《食品科学》：华南农业大学黎攀副教授等：葛根异黄酮组成、结构及功效机制研究进展

葛根的根系发达、活性成分丰富，在我国应用历史悠久且应用范围广泛。据《神农本草经》等传统医学典籍记载，葛根具有清热、缓解心绞痛等功效，可作为辅助手段对上述疾病进行治疗。而现代医学则认为，葛根是一种富含异黄酮类、三萜及三萜皂苷类、香豆素类、生物碱、葛根多糖等多种活性成分的中草药食品（表1）。葛根异黄酮是其中的主要活性成分，已被证明具有抗氧化、解酒、抗炎、缓解骨质疏松等众多功效，并因其副作用小、来源广泛、疗效好等优点，在临床上已经广泛开展药剂学研究并被纳入心脑血管疾病等的治疗方案。

华南农业大学食品学院的曾文燊、黎 攀*等将通过总结近年来国内外的相关文献，综述葛根异黄酮的活性成分与功效机制，以期为后续更多产品的开发提供思路和理论依据。

1、葛根异黄酮的组成及其结构

葛根异黄酮包含20余种有效成分，如葛根素、大豆苷、3’-羟基葛根素、大豆苷元、染料木素、芒柄花素、鸢尾苷等。由于不同产地的葛根受到季节、气候、土壤环境等因素影响，各地的葛根异黄酮含量与种类均不尽相同。

葛根异黄酮是一类植物雌激素，其中的大部分成分为大豆苷元的衍生物，即在C4位或C7位的—OH与葡萄糖、木糖等糖残基发生取代反应生成7-O-糖苷或4-O-糖苷。上述主要成分的化学结构如图1与表2所示。

2、葛根异黄酮的功效及其作用机制

葛根异黄酮的解酒护肝功效机制

葛根中的异黄酮成分有一定的预防急性醉酒与解酒功效，且能够通过提高抗氧化酶活性，从而达到护肝效果，其解酒护肝功效在一定范围内呈剂量-效应关系。酒精代谢过程中人体内生化反应如图2所示，其中乙醇脱氢酶（ADH）、乙醛脱氢酶（ALDH）等是酒精代谢的重要酶，当大量酒精进入体内后ADH和ALDH无法快速代谢，造成乙醛在肝脏大量堆积的同时产生大量自由基，使得线粒体功能出现障碍，并最终导致酒精性脂肪肝等疾病。葛根异黄酮中的葛根素、染料木素及其衍生物、鸢尾苷、鸢尾苷元、葛花素等成分的解酒护肝作用体现在其能够提高肝脏中ADH和ALDH活力，以及通过增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽转移酶（GST）活性等来增加自由基的清除能力，同时对酒精诱导的小胶质细胞激活产生的神经性炎症有着一定的缓解作用。

葛根异黄酮的抗炎与抗氧化功效机制

研究表明，葛根素、染料木素、大豆苷元等具有一定的体外抗氧化能力，可采用超氧阴离子自由基、羟自由基、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除率测定法及还原力测定法对其进行抗氧化功效评价。

此外，葛根异黄酮能够调控促凋亡基因表达来保护细胞和生物大分子防止炎症发生。由图3可知，葛根异黄酮通过调控体内的主要炎症因子如肿瘤坏死因子（TNF）、白细胞介素（IL）-6等进行抗炎。胰岛素激活细胞外调节蛋白激酶（ERK）等信号转导通路从而引起胰岛素抵抗，进一步加剧炎症反应。葛根异黄酮能够作用于靶蛋白信号通路胞内磷脂酰肌醇激酶（PI3K）、p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）、ERK、IL-6受体（IL6R）等促进蛋白表达，抑制铅诱导、乙醇、高强度运动等因素导致的氧化应激，从而使葛根异黄酮具有一定的保护心脏、减轻炎症、保护骨骼肌运动损伤等功效。

葛根异黄酮的降血压功效机制

现阶段研究表明，葛根素能够通过调控NO含量，缓解主动脉压力增高、心肌细胞异常增生肥大及心室肥厚的症状，并介导血管平滑肌的4 个钾通道：内向整流钾通道、电压依赖性钾通道、大电导钙激活钾通道和ATP敏感钾通道，引起钾离子外流超极化，超极化导致钙通道关闭，使钙离子流入减少和血管舒张，并上调eNOS的表达来提高NO含量，达到保护内皮细胞的功效。另外研究也表明，自由基含量增多会导致低密度脂蛋白和心钠肽（ANP）含量上升，是引发高血压的重要特征，葛根素能够显著提升高血压模型小鼠体内SOD活性从而减少自由基的产生，并降低ANP的含量，达到一定的降血压效果。

葛根异黄酮的降血糖功效机制

如图4所示，葛根异黄酮调控糖尿病主要信号通路为晚期糖基化终末产物（AGEs）-晚期糖基化终末产物受体（RAGE）、叉头盒蛋白（FoxO）、MAPK和PI3K-AKT等，包括核因子（NF）-κB、TGF-β等多个靶蛋白。同时，T2DM同样使血管内皮生长因子（VEGF）水平异常，从而导致细胞炎症、血管损伤和胰岛素抵抗。葛根素、染料木素、大豆苷元等异黄酮成分能够调控上述信号通路，同时抑制乙酰辅酶A羧化酶（ACC）、重组人胎球蛋白（Fetuin B）、蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP）-1B等蛋白表达来调控胰岛素信号通路，抑制胰岛素抵抗，并作用于PPAR-γ等受体位点使其激活胰岛素产生并合成糖原，从而使葛根具有良好的降血糖功效。另外，Wu Ka等的研究指出，胰岛素受体底物（IRS）-1和胰岛素样生长因子（IGF）-1在代谢和胰岛素敏感性信号转换中起着关键的生物学作用，葛根素疗法能够提高缺血再灌注损伤小鼠IRS-1和IGF-1的蛋白表达水平，逆转糖尿病模型小鼠中出现的胰腺细胞损伤，降低血糖、血清尿素和肌酐含量，优化胰岛素信号通路，从而达到降血糖的目的。此外，Srivastava等的研究显示，葛根素在一定剂量范围内能显著降低小鼠二肽基肽酶-IV（DPP-4）活性，防止DPP-4分解血浆胰高血糖素样肽-1（GLP-1），而GLP-1对于刺激胰岛素生成、促进胰岛细胞生长、降低糖负荷有显著的作用，因此研究异黄酮对GLP-1的活性影响能够为T2DM治疗提供重要的参考。综上，葛根异黄酮类物质在应用T2DM患者治疗中表现出了较好的研究前景，为糖尿病治疗与相关药物开发提供的新的思路与解决方案。

葛根异黄酮的降血脂、抗心脑血管疾病功效机制

目前研究表明，葛根素、葛花苷、鸢尾素等能够减少eNOs、COX等相关促炎症因子的mRNA表达，避免单核细胞在多种细胞黏附分子的作用下与其他免疫细胞迁移到内皮细胞下，减少免疫反应促使炎症因子释放，同时减少单核细胞分化成巨噬细胞吞噬胆固醇，形成泡沫化细胞导致焦化，抑制脂多糖诱导NO的生成和缓解线粒体DNA功能障碍，减少血脂水平，对脑内炎症或是胃肠型炎症均有一定的缓解作用。

葛根异黄酮缓解绝经后骨质疏松症功效机制

绝经后骨质疏松症（PMO）是一种因卵巢功能障碍、雌激素水平下降等因素导致骨重塑性不平衡，进而引起以骨结构退化和骨质流失等为主要特征的疾病。研究指出，PMO的发病机制在于成骨细胞中的NF-κB受体因子（Rank）、Rank配基（RankL）与骨保护素相关通路能够影响破骨细胞与成骨细胞的骨形成和骨吸收平衡，而葛根素能够调控上述通路从而影响相关细胞发挥功能缓解PMO。另外，葛根素能够通过调控血清雌二醇（E2）和雌激素受体α（ER-α）蛋白表达来改善子宫功能，其中E2是一种雌激素，而ER-α蛋白则是诱导子宫肌肉运动和阴道上皮细胞增殖的重要蛋白，提示葛根素能够起到植物雌激素的调节功效。骨形成与骨吸收的平衡水平可利用骨转换标志物和血清素进行评估。

葛根异黄酮改善认知障碍功效机制

阿尔茨海默症（AD）是一种慢性神经退行性疾病，通常伴随认知能力下降、脑内神经炎症和睡眠障碍等多种发病特征。如图5所示，AD是由于淀粉样前体蛋白（APP）的异常水解形成β淀粉样蛋白（Aβ），造成对神经细胞的损伤和线粒体、糖脂代谢功能障碍，最终导致大脑神经系统受损。而葛根素能够降低Aβ对神经细胞的抑制作用，减少脑源性神经营养因子（BDNF）、反应元件结合蛋白（CREB）的损失从而达到保护神经系统的目的，同时也会抑制ROS诱导的线粒体氧化应激，促进线粒体功能恢复，减轻氧化损伤并抑制细胞凋亡，其能够调控细胞凋亡蛋白，抑制APP被β-分泌酶和γ-分泌酶水解聚集形成具有神经毒性的胞外蛋白片段Aβ40-42，疏通钙离子通道防止失衡，并通过调控糖原合成酶激酶-3（GSK-3）、细胞周期素依赖蛋白激酶5（CDK5）、PKC、ERK等激酶产生Tau蛋白的过度磷酸化，从而防止神经原纤维缠结的发生以及神经元的凋亡，上述通路均对神经细胞和线粒体内外功能稳定有着重要的影响。

葛根异黄酮改善癫痫功效机制

癫痫（EP）是一种常见于脑部、由于神经元的反复突发性放电导致大脑功能障碍的神经退行性慢性疾病，目前的研究表明，颅内感染引发炎症与大脑皮质兴奋性失衡对EP发展有较大关系。颅内感染引发EP的机制尚不明确，但可推测其与IL-6、TNF-β等促炎细胞因子的生成有关，从而导致脑部神经系统的损伤。

葛根素能够通过调节炎症信号通路PI3K/AKT/GSK来改善氧化应激和炎症，从而缓解EP。对脑灌注再缺血性损伤小鼠模型灌胃一定剂量葛根素后，可发现其发病频率与发病时间分别显著下降和缩短，病理学分析结果表明小鼠血清中的IL-6、TNF-α、NF-κB等促炎因子含量下降，SOD水平提高，脑组织中NO含量以及eNOS活性降低，最终通过抑制氧化应激和炎症达到缓解EP的功效。

结语

葛根异黄酮是葛根中最重要、含量最丰富的活性成分，对其进行研究开发具有深远的意义。目前相关研究集中于葛根素、染料木素、大豆苷元等主要成分提取工艺优化与功效评价等基础性分析，而对于其他葛根异黄酮成分的分析则存在研究不透彻、机制尚不明确等问题。作为食药同源原料，葛根的生物活性是当前研究的热点，但目前关于葛根异黄酮对肠道菌群影响的研究较少，未来这一方向的研究会逐渐成为热点。逐步优化葛根异黄酮活性成分提取分离工艺，在现有葛根方剂与产品的基础上开展临床试验等将有助于葛根新产品的开发。

通信作者简介

1

黎攀，男，博士，副教授/硕士生导师，广东省南药（广陈皮）产业技术体系创新团队核心成员；主要从事高活性益生菌筛选、益生菌发酵制品及其益生功效作用机制等相关领域的研究。以第一作者/共同第一/通讯作者在Carbohyd. Polym., Food Chem., Food Funct., Appl. Environ. Microbiol.等国际主流期刊上发表SCI论文25篇，其中一区TOP论文10篇，论文IF累计超过150，单篇最高引用45次，H-index为15; 申请发明专利8件，其中授权2件；主持国家自然科学基金、广东重点领域研发项目子课题、广东省自然科学基金面上项目各1项，主持无限极（中国）有限公司等企业委托项目10项；相关技术已有2项通过省部级成果鉴定，在此基础上开发的相关关键技术与产品在国内10余家大中型企业转化，获广东省科技进步二等奖、广东省轻工业联合会科技进步一等奖等科技奖励5项。

第一作者简介

2

曾文燊，男，华南农业大学食品学院在读硕士研究生。2017-09至2021-06，北京理工大学珠海学院，食品科学与工程专业，学士。2021-09至今，华南农业大学，食品科学与工程专业，硕士。研究方向为新资源食品功效成分开发。

本文《葛根异黄酮组成、结构及功效机制研究进展》来源于《食品科学》2023年44卷1期353-361页，作者：曾文燊，黄达荣，谢斯威，杜冰，黎攀。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220121-218。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

图片来源于文章原文及摄图网。

为构建多元化食物供给体系并兼顾生态环境保护，并形成以生物多样性保护促进食品生产的可持续性，北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与北方民族大学、皖西学院、宿州学院、滁州学院于 2023年5月13-14日在中国宁夏银川 共同举办“ 生态保护与食品可持续发展国际研讨会 ”。本届研讨会将围绕新资源食品挖掘、动植物、微生物可替代蛋白、食用菌等食物资源的开发现状、重要创新进展及存在的问题开展研讨，探讨未来食品发展方向，通过展示我国生态保护与食品可持续发展等领域的最新科研成果，搭建科研单位与企业产学研结合的平台，共同促进我国食品产业发展快速踏入新里程。

Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。

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