植物多酚改善胃肠功能研究进展

郑晓宁，李俊，牟建楼，陈永浩，郝艳宾，齐建勋，董宁光，张赟齐

1(北京市林业果树科学研究院，北京，100093) 2(河北农业大学 食品科技学院，河北 保定，071001)3(北京市园林科学研究院 绿化植物育种北京市重点实验室，北京，100102)

植物多酚又名植物单宁，是具有多元酚羟基结构的次生代谢产物，普遍存在于蔬菜、水果、中草药及植物种子中，在茶叶、咖啡、红葡萄、芸豆和红酒中含量尤其丰富[1]。植物多酚按照结构分为类黄酮和非类黄酮两大类，其中，类黄酮包括黄酮醇类、黄酮类、异黄酮类、黄烷酮类和花色苷类等，非类黄酮包括酚酸、芪类等[2]。多酚由于具有抗氧化、抗炎等多种生物活性，被广泛应用于预防口腔感染、降血糖、降血压、神经保护和预防心血管疾病等的产品中[3-6]。

胃肠功能障碍是引起II型糖尿病、心血管疾病、失眠和肥胖等问题的主要因素之一[7-10]，因此改善胃肠功能的相关研究越来越受到关注。植物多酚在调节肠道菌群、修护胃黏膜损伤、改善肠道结构、与大分子相互作用等方面发挥改善胃肠道功能的作用。本文综述了植物多酚在改善胃肠功能及其产品应用方面的研究进展，以期为植物多酚在新型胃肠药品和功能性食品开发中的应用提供理论依据。

1 植物多酚调节肠道微生物菌群

人胃肠道中存在的细菌至少有500～1 000种，肠道菌群主要包括厚壁菌门(64%)、拟杆菌门(23%)、变形菌门(8%)、放线菌门(3%)[11]等，它们共同维持着肠道健康。植物多酚可以促进益生菌生长，选择性的抑制致病菌生长，优化肠道菌群结构，调节肠道微生态平衡[2,12]。

1.1 植物多酚对有益菌的作用

双歧杆菌和乳杆菌是肠道内的有益微生物，具有改善胃肠道环境和维护肠道菌群平衡的作用，两者的菌群丰度和数量在一定程度上反映了肠道的健康状态。植物多酚可以促进上述有益菌的增殖，从而起到改善胃肠功能的作用。LIAO等[13]研究表明，茶多酚组小鼠的动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)斑块面积与肠道中双歧杆菌数量呈负相关，认为茶多酚可以促进双歧杆菌增殖，阻止了脂质代谢进而减少AS。同样，植物多酚对乳杆菌也表现出增殖效果，小鼠摄入不同浓度的茶多酚后，肠道中乳杆菌数量呈茶多酚剂量依赖性增加[14]。此外，后发酵普洱茶可调整高脂肪饮食诱导的小鼠肠道内稳态紊乱，从而改善由此引发的代谢综合征，与高脂肪饮食组的小鼠相比，茶多酚处理组小鼠肠道内的双歧杆菌、乳杆菌和阿克曼氏菌等有益菌的丰度增加，其中阿克曼氏菌维持了脂质和葡萄糖代谢的稳态[15]。

1.2 植物多酚对有害菌的作用

植物多酚对肠道致病菌的影响主要表现为抗菌作用[12]。CHAN等[16]证明了石榴皮和肉桂的多酚提取物对大肠杆菌、沙门氏菌、志贺氏菌、蜡状芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌这5种食源性致病菌均有抑制作用。弯曲杆菌和拟杆菌为肠道内主要致病菌，与模型组相比，在黑树莓多酚处理的小鼠粪便中，弯曲杆菌、幽门螺杆菌含量降低15%，拟杆菌属和普氏菌属含量降低72%，说明黑树莓多酚对肠道致病菌具有显著的抑制作用，且黑树莓多酚通过改变肠道菌群的数量进而影响结直肠肿瘤的发生和发展[17]。细菌通过黏附肠上皮细胞或产生毒素致病，是大肠杆菌等有害细菌在肠道中产生致病性的关键机制，红酒多酚可抑制外毒素活性，保护肠道上皮细胞免受大肠杆菌诱导的细胞死亡，从而对肠道发挥保护作用[18]。

1.3 植物多酚优化肠道菌群结构

植物多酚可以通过调节和优化肠道菌群结构来改善人体胃肠功能。唐诗[19]的研究显示，在属水平上，猕猴桃多酚可以增加乳杆菌和双歧杆菌等有益菌的相对丰度，降低大肠埃希菌等有害菌的相对丰度，从而改善肠道菌群结构。JIAO等[20]研究了蓝莓多酚对高脂肪饮食小鼠肠道菌群结构的影响，结果表明，与高脂肪组小鼠相比，补充蓝莓多酚的小鼠肠道菌群组成发生改变，增加了变形菌门、脱铁杆菌门、双歧杆菌属、脱硫弧菌属等的相对丰度，降低了放线菌门和普氏菌属的相对丰度。

相关研究表明，肠道微生物菌群多样性和组成变化与肥胖及并发症之间关联密切[21]。肥胖者肠道内会表现出拟杆菌门的相对丰度降低或厚壁菌门的相对丰度增加，植物多酚可以调节两者的相对丰度。WANG等[22]的研究表明，核桃青皮提取物可降低肥胖大鼠的体质量，调节肠道菌群结构，增加拟杆菌门的相对丰度，降低厚壁菌门的相对丰度。

1.4 植物多酚调节肠道菌群的机制

植物多酚调节肠道菌群的作用机制可能与氧化应激反应有关。MA等[23]的研究表明，与对照组相比，高脂肪食物喂养的小鼠回肠中氧化应激反应加剧，而绿茶多酚可有效缓解小鼠回肠中的氧化应激反应，其中，低剂量多酚组缓解小鼠肠道氧化应激反应的效果更好，表现为绿茶多酚增加超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)和谷胱甘肽(glutathione, GSH)的含量，降低活性氧(reactive oxygen species, ROS)含量。其中SOD、GSH和ROS是影响肠道菌群分布的关键因素。SOD与脱硫弧菌属、未被鉴定的毛螺菌科、乳杆菌属呈正相关，与螺杆菌属、拟杆菌属、粪芽孢菌属等呈负相关；GSH与脱硫弧菌属、未被鉴定的毛螺菌科呈正相关，与另支菌属、未被鉴定的梭菌目、粪棒状菌属、粪芽孢菌属等呈负相关；ROS与螺旋杆菌属、拟杆菌属、另支菌属、粪棒状菌属呈正相关，与未被鉴定的毛螺菌科呈负相关。

2 植物多酚对胃肠道黏膜损伤的修护作用

胃肠道屏障是机体抵御外界有害物质、病原体等入侵并维持机体内环境稳态的重要防线，由机械屏障、化学屏障、生物屏障和免疫屏障组成，共同行使肠黏膜屏障功能。胃肠道屏障功能主要与肠皮细胞通透性有关，比如，由黏膜刺激物诱导的细胞损伤会导致屏障功能的丧失[24]。植物多酚可能通过减少胃肠道受到的氧化应激反应和减少炎症因子表达起到修护胃肠道黏膜损伤的作用。

2.1 不同植物来源的多酚对胃肠黏膜的修护作用

苹果、茶、越橘果实等植物原料中含有丰富的多酚成分，一般包含2种以上的多酚，属于混合多酚。不同植物来源的混合多酚可通过协同作用减轻胃肠黏膜损伤。苹果多酚可改善吲哚美辛诱导的大鼠胃溃疡，当大鼠饲喂吲哚美辛后，胃黏膜表面会出现破裂样病变、组织糜烂伴血塞，而苹果多酚可以减轻这些症状，这可能与苹果多酚的抗氧化特性有关[25]。ZHAO等[26]的研究表明，苦丁茶多酚组中小鼠的胃黏膜损伤面积和胃液分泌量减少，胃液pH值上升，同雷尼替丁组中小鼠的胃黏膜基本完整的形态相似，这表明苦丁茶多酚的补充可作为预防胃黏膜损伤的一种方法。另外，在肠缺血再灌胃导致的氧化应激模型中，添加富含多酚的越橘饮食可降低小鼠的脂质氧化和回肠黏膜损伤[27]。

2.2 不同种类的多酚对胃肠黏膜修护的作用

2.2.1 黄酮类多酚对胃肠黏膜的修护作用

黄酮类多酚包括黄烷酮、黄酮、花色苷、黄酮醇和异黄酮等亚类，可以修护外物刺激诱导的胃肠道黏膜损伤。橙皮苷为黄烷酮类多酚，具有抗氧化和抗炎作用。研究表明，橙皮苷可以减少醋酸诱导的大鼠胃溃疡面积，使溃疡的胃黏膜愈合，这是由于中性粒细胞迁移的减少和黏膜附近黏液屏障的加强作用减少了氧化应激导致的胃黏膜损伤[28]。芹黄素为黄酮的一种，在芹菜、中草药中含量丰富，具有抗炎作用，可以调控结肠炎大鼠的炎症因子正常化，降低髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)和碱性磷酸酶的活性[29]。有研究表明，在萘普生处理的大鼠中可观察到胃溃疡的表型，组织病理学检查发现胃黏膜和黏膜下层呈现损伤，而添加富含花青素的黑米糠饮食有效地降低了这些严重症状，如图1所示，这与核因子E2相关因子2(nuclear related factor 2, Nrf2)介导的谷胱甘肽过氧化物酶的表达有关[30]。

a-正常组； b-对照组(处理3 d，80 mg/kg萘普生)；c-处理3 d组(80 mg/kg萘普生+50 mg/kg花青素)； d-处理6 d组(80 mg/kg萘普生+50 mg/kg花青素)图1 花青素对萘普生诱导的大鼠胃溃疡的作用效果Fig.1 Effect of anthocyanins on naproxen-induced gastric ulcer in rats注：黑色箭头，黏膜；白色箭头，黏膜下层；星号，被破坏区域

2.2.2 非黄酮类多酚对胃肠黏膜的保护作用

非黄酮类多酚主要包括酚酸和芪类，大多存在于植物的种子、水果皮和蔬菜叶中。非黄酮类多酚可以起到增强肠黏膜免疫屏障的作用，从而对胃肠黏膜产生保护作用。CHEN等[31]的研究显示，饲粮中添加绿原酸，可增加断奶猪仔的免疫球蛋白，降低十二指肠和空肠控制细胞凋亡的调控蛋白比例(Bax/Bcl-2)，而Bax/Bcl-2降低是抑制细胞凋亡的重要因素，这表明绿原酸对肠道有益作用可能与免疫功能增强和抑制肠道上皮细胞过度凋亡有关。饲粮中的没食子酸可使断奶仔猪回肠黏膜中的分泌性免疫球蛋白A(secretory immunoglobulin A, sIgA)含量呈线性增加，促炎症因子降低。sIgA为黏膜免疫的效应因子，在肠部免疫屏障中起重要作用，揭示了饲粮中没食子酸可增强肠道局部防御能力[32]。作为芪类化合物，白藜芦醇可通过抑制肠道上皮细胞凋亡的方式维护肠道屏障的完整，减轻肠道损伤[33]。

3 植物多酚对肠道结构的优化作用

3.1 肠道结构的组成

动物的消化系统由消化道和消化腺两部分组成，小肠(十二指肠、空肠和回肠)和大肠(盲肠、结肠和直肠)是消化道的主要组成部分。小肠是消化和吸收的主要场所，其主要作用是吸收大量的营养物质，原因为：(1)吸收面积大，以猪小肠为例，虽然成年猪的小肠长度仅15～18 m，但通过微绒毛、小肠绒毛和皱襞这3种立体结构，可使小肠吸收表面积增加100多倍，总面积可达到1 500～1 800 m2；(2)小肠绒毛内富含毛细血管、毛细淋巴管、平滑肌纤维和神经纤维网等结构，肠上皮吸收的氨基酸、单糖等物质主要是通过绒毛内的毛细血管网与中央乳糜管内的血液和淋巴，向小静脉和淋巴管流动，从而被吸收；(3)食糜在小肠内停留时间较长，一般约为4 h[34]。

3.2 植物多酚对肠道结构的影响

完整的肠绒毛隐窝形态结构对营养物质的消化吸收和肠道免疫屏障的建立发挥着重要作用。肠道明显的形态改变，以绒毛脱落、绒毛萎缩、隐窝增生为特征，可导致病原菌入侵，影响营养物质的消化吸收，从而导致生长受阻。因此，保持肠黏膜形态的完整是身体健康的前提[35]。绒毛长度与隐窝深度的比值(villi∶crypt, V/C)可以综合反映小肠营养吸收的状况，绒毛长度增加，隐窝深度降低，V/C值就会增大，营养吸收的能力随之增加。张军丽等[36]的研究表明，腹泻小鼠灌胃复合菌-荔枝多酚后，小鼠十二指肠的绒毛长度和V/C值明显提高，这说明复合菌与荔枝多酚联用可在一定程度上增进肠道的消化吸收能力。SAMUEL等[37]发现，饲料中添加50、75、100 mg/kg的没食子酸，可通过降低肉鸡隐窝深度来增加V/C值，改善空肠形态，从而促进消化吸收。

4 植物多酚与其他大分子物质相互作用对胃肠功能的影响

植物多酚在消化道中可通过共价或非共价作用与蛋白质和碳水化合物结合，少数游离的多酚在小肠被吸收，大多数结合态的多酚到达结肠，经肠道酶或肠道微生物降解，一部分被人体重新吸收与利用，另一部分排出体外[38-39]。

4.1 植物多酚与蛋白质相互作用对胃肠消化的影响

生物可及性是指在消化过程中从食物基质中释放并用于肠道吸收的量。植物多酚与蛋白质的相互作用可对植物多酚的生物可及性产生不同影响，如向豆奶中添加橙汁、猕猴桃汁可增加果汁中多酚的生物可及性，而向豆奶中添加柚子汁和苹果汁会降低果汁中多酚的生物可及性，添加葡萄汁对多酚的生物可及性无显著影响，这种生物可及性的差异可能是由于蛋白质与酚类化合物产生了不同的相互作用，从而影响了多酚在胃肠道中的释放[40]。但在多数情况下，蛋白质作为一种载体工具，与多酚作用会增加多酚在胃肠道中的生物可及性。以表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate, EGCG)为例，在胃中低pH的条件下，EGCG较为稳定，而在肠道内高pH条件下，EGCG较易水解。ZAGURY等[41]以β-乳球蛋白为载体来提高EGCG的体外生物可及性，研究表明，在复合物的体外胃肠模拟试验中，经胃消化后，游离态(EGCG)和复合态(β-乳球蛋白—EGCG)的EGCG的生物可及性均相对稳定，经肠道消化后，游离态的EGCG生物可及性降低了(61.1+1.5)%，而复合态的EGCG的生物可及性增加了70%，这可能是β-乳球蛋白被十二指肠酶消化，EGCG被释放，EGCG含量增加。

4.2 多酚与纤维相互作用对胃肠消化的影响

植物多酚与膳食纤维相互作用对多酚在胃肠道的生物利用度会产生重要影响。多酚生物利用度取决于多酚的生物可及性、消化稳定性、跨上皮通道的效率(肠道吸收)[42]，因此，植物多酚的生物利用度是衡量多酚在胃肠道发挥作用的关键指标。植物多酚与膳食纤维形成的复合物在小肠中不会被消化吸收，常被转运至结肠，作为微生物群落的发酵底物。对黑豆不可溶性膳食纤维结合的多酚进行微生物发酵，对其发酵产物的组成变化进行研究，发现不同的发酵时间检测到的多酚有所差别，阿魏酸和芥子酸在发酵24 h后才检测到，柚皮素只在发酵48 h检测到，多酚成分鉴定结果中有新离子峰的出现与消失，这表明多酚在肠道微生物酶的作用下不断降解，并可能分解成小分子，进而被机体吸收[43]。由于膳食纤维在上消化道的稳定性，也被作为结肠靶向的载体来运输多酚，使复合物到达结肠，结肠细菌酶通过分解纤维结构释放这些结合的酚类物质，从而发挥多酚的生物活性作用。膳食纤维与多酚在消化道中的这一相互作用机制，如图2所示[44]。作为可溶性膳食纤维，果胶可与白藜芦醇形成果胶颗粒(cRes)用于治疗溃疡型结肠炎，与单独使用白藜芦醇(nRes)相比效果更好。与nRes组大鼠的结肠疾病活动指数(disease activity index, DAI)4.09相比，cRes组大鼠的结肠DAI为3.04，显著下降。鞘氨醇激酶1(sphingosine kinase 1, SphK1)和MPO活性显著下降，其中DAI与SphK1和MPO显著正相关，白藜芦醇的抗炎与凋亡作用与SphK1受到抑制有关，这表明果胶包埋的白藜芦醇可被完整的运送至发炎的结肠区域，从而使其更好的发挥作用[45]。另外，与膳食纤维结合的多酚类物质能促进脂类、蛋白质、水和总粪便的排出，对脂质、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、三酰甘油酯代谢均有积极作用，也能增加大肠的抗氧化状态[46]。

图2 在基于以膳食纤维为基础的多酚传递系统中包埋多酚于结肠中释放的机制及生物学效应Fig.2 Mechanism of colonic release of encapsulated polyphenol and biological effects based on a dietary fiber-based polyphenol delivery system注：SCFAs-短链脂肪酸；IBD-炎症性肠病。

5 植物多酚改善胃肠功能在相关产品中的应用

目前，以植物多酚为主要活性成分的药品和保健品种类繁多，其功效主要集中在活血化瘀、抗氧化、降血脂等方面，而具有潜在改善胃肠道功能的产品更多的是一些富含植物多酚的农产品或其加工品，如茶叶、可可粉、葡萄酒和核桃相关产品等。茶叶富含茶多酚，有研究表明，绿茶、红茶和茯砖茶的水提物均可促进双歧杆菌生长，抑制拟杆菌、肠杆菌和梭状芽孢杆菌生长[47]。作为巧克力的主要成分，可可粉中含有较多的黄烷-3-醇、表儿茶素和儿茶素(单体)及其聚合物原花青素，可通过增加乳杆菌和双歧杆菌的数量以及调节局部肠道免疫的标志物来促进肠道健康[48]。葡萄酒因为富含多酚类物质，也有助于优化肠道菌群，使乳酸菌和双歧杆菌等有益菌在胃肠道中的数量明显增加[49]。核桃仁种皮多酚含量高，人们充分利用这一特性将其制成富含多酚类物质的核桃脱脂全粉(多酚含量1 500～4 000 mg/100 g)和核桃膳面[50]，将核桃多酚大量引入面食中，让食用者能够集中摄取足够量的植物多酚，可充分发挥多酚类物质改善胃肠功能等方面的作用。综上所述，植物多酚在改善胃肠功能的药品和保健品开发方面具有潜在的应用价值，而在普通食品中强化植物多酚成分，对于增加食品的营养价值，促进新产品的开发也具有重要意义。

6 问题与展望

植物多酚通过调节肠道微生物菌群、修护胃肠黏膜损伤、优化肠道结构来改善胃肠道功能，与蛋白质、纤维等大分子物质相互作用也会影响其在胃肠中的消化吸收。在植物多酚对胃肠道功能改善的研究中，植物多酚经微生物转化的产物及机制，结合态多酚在体内吸收代谢过程等尚需进一步明确。植物多酚广泛存在于植物的各个部位，如葡萄皮和籽、核桃内种皮和青皮、银杏叶和果等，随着植物多酚与胃肠功能关系的研究不断深入，植物多酚作为胃肠功能改善的功能因子，开发利用前景将十分广阔，对富含多酚的加工副产物资源的开发与再利用也将具有重要意义。