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第七届湖北十大名刊提名奖
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木瓜为蔷薇科植物贴梗海棠的干燥近成熟果实,含有多种活性物质。其作为天然抗氧化剂,可高效清除体内自由基,具有抗氧化活性。木瓜同属植物光皮木瓜与木瓜有相似的化学成分和功效,常作为木瓜的习用品,亦有较好的抗氧化活性。综述正品木瓜与其习用品光皮木瓜中抗氧化活性成分的相关研究,为木瓜的进一步研究和开发提供参考。
木瓜为蔷薇科植物贴梗海棠[
抗氧化活性成分可以有效清除由酶促催化,生物物质自动氧化以及分子氧的单电子还原所生成的自由基。亦可通过增强抗氧化酶活性或抑制自由基产生酶活性等途径达到抗氧化活性目的[12]。借助现代分离鉴定技术,利用生物活性筛选,木瓜中多种抗氧化活性成分已为人所知。
植物多酚广泛存在于植物体内,它可以捕捉生物体内的活性氧自由基,具有较强的自由基清除能力[13]。以木瓜多酚粗提液为研究对象,检测其还原能力以及清除超氧阴离子自由基()、羟基自由基(·OH)和亚硝酸根(N)的能力,结果发现木瓜多酚粗提液的还原能力远大于维生素C、柠檬酸、茶多酚等对照样品,木瓜多酚粗提液对、·OH和N均具有较强的清除能力,且水提物清除效果较醇提物好,水提物对3种自由基的清除率分别为96.64%,89.64%和81.23%[14],说明木瓜多酚是一种很好的抗氧化剂。用光皮木瓜的水提物和醇提物进行二苯代苦味酰基自由基(diphenyl pierylhydrazy,DPPH)清除实验,发现经纤维素酶解处理后,其半数抑制浓度(IC50)值显著减小,且水提物的DPPH清除效应要强于醇提物,原因可能是水提物中的寡聚单宁要比醇提物中多[15]。此外,还有从木瓜叶中提取多酚采用DPPH法和水杨酸法进行抗氧化实验的研究,结果显示提取多酚对DPPH·和·OH的半数效应浓度(EC50)分别为67 μg·mL-1和0.44 mg·mL-1,实验发现木瓜叶中含有丰富的多酚,并且其具有较强的抗氧化活性[16]。木瓜多酚可以高效清除自由基,作为一种天然抗氧化剂,具有很高研究开发价值。
多糖具有多种生物活性,它可以抗脂质过氧化并抑制脂褐质;还可以提高机体超氧化物歧化酶(SOD)活力,清除机体内脂质过氧化物(LPO)和丙二醛(MDA),进而起到抗氧化作用[17]。徐怀德等[18]以超声波辅助提取光皮木瓜多糖,并利用体外抗氧化活性实验研究其抗氧化活性,结果表明,光皮木瓜多糖对 N、DPPH·以及·OH的清除率分别为75.02%,74.68%和68.37%,可见木瓜多糖具有较好的还原力。以高血脂症模型小鼠进行动物实验,探讨光皮木瓜黄酮和多糖提取物的降血脂及抗氧化功效,给药后测量小鼠肝脏中总超氧化物歧化酶(T-SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)活性及MDA含量。数据显示,小鼠肝脏中MDA含量减少,且其SOD和GSH-Px活性增强,可见光皮木瓜多糖具有显著的抗氧化能力[19]。刘捷等[20]提取皱皮木瓜,测定其超氧自由基清除能力,实验结论显示木瓜多糖具有显著的抗氧化能力,且多糖浓度越大,抗氧化能力越强,当多糖浓度达到3 mg ·mL-1时,清除率达到81%。木瓜多糖生物活性广泛,抗氧化能力显著,这些研究为其临床应用开发提供了理论基础。
黄酮类化合物具有还原性,可捕获自由基,从而中断自由基的氧化损伤作用,进而起到抗氧化作用[21]。以动物实验研究木瓜黄酮提取液的抗皮肤衰老作用,用药6周后,测定相关指标,结果显示,与对照组比较,老年小鼠皮肤组织中羟脯氨酸(hydroxyproline,HYP)和SOD的含量增加(
木瓜的主要有效成分是齐墩果酸[25],具有多种功效。戴云等[26]对齐墩果酸、熊果酸以及另外两种多酚物质的DPPH·清除能力进行比较,结果表明,在齐墩果酸和熊果酸质量浓度为1.0 mg ·mL-1时,对DPPH·的清除率分别为63.09%和68.02%,二者的抗氧化活性近似,但小于2种多酚化合物。分子结构中2个甲基分别在相邻碳上比集中在1个碳上更容易发生氧化还原,这可能是熊果酸清除能力稍强的原因。盛侠[27]从宣木瓜中提取分离齐墩果酸,并研究其抗氧化能力,结果表明宣木瓜齐墩果酸具有显著的抗氧化作用。自由基清除实验中,当宣木瓜中齐墩果酸浓度为1.0 mg·mL-1时,其对·OH、以及DPPH·的清除作用最大,分别为65.9%,63.83%和60.86%,且其清除率与浓度具有明显的量效关系。动物实验中,以
除以上木瓜中确知的化学成分具有抗氧化活性外,木瓜提取液等其他木瓜相关样品也具有一定抗氧化能力。刘朝霞等[28]采用猪油体系、DPPH·法和铁离子还原力测定研究木瓜乙醇提取物的体外抗氧化活性,结果显示:木瓜乙醇提取物可以降低猪油的过氧化值,但无明显的量效关系;且可有效地清除DPPH·,当浓度为6 mg·mL-1时清除率约80%;同时其对铁离子有较强的还原能力,并具有一定的量效关系。这说明木瓜乙醇提取物具有较强的抗氧化活性。此外,关于木瓜粉的研究[29]证明,木瓜粉能够提高体外低氧损伤的神经细胞的抗氧化能力,促进低氧损伤神经细胞的恢复。其机制可能为,木瓜粉中的抗氧化成分清除机体产生的自由基,减少了自由基对大脑神经细胞的侵害,进而抑制了大脑神经细胞的凋亡。另有研究[30]显示,根据自由基清除动力学,采用食品加工新技术制成的木瓜复合抗氧化物颗粒和木瓜上清液清除DPPH·达到稳定态的时间要比木瓜沉淀醇提物与DPPH·反应达到稳定态的时间短,说明复合颗粒和上清液具有更好的抗氧化效果,可能是由于含有维生素C和多酚复合抗氧化物的体系可以更快地清除自由基。
要想解决由自由基及其氧化所带来的各种问题,就需要找到合适的抗氧化剂,这就促使研究者寻找准确有效的抗氧化活性评价方法,进而筛选出高效和安全的抗氧化剂。抗氧化活性评价方法多种多样,且已有多种用于木瓜的抗氧化活性研究中。这些抗氧化活性评价方法有效地证明了木瓜的抗氧化活性。
体外抗氧化评价方法也有多种,主要为化学方法和生物学方法[31]。化学评价方法主要是利用化学方法测定抗氧化剂对自由基的清除能力或对脂类物质氧化的抑制能力,进而评价其抗氧化活性,为木瓜抗氧化活性研究中常用的评价方法。生物学方法主要是体外抗氧化活性细胞评价方法,笔者未见此法在木瓜抗氧化活性研究中的应用报道。
2.1.1 DPPH自由基清除实验
此方法中,DPPH·与受试物的氢原子结合,进而改变了反应溶液的吸光度,通过比较吸光度的变化评价受试物的抗氧化活性。由于DPPH·稳定,反应简单,重复性好,此方法已成为评价抗氧化活性的一种常用方法。田冰梅[32]以二丁基羟基甲苯(butylated hydroxytoluene,BHT)为阳性对照品,采用DPPH清除法评价宣木瓜乙醇提取物和水提取物的体外抗氧化活性,结果发现DPPH自由基清除法测定醇提物的IC50为0.177 mg·mL-1,水提物的IC50为 0.309 mg·mL-1;BHT的IC50为0.587 mg·mL-1,可见醇提物的抗氧化能力强于水提物。朱学娟[24]采用DPPH法比较不同溶剂的木瓜黄酮提取物的抗氧化能力,结果发现各溶剂提取物清除DPPH自由基能力大小顺序为:甲醇>乙醇>乙酸乙酯>水>三氯甲烷。戴云等[26]研究发现,齐墩果酸和熊果酸对DPPH·清除率可达63.09%和68.02%,DPPH自由基清除实验结果证明了齐墩果酸和熊果酸的抗氧化活性。李南微等[16,33]以DPPH法分别探究了木瓜叶中多酚和多糖的抗氧化作用,结果显示,木瓜叶多酚和多糖均有很好的抗氧化能力,其中木瓜叶多酚和多糖对DPPH·的IC50分别为67和29 μg·mL-1。
2.1.2 清除活性氧自由基评价方法
生物体内的活性氧自由基可以引起机体的组织器官病变,食品中的活性氧自由基能够使食品氧化变质。活性氧自由基主要包括、·OH、过氧化氢(H2O2)等。测定化合物对不同活性氧自由基的清除能力的方法也不同。文君[34]采用邻苯三酚法测定了木瓜提取液对的清除能力,发现木瓜乙醇提取液可以有效地清除且其清除能力比水提液强,实验中水提取液的清除率为18.3%,乙醇提取液的清除率为36.4%;同时还研究了木瓜提取液对·OH的清除能力,在水杨酸竞争捕捉·OH的实验中,木瓜提取液对·OH的清除能力在一定浓度范围内具有量效关系。H2O2具有诱导红细胞的溶血作用,焦新生等[35]建立H2O2诱导的红细胞溶血模型,以此探究木瓜发酵工艺对其抗氧化活性的影响。此外,有研究者以H2O2清除实验证明了皱皮木瓜多糖具有高效的抗氧化能力[20]。
2.1.3 2,2'-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)[2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid),ABTS]自由基阳离子清除实验
抗氧化物质可以清除ABTS自由基阳离子,降低溶液吸光度,通过与对照实验结果比较,可以评价抗氧化物质对 ABTS自由基阳离子的清除能力。张丹等[36]为研究木瓜抗氧化活性,采用了 ABTS法、DPPH法和铁还原能力法3种测定法作为评价方法,木瓜6个提取物中木瓜叶乙酸乙酯部位清除 ABTS 自由基及还原 Fe3+能力最强,清除 ABTS 自由基活性(IC50=6.66 μg·mL-1)与阳性对照 BHT(IC50=6.56 μg·mL-1) 相当,这可能与其多酚、黄酮含量高有关。张淑娟等[37]进行的木瓜汁抗氧化活性研究中,采用体外抗氧化实验进行评价,稀释10倍的木瓜汁清除ABTS+·和DPPH·的IC50分别为0.004 3,0.021 mL,略低于对照品维生素C,可见木瓜汁能有效清除ABTS+·、DPPH·。
2.1.4 还原金属离子评价方法
还原能力的大小反映物质抗氧化活性的大小,研究中常以铁离子还原法判断物质的还原能力。刘丽丽等[14]以三氯化铁研究光皮木瓜多酚粗提液的抗氧化活性,结果发现,在所测浓度范围内,木瓜多酚粗提液的还原能力强于维生素C、茶多酚等对照品,还原能力的大小关系为醇提物>水提物>维生素C。李慧芸[38]研究了光皮木瓜渣多酚的抗氧化能力,以铁离子还原法测定其还原能力,样品在波长700 nm处有较大的吸光度,说明光皮木瓜渣多酚的还原能力较强。
2.1.5 脂质氧化测定实验
脂质中的氢过氧化物由不饱和脂肪酸自动氧化而生成,它可继续分解形成小分子化合物。脂质的过氧化值等指标会因为这些小分子的作用而发生改变。根据实验组及对照组脂质过氧化值的不同,评价受试物的抗氧化活性。碘量滴定法是脂质氧化测定实验常用的测定方法。刘朝霞等[28]研究了资木瓜乙醇提取物的抗氧化活性,进行脂质氧化测定实验,结果发现,在猪油体系中,与空白组比较,资木瓜乙醇提取物可降低体系的过氧化值。且提取物浓度越大,过氧化值越小,说明提取物的抗猪油脂质过氧化作用越强,但量效关系不明显。分离纯化对木瓜提取物的抗氧化能力有一定的影响,采用脂质氧化测定实验等方法对其进行研究,脂质氧化测定利用烘箱贮存法研究其对食用油脂的抗氧化性,趋势图显示木瓜提取物抗油脂氧化能力随着提取物浓度的增加而增加,但是增加不明显,说明木瓜纯化物的抗油脂氧化能力略高于粗制物[39]。
体外抗氧化评价方法具有简单可控等优点,但抗氧化剂在生物体内要经过消化吸收才能代谢利用,而在此过程中,抗氧化剂物质会发生一系列变化。因此,体外抗氧化实验并不能等同于体内抗氧化实验。以体外抗氧化实验结果为参考,采用体内抗氧化实验来评价物质的抗氧化活性十分重要。体内抗氧化实验多以大鼠或小鼠为对象,以适宜浓度的受试物对其给药,给药结束后测定其血液或组织中的SOD、MDA、GSH-Px等相关生理指标,通过与空白组进行比较,进而评价受试物在生物体内的抗氧化活性。胡华平[40]在评价木瓜中类黄酮的抗氧化性时,不仅采用了体外实验,还进行了动物实验。实验测定了小鼠血清和组织中MDA、SOD和过氧化物酶(POD)3项指标,结果表明给药后小鼠血清和组织中MDA含量显著降低,当给药量达到300 mg·kg-1时,对肝脏的MDA抑制率达到85.22%;SOD活力增高(
正品木瓜与其习用品光皮木瓜为木瓜属常用药材,具有多种药用功效。抗氧化活性是木瓜药理作用的重要方面。近年来,多项研究证明木瓜化学成分中的多酚、多糖、黄酮、皂苷等物质是木瓜抗氧化的主要活性成分,且已初步研究这些活性成分的抗氧化能力,结果显示这些活性成分均可有效地清除生物体内的自由基,抑制自由基引发的氧化反应。木瓜抗氧化活性成分的研究为开发木瓜抗氧化作用提供了重要的理论依据。但在活性成分研究中仍有一些问题:第一,木瓜具有多种化学成分,一些成分具有广泛的药理作用,这些成分亦可能具有较好的抗氧化活性,但尚未被纳入抗氧化活性研究中;第二,研究证明,木瓜提取物及一些活性部位具有抗氧化活性,但其具体有效化合物尚不清楚;第三,木瓜的抗氧化活性成分的药理作用机制仍需进一步研究。
合适的抗氧化活性评价方法是准确判断木瓜有效成分抗氧化能力的强弱和研究木瓜中的抗氧化活性成分及其抗氧化作用的关键所在。近年来,在关于木瓜抗氧化活性的研究中,已有较多的新的抗氧化活性评价方法被采用。抗氧化活性评价方法主要有体内和体外两种,这两种方法也都被运用于木瓜的抗氧化活性研究中,其中最常用的是体外评价方法中的自由基清除实验法。最新实验研究将这两种方法结合起来,对木瓜的抗氧化活性进行综合判断。这些方法很好地证明了木瓜的抗氧化作用,较准确地评价了木瓜抗氧化活性成分的抗氧化能力。虽然近年来的研究均采用较新的科学技术和较可靠的实验方法评价木瓜的抗氧化活性,但目前木瓜抗氧化研究中所使用的评价方法还有一些不足之处:第一,一些研究只进行了体内实验或体外实验,没有将二者结合起来。使用多种实验方法进行综合评价,可使实验结果更具有说服力。第二,一些评价方法受环境因素影响大,实验数据准确性较差。第三,尚有一些其他的评价方法没有被研究者采用,准确评价木瓜抗氧化能力需要找到一些更好的方法技术。
随着科学技术的发展,更多先进的实验方法和实验技术将会被运用于木瓜抗氧化研究中,木瓜显著的抗氧化作用将会被重视,更多木瓜中的抗氧化成分将会被发现并证实。这些研究都将会为木瓜的开发利用提供理论基础和科学依据。
The authors have declared that no competing interests exist.
