葡萄中白藜蘆醇的含量及功能研究

1、成績葡萄中白藜蘆醇的含量及功能研究摘要：白藜蘆醇在人體中有降血脂、防血栓、抗癌、抗氧化、抗菌和預防老年癡呆等多種生理功能。在植物中也是一種抗毒素。本文總結(jié)了葡萄不同品種及部位白藜蘆醇的含量差異，并對影響白藜蘆醇含量的影響因素進行了總結(jié)。關鍵詞：葡萄 白藜蘆醇 生理功能 含量差異 影響因素 白藜蘆醇化學名稱為芪三酚（Resveratrol，3,4',5-三羥基二苯乙烯），是植物界分布較廣的羥基二苯乙烯芪類化合物，屬于二苯乙烯衍生物。白藜蘆醇有順式和反式兩種異構體。自然界中的白藜蘆醇以游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式存在，化合態(tài)以糖苷和低聚物的形式存在，故白藜蘆醇一般有4種存在形式：順、反式白藜蘆醇

2、和順、反式白藜蘆醇糖苷。1 Res對人類疾病的藥理作用 流行病學調(diào)查發(fā)現(xiàn)，長期適量飲用紅葡萄酒能夠降低心血管疾病的發(fā)病率和死亡率，其中的Res是主要的活性物質(zhì)，并發(fā)揮了重要作用。近年來，國內(nèi)外越來越多的研究表明，Res具有多種生物學效用。Res能與人體內(nèi)雌性激素受體結(jié)合，調(diào)節(jié)血液中膽固醇水平，有效減少人罹患心血管病的危險2；Res還能抑制低密度脂蛋白過氧化和血小板凝集，調(diào)節(jié)脂類蛋白代謝水平，降低人體血脂，具有良好預防動脈粥樣硬化和冠心病效果3-4。Res還具有強抗氧化和抗自由基功能，1.3 g/mL的白藜蘆醇能明顯抑制大鼠紅細胞的自氧化溶血和由H2O2引起的氧化溶血，并對小鼠心、肝、腦、腎的體

3、內(nèi)外過氧化脂質(zhì)的產(chǎn)生有明顯抑制作用6。Res具有抗突變以及抗癌作用，能抑制環(huán)加氧酶和過氧化氫酶的活性，在癌細胞的起始、增殖、發(fā)展3個主要階段均有抑制乃至逆轉(zhuǎn)作用7；Res可使老鼠皮膚癌細胞最多可減少98%8，能誘導人早幼粒細胞性白血病細胞株HL-60的分化9，被喻為繼紫杉醇之后的又一新的綠色抗癌藥物。Res具有明顯的輻射保護作用10，并影響骨骼代謝11等。Res衍生物piceatannol具有和Res相同的抗癌12、免疫調(diào)節(jié)、抗菌、抗脂質(zhì)氧化和抗癌細胞增殖的活性13。此外，Res及其衍生物在肝臟保護、激活長壽基因、防治神經(jīng)性疾病等方面也起著重要作用14。因此，Res廣泛應用于醫(yī)藥、保健品、化妝

4、品和食品添加劑等領域。2 葡萄Res對植物病害的抵抗作用 Res作為葡萄屬植物的一種抗毒素被發(fā)現(xiàn)后，引起了科學家的高度重視。Langcake15等首次在葡萄葉片中發(fā)現(xiàn)Res，并能抵抗灰霉?。˙otrytis cinerea）的侵染。Pont16等認為白黎蘆醇抗灰霉病的活性與其親脂性大小、分子體積及電子特性相關，并破壞細胞膜的結(jié)構，影響電子的有效傳遞。Hain17等將分離出的葡萄莖STS基因轉(zhuǎn)到煙草中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些煙草在受到病原菌感染時，感染部位有大量Res的積累，并且其合成Res能力與煙草抗灰霉病的能力呈正相關。郜海燕11等研究發(fā)現(xiàn)，葡萄在遭到霜霉菌（Plasmopara viticola）侵

5、染后，在沒有被侵染且離壞死果實較近的部位其白藜蘆醇的含量較高，說明Res作為植物抗毒素可以有效地抑制壞死區(qū)的擴展。Dercks18等發(fā)現(xiàn)了17個葡萄品種對霜霉病的抗性與紫外線誘導產(chǎn)生Res的能力正相關。John19等研究發(fā)現(xiàn)，Res與抗真菌能力相關。從野生葡萄中提取的Res對金黃色葡萄球菌（Slaphylococcus aureus）、恥垢分支桿菌（Mycobaeteriam smegmatis）、表皮葡萄球菌（S.epidermidis）有較強的抑制作用，且大量報道葡萄中Res含量的高低與抗真菌能力有關20。Schnee21比較研究了不同葡萄品種對白粉菌（Erysiphe necator）的

6、抗性，發(fā)現(xiàn)敏感品種感染病菌后產(chǎn)生的大量Res迅速糖基化為較小毒性的白藜蘆醇苷（piceid，PD），而抗性品種感染病菌后產(chǎn)生的大量Res則迅速氧化為更高毒性的白藜蘆醇聚合體（viniferins）。3葡萄Res含量研究葡萄不同品種間Res含量不同。國內(nèi)外大量學者對葡萄組織中Res含量進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)葡萄各品種間Res含量存在較大差異。葡萄Res含量可能與生長環(huán)境、果實性狀、用途等相關聯(lián)，研究發(fā)現(xiàn)有核品種Res含量顯著高于無核品種。李婷22等用HPLC法測定14個葡萄品種Res含量，結(jié)果表明：釀酒葡萄中的Res含量明顯高于鮮食葡萄，供試葡萄品種中以黑比諾的Res含量相對較高。Li23等從種質(zhì)資

7、源水平上評價葡萄Res含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)種間雜交的砧木品種果皮和種子的Res含量顯著高于其他栽培品種（美洲種歐亞種）。葡萄不同器官間Res含量也存在著顯著差異。在正常生長狀況下，葡萄果皮、種子含有較高的Res，果肉中很少，葉是檢測Res最主要的器官，花和芽合成Res能力很低。謝紅旗24等測定葡萄的生長器官的Res含量，結(jié)果表明：主藤側(cè)藤支藤根葉片葉柄；各部位白藜蘆醇在生長期含量變化趨勢是先升后降，變化趨勢較小。陳雷25等對葡萄果肉、葉柄、種子、葉片、果皮及穗軸的檢測發(fā)現(xiàn)，果穗軸和果皮中的Res含量較高，葉片和種子中的含量相對較低，果肉部分最低，而李婷26等研究發(fā)現(xiàn)：Res含量為果梗、葉片果皮種子葉

8、柄。趙權27等對山葡萄葉、莖、卷須、果實檢測發(fā)現(xiàn)，卷須莖種子果皮果肉。葉中白藜蘆醇含量最高，達20.12 g/g。鄧建平等研究了成熟度與Res含量之間的關系，結(jié)果表明成熟果皮成熟葉莖段；成熟果皮嫩果皮；成熟葉老葉嫩葉。萄植植株某些器官之間Res含量存在著一定的相關性，研究結(jié)果表明：葡萄漿果中Res的含量與葉子中的含量呈正相關28。4葡萄中Res含量的影響因素4.1影響葡萄中Res含量的內(nèi)在因素 Res是植物在受到病原形進攻和在環(huán)境惡化時產(chǎn)生的一種植物抗毒素29。真菌細胞壁碎片常被用在刺激葡萄發(fā)生灰霉病感染的某些過程，例如通過酸的水解作用，葡萄屬植物細胞從真菌細胞壁中可得到葡聚糖激發(fā)子、可溶性碎

9、片、可溶性片段可阻斷常規(guī)蛋白的合成，而啟動一小部分與誘導抗性有關的蛋白的合成，經(jīng)過誘導被強化的葡萄屬植物細胞在葡聚糖激發(fā)子、可溶性碎片共同作用下產(chǎn)生Res及其衍生物30，末尾階段是Res合成酶（簡稱RS）將一分子的對香豆酰輔酶A（P-coumarogl)）和三分子的丙二酰輔酶A（malonyl-CoA），經(jīng)苯丙氨酸聚丙二酸鹽路徑，轉(zhuǎn)化為幾種Res31。在Res的生物合成過程中有5種酶已被發(fā)現(xiàn)：合酶（簡稱STS），是人們研究最透徹的一種酶，STS的合成在整個Res的合成過程中速度是最快的，從空間角度來說，STS呈現(xiàn)微觀的不均一性，是帶一個亞基的二聚體，分子量為43000，等電點RI=5.432。

10、進一步研究發(fā)現(xiàn)它是負責酚類形成及Res合成的，整段的STS的cDNA是從葡萄屬植物的mRNA序列開始的，含有39種氨基酸的片段，用PSV25作載體片段再分別插入到載體PKK233-2和PDS12/RBSH-2所得到的cDNA基因庫在大腸桿菌中的表達產(chǎn)生了一個單獨展示STS活性的二聚體33-34。通過對臭氧在歐亞種葡萄品種上誘導STS轉(zhuǎn)錄表達的研究（此研究是通過溶合TST啟動子與-葡萄糖苷酸酶（GUS）報告基因，再轉(zhuǎn)化到煙草上），發(fā)現(xiàn)0.1mg/L臭氧處理10h可以使GUS基因表達提高11倍，GUS基因活性組織化學定位發(fā)現(xiàn)其活性表達呈斑點狀分布于整個葉片。葉片的橫切面組織化學定位表明STS的啟動

11、子（Vst1）在柵欄組織、海綿薄壁組織中被誘導，表皮組織細胞中表達較少。5端缺失表明部分啟動序列在-430和-280處構建臭氧反應作用區(qū)，有效病原菌灰霉病誘導應從-280到-14035。Reniero等36從葡萄栽培品種霞多麗（Chardor-nay）的根中分離到Res的二聚體。Pool37等測試了15種葡萄成熟節(jié)間的木質(zhì)部，發(fā)現(xiàn)其Res的含量不同。葉是檢測Res使用最多、最方便的器官。芽和花合成Res的能力較低。果皮、果穗軸中含有較高的Res，尤其是果穗軸中，含量更可觀，可達81.37mg·g-138，是人類未來從飲食中攝取Res的主要源泉。青銅色和黑色果皮的圓葉葡萄，種子和果實與

12、其它部分相比，Res的含量約占總量的23.430.1%。果實的果肉部分Res的含量很低，有些品種根本就不含Res39-40。葡萄植株某些器官之間Res含量存在著一定的相關性。研究結(jié)果表明：葡萄漿果中Res的含量與葉子中的含量呈正相關41。葡萄植物僅在適當?shù)臅r期才合成Res，并且能合成的時期較短暫。Res無論是否產(chǎn)生抗病作用，其含量都將呈下降趨勢42。Dercks等43調(diào)查了對霜霉病呈抗性、中抗、感病3個類型的不同品種，認為抗病品種卡斯特在霜霉病發(fā)病期可以一直保持較高的水平；抗病中等的Rupestris6544接種病菌后的最初幾個小時積累一定量的Res，但積累水平很快下降；感病品種雷斯令一直呈下

13、降趨勢。Res的明顯動態(tài)變化期出現(xiàn)在果實成熟期，其含量下降很快44-45。Jeandet46調(diào)查了葡萄栽培品種黑比諾（Pinot noir），認為Res的含量是易變的。黑比諾與美洲葡萄（labrusca）漿果的Res含量在著色期后一直下降，黑比諾最后幾乎接近于零。Res在果皮中的含量與果實成熟過程中糖的含量呈負相關47。Jeandet等48的研究認為，Res在果實成熟期驟然下降，這種源于葡萄不同生長期和花青素苷的消長關系，Res的前體為苯基苯乙烯酮，而此物的合成需要一種酶，這種酶又是花青素苷合成的關鍵酶，兩種合成相抗爭的結(jié)果，出現(xiàn)了Res合成能力的下降伴隨著一系列花青素苷物質(zhì)的升高。4.2影響

14、葡萄中Res的外在因素4.2.1紫外線（UV） 紫外線照射是Res產(chǎn)生的必要外部因素之一。紫外線最高峰值為260270nm時可有效誘導Res的產(chǎn)生。用通量率為1W/m2的UV（270nm）照射10min，4h后Res的合成酶活性達到最大，在低通量率照射下，合成酶達到最大活性時所需時間加長49，254nm以下的UV對Res有破壞作用。在照以高強度的UV時，溶于乙醇中的tras-Res能轉(zhuǎn)變?yōu)閏is-Res50。4.2.2溫度、濕度 生長在濕熱條件下的葡萄比生長在氣候寒冷、干燥條件下的葡萄，由于病害侵染的壓力較大，果實中所含的Res也較高51。4.2.3病菌侵染脅迫 研究認為52，對每個栽培品種來

15、說，增加菌種的密度都會導致Res合成能力的提高。10.2.4機械損傷 果皮的機械損傷導致正常漿果合成Res能力下降。4.2.5殺菌劑 Dercks等53在葡萄霜霉病方面研究了殺菌劑（Fosetyl）對Res的積累的影響，此研究包括兩個內(nèi)容，是否需接種病菌孢子及FosetyL-A1的使用時期。結(jié)論指出，接種與FosetyL-A1的使用，兩種選擇壓力結(jié)合起來比單獨用FosetyL-A1效果好；接種后使用FosetyL-A1可使Res的含量增加幾倍。4.2.6化學元素、化合物使用粘酸（Mucic acid）可誘導Res的產(chǎn)生54；Coulmb-C等89在葡萄成熟后一天，噴布波爾多液和氫氧化銅，通過樣

16、品生化分析表明，漿果防御機能的綜合指標提高，這些指標包括過氧化氫、酚、Res、花色素，得出銅可以幫助激發(fā)植物固有防御機能的結(jié)論。5展望 Res不僅能夠提高植物的抗病性，還具有多種生物活性和藥理作用，有著廣泛的研究和應用前景。提出幾點今后的研究方向：（1）研究葡萄的種質(zhì)，確定高Res含量基因型葡萄遺傳規(guī)律，獲得高含量Res葡萄新品種。運用現(xiàn)代分子技術以及遺傳育種等手段深入研究葡萄種質(zhì)，特別是野生葡萄種質(zhì)Res含量特點及遺傳規(guī)律，確定高Res含量基因型葡萄，通過遺傳育種獲得高含量Res葡萄新品種，以此來獲取純天然的Res。（2）Res抗病機理的研究。目前對于抗Res病機理研究尚不成熟，主要缺乏有效

17、的工具來確定Res及其衍生物在植物細胞和組織中的轉(zhuǎn)運/運輸機制，因此對于Res及其衍生物在植物抗病中所起的作用很難評估。（3）由于不同的處理使得葡萄中白藜蘆醇含量發(fā)生變化，因此可通過一定手段提高葡萄中白藜蘆醇的含量。參考文獻1 李景明， 倪元穎， 蔡同一，等.發(fā)酵工藝條件對葡萄酒中白藜蘆醇的影響J.工藝技術，2004，25（4）：113-1142任彥榮,吳洪斌. 白藜蘆醇的檢測手段及藥理作用J. 安徽農(nóng)業(yè)科學, 2012, 40(2): 788-7903Zou J, Huang Y, Chen Q, et al. Effects of resveratrol on oxidative mod-

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