《食品科學(xué)》：“藥食同源植物化合物與健康”專欄文章

利用合成生物學(xué)構(gòu)建微生物細(xì)胞工廠可為植物天然產(chǎn)物的制造提供一種高效、綠色、可持續(xù)的發(fā)展途徑，是“未來(lái)食品”的重要研究領(lǐng)域。隨著人工智能、自動(dòng)化及高通量篩選等技術(shù)的不斷進(jìn)步及其在合成生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，植物化合物的生物合成迎來(lái)了重要的發(fā)展機(jī)遇。因此，《食品科學(xué)》特設(shè)藥食同源植物化合物生物合成專欄，為利用跨學(xué)科的高新技術(shù)推進(jìn)植物化合物的綠色、高效制造提供交流平臺(tái)。

特邀專欄主編：呂小妹研究員、于愛(ài)群教授

專欄文章

摘要：目的：探討金銀花醇提物（ethanol extract of

Lonicera japonica

L. japonica

Escherichia coli

結(jié)論：EELF和EELL具有相似的化學(xué)成分，兩者可能通過(guò)槲皮素、金圣草黃素、芹菜素、小麥黃素、毛地黃黃酮等化學(xué)成分作用于STAT3、AKT1、EGFR、SRC、CASP3、TNF等核心靶點(diǎn)，發(fā)揮抗衰老作用。本研究結(jié)果表明，忍冬葉抗衰老作用不弱于金銀花，通過(guò)多成分、多靶點(diǎn)、多通路共同發(fā)揮療效，本研究可為金銀花與忍冬葉藥效物質(zhì)基礎(chǔ)、作用機(jī)制及其開(kāi)發(fā)利用提供一定的科學(xué)依據(jù)。

引文格式：

劉舒鵬, 黃厚鈺, 王笑雪, 等. 基于超高效液相色譜-四極桿-靜電場(chǎng)軌道阱質(zhì)譜技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)揭示金銀花與忍冬葉化學(xué)成分差異及抗衰老機(jī)制[J]. 食品科學(xué), 2024, 45(20): 1-11. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240510-070.

LIU Shupeng, HUANG Houyu, WANG Xiaoxue, et al. Analysis of differences in chemical components between ethanol extracts from flower buds and leaves of honeysuckle (

Lonicera japonica

摘要：山茱萸作為一種藥食同源物質(zhì)，富含生物活性成分，包括多糖類、環(huán)烯醚萜類以及三萜類等，具有降低血糖和血脂、保護(hù)神經(jīng)和腎臟等多種健康功效，在食品與醫(yī)藥等領(lǐng)域具有很大的開(kāi)發(fā)潛力。本文通過(guò)對(duì)山茱萸不同活性成分的提取檢測(cè)方法、健康功效及應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)山茱萸的活性成分具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可以將提取到的山茱萸活性成分開(kāi)發(fā)成食品風(fēng)味添加劑、抗氧化劑以及免疫調(diào)節(jié)劑等產(chǎn)品，為山茱萸相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和研究提供科學(xué)依據(jù)。

結(jié)論：山茱萸顏色鮮艷且具有濃郁的果香，古代就有將山茱萸泡茶、泡酒，也將山茱萸配成香囊隨身攜帶。山茱萸作為藥食同源物質(zhì)，已被開(kāi)發(fā)成山茱萸果汁飲料、果醬、果脯等食用產(chǎn)品以及山茱萸葡萄酒、山茱萸發(fā)酵酸奶等發(fā)酵產(chǎn)品，也有將山茱萸開(kāi)發(fā)成外敷產(chǎn)品（如山茱萸足貼等），山茱萸在食品、藥品等領(lǐng)域仍具有非常大的開(kāi)發(fā)潛力。

山茱萸產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)往往離不開(kāi)其活性成分的提取分離，超聲-微波協(xié)同處理對(duì)于山茱萸多糖類、環(huán)烯醚萜苷類以及黃酮類有較好的提取效果，而山茱萸三萜類以及有機(jī)酸類采用回流提取以及浸漬提取法的得率較高，通過(guò)增加提取次數(shù)、調(diào)整提取時(shí)間以及適當(dāng)料液比等參數(shù)能夠增加相應(yīng)成分的得率。通過(guò)HPLC能夠?qū)λ崛〉某煞诌M(jìn)行準(zhǔn)確、高效檢測(cè)鑒定，從而進(jìn)行健康功效的研究，篩選得到活性成分。山茱萸眾多的活性化學(xué)成分是其發(fā)揮健康功效的關(guān)鍵，莫諾苷、山茱萸苷以及馬錢(qián)苷等環(huán)烯醚萜苷類是山茱萸中特有的成分，具有抑制炎癥，降低血糖以及保護(hù)神經(jīng)等多種功效。三萜類中的熊果酸等具有抑制炎癥、降低血糖以及促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡的功效。山茱萸多糖作為山茱萸中的大分子成分也具有一定的降低血糖以及血脂的功效。天然產(chǎn)物用于食品加工生產(chǎn)，能夠很好地避免工業(yè)產(chǎn)品的副作用，同時(shí)又能降低相應(yīng)的生產(chǎn)成本。山茱萸果實(shí)具有悠久的加工使用歷史，其中含有的多酚類、有機(jī)酸類以及微量元素，使其可以開(kāi)發(fā)成為食品風(fēng)味添加劑、抗氧化劑以及免疫調(diào)節(jié)劑等各種產(chǎn)品。

山茱萸藥食同源的特性使得對(duì)于山茱萸的相關(guān)研究不僅關(guān)注其藥物治療作用，也有相當(dāng)一部分注意力集中于山茱萸的食品功能上。山茱萸中富含花青素、黃酮類、環(huán)烯醚萜苷類、有機(jī)酸類以及多糖，其中許多成分是山茱萸獨(dú)有的，使得山茱萸在食品開(kāi)發(fā)中仍具有很大潛力，高效的提取方式及豐富的健康功效能夠?yàn)樯杰镙钱a(chǎn)品深入開(kāi)發(fā)創(chuàng)造更多的可能。

引文格式：

趙彥博, 李天浩, 馬常陽(yáng), 等. 藥食同源植物山茱萸活性成分提取、健康功效與應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2024, 45(20): 12-23. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240326-197.

ZHAO Yanbo, LI Tianhao, MA Changyang, et al. Research progress in the extraction, health benefits and application of active components from Cornus officinalis as a medicinal and edible plant[J]. Food Science, 2024, 45(20): 12-23. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240326-197.

摘要：迷迭香是雙子葉植物綱唇形科迷迭香屬植物，屬多年生常綠亞灌木，原產(chǎn)于歐洲地區(qū)和非洲北部地中海沿岸，在食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。盡管關(guān)于迷迭香化學(xué)成分已有相關(guān)報(bào)道，但對(duì)其結(jié)構(gòu)的分類與歸納總結(jié)還不夠完善。本文對(duì)迷迭香近5 年來(lái)報(bào)道的化學(xué)成分及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分類總結(jié)，包括黃酮類、萜類、苯丙素類等，并對(duì)迷迭香的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，為后期對(duì)迷迭香的化學(xué)成分研究、結(jié)構(gòu)鑒定以及進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)利用提供參考資料和科學(xué)依據(jù)。

結(jié)論：迷迭香作為唇形科的香料植物，在世界各地已有千年的食用歷史。作為天然抗氧化劑、傳統(tǒng)防腐劑，迷迭香在食品、化工等方面已得到了開(kāi)發(fā)與利用。隨著天然產(chǎn)物研究的不斷深化，迷迭香也逐漸在醫(yī)藥領(lǐng)域嶄露頭角。迷迭香的生物活性廣泛，可通過(guò)不同途徑和作用靶點(diǎn)起到抗氧化、抗菌、抗炎、抗抑郁、抗腫瘤等作用，尤其在抗氧化和抑菌方面有大量報(bào)道。但目前的機(jī)制研究只局限在經(jīng)典的炎癥及腫瘤通路，未來(lái)的研究可著重挖掘迷迭香發(fā)揮作用的新靶點(diǎn)、新通路。迷迭香作為一種藥食兩用植物在食品、農(nóng)業(yè)、日化、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域都有著廣闊的發(fā)展前景。

盡管通過(guò)對(duì)迷迭香的研究，人們已發(fā)現(xiàn)其化學(xué)成分眾多且具有廣泛的生物活性，但對(duì)迷迭香的質(zhì)量控制仍缺乏權(quán)威、有效的評(píng)價(jià)體系，這極大制約了迷迭香資源的充分利用與價(jià)值的發(fā)揮。在今后的研究中可以將迷迭香指紋圖譜與藥效學(xué)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，通過(guò)譜效關(guān)系并結(jié)合生物信息學(xué)技術(shù)進(jìn)一步探究迷迭香活性成分發(fā)揮功效的作用機(jī)制，為迷迭香產(chǎn)品的研發(fā)提供更廣闊的空間。

引文格式：

王慧, 劉剛強(qiáng), 李天佑, 等. 迷迭香的化學(xué)成分及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2024, 45(20): 24-34. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240402-017.

WANG Hui, LIU Gangqiang, LI Tianyou, et al. Research advances in chemical components and applications of

Rosmarinus officinalis

摘要：大豆為豆科大豆屬一年生草本植物，不僅含有優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)和油脂，還含有大量的活性次生代謝成分，如大豆異黃酮、大豆皂苷等。其次生代謝產(chǎn)物具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和多種生物活性，受到廣泛關(guān)注。本文通過(guò)Web of Science、PubMed等數(shù)據(jù)庫(kù)，綜述了近年來(lái)大豆中主要的次生代謝產(chǎn)物大豆異黃酮、大豆皂苷的結(jié)構(gòu)及活性化合物的功能及作用機(jī)制。鑒定得到的大豆異黃酮類共12 個(gè)，通過(guò)絲裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）、核因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B、核因子-紅細(xì)胞2相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）等發(fā)揮預(yù)防心腦血管疾病、抗骨質(zhì)疏松癥、抗氧化、抗炎、降血糖、抗腫瘤、抗中風(fēng)、神經(jīng)保護(hù)、保肝等作用。鑒定得到的皂苷類化合物共30 個(gè)，具有抗炎、抗氧化、預(yù)防心血管疾病、抗肥胖、預(yù)防糖尿病以及抗腫瘤等作用，涉及的信號(hào)通路包括Toll樣受體4/髓樣分化因子88/NF-κB、MAPK、非受體型蛋白酪氨酸激酶家族和Nrf2等，這些次生代謝產(chǎn)物間因結(jié)構(gòu)存在差異，活性側(cè)重點(diǎn)不同，大豆異黃酮主要體現(xiàn)為植物雌激素活性，而大豆皂苷則以抗腫瘤、抗炎等為主。旨在為大豆次生代謝產(chǎn)物的深入挖掘提供依據(jù)，為大豆資源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。

結(jié)論：大豆中主要的活性次級(jí)代謝產(chǎn)物包括大豆異黃酮、大豆皂苷、大豆甾醇等，主要在抗炎、抗氧化、預(yù)防心血管疾病、糖尿病以及抗腫瘤等方面發(fā)揮有益作用。

近年來(lái)，隨著提取方法和貯存條件的不斷改進(jìn)，越來(lái)越多的大豆次生代謝產(chǎn)物被發(fā)現(xiàn)，對(duì)它們的功能研究也成為天然產(chǎn)物的新熱點(diǎn)。但是，目前對(duì)于大部分大豆次生代謝產(chǎn)物的研究還停留在對(duì)其結(jié)構(gòu)的確定和對(duì)某些活性的分析上。對(duì)于其構(gòu)效關(guān)系、生物活性等方面缺乏系統(tǒng)的研究。因此，通過(guò)對(duì)已知大豆次生代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和功能的分析和對(duì)比研究，可以更好地推斷出其主要活性作用基團(tuán)和作用特點(diǎn)，也可為開(kāi)發(fā)更優(yōu)質(zhì)的保健食品提供有效的數(shù)據(jù)支持。

引文格式：

孟新靜, 楊旭, 孟德尚, 等. 大豆次生代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)、生物活性及其作用機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2024, 45(20): 35-47. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240409-077.

MENG Xinjing, YANG Xu, MENG Deshang, et al. Structures, biological activities and action mechanisms of secondary metabolites from soybean: a review[J]. Food Science, 2024, 45(20): 35-47. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240409-077.

摘要：本研究以總黃酮含量和1,1-二苯基-2-硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除率為指標(biāo)，結(jié)合高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）分析，對(duì)3 種昆侖雪菊進(jìn)行溶劑提取和參數(shù)優(yōu)化。結(jié)果表明，最佳萃取溶劑為甲醇，黃酮得率最高的昆侖雪菊品種為1號(hào)，所得提取物的總黃酮含量為65.01 mg/g，DPPH自由基清除率為73.59%。HPLC-質(zhì)譜（mass spectrometry，MS）初步鑒定了昆侖雪菊中含量最高的10 種黃酮類化合物，利用大孔樹(shù)脂、減壓柱層析、常壓柱層析和凝膠層析分離純化提取物得到8 個(gè)單體化合物，利用MS和核磁共振等技術(shù)鑒定出這8 個(gè)化合物分別為木犀草素、7,8,3’,4’-四羥基二氫黃酮、二氫槲皮素、奧卡寧、槲皮素、槲皮萬(wàn)壽菊素、黃諾馬苷和馬里苷，并通過(guò)HPLC分析和DPPH自由基清除活性確定昆侖雪菊中的標(biāo)志性黃酮化合物為奧卡寧。

討論：本研究以3 種昆侖雪菊為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)定DPPH自由基清除率和總黃酮含量發(fā)現(xiàn)，甲醇為提取昆侖雪菊黃酮類化合物的最佳溶劑。HPLC分析結(jié)果表明，昆侖雪菊1號(hào)甲醇提取物中黃酮類化合物含量最高，組成最豐富，因此以昆侖雪菊1號(hào)為后續(xù)研究對(duì)象，HPLC-MS初步鑒定了昆侖雪菊中的10 種黃酮類化合物，在此基礎(chǔ)上，以甲醇為萃取溶劑進(jìn)行提取，獲得粗提物，利用大孔樹(shù)脂、減壓柱層析、常壓柱層析和凝膠層析從粗提物中分離得到8 個(gè)單體化合物，采用MS和NMR鑒定其結(jié)果分別為木犀草素、7,8,3’,4’-四羥基二氫黃酮、二氫槲皮素、奧卡寧、槲皮素、槲皮萬(wàn)壽菊素、黃諾馬苷和馬里苷。

已有研究表明黃酮類化合物具有多種生物活性，如抗氧化、抗炎、抗菌活性等。這些活性主要取決于黃酮化合物的結(jié)構(gòu)、芳烴特定取代基團(tuán)以及與芳香環(huán)鍵合的羥基數(shù)量。Huang等研究發(fā)現(xiàn)，相較于僅有1 個(gè)羥基的千層紙素和漢黃芩素，苯環(huán)上具有3 個(gè)羥基的黃芩素表現(xiàn)出更強(qiáng)的DPPH自由基清除能力。Lim等從黃芩提取物中分離出17 種黃酮類衍生物，研究發(fā)現(xiàn)，相較于含有2 個(gè)酚羥基的千層紙素、漢黃芩素和黃芩素等黃酮，含有3 個(gè)酚羥基的5,7,2’,6’-四羥基-8-香葉木素對(duì)白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1、IL-6等炎癥因子表現(xiàn)出更強(qiáng)的抑制作用。奧卡寧含有5 個(gè)酚羥基，因此具有更強(qiáng)的供氫能力以及抗氧化活性。馬里苷雖也含有5 個(gè)酚羥基，但其同時(shí)含有一個(gè)糖基，已有研究證明糖基的存在會(huì)誘導(dǎo)天然成分與抗氧化劑之間的空間位阻增加，從而降低體外的抗氧化活性，同時(shí)含有糖基的化合物在體內(nèi)與受體蛋白活性口袋的結(jié)合受阻，體內(nèi)的抗氧化活性也相應(yīng)減弱。因此，本研究綜合考慮自由基清除活性與HPLC分析結(jié)果確定奧卡寧為昆侖雪菊中的主要抗氧化活性成分。

據(jù)報(bào)道，奧卡寧具有抗氧化、抗神經(jīng)毒性和降血糖等多種生物學(xué)活性，Liu Yi等發(fā)現(xiàn)奧卡寧可通過(guò)影響內(nèi)源性和外源性凝血通路中相關(guān)凝血因子的激活和纖維蛋白溶解發(fā)揮抗血栓作用。Hou Yue等發(fā)現(xiàn)奧卡寧顯著抑制Toll樣受體4的表達(dá)水平，可減弱脂多糖誘導(dǎo)的小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的激活，證明奧卡寧可作為神經(jīng)退化性疾病的營(yíng)養(yǎng)預(yù)防策略。Shi Kai等發(fā)現(xiàn)奧卡寧可用于治療右旋糖酐硫酸鈉誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎，顯著抑制小鼠結(jié)腸組織中IL-1β、IL-6和腫瘤壞死因子α的表達(dá)，減少炎癥反應(yīng)，并可通過(guò)調(diào)控claudin-3和ZO-1等緊密連接蛋白從而恢復(fù)結(jié)腸上皮細(xì)胞的屏障功能。本研究結(jié)果為進(jìn)一步深入研究和開(kāi)發(fā)昆侖雪菊奧卡寧的生理活性和有助于人體健康的生物功能提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

另外7 個(gè)化合物也具有較強(qiáng)的生物活性和藥理功效。木犀草素是一種二氫黃酮，研究證明木犀草素在體內(nèi)外均具有一定的抗炎和抗氧化活性，可用于預(yù)防急性肝損傷、胃炎和食管炎等。7,8,3’,4’-四羥基二氫黃酮是一種二氫黃酮，具有抗炎和抗氧化活性，研究證明，其還可抑制ERK1/2和轉(zhuǎn)錄因子環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白的磷酸化，從而抑制細(xì)胞異常增殖，表現(xiàn)出抗血栓活性。二氫槲皮素是一種二氫異黃酮類化合物，具有抗炎、抗氧化和抗腫瘤活性，二氫槲皮素通常靶向多種分子抑制腫瘤，Kuo等研究發(fā)現(xiàn)Taxifolin以劑量依賴性方式降低腫瘤細(xì)胞活性，可通過(guò)促進(jìn)自噬相關(guān)蛋白p65表達(dá)觸發(fā)細(xì)胞凋亡和自噬從而抑制多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的細(xì)胞增殖。槲皮素屬于黃酮醇，是一種重要的膳食類黃酮，在預(yù)防癌癥、神經(jīng)疾病和心血管疾病方面具有顯著作用。槲皮萬(wàn)壽菊素也是一種黃酮醇類化合物，有較強(qiáng)的體外抗氧化能力，可通過(guò)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制

引文格式：

孫森, 王夢(mèng)溪, 舒鵬, 等. 昆侖雪菊標(biāo)志性黃酮化合物的分離與鑒定[J]. 食品科學(xué), 2024, 45(20): 48-56. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240624-167.

SUN Sen, WANG Mengxi, SHU Peng, et al. Isolation and identification of signature flavonoid compounds in

Coreopsis tinctoria

特邀主編簡(jiǎn)介

呂小妹 研究員

呂小妹，博士，江南大學(xué)食品學(xué)院研究員。國(guó)家優(yōu)秀青年基金（海外）獲得者，入選江蘇省雙創(chuàng)博士、無(wú)錫市太湖創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、江南大學(xué)至善青年A類計(jì)劃。博士畢業(yè)于浙江大學(xué)，之后赴新加坡南洋理工大學(xué)進(jìn)行4 年博士后研究，主要從事特殊食品營(yíng)養(yǎng)素基料的生物制備及健康效應(yīng)研究，在

Nature Communication

Small

ACS Applied Materials & Interfaces

Journal of Agricultural and Food Chemistry

Biotechnology and Bioengineering

ACS Synthetic Biology

Food Function

于愛(ài)群 教授

于愛(ài)群，博士，天津科技大學(xué)省部共建食品營(yíng)養(yǎng)與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授，博士生導(dǎo)師。入選天津市海外高層次人才計(jì)劃、天津科技大學(xué)海河學(xué)者培育計(jì)劃。博士畢業(yè)于南開(kāi)大學(xué)，之后赴新加坡南洋理工大學(xué)和新加坡國(guó)立大學(xué)進(jìn)行3年博士后研究（合作導(dǎo)師為Matthew Chang）。主要從事酵母細(xì)胞工廠、綠色生物制造、現(xiàn)代釀造技術(shù)等方面的研究工作，已在

Biotechnology Advances

Green Chemistry

ACS Sustainable Chemistry & Engineering

Metabolic Engineering

ACS Synthetic Biology

Biotechnology for Biofuels

專欄網(wǎng)址：

《食品科學(xué)》2024年20期：

https://www.spkx.net.cn/CN/volumn/volumn_1897.shtml

實(shí)習(xí)編輯：李雄；編輯：閻一鳴；責(zé)編：張睿梅。圖片來(lái)源于文章原文及攝圖網(wǎng)。

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