《Food Research International》:Unveiling the components, physiological functions and emerging trends of hydroxycinnamic acid amides in goji berry (
Lycium)
編輯推薦:
本文系統綜述枸杞中羥基肉桂酸酰胺(HCAAs)的研究進展,涵蓋 114 種結構明確的酰胺成分,解析其苯丙氨酸解氨酶介導的生物合成通路,總結抗氧化、抗炎、調節糖脂代謝等多維度生物活性,指出現有研究在體內活性及應用轉化的不足并展望未來方向。
枸杞中羥基肉桂酸酰胺的研究進展
一、枸杞植物概況與研究背景
枸杞(Lycium)屬茄科落葉灌木,作為藥食兩用植物在中國已有 2000 余年應用歷史,其根、莖、葉、果均具藥用與營養價值。中國擁有 7 種 3 變種枸杞,主要包括寧夏枸杞(L. barbarum L.)、枸杞(L. chinense Mill.)、黑果枸杞(L. ruthenicum Murr.)等,其中寧夏為主要產區,種植面積達 8.2 萬公頃,年產量約 9.5 萬噸。傳統研究聚焦于枸杞多糖與花青素,而近年新興研究揭示其羥基肉桂酸酰胺(hydroxycinnamic acid amides, HCAAs)類酚酰胺成分具有重要生物活性,成為新的研究熱點。
二、HCAAs 的結構多樣性與分布
通過系統檢索 2010-2024 年文獻,在 4 種分類學驗證的枸杞物種(L. ruthenicum、L. barbarum、L. chinense、L. yunnanense)中鑒定出 114 種結構明確的 HCAAs。其結構主要由羥基肉桂酸配體(如對香豆酸、阿魏酸、咖啡酸)與胺基(如酪胺、苯乙胺、腐胺、亞精胺)組成,分為芳香單胺共軛型與多胺共軛型酚酰胺。例如,對香豆酸衍生物和阿魏酰酪胺衍生物為優勢亞型,黑果枸杞中富含咖啡酰多巴胺等成分。
三、生物合成途徑解析
HCAAs 的生物合成以苯丙氨酸為起始原料,通過苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase, PAL)介導的代謝通路調控。關鍵步驟包括苯丙氨酸轉化為肉桂酸,經羥基化、甲基化生成羥基肉桂酸,再與胺類通過酰胺鍵連接。多胺(如腐胺、亞精胺)的合成涉及精氨酸代謝途徑,其與羥基肉桂酸的共軛反應由;D移酶催化。該通路的調控節點為 PAL 活性及上游轉錄因子,影響 HCAAs 的結構多樣性與積累水平。
四、多維度生物活性機制
- 抗氧化作用:通過酚羥基清除自由基(如 DPPH-、ABTS+),上調 Nrf2/ARE 通路增強內源性抗氧化酶(如 SOD、GSH-Px)活性,抑制脂質過氧化。
- 抗炎效應:抑制 NF-κB 通路介導的促炎細胞因子(如 IL-6、TNF-α)釋放,減少 iNOS 和 COX-2 表達,在脂多糖誘導的 RAW264.7 細胞模型中表現顯著抗炎活性。
- 糖脂代謝調節:激活 AMPK 通路促進葡萄糖攝取,抑制 PPARγ 介導的脂肪細胞分化,改善胰島素抵抗,在高脂飲食誘導的肥胖小鼠模型中降低血糖與血脂水平。
- 神經保護作用:作為多巴胺受體拮抗劑,抑制 β- 淀粉樣蛋白(Aβ)聚集,保護 SH-SY5Y 細胞免受氧化損傷,改善記憶障礙模型動物認知功能。
- 腸道菌群調控:作為益生元促進有益菌(如雙歧桿菌、乳酸桿菌)增殖,調節短鏈脂肪酸代謝,增強腸屏障功能,緩解結腸炎模型腸道炎癥。
- 抗癌機制:通過激活 caspase-3 誘導腫瘤細胞凋亡,抑制 Akt/mTOR 通路阻滯細胞周期,在肺癌、乳腺癌細胞系中表現增殖抑制作用。
五、研究現狀與挑戰
當前研究主要集中于體外活性篩選,而體內代謝過程(如吸收、分布、代謝、排泄)與生物利用度研究不足,限制了其在功能食品與藥物開發中的應用。此外,枸杞不同部位(如果皮、種子、枝葉)的 HCAAs 組成差異顯著,資源綜合利用尚不充分,高附加值產品(如 HCAAs 標準化提取物)的開發仍需深化。
六、未來研究方向
- 全株資源利用:解析根、莖、葉中 HCAAs 的結構與活性,開發多部位協同利用的健康產品。
- 應用轉化研究:通過結構修飾優化 HCAAs 藥理活性,開展動物模型與人體臨床研究,驗證其在代謝性疾病、神經退行性疾病等領域的治療潛力。
- 跨學科技術整合:結合合成生物學(如微生物工程合成 HCAAs)、代謝組學與系統生物學,揭示 HCAAs 與其他成分的協同作用機制,推動精準營養與個性化醫療發展。
七、結論
枸杞 HCAAs 作為一類新興酚酰胺成分,兼具結構多樣性與顯著生物活性,在抗氧化、抗炎、代謝調節等領域展現廣闊應用前景。未來需加強體內外研究的系統性,推動從基礎研究向功能食品、天然藥物的轉化,為枸杞資源的深度開發提供科學依據。