品,因此蜂花粉的保健作用应该向大众普及和推广。

蜂花粉是一种天然的抗氧化剂,具有良好的抗氧化作用。在忙碌的社会生活中我们的身体不可避免的会受到各种氧化因子损害,因此如何做好抗氧化保持身体健康成为重要的议题。而蜂花粉作为一种天然保健品含有许多具有抗氧化作用的因子,这些抗氧化因子通过相互协同发挥抗氧化作用。蜂花粉的抗氧化作用在医药保健方面应用广泛,具有良好的市场前景。近年来蜂花粉的抗衰老作用已经受到重视,但是大众对蜂花粉的抗氧化作用了解还不够广泛。因此我们要将蜂花粉的抗氧化作用的知识在大众中普及开来,还要充分发挥蜂花粉的抗氧化作用,并将其应用到生产和生活之中,以造福于民。

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