黄酮类化合物的生物活性及应用研究

◎ 林启炫，杜灿凯，林稚凯，赵秀娟，刘 姚

（1.广东生态工程职业学院，广东 广州 510520；2.东莞城市学院，广东 东莞 523419）

黄酮类化合物又称黄碱素或黄酮，2-苯基色原酮（Phenylketonuria，PKU），是自然界中普遍存在的一种多酚，它的结构由两个由一个碳原子连接的苯环组成，C6-C3-C6为基本骨架，见图1。黄酮类化合物一般都存在于自然界中的植物中，据文献记载，大约有20%的植物含有黄酮类化合物，主要分布在唇形科和芸香科等植物的花和叶上[1]。许多研究表明，黄酮类化合物具有多种的生物活性，包括抗癌、抗肿瘤、抗糖尿病和抗炎症等。另外，黄酮类化合物对人体心脏和皮肤方面也有很好的作用，在人体心脏方面，其可以增加冠脉流量，有保护急性心肌缺血的作用，对实验性心肌梗死有对抗作用等；在人体皮肤方面，其能吸收活性自由基，催化氧化反应，从而对皮肤起到抗衰老的作用，减轻紫外线对皮肤的光损伤作用。正是因为黄酮类化合物有这些生物活性，所以人们非常热衷于对它的研究，促进了黄酮类化合物在药品、食品和化妆品工业的研究与应用。人体体内并不能直接生成黄酮类化合物，必须通过食用的方法获得，如天然的橙、洋葱、大豆等，或者在植物提取之后外用。因此，本文综述了黄酮类化合物的生物活性及其在药品、食品、化妆品工业中的应用，旨在为添加黄酮类物质的各种应用产品的开发提供理论支持，为黄酮类化合物的综合利用提供依据。

图1 黄酮类化合物基本骨架结构图

1 黄酮类化合物的生物活性

1.1 抗癌、抗肿瘤

2020 年，全球癌症死亡病例达到996 万例。癌症是人们的噩梦，当人体体内出现癌细胞时，会消耗大量的营养物质，然后快速增殖，释放多种有害的毒物，人体会出现乏力、贫血、消瘦、发热、食欲不振等多种不适症状，严重的会使器官衰竭、脏器功能受损。癌症是控制细胞生长增殖机制失常引起的疾病。癌细胞和正常细胞的不同表现在，其会不受控制地增殖和分化，使其他正常细胞丧失功能，侵袭和转移到全身[2]。

研究者发现黄酮类化合物具有广泛的来源，且在抗癌、抗肿瘤方面具有较强的功效，其抗癌、抗肿瘤的作用主要有3 种途径：清除自由基，抑制癌细胞的生长，对抗致癌、抗癌因子[3]。刘惠娟等人的研究表明，类黄酮是通过破坏癌细胞内的线粒体，进而杀灭癌细胞来起到抗肿瘤作用；张洪等人的研究表明，黄酮类物质主要作用于细胞自噬性死亡，使用后不仅会引起肿瘤细胞的自噬性死亡，而且会对肿瘤细胞的增殖和分化产生影响。同时，研究表明，柑橘黄酮能抑制癌细胞的增殖，抑制癌细胞的生长，增强抑癌基因的活力，促进细胞的凋亡。此外，生姜黄酮、山楂黄酮、大豆异黄酮、葛根黄酮等，也都有一定的抗癌作用[4]。总体来说，黄酮类化合物可以通过抑制癌细胞的某种活性或者影响细胞中的某种结构，达到抗癌、抗肿瘤作用。

1.2 抗糖尿病及其并发症

糖尿病通常由遗传因素、微生物感染、免疫系统紊乱等因素引起，会导致体内糖、蛋白、电解质、水分等一系列的代谢紊乱，慢性高血糖就是其中一种。这种疾病的最大特点是胰岛素的分泌异常，患者会出现多尿、多饮、多食、消瘦等症状，即俗称的“三多一少”，当糖尿病发展到一定程度，就会引起眼睛、脚、肾脏等器官的功能障碍，最终导致不可治愈的疾病。

对糖尿病人的研究发现，在该病的发病机理中，氧化应激是很显著的。病人每天的情况与人体内的自由基水平及脂质过氧化程度有很大的关系。研究人员发现，白背三七总黄酮对糖尿病大鼠的空腹血糖、糖化血红蛋白等有明显的下降趋势，伴随着血浆丙二醛（Malondialdehyde，MDA）水平的下降，白背三七总黄酮本身所具有的抗氧化活性可以有效改善胰岛上的β 细胞损伤。胰岛β 细胞中的抗氧化酶，能够直接影响细胞中的抗自由基损伤的能力，且有可能影响胰岛素的释放[5]。由此可见，链脲佐菌素灌胃白背三七总黄酮可通过抗氧化的作用，达到治疗糖尿病的作用。

糖尿病肾病是糖尿病患者最常见的一种并发症，这种病症是终末期肾功能衰竭的关键性病因。研究发现，山楂叶总黄酮对糖尿病肾病有很好的治疗效果，可显著降低糖尿病肾病大鼠尿蛋白、尿素氮、血糖等相关指标。由此可见，山楂叶总黄酮可以改善肾功能，有效保护肾脏。

从目前的研究结果看，黄酮类化合物具有非常好的抗糖尿病及并发症的作用，葛根、山楂叶、桑叶等黄酮类化合物，在治疗糖尿病及其并发症中，有着非常明显的作用。尽管许多都是在动物实验中进行的，是否能够成功地应用到人类身上，还没有得到验证，但是，相信随着科学的进步，黄酮类化合物抗糖尿病及其并发症的临床效果，将会逐步被人们发现。

1.3 抗炎症

当外来的异物侵害人体时，人体的防御系统会产生各种反应，这些反应便是炎症，是疾病中比较常见的一种病理过程。近年，各种黄酮类化合物被人们发现，其对抗炎症的功效十分可观，具有极高的医药价值。

陈连娣等对水葫芦根、茎、叶中的总黄酮进行了抗炎活性的研究。在实验过程中，其对小鼠进行了热板试验和扭体试验，在30、60、120 min 后，对其进行观察，分别给予小鼠水葫芦根、茎、叶提取物，随着时间的延长，小鼠痛阈会提高，冰乙酸因素导致的扭体次数显著减少，由此可知，从水葫芦的根、茎、叶中提取的黄酮物质，有显著的镇痛效果。李剑霜等研究了胡皮柚黄酮与非酒精性脂肪性肝炎小鼠Th17/Treg 调节作用，通过其表明调节作用的平衡结果，发现这种黄酮类化合物能够缓解 NASH 的炎症反应。Tsai 等研究发现，光叶紫玉盘黄酮提取物可以有效治疗内毒素诱导的急性肺炎。

此外，柑橘类黄酮、橙皮苷、芹菜素、杨梅素、木犀草素、槲皮素等黄酮类化合物，都有抗炎症作用，虽然它们作用的途径是不同的，但都可以达到抗炎症的作用[6]。

1.4 其他生物活性

黄酮类物质能增加冠状动脉血流，对急性心肌缺血有保护作用，不仅对人类实验性心肌梗死有一定的疗效，而且对高血压、冠心病、心绞痛等疾病有明显的疗效，还对降低舒张压、预防心律失常、预防心血管疾病，以及活血化瘀都有很好的疗效。同时，它能通过抗炎症、防止DNA 损伤、抗氧化应激，以及细胞外基质的异常合成，减轻紫外线对皮肤的光损伤作用。除此之外，黄酮类化合物具有调理细胞分化、迁移和细胞周期等生物活性，具有极高的药用价值。

2 黄酮类化合物的应用

随着人类科学的发展，更多种类的黄酮类化合物被人们发现，目前被人类发现的种类大概有9 000多种。

2.1 黄酮类化合物在医药中的应用

前文简述了黄酮类化合物的各种生物活性，相对应的，黄酮类化合物在医药中的应用，都与这些生物活性息息相关。当前，人们对黄酮类化合物在医药中的应用主要集中在黄酮类化合物对心血管系统疾病的作用、黄酮类化合物抗菌和抗毒作用，以及其对内分泌系统的作用、对癌症的防范和对抗作用[7]。

2.1.1 治疗心血管疾病

在治疗冠心病和活血化瘀类的中草药中，许多研究者发现里面均含有黄酮类化合物，因而人们沿着其摸索研究，各种黄酮类化合物在治疗心血管疾病领域的价值，也逐渐被人们发现。

于晨等研究了葛根黄酮的抗凝血作用机制，结果表明，葛根黄酮能够抑制血小板的聚集，具有较强的抗凝血作用，可以降低血液的黏度，延长血液的出血和凝血时间。乔会敏研究了木犀草素对实验性脑缺血大鼠的脑保护作用及机制，发现注射了天然黄酮类化合物木犀草素的脑缺血大鼠体内的超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）和过氧化氢酶（Catalase，CAT）活性相较于对照组明显提升，而 MDA 的含量则显著降低，表明木犀草素具有加强机体清除氧自由基的能力。Yamamoto M 等对黄酮类化合物橙皮素和橙皮苷进行研究，证明其可抑制血管的内皮细胞的血栓素A2 合成酶和血栓素B2 合成酶的合成，从而抑制血小板的聚集[8-9]。

2.1.2 抗菌和抗病毒作用

在抗菌和抗病毒作用方面，黄酮类化合物也受到人们的重视。从植物中提取的黄芩苷、黄芩素和桑色素等黄酮类化合物，得到广泛应用。尤其是在研究抗艾滋病病毒药物时，人们发现黄芩甙、黄芩素等具有抗艾滋病病毒活性的作用。

Mirzoeva 等在对蜂胶抗菌效应研究时，发现其中的槲皮素能够增加细胞膜的渗透性，导致细胞膜的电位变化，进而影响细胞膜的转运和移动，显示出一定的抑菌活性。石钺等人对银翘散进行了抗流感的研究，从中发现了6 个黄酮类化合物，分别为醉鱼草苷、橙皮苷、异甘草苷、异甘草素、金合欢素和金丝桃苷，它们可能是其发挥抗流感效应的重要物质基础。此外，金莲花总黄酮对 A 型流感病毒和副流感病毒都有一定的抑制作用，其中的牡荆苷和白草苷，对流感病毒也有很强的抑制活性[10]。

由于抗菌药物应用不当，细菌的耐药性日益严重。黄酮类化合物来源广泛、抑菌作用和药理作用，是今后新型药品开发的重要资源，值得研究者予以关注，具有很好的开发前景。

2.1.3 激素样作用

黄酮类化合物在对人体内分泌系统的调节方面，有很重要的研究作用。研究表明，黄酮类化合物在调节雌激素方面，具有抑制和兴奋的双重调节作用，其抑制的机制和原理与雌激素的受体和子宫组织中一种过氧化酶的抑制酶活性作用有关；兴奋的机理在于黄酮类化合物与雌激素的亲和性。

黄酮类提取物菟丝子具有雌激素活性，其不仅能增强卵巢绒毛促性腺激素和垂体对促性腺激素释放激素的反应，还可以增加成年大鼠腺垂体的卵巢子宫肿瘤概率[11]。研究表明，从大豆中提取的大豆异黄酮不仅可以增加大鼠的乳腺细胞 DNA 含量和乳腺重量，还可以促进其乳腺的发育和分泌的乳量，明显提高正常雄鼠的生长激素和血清睾酮等水平[12]。Tamura 等发现，人们吃了含有异黄酮的食物，能够控制因荷尔蒙分泌失调而导致的粉刺和PMS，并且没有副作用。

2.1.4 其他

黄酮类化合物能够保护神经、降压、保护生殖组织、抗胃溃疡和降血糖等，这些被发现的各种生物活性，对人类的药用价值是无限的。对每一种生物活性的研究，对于人类在医药方面的发展来说，都是不可限量的。

2.2 黄酮类化合物在食品中的应用

当前，相关学者致力于研究如何将黄酮类化合物提取物更好地融入人们的日常食品中，由于黄酮类化合物是人体不能直接合成的，必须从外部摄取得到，因此，食品添加剂和保健食品，成为人们研究的方向。

2.2.1 用作天然食品添加剂

在食品研发上，人们根据黄酮类化合物的生物活性，研制出天然的抗氧化剂、防腐剂、甜味剂和天然色素。

实验表明，人工合成的氧化剂对人体具有一定的毒性，而黄酮类化合物不仅具有抗氧化性，而且无毒。徐雅琴等研究发现，红树莓叶片黄酮提取物具有一定的抗氧化性，且它的抗氧化性是随着用量的增加而增强的；许中畅等人的实验结果显示，葵花籽总黄酮在大豆油脂中有较强的抗氧化活性，且它对羟基自由基的清除活性比 BHT 高得多。另外，佛提素、栋皮昔、毛地黄酮、杨梅酮、芸香昔等黄酮类化合物，不仅具有较强的抗氧化性，而且具有保鲜作用。

黄酮类化合物具有抗氧化性，因而具有防止食品腐蚀的作用，还同时具有一定抑菌特性，可以有效抑制食品中的细菌和病毒，因此，黄酮类化合物可以作为食品防腐剂。有研究发现，黄酮类甘草黄酮作用于西式火腿时，可以抑制火腿中部分腐败菌的生长，延长火腿的保存期。

当前，人们广泛食用的甜味剂有蔗糖、甜菜等，但它们容易引发肥胖，对牙齿也有不良影响，对患有糖尿病的人更是不利。因此，当人们发现一些黄酮类化合物具有甜度高、无热量或者热量低等特性时，就将其用于食物中。例如，科学家在甜茶中二氢查尔酮的基础上，成功地制备出柚皮甙二氢查尔酮、新橘皮苷二氢查尔酮，它们的甜度是蔗糖的100倍、1 500 倍，且不会产生苦味，因而在很多食物中都有很好的应用前景。

同时，黄酮类化合物在天然色素中也有广阔的应用前景。姜黄色素、洋葱色素、高粱色素等一些在植物中提取的黄酮类天然色素，具有良好的溶解性，在食品工业中有广阔的应用前景。

2.2.2 用作保健食品

随着生活水平的提高，人们更加追求身体健康，而黄酮类化合物具有纯天然、食效性、见效快等特性，正符合人们的追求。因此，许多国家的科学家都对黄酮类化合物的药理和营养性作出了深入的研究和试验。

在美国，有一种名为碧罗芷的保健食品，已畅销欧洲二十余年，经过美国FDA 认证，碧罗芷正是从法国产的白桦树和葡萄种子中提取出来的。研究发现，碧罗芷不仅具有高效的抗氧化能力，还能预防中枢神经方面的疾病，对血管的健康和肌肤的保养都有很好的效果。在中国，黎乃维通过研究洋葱黄酮类化合物的功能，研制出一种保健饮料，可以起到降血脂、降血糖等作用。

黄酮类化合物具有一定的保健功能，在食品工业中，被用于制作多种保健食品，如苦荞营养粉、苦荞茶、糖尿病食疗粉等。当前，正是全球性黄酮类化合物研究的风头，因此，黄酮类化合物的保健功能食品，具有极为广阔的市场前景。

2.3 黄酮类化合物在化妆品中的应用

“爱美之心人皆有之”，每个人都有一颗爱美的心，随着生活水平的提高，化妆品行业也在快速发展。随着人工合成化妆品的弊处逐渐被人们发现，目前，化妆品行业都以天然植物提取物为成分的化妆品作为主要研制对象，因此，黄酮类化合物被应用到化妆品是必然的发展结果。黄酮类化合物具有抗炎、抗氧化、抑菌、抗衰老等生物活性，可以用来改善皮肤问题，如泛红、长痘、暗黄等，且黄酮类化合物安全无毒，对皮肤的安全性更高。

皮肤的颜色主要由人体内黑色素数量和黑色素的分布决定，当人的皮肤受到紫外线辐射时，人体会合成黑色素，如果紫外线辐射过于强烈，会导致皮肤出现光损伤症状，如晒黑晒伤、红斑、水肿，皮肤粗糙增厚、松弛、干燥等。而植物黄酮提取物有多种显著的生物活性，其不仅对人体皮肤有美白效果，而且有防护光损伤的作用。刘晓欣从植物三白草提取物中提取出了黄酮类化合物，发现其具有抑制细胞内酪氨酸酶活性能力（酪氨酸酶是黑色素合成的关键酶）和抑制黑色素瘤细胞增殖能力，从而可以防止黑色素合成过多，达到美白效果，同时，将其添加到护肤品中，经过人体试验后，得出具有良好的美白效果[13]。研究表明，应用黄芩苷、矢车菊素-3-O-葡萄糖苷及查耳酮，对 UVB 所致的皮肤水肿，具有明显的改善作用；Pal 等发现，当非瑟酮作用在小鼠皮肤上时，可以降低 UVB 诱导的小鼠皮肤中中性粒细胞和巨噬细胞的浸润，当剂量从1.25 mol·L-1增加到2.5 mol·L-1时，炎症细胞的浸润逐渐减少，可以达到消炎皮肤的效果[14]。

此外，黄酮类化合物能吸收活性自由基，可以抵抗皮肤衰老。有研究表明，槲皮素及鱼藤素的促氧化活性，可杀死衰老细胞，从而达到抗衰老作用；以富含黄酮类物质的柿叶为主要原料的柿叶茶，具有显著的抗衰老功效等。

虽然现在黄酮类物质应用到化妆品中的实例还相对较少，但是相信随着化妆品行业的发展，以黄酮类化合物为主要成分的天然植物化妆品，将会出现在各种化妆品产品中。

3 结语

黄酮类化合物作为一种天然活性物质，具有多种良好的生物活性，对于肿瘤、心脑血管、糖尿病等，都有着显著的药理价值，可以推动医药、食品、化妆品等领域的发展。然而，黄酮类化合物的结构和作用机理比较复杂，目前对它的研究比较困难，制约了它的进一步发展和利用。本文总结了黄酮类化合物的几种生物活性，以及其在医药、食品和化妆品等方面的应用，以期为黄酮类化合物的综合利用提供借鉴。未来，随着科技的不断发展，对于黄酮类化合物的研究，将会向更深层次的方向发展，为人类的发展作出贡献。