芹菜中黄酮类化合物及其生物活性研究进展

章宏慧，陈况况，陈健初

(浙江大学食品科学与营养系，浙江杭州310058)

芹菜有水芹与旱芹之分。旱芹(Apium graveolens L.)别名药芹，是一种原产于地中海地区伞形科芹属的可食用植物［1］，芹菜开始在我国被作为药用植物栽培，后来又培育出蔬菜品种，在我国种植面积十分广泛。由于其特殊的香味，可作为调料，其香精油的组成已经被广泛研究［2］。在国外，烘干的芹菜叶粉末可用于制造抗菌剂、除臭剂、洗涤剂、肥皂、牙膏等，因为它可以阻止脂质过氧化物的形成、抗炎症以及抗衰老［3］。医学上认为，芹菜叶甘苦、性凉，有清热、止血、平肝、祛风、利湿等功效，自古有“药芹”之誉。常食芹菜对孕妇、缺铁质贫血、高血压及肝脏病患者恢复健康有辅助治疗作用。旱芹含有机酸、芹菜素，还含挥发油等，具有较好的保健功能［4］。芹菜素或芹菜鲜汁均有明显降压作用，芹菜水提取物有降低血脂的作用。芹菜素可诱导细胞凋亡、抑制肿瘤血管形成、抑制血管平滑肌增殖，对乳腺癌、前列腺癌、甲状腺癌等癌细胞有抑制生长，另外对产气杆菌、绿脓杆菌等有较强的抑制作用等［5］。水芹(Oenanthe Javanica)属于伞形科水芹属，别名刀芹、蜀芹、野芹菜等，在我国河南、江西、江苏、安徽、浙江、湖北、广东、台湾等地作为一种蔬菜食用。据史料记载的水芹具有去黄疸(抗肝炎)、治溢脉(降压及心律失常)、祛风(抗过敏)、清热、消渴解毒等功效，近年来，已有学者针对水芹进行抗肝炎、抗心律失常、抗过敏、降血糖、降血脂等方面进行研究验证［6］。

1 芹菜黄酮简介

1.1 芹菜中黄酮种类

黄酮类化合物(Flavonoids)是一类低分子的天然植物成分，泛指两个苯环(A环与B环)通过三碳链相互联接而成的一系列C6-C3-C6化合物，如图1。根据其取代基不同，可将黄酮类化合物分为以下8类:黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、查耳酮、异黄酮、双黄酮、花色素和黄烷醇［7］。Jie cao等用反相高效液相色谱法检测了哈尔滨市内100种水果和蔬菜，发现最主要的黄酮种类为山奈酚，异鼠李素，其次为木犀草素及槲皮素。在已知10种黄酮含量最高的果蔬中，芹菜叶片排在第4位。芹菜叶片中的黄酮大多数是以糖苷形式存在，其中最主要的是芹菜素。测得芹菜叶中的黄酮含量为山奈酚4.6mg/kg，芦丁23.1mg/kg，芹菜素139.3mg/kg(鲜重)［8］。彭燕检测本芹和西芹中的黄酮为槲皮素-3-葡萄糖苷，槲皮素-3-L-鼠李糖苷，槲皮素，芹菜素，山奈酚［9］。Choong Je Ma［10］等从水芹中分离出了4种黄酮，分别是异鼠李素、水蓼素、金丝桃苷和阿福豆苷。综合各项研究结果，芹菜中的黄酮类物质主要有芹菜素及其糖苷、槲皮素、芹菜甲素、水蓼素、7-甲基水蓼素、山奈酚、木犀草素、芦丁等。芹菜甲素主要存在芹菜籽中，是公认的降血脂成分，还具有改善脑缺血、脑功能和能量代谢等多方面的作用，而水蓼素和7-甲基水蓼素被报道具有降血压的功效。芹菜是人们日常黄酮摄入量的一个重要来源，并且富含大量抗氧化功能成分，对于抵抗许多慢性疾病是很有益的［11］。

表1 不同品种芹菜总黄酮含量(mg/kg)Table 1 The contents of total flavones for different celery breeds(mg/kg)

图1 黄酮及其衍生物的基本结构Fig.1 Basic structure of flavonoid and its derivatives

1.2 影响芹菜中黄酮含量的因素

与芹菜中黄酮含量有关的影响因素有很多，其中主要与品种、种植地区、生长期、分布部位、加工储藏方式等有关。

1.2.1 品种和取样部位对芹菜总黄酮含量的影响王克勤检测了湖南省不同基因型芹菜的黄酮含量(表1)，不同品种间含量差异很大，其中张家界野芹菜的黄酮含量最高，含量最低的为邵阳实芹和怀化芹菜，张家界野芹菜和两者相差几十倍［12］。各品种芹菜叶柄和叶片中黄酮含量相差较大，例如河南芹菜含量相差7倍左右，在所测的14种地方芹菜品种中，只有邵阳实芹叶柄和叶片黄酮含量较为接近，其他均存在较大差异，这与李琨研究结果一致［13］。

1.2.2 芹菜黄酮含量与生长期有关 严建刚以脆芹和白芹为材料，考察11月至次年2月期间不同生长时期总黄酮含量的变化情况，发现芹菜中黄酮类化合物随着生长时期的延长，其含量逐渐下降。从苗期到成熟期长达90d的生长期内，脆芹总黄酮含量下降了86.8%，而白芹的总黄酮含量下降了90.2%［14］。

2 芹菜黄酮的生物活性及机理

2.1 抗氧化功效

许多植物多酚黄酮都具有较好的抗氧化功效，如茶多酚，竹叶黄酮等，研究结果表明，芹菜黄酮也同样具有对体外各种自由基的清除能力以及对细胞抗氧化应激的保护作用。Mira Popovi C＇［15］等用不同浓度和不同极性的溶液提取芹菜根和叶，表明芹菜黄酮对羟基和DPPH自由基有很好的清除能力，并且可以减弱脂类过氧化强度。在动物实验中，将提取的芹菜黄酮加入到小鼠肝脏匀浆以及血液中，通过测定谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPx)，谷胱甘肽还原酶(GSHR)，过氧化氢酶(CAT)，过氧化反应，血清黄嘌呤氧化酶(XOD)，谷胱甘肽含量，脂类过氧化反应强度等指标来评价及证实其抗氧化能力。Leyla Yıldız［16］等鉴定了欧芹(parsley)和芹菜(celery)叶子中的黄酮，用CUPRAC和ABTS方法来确定这些黄酮的总抗氧化能力(TAC)，发现芹菜叶片中黄酮的抗氧化能力大于欧芹。

陈欲云［17］等发现在一定浓度范围内，芹菜黄酮对羟基自由基有很好的清除能力，最高可达88.1%，对超氧阴离子清除能力要高于对羟基自由基的清除能力，并且同样呈现浓度依赖性，最高清除率可达90.9%，在动物实验中，芹菜黄酮可以提高小鼠血清中总抗氧化能力。机体通过非酶系统产生氧自由基能攻击生物膜中的多不饱和脂肪酸引发脂质过氧化作用，并由此形成脂质过氧化物，使组织细胞受损伤。TAC下降后机体细胞内会发生多种信号转导途径的改变，是应激和防御反应早期的主要变化。芹菜黄酮能显著增加小鼠血清中抗O2-·的活力单位，分析可能通过间接抑制黄嘌呤氧化酶的产生和直接抑制抗O2-·而起到抗氧化作用。Seyed Fazel Nabavi［18］等的实验表明，槲皮素具有保护老鼠心脏由于氟化钠引起的氧化应激反应。氟化钠中毒将很大程度上改变心脏中与氧化-抗氧化平衡系统。实验结果表明，在摄入氟化钠之前饲喂槲皮素，可以阻止各种抗氧化酶的活性，超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽以及脂质过氧化反应终产物含量的减少，即槲皮素可以保护老鼠受到氟化钠导致的氧化应激反应。

2.1.1 不同品种芹菜抗氧化能力有所区别 李琨［19］对圣洁白芹、山西紫柄芹、赞比亚西芹、文图拉西芹和山西岚县芹5种芹菜进行抗氧化实验，发现不同品种间抗氧化性存在显著差异，且同一品种中叶片和叶柄的抗氧化性也有所差异。在所测5种品种中，叶柄中清除DPPH自由基能力最强的品种为圣洁白芹，最弱的为文图拉西芹;总抗氧化能力最强的为山西紫柄芹，最弱的为文图拉西芹。叶片中清除DPPH自由基能力最强的品种为山西岚县芹，最弱的为文图拉西芹;总抗氧化能力最强的为山西岚县芹，最弱的为赞比亚西芹。

2.1.2 不同溶剂提取得到的芹菜黄酮抗氧化能力有所区别 不同溶剂的提取物具有某些不同的功效很大可能是因为其中的黄酮种类以及抗氧化成分组成不同。Mira Popovic＇等［15］用乙醚、乙酸乙酯、氯仿、正丁醇以及水分别提取芹菜叶子以及根部的黄酮类化合物进行抗氧化实验，显示正丁醇提取的黄酮抗氧化效果最好。Heejung Choi［20］用热水以及 80%乙醇分别提取水芹中的黄酮，得到两种水芹黄酮粗提物，用过氧化氢对HepG2肝癌细胞造成氧化应激，发现乙醇提取的芹菜黄酮抗氧化应激效果远高于水提取的效果。另外在体外抗氧化实验中，对DPPH·的清除效果以及脂质过氧化抑制均有相同效果，因此对该种水芹来说，用一定浓度的乙醇提取得到的芹菜黄酮具有良好的体外及细胞抗氧化效果。

2.2 抗癌功效

研究发现芹菜素对胃癌、结肠癌、乳腺癌、肝癌、膀胱癌等人体多种癌细胞的增殖有抑制作用，阻滞细胞周期，诱导细胞凋亡，促进癌细胞分化等多项作用效果。

刘博文［21］等的研究结果表明芹菜素能诱导乳腺癌T47D细胞系的凋亡，并且随着芹菜素浓度的增加，对T47D细胞系凋亡的诱导作用也逐渐增强，在细胞周期方面，芹菜素能够将T47D细胞系抑制在G2/M期，并且也呈现浓度依赖，随着芹菜素浓度的增高，不同浓度组细胞G2/M期所占的比例逐渐增加。胡太平等［22］用芹菜素作用人胃癌细胞48h后能呈浓度依赖性地诱导其凋亡，也能降低细胞的跨膜电位，增加caspase-9活性，促进细胞色素c释放，上调细胞凋亡基因bax，caspase-9和caspase-3蛋白的表达，同时下调细胞凋亡基因bcl-2蛋白表达，且呈剂量依赖性，得出芹菜素可以通过活化线粒体信号转导途径诱导人胃癌细胞凋亡。姚善华［23］用MTT法证实菜素能明显抑制膀胱癌细胞株BIU-87的生长，并且可以将其抑制在 G2/M期，同时使细胞survifin基因的mRNA以及survivin基因的蛋白表达显著减少，而基因caspase-3对应的蛋白表达则明显增加，推测其诱导机理可能与survifin表达下降，与caspase-3基因表达上升有关。孟勇等［24］发现芹菜素可使结肠癌SW480细胞的运动能力显著降低。三个浓度(10、20、40μmol/L)的芹菜素处理组运动穿膜细胞率均受到不同程度的抑制，且随着药物浓度增加，抑制效果越显著。

2.3 抗心血管疾病功效

2.3.1 血管舒张作用及其机理 许多黄酮类物质都具有抵抗心血管疾病的功效，但是不同种类的物质作用机理不尽相同，现以槲皮素为例，阐述近几年的研究中对其抗心血管疾病功效的机理。槲皮素是果蔬中广泛分布的一种黄酮类物质，某些品种的芹菜中含量也较高，例如水芹。流行病学资料以及实验研究已经证实槲皮素具有多种对人体有益的功效，包括抵抗心血管疾病和癌症等疾病。槲皮素抵抗心血管疾病是通过NO的血管舒张作用来实现的［25］。但槲皮素对NO的作用是很复杂的，并且与是否存在氧化应激有关。在无细胞系统中，槲皮素可被氧气氧化，产生O2-，O2-马上发生反应，使得NO失去活性，因此而失去血管舒张的功效［26］。如果不存在氧化应激反应时，槲皮素可以增加NO的量。与此相比，当存在高浓度O2-时，会加速NO的代谢，而槲皮素可以通过不同的方式来保护NO，从而使NO发挥其血管舒张的作用［27］。芹菜素可以浓度依赖性地抑制内皮完整及去内皮血管由苯肾上腺素(PE)引起的血管收缩，具体涉及到内皮依赖性和非内皮依赖性两个途径［28］。另外，隋海霞发现芹菜素在有或无内皮的血管环上均可剂量依赖性地减小苯肾上腺素(PE)预收缩的血管张力，但是在内皮完整的血管环上，这一作用显著大于去内皮血管环［29］。

2.3.2 降血脂、降血压功能 时政［30］研究了水芹对油脂以及胆固醇的体外吸附能力。水芹对油脂的吸附能力在叶片和叶柄之间不存在显著差异，总体为1.0g/g。而水芹对胆固醇的吸附能力与时间、样品部位、样品用量均有一定关系，总体以吸附时间达到90min为最佳，为19.2mg/L，叶柄的吸附能力大于叶片，样品用量为0.01g时吸附效果最佳，达到60mg/L。Yun-Yeong Jeong［31］等利用高糖高脂模型研究水芹对小鼠血糖、血脂等因素的影响，水芹水提物和正丁醇提取物都能显著降低小鼠在高糖高脂膳食模式下血糖的增加，抑制率分别为84%和97%，对于血清中胆固醇的增加，正丁醇提取物抑制效果显著高于水提物，因此经常摄入水芹可以显著预防高血压高血脂等心血管疾病的发生。芹菜黄酮提取物能显著降低高脂血症大鼠血清和肝脏脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量，显著提高血清和肝脏谷胱甘肽过氧化物酶活性，显著增强肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)活性，有提高血清中超氧化物歧化酶(SOD)活性的趋势，但达不到显著性水平［32］。

2.3.3 抗凝血和抗血栓形成 朴日龙［33］等的研究表明，水芹正丁醇提取物能明显延长小鼠凝血时间和出血时间，说明水芹正丁醇提取物抗凝作用主要是通过内源性凝血途径起作用的，同时明显抑制家兔体外血栓，使湿血栓长度缩短，抑制动-静脉旁路法形成体内血栓和血小板黏附功能，且作用优于血塞通注射液，推测水芹正丁醇提取物能明显延长小鼠的凝血时间和出血时间，可能是通过抑制血小板黏附、聚集来发挥抗血栓作用。

2.4 对生殖系统功效

急性和亚急性实验芹菜汁灌胃对小鼠睾丸组织超微结构均有一定的影响，并且造成生精细胞、支持细胞及精子超微结构的一系列改变是导致精子数量减少，活力降低的结构基础，并可进一步表现出不孕等生殖功能障碍［34］。张奇芳等［35］通过阴道涂片选用处于动情期成年雌性大鼠，侧脑室注射芹菜素，发现芹菜素通过抑制腺垂体FSH、LH的分泌，从而抑制卵巢雌激素和孕激素的分泌。

3 总结与展望

芹菜黄酮中芹菜素、槲皮素、山奈酚、木犀草素等含量较高，经研究发现芹菜黄酮具有较高的生物活性，包括抗氧化活性，抗癌活性，抵抗心血管疾病，以及在生殖系统方面可抑制性激素的分泌等功效。综合目前的研究来看，关于旱芹黄酮研究较为全面，包括了总黄酮以及各种黄酮单体含量的测定，以及抗氧化、降血脂等生物活性，而关于水芹的研究主要局限于总黄酮，包括其含量的测定以及在动物实验方面的研究，对具体特定的黄酮种类的含量测定、新黄酮单体种类的发现及其结构分析、单体分离等研究较少，因此，今后关于水芹黄酮的研究可以从这些方面着手。总的来说，芹菜黄酮种类丰富，提取简单方便，生物活性高，具有较高的研究价值和开发潜力，研究的重点和难点应着重于生物活性的进一步深化，研究成果的推广应用，黄酮单体种类的检测以及结构鉴定等方面。

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