黃酮類化合物的生物活性及應用研究

◎ 林啟炫，杜燦凱，林稚凱，趙秀娟，劉 姚

（1.廣東生態工程職業學院，廣東 廣州 510520；2.東莞城市學院，廣東 東莞 523419）

黃酮類化合物又稱黃堿素或黃酮，2-苯基色原酮（Phenylketonuria，PKU），是自然界中普遍存在的一種多酚，它的結構由兩個由一個碳原子連接的苯環組成，C6-C3-C6為基本骨架，見圖1。黃酮類化合物一般都存在于自然界中的植物中，據文獻記載，大約有20%的植物含有黃酮類化合物，主要分布在唇形科和蕓香科等植物的花和葉上[1]。許多研究表明，黃酮類化合物具有多種的生物活性，包括抗癌、抗腫瘤、抗糖尿病和抗炎癥等。另外，黃酮類化合物對人體心臟和皮膚方面也有很好的作用，在人體心臟方面，其可以增加冠脈流量，有保護急性心肌缺血的作用，對實驗性心肌梗死有對抗作用等；在人體皮膚方面，其能吸收活性自由基，催化氧化反應，從而對皮膚起到抗衰老的作用，減輕紫外線對皮膚的光損傷作用。正是因為黃酮類化合物有這些生物活性，所以人們非常熱衷于對它的研究，促進了黃酮類化合物在藥品、食品和化妝品工業的研究與應用。人體體內并不能直接生成黃酮類化合物，必須通過食用的方法獲得，如天然的橙、洋蔥、大豆等，或者在植物提取之后外用。因此，本文綜述了黃酮類化合物的生物活性及其在藥品、食品、化妝品工業中的應用，旨在為添加黃酮類物質的各種應用產品的開發提供理論支持，為黃酮類化合物的綜合利用提供依據。

圖1 黃酮類化合物基本骨架結構圖

1 黃酮類化合物的生物活性

1.1 抗癌、抗腫瘤

2020 年，全球癌癥死亡病例達到996 萬例。癌癥是人們的噩夢，當人體體內出現癌細胞時，會消耗大量的營養物質，然后快速增殖，釋放多種有害的毒物，人體會出現乏力、貧血、消瘦、發熱、食欲不振等多種不適癥狀，嚴重的會使器官衰竭、臟器功能受損。癌癥是控制細胞生長增殖機制失常引起的疾病。癌細胞和正常細胞的不同表現在，其會不受控制地增殖和分化，使其他正常細胞喪失功能，侵襲和轉移到全身[2]。

研究者發現黃酮類化合物具有廣泛的來源，且在抗癌、抗腫瘤方面具有較強的功效，其抗癌、抗腫瘤的作用主要有3 種途徑：清除自由基，抑制癌細胞的生長，對抗致癌、抗癌因子[3]。劉惠娟等人的研究表明，類黃酮是通過破壞癌細胞內的線粒體，進而殺滅癌細胞來起到抗腫瘤作用；張洪等人的研究表明，黃酮類物質主要作用于細胞自噬性死亡，使用后不僅會引起腫瘤細胞的自噬性死亡，而且會對腫瘤細胞的增殖和分化產生影響。同時，研究表明，柑橘黃酮能抑制癌細胞的增殖，抑制癌細胞的生長，增強抑癌基因的活力，促進細胞的凋亡。此外，生姜黃酮、山楂黃酮、大豆異黃酮、葛根黃酮等，也都有一定的抗癌作用[4]?？傮w來說，黃酮類化合物可以通過抑制癌細胞的某種活性或者影響細胞中的某種結構，達到抗癌、抗腫瘤作用。

1.2 抗糖尿病及其并發癥

糖尿病通常由遺傳因素、微生物感染、免疫系統紊亂等因素引起，會導致體內糖、蛋白、電解質、水分等一系列的代謝紊亂，慢性高血糖就是其中一種。這種疾病的最大特點是胰島素的分泌異常，患者會出現多尿、多飲、多食、消瘦等癥狀，即俗稱的“三多一少”，當糖尿病發展到一定程度，就會引起眼睛、腳、腎臟等器官的功能障礙，最終導致不可治愈的疾病。

對糖尿病人的研究發現，在該病的發病機理中，氧化應激是很顯著的。病人每天的情況與人體內的自由基水平及脂質過氧化程度有很大的關系。研究人員發現，白背三七總黃酮對糖尿病大鼠的空腹血糖、糖化血紅蛋白等有明顯的下降趨勢，伴隨著血漿丙二醛（Malondialdehyde，MDA）水平的下降，白背三七總黃酮本身所具有的抗氧化活性可以有效改善胰島上的β 細胞損傷。胰島β 細胞中的抗氧化酶，能夠直接影響細胞中的抗自由基損傷的能力，且有可能影響胰島素的釋放[5]。由此可見，鏈脲佐菌素灌胃白背三七總黃酮可通過抗氧化的作用，達到治療糖尿病的作用。

糖尿病腎病是糖尿病患者最常見的一種并發癥，這種病癥是終末期腎功能衰竭的關鍵性病因。研究發現，山楂葉總黃酮對糖尿病腎病有很好的治療效果，可顯著降低糖尿病腎病大鼠尿蛋白、尿素氮、血糖等相關指標。由此可見，山楂葉總黃酮可以改善腎功能，有效保護腎臟。

從目前的研究結果看，黃酮類化合物具有非常好的抗糖尿病及并發癥的作用，葛根、山楂葉、桑葉等黃酮類化合物，在治療糖尿病及其并發癥中，有著非常明顯的作用。盡管許多都是在動物實驗中進行的，是否能夠成功地應用到人類身上，還沒有得到驗證，但是，相信隨著科學的進步，黃酮類化合物抗糖尿病及其并發癥的臨床效果，將會逐步被人們發現。

1.3 抗炎癥

當外來的異物侵害人體時，人體的防御系統會產生各種反應，這些反應便是炎癥，是疾病中比較常見的一種病理過程。近年，各種黃酮類化合物被人們發現，其對抗炎癥的功效十分可觀，具有極高的醫藥價值。

陳連娣等對水葫蘆根、莖、葉中的總黃酮進行了抗炎活性的研究。在實驗過程中，其對小鼠進行了熱板試驗和扭體試驗，在30、60、120 min 后，對其進行觀察，分別給予小鼠水葫蘆根、莖、葉提取物，隨著時間的延長，小鼠痛閾會提高，冰乙酸因素導致的扭體次數顯著減少，由此可知，從水葫蘆的根、莖、葉中提取的黃酮物質，有顯著的鎮痛效果。李劍霜等研究了胡皮柚黃酮與非酒精性脂肪性肝炎小鼠Th17/Treg 調節作用，通過其表明調節作用的平衡結果，發現這種黃酮類化合物能夠緩解 NASH 的炎癥反應。Tsai 等研究發現，光葉紫玉盤黃酮提取物可以有效治療內毒素誘導的急性肺炎。

此外，柑橘類黃酮、橙皮苷、芹菜素、楊梅素、木犀草素、槲皮素等黃酮類化合物，都有抗炎癥作用，雖然它們作用的途徑是不同的，但都可以達到抗炎癥的作用[6]。

1.4 其他生物活性

黃酮類物質能增加冠狀動脈血流，對急性心肌缺血有保護作用，不僅對人類實驗性心肌梗死有一定的療效，而且對高血壓、冠心病、心絞痛等疾病有明顯的療效，還對降低舒張壓、預防心律失常、預防心血管疾病，以及活血化瘀都有很好的療效。同時，它能通過抗炎癥、防止DNA 損傷、抗氧化應激，以及細胞外基質的異常合成，減輕紫外線對皮膚的光損傷作用。除此之外，黃酮類化合物具有調理細胞分化、遷移和細胞周期等生物活性，具有極高的藥用價值。

2 黃酮類化合物的應用

隨著人類科學的發展，更多種類的黃酮類化合物被人們發現，目前被人類發現的種類大概有9 000多種。

2.1 黃酮類化合物在醫藥中的應用

前文簡述了黃酮類化合物的各種生物活性，相對應的，黃酮類化合物在醫藥中的應用，都與這些生物活性息息相關。當前，人們對黃酮類化合物在醫藥中的應用主要集中在黃酮類化合物對心血管系統疾病的作用、黃酮類化合物抗菌和抗毒作用，以及其對內分泌系統的作用、對癌癥的防范和對抗作用[7]。

2.1.1 治療心血管疾病

在治療冠心病和活血化瘀類的中草藥中，許多研究者發現里面均含有黃酮類化合物，因而人們沿著其摸索研究，各種黃酮類化合物在治療心血管疾病領域的價值，也逐漸被人們發現。

于晨等研究了葛根黃酮的抗凝血作用機制，結果表明，葛根黃酮能夠抑制血小板的聚集，具有較強的抗凝血作用，可以降低血液的黏度，延長血液的出血和凝血時間。喬會敏研究了木犀草素對實驗性腦缺血大鼠的腦保護作用及機制，發現注射了天然黃酮類化合物木犀草素的腦缺血大鼠體內的超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）和過氧化氫酶（Catalase，CAT）活性相較于對照組明顯提升，而 MDA 的含量則顯著降低，表明木犀草素具有加強機體清除氧自由基的能力。Yamamoto M 等對黃酮類化合物橙皮素和橙皮苷進行研究，證明其可抑制血管的內皮細胞的血栓素A2 合成酶和血栓素B2 合成酶的合成，從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，黃酮類化合物也受到人們的重視。從植物中提取的黃芩苷、黃芩素和桑色素等黃酮類化合物，得到廣泛應用。尤其是在研究抗艾滋病病毒藥物時，人們發現黃芩甙、黃芩素等具有抗艾滋病病毒活性的作用。

Mirzoeva 等在對蜂膠抗菌效應研究時，發現其中的槲皮素能夠增加細胞膜的滲透性，導致細胞膜的電位變化，進而影響細胞膜的轉運和移動，顯示出一定的抑菌活性。石鉞等人對銀翹散進行了抗流感的研究，從中發現了6 個黃酮類化合物，分別為醉魚草苷、橙皮苷、異甘草苷、異甘草素、金合歡素和金絲桃苷，它們可能是其發揮抗流感效應的重要物質基礎。此外，金蓮花總黃酮對 A 型流感病毒和副流感病毒都有一定的抑制作用，其中的牡荊苷和白草苷，對流感病毒也有很強的抑制活性[10]。

由于抗菌藥物應用不當，細菌的耐藥性日益嚴重。黃酮類化合物來源廣泛、抑菌作用和藥理作用，是今后新型藥品開發的重要資源，值得研究者予以關注，具有很好的開發前景。

2.1.3 激素樣作用

黃酮類化合物在對人體內分泌系統的調節方面，有很重要的研究作用。研究表明，黃酮類化合物在調節雌激素方面，具有抑制和興奮的雙重調節作用，其抑制的機制和原理與雌激素的受體和子宮組織中一種過氧化酶的抑制酶活性作用有關；興奮的機理在于黃酮類化合物與雌激素的親和性。

黃酮類提取物菟絲子具有雌激素活性，其不僅能增強卵巢絨毛促性腺激素和垂體對促性腺激素釋放激素的反應，還可以增加成年大鼠腺垂體的卵巢子宮腫瘤概率[11]。研究表明，從大豆中提取的大豆異黃酮不僅可以增加大鼠的乳腺細胞 DNA 含量和乳腺重量，還可以促進其乳腺的發育和分泌的乳量，明顯提高正常雄鼠的生長激素和血清睪酮等水平[12]。Tamura 等發現，人們吃了含有異黃酮的食物，能夠控制因荷爾蒙分泌失調而導致的粉刺和PMS，并且沒有副作用。

2.1.4 其他

黃酮類化合物能夠保護神經、降壓、保護生殖組織、抗胃潰瘍和降血糖等，這些被發現的各種生物活性，對人類的藥用價值是無限的。對每一種生物活性的研究，對于人類在醫藥方面的發展來說，都是不可限量的。

2.2 黃酮類化合物在食品中的應用

當前，相關學者致力于研究如何將黃酮類化合物提取物更好地融入人們的日常食品中，由于黃酮類化合物是人體不能直接合成的，必須從外部攝取得到，因此，食品添加劑和保健食品，成為人們研究的方向。

2.2.1 用作天然食品添加劑

在食品研發上，人們根據黃酮類化合物的生物活性，研制出天然的抗氧化劑、防腐劑、甜味劑和天然色素。

實驗表明，人工合成的氧化劑對人體具有一定的毒性，而黃酮類化合物不僅具有抗氧化性，而且無毒。徐雅琴等研究發現，紅樹莓葉片黃酮提取物具有一定的抗氧化性，且它的抗氧化性是隨著用量的增加而增強的；許中暢等人的實驗結果顯示，葵花籽總黃酮在大豆油脂中有較強的抗氧化活性，且它對羥基自由基的清除活性比 BHT 高得多。另外，佛提素、棟皮昔、毛地黃酮、楊梅酮、蕓香昔等黃酮類化合物，不僅具有較強的抗氧化性，而且具有保鮮作用。

黃酮類化合物具有抗氧化性，因而具有防止食品腐蝕的作用，還同時具有一定抑菌特性，可以有效抑制食品中的細菌和病毒，因此，黃酮類化合物可以作為食品防腐劑。有研究發現，黃酮類甘草黃酮作用于西式火腿時，可以抑制火腿中部分腐敗菌的生長，延長火腿的保存期。

當前，人們廣泛食用的甜味劑有蔗糖、甜菜等，但它們容易引發肥胖，對牙齒也有不良影響，對患有糖尿病的人更是不利。因此，當人們發現一些黃酮類化合物具有甜度高、無熱量或者熱量低等特性時，就將其用于食物中。例如，科學家在甜茶中二氫查爾酮的基礎上，成功地制備出柚皮甙二氫查爾酮、新橘皮苷二氫查爾酮，它們的甜度是蔗糖的100倍、1 500 倍，且不會產生苦味，因而在很多食物中都有很好的應用前景。

同時，黃酮類化合物在天然色素中也有廣闊的應用前景。姜黃色素、洋蔥色素、高粱色素等一些在植物中提取的黃酮類天然色素，具有良好的溶解性，在食品工業中有廣闊的應用前景。

2.2.2 用作保健食品

隨著生活水平的提高，人們更加追求身體健康，而黃酮類化合物具有純天然、食效性、見效快等特性，正符合人們的追求。因此，許多國家的科學家都對黃酮類化合物的藥理和營養性作出了深入的研究和試驗。

在美國，有一種名為碧羅芷的保健食品，已暢銷歐洲二十余年，經過美國FDA 認證，碧羅芷正是從法國產的白樺樹和葡萄種子中提取出來的。研究發現，碧羅芷不僅具有高效的抗氧化能力，還能預防中樞神經方面的疾病，對血管的健康和肌膚的保養都有很好的效果。在中國，黎乃維通過研究洋蔥黃酮類化合物的功能，研制出一種保健飲料，可以起到降血脂、降血糖等作用。

黃酮類化合物具有一定的保健功能，在食品工業中，被用于制作多種保健食品，如苦蕎營養粉、苦蕎茶、糖尿病食療粉等。當前，正是全球性黃酮類化合物研究的風頭，因此，黃酮類化合物的保健功能食品，具有極為廣闊的市場前景。

2.3 黃酮類化合物在化妝品中的應用

“愛美之心人皆有之”，每個人都有一顆愛美的心，隨著生活水平的提高，化妝品行業也在快速發展。隨著人工合成化妝品的弊處逐漸被人們發現，目前，化妝品行業都以天然植物提取物為成分的化妝品作為主要研制對象，因此，黃酮類化合物被應用到化妝品是必然的發展結果。黃酮類化合物具有抗炎、抗氧化、抑菌、抗衰老等生物活性，可以用來改善皮膚問題，如泛紅、長痘、暗黃等，且黃酮類化合物安全無毒，對皮膚的安全性更高。

皮膚的顏色主要由人體內黑色素數量和黑色素的分布決定，當人的皮膚受到紫外線輻射時，人體會合成黑色素，如果紫外線輻射過于強烈，會導致皮膚出現光損傷癥狀，如曬黑曬傷、紅斑、水腫，皮膚粗糙增厚、松弛、干燥等。而植物黃酮提取物有多種顯著的生物活性，其不僅對人體皮膚有美白效果，而且有防護光損傷的作用。劉曉欣從植物三白草提取物中提取出了黃酮類化合物，發現其具有抑制細胞內酪氨酸酶活性能力（酪氨酸酶是黑色素合成的關鍵酶）和抑制黑色素瘤細胞增殖能力，從而可以防止黑色素合成過多，達到美白效果，同時，將其添加到護膚品中，經過人體試驗后，得出具有良好的美白效果[13]。研究表明，應用黃芩苷、矢車菊素-3-O-葡萄糖苷及查耳酮，對 UVB 所致的皮膚水腫，具有明顯的改善作用；Pal 等發現，當非瑟酮作用在小鼠皮膚上時，可以降低 UVB 誘導的小鼠皮膚中中性粒細胞和巨噬細胞的浸潤，當劑量從1.25 mol·L-1增加到2.5 mol·L-1時，炎癥細胞的浸潤逐漸減少，可以達到消炎皮膚的效果[14]。

此外，黃酮類化合物能吸收活性自由基，可以抵抗皮膚衰老。有研究表明，槲皮素及魚藤素的促氧化活性，可殺死衰老細胞，從而達到抗衰老作用；以富含黃酮類物質的柿葉為主要原料的柿葉茶，具有顯著的抗衰老功效等。

雖然現在黃酮類物質應用到化妝品中的實例還相對較少，但是相信隨著化妝品行業的發展，以黃酮類化合物為主要成分的天然植物化妝品，將會出現在各種化妝品產品中。

3 結語

黃酮類化合物作為一種天然活性物質，具有多種良好的生物活性，對于腫瘤、心腦血管、糖尿病等，都有著顯著的藥理價值，可以推動醫藥、食品、化妝品等領域的發展。然而，黃酮類化合物的結構和作用機理比較復雜，目前對它的研究比較困難，制約了它的進一步發展和利用。本文總結了黃酮類化合物的幾種生物活性，以及其在醫藥、食品和化妝品等方面的應用，以期為黃酮類化合物的綜合利用提供借鑒。未來，隨著科技的不斷發展，對于黃酮類化合物的研究，將會向更深層次的方向發展，為人類的發展作出貢獻。