李夢杰，胡 坦，潘思軼

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070）

植物產(chǎn)生的次生代謝物不直接參與植物生長發(fā)育，但對其具有一定生理作用，在動(dòng)物體內(nèi)能發(fā)揮抗氧化、抗菌、抗炎和增強(qiáng)免疫力等生理功能[1-2]。迄今為止，有超過5 000 種不同的植物次生代謝物被提取、分離和鑒定，但仍有一些無法被確認(rèn)[3]。植物次生代謝物種類繁多、性質(zhì)各異。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，可將其分為酚類、萜類和含氮有機(jī)物等，常見植物次生代謝物及其生物活性見表1。大量的研究分析表明，植物次生代謝物能夠防治一些與氧化應(yīng)激相關(guān)的退行性疾病和慢性疾?。ǚ逝?、炎癥、癌癥和心血管疾病等[4-5]）。例如，類胡蘿卜素可以預(yù)防與年齡相關(guān)的黃斑變性[6]；攝入多酚類化合物有助于預(yù)防癌癥和心臟病等[7]。

表1 常見的植物次生代謝物及其生物活性Table 1 Common plant secondary metabolites and their biological activities

然而，雖然人類每天可消耗高達(dá)幾克的植物次生代謝物，但這些次生代謝物在血漿中的濃度極低[19]。例如，王月等[20]在評估中國成年人膳食多酚類化合物的攝入量時(shí)發(fā)現(xiàn)，中國成年人每日膳食總多酚攝入量可達(dá)109.3 mg，但在人體內(nèi)經(jīng)過一系列代謝后，只有5%～10%的膳食多酚在小腸中被吸收[21]。Manach等[22]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人體攝入50 mg苷元當(dāng)量的多酚時(shí)，其在血漿中的濃度一般為0～4 μmol/L。這可能是因?yàn)槠浯嬖谛问健⒒瘜W(xué)穩(wěn)定性差等造成其難以從食品體系中釋放出來或極易在消化過程中降解，從而導(dǎo)致其在人體中通常具有較低的生物利用度。膳食中的植物次生代謝物需經(jīng)過食品加工和人體攝入后從食品體系中釋放出來，在胃腸道消化吸收后到達(dá)作用目標(biāo)組織，從而發(fā)揮其功效。由于食品體系組成可以與植物次生代謝物相互作用并改變其在人體胃腸道內(nèi)的釋放、吸收和轉(zhuǎn)化[23]，因此，它們會對植物次生代謝物的生物利用度產(chǎn)生影響。而食品加工已被證明可顯著影響植物次生代謝物的生物利用度[24]。這是因?yàn)榧庸淖兪称敷w系組成，并達(dá)到破壞植物細(xì)胞壁、釋放植物細(xì)胞器中的次生代謝物等作用。

本文介紹了植物次生代謝物的生物利用度，并從不同食品體系組成（脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和碳水化合物等）與植物次生代謝物之間的相互作用以及不同加工方式（熱處理、機(jī)械加工和發(fā)酵等）出發(fā)，綜述了食品體系組成和加工方式對多酚等物質(zhì)生物利用度的影響，同時(shí)基于此對未來如何提高膳食中植物次生代謝物生物利用度的研究方向進(jìn)行了展望。

1 植物次生代謝物的生物利用度

在藥理學(xué)中，生物利用度是指生物活性化合物或藥物在作用部位的吸收利用速率和程度。而在食品營養(yǎng)學(xué)中，生物利用度被定義為從食物中攝入的營養(yǎng)素或化合物通過吸收從而可用于人體生理功能或貯存的比例。植物次生代謝物的生物利用過程包括胃腸道消化（釋放）、吸收、組織分布、代謝和排泄[25]。釋放過程會受到食品體系組成、加工技術(shù)、植物次生代謝物結(jié)構(gòu)以及相互作用等的影響[26]。而主要影響植物次生代謝物吸收的是宿主內(nèi)源性因素，可概括為以下3 點(diǎn)：1）不同物理化學(xué)和生理過程影響人體內(nèi)植物次生代謝物的相互作用[25]；2）植物次生代謝物可能被人體識別和處理為異生素[27]；3）消化道中液體的性質(zhì)和消化系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)[28]。代謝主要發(fā)生在肝臟和結(jié)腸，是植物次生代謝物的生物轉(zhuǎn)化過程。

植物次生代謝物對健康的益處在很大程度上取決于它們在消化道和循環(huán)系統(tǒng)中的作用，即高度依賴于其生物利用度，但由于其易受到食品組分、食品加工以及人體消化道環(huán)境（pH值和酶活性等）的影響，其生物利用度通常很低。例如，Jiao Xinyao等[29]通過體外模擬消化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，藍(lán)莓中總酚、花色苷和黃酮類物質(zhì)的生物利用度分別僅為13.93%、1.95%和15.68%。因此，研究人員已經(jīng)使用了許多方法來提高植物次生代謝物的生物利用度，包括設(shè)計(jì)食品體系組成、選擇不同的食品加工工藝和改變植物次生代謝物的結(jié)構(gòu)等[30-32]。

2 食品體系組成對植物次生代謝物生物利用度的影響

食品是一個(gè)多組分的濃縮系統(tǒng)，由水不溶性物質(zhì)、離子和非離子化合物的復(fù)雜水溶液等組成，且各相可以處于不同的物理狀態(tài)[33]。在食品體系中，營養(yǎng)素被包含在一個(gè)較大的連續(xù)介質(zhì)中，這個(gè)介質(zhì)可能是由細(xì)胞組成的，也可能是加工過程中產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)，它們在不同的長度尺度上可以與介質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu)相互作用[34]。研究表明周圍食品組分的性質(zhì)在一定程度上決定了食品中脂質(zhì)和其他生物活性成分的消化和吸收[35]。食品體系組成對植物次生代謝物生物利用度的影響機(jī)理主要可分為3 個(gè)方面：1）促進(jìn)植物次生代謝物的輸送，并保護(hù)其在胃腸道消化時(shí)免于被氧化或降解[36]；2）通過調(diào)節(jié)消化過程（包括增加胃排空率、分泌激素、改變酶活性、去除消化產(chǎn)物、溶解和運(yùn)輸混合膠束以及促進(jìn)上皮細(xì)胞的吸收）來促進(jìn)植物次生代謝物的釋放、轉(zhuǎn)化和吸收[37]；3）限制植物次生代謝物的釋放，從而降低其吸收和發(fā)揮生理功能的能力[38]。常見的食品體系組成有脂類、蛋白質(zhì)、碳水化合物以及各種維生素等。

2.1 脂質(zhì)

脂質(zhì)經(jīng)過從咀嚼開始的消化過程后，可以轉(zhuǎn)化為胃和小腸的乳化劑[39]。脂質(zhì)能夠溶解包括植物次生代謝物在內(nèi)的化合物，這些化合物能產(chǎn)生令人垂涎的香氣和味道。大量研究表明，植物次生代謝物在被攝入后可能與體內(nèi)脂肪酶結(jié)合使其活性發(fā)生改變，從而對脂質(zhì)的乳化作用進(jìn)行修飾[23]。葉鳳凌等[40]指出，槲皮素、兒茶素、沒食子酸和3,4-二羥基苯乙酸都會對脂氧合酶活性產(chǎn)生抑制，且抑制效果依次降低，其中隨著多酚濃度的增加，酶活性先下降后上升。此外，植物次生代謝物還會與脂質(zhì)相互作用。一方面，這種相互作用可能會影響脂質(zhì)的液滴大小，進(jìn)而影響它們在小腸中的消化吸收。Verkempinck等[41]研究發(fā)現(xiàn)，類胡蘿卜素在胃消化時(shí)與脂質(zhì)形成復(fù)合物，導(dǎo)致消化液中顆粒尺寸增大，從而使其進(jìn)入小腸后消化不完全；另一方面，植物次生代謝物也可能會結(jié)合到小腸的脂質(zhì)液滴中，從而導(dǎo)致乳液的理化性質(zhì)發(fā)生改變。Shishikura等[23]發(fā)現(xiàn)紅茶和綠茶中的兒茶素與脂滴中的磷酸酰膽堿形成的復(fù)合物可以增加液滴尺寸來影響乳液。

一方面，研究表明脂質(zhì)與酚類物質(zhì)之間的相互作用對酚類物質(zhì)的生物利用度有很小或不利影響。Schramm等[42]發(fā)現(xiàn)膳食（如牛奶）中的脂質(zhì)對人體中可可黃烷醇的吸收影響較小。Molinar-Toribio等[43]指出高脂肪高蔗糖飲食組（high-fat high-sucrose，HFHS）大鼠尿液和糞便中葡萄原花青素代謝物的濃度顯著低于標(biāo)準(zhǔn)飲食組（standard，STD），其中HFHS組中苯丙酸這一代謝物的總濃度（0.20 μmol/g）顯著低于STD組（3.32 μmol/g）。這說明高能量飲食會降低腸道中多酚代謝物的生物利用度。另一方面，當(dāng)脂質(zhì)與一些多酚相互作用時(shí)，可以形成包被多酚的脂質(zhì)體，保護(hù)多酚通過胃腸道時(shí)不被降解，從而提高其生物利用度和抗氧化活性[44]。此外，脂質(zhì)對脂溶性植物次生代謝物（如番茄紅素[9]、姜黃素[45]、槲皮素[46]和其他類胡蘿卜素[47]等）生物利用度具有明顯的積極影響。這是因?yàn)樗鼈冊诮?jīng)過口腔-胃消化階段釋放后會溶解到油相中，并形成較好的乳化液形態(tài)。之后，溶解于脂滴中的植物次生代謝物會在小腸階段與游離脂肪酸和膽鹽等成分共同形成混合膠束，隨后其被轉(zhuǎn)運(yùn)至腸上皮細(xì)胞并被人體吸收利用[48]。由于大部分食物中的脂質(zhì)含量較少，因此，為了提高植物次生代謝物的生物利用度，在加工過程中往往會添加一些外源性脂質(zhì)。這是因?yàn)橛椭?jīng)過消化后會水解成游離脂肪酸，有助于更多的植物次生代謝物進(jìn)入到混合膠束中。Moelants等[49]研究發(fā)現(xiàn)在胡蘿卜和番茄消化時(shí)，加入橄欖油會顯著促進(jìn)類胡蘿卜素的微膠束化。但植物次生代謝物的生物利用度也會因油脂的類型以及含量不同有所變化。Mashurabad等[50]通過體外模擬消化和Caco-2細(xì)胞模型研究了添加不同種類和含量的油脂對木瓜中類胡蘿卜素生物利用度的影響，實(shí)驗(yàn)中木瓜分別與添加量為0、1%、2.5%、5%和10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，后同）的食用油共消化，當(dāng)橄欖油添加量為5%時(shí)，番茄紅素的膠束化達(dá)到最大（22.1%）；當(dāng)木瓜與添加量為2.5%的大豆油和椰子油共消化時(shí)，類胡蘿卜素的生物利用度分別從消化前的3.4%增加到了17.2%和8.4%。這是因?yàn)橛椭窟^高時(shí)，甘油三酯水解不完全，會導(dǎo)致類胡蘿卜素的膠束化程度降低，且不飽和脂肪酸的效果優(yōu)于飽和脂肪酸。

2.2 蛋白質(zhì)

食物中發(fā)現(xiàn)的親水性植物次生代謝物，如一些多酚類物質(zhì)，多以酯、糖苷或聚合物的形式存在，不能被人體直接吸收利用[51]。多酚可與蛋白質(zhì)相互作用形成復(fù)合物。當(dāng)足夠多的多酚與蛋白質(zhì)相互作用時(shí)，多酚就可以連接其他多酚-蛋白質(zhì)復(fù)合物進(jìn)一步形成復(fù)合物聚合體，從而改變其生物利用度[52]。多酚通常以非共價(jià)鍵與蛋白質(zhì)結(jié)合[53]，顯示出疏水相互作用，并與蛋白質(zhì)形成沉淀，降低了其在胃腸道中的生物利用度。也有少量的植物次生代謝物以共價(jià)鍵的形式與蛋白質(zhì)結(jié)合[54]。蛋白質(zhì)與酚類物質(zhì)之間的相互作用主要受到蛋白質(zhì)和酚類物質(zhì)種類以及反應(yīng)條件的影響，且其對酚類物質(zhì)生物利用度的影響機(jī)理可能是兩者結(jié)合后會影響酚類物質(zhì)在胃腸道中的釋放和吸收，從而造成其生物利用度的差異。

食品體系中蛋白質(zhì)對植物次生代謝物生物利用度的影響存在爭議。牛奶蛋白對類胡蘿卜素的生物利用度具有積極影響，這可能是因?yàn)榕Ｄ痰鞍紫螽a(chǎn)生的磷酸肽能夠降低界面張力并防止膠束聚集[55]。β-乳球蛋白能夠結(jié)合疏水性化合物（如類胡蘿卜素），并將它們轉(zhuǎn)運(yùn)至腸上皮細(xì)胞的刷狀緣膜，進(jìn)而增強(qiáng)其生物利用度[56]。Ribnicky等[57]通過體外腸消化模型和小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，龍蒿多酚與大豆蛋白相互作用后，會使其在腸消化模型中的轉(zhuǎn)運(yùn)率和小鼠血清中的吸收率分別提高85%和7.3 倍。這可能是因?yàn)榇蠖沟鞍啄芙閷?dǎo)保護(hù)多酚的胃腸道轉(zhuǎn)化，使更多的酚類物質(zhì)在小腸中保持活性。Fu Shishan等[58]研究發(fā)現(xiàn)酸奶可通過增加姜黃素的溶解度提高其生物利用度。然而，與酚類物質(zhì)結(jié)合后，包括消化酶等在內(nèi)的蛋白質(zhì)會發(fā)生構(gòu)型變化，生理活性也隨之改變。同時(shí)蛋白質(zhì)-多酚復(fù)合物也會阻礙消化酶進(jìn)入脂滴，進(jìn)而影響其在消化過程中的釋放和吸收[53]。Duarte等[59]發(fā)現(xiàn)同時(shí)飲用咖啡和牛奶與只飲用咖啡相比，體內(nèi)綠原酸的含量降低了28%，這可能是因?yàn)榕Ｄ讨械牡鞍踪|(zhì)與咖啡多酚之間相互作用形成的復(fù)合物對咖啡多酚生物利用度產(chǎn)生負(fù)面影響。但另一方面，蛋白質(zhì)也能顯示出一定的抗氧化能力，這會防止胃腸道中植物次生代謝物的降解，從而起到改善其生物利用度的作用。Shpigelman等[60]研究表明，當(dāng)β-乳球蛋白和多酚結(jié)合時(shí)，可以保護(hù)多酚不被氧化降解。Lang Yuxi等[61]也觀察到在光照、VC＋光照和蔗糖＋光照3 種劣化處理?xiàng)l件下，牛血清白蛋白均能保護(hù)藍(lán)莓花青素不被降解。然而，當(dāng)牛血清白蛋白與綠原酸結(jié)合時(shí)，在酸性條件下，pH值對兩者的相互作用沒有顯著影響，但隨著pH值的增加，相互作用增加，這可能是綠原酸在堿性條件下能夠自身氧化形成多個(gè)自由基，促進(jìn)了兩者的共價(jià)結(jié)合[62]。因此，pH值變化也可能會對植物次生代謝物的生物利用度產(chǎn)生影響。

2.3 其他物質(zhì)

碳水化合物通?？梢苑譃榭上筒豢上瘍深?。前者可進(jìn)一步分為糖、葡萄糖低聚物和淀粉，后者主要由膳食纖維組成。糖的攝入是調(diào)節(jié)類黃酮生物利用度的重要因素。Kruger等[63]發(fā)現(xiàn)向含有2%果膠的700 μmol/L柚皮素中添加5%蔗糖會降低果膠對細(xì)胞攝取柚皮素的抑制作用，使柚皮素的生物利用度從8%提高到15%。膳食纖維是一大類具有化學(xué)結(jié)構(gòu)多樣性的多糖，其對植物次生代謝物的生物利用度可能存在正反兩方面作用，而影響這一過程的因素主要包括植物次生代謝物的自身結(jié)構(gòu)和與多糖的結(jié)合方式及緊密程度等。水溶性果膠可通過提高消化液黏度來延長消化吸收時(shí)間，提高植物次生代謝物的生物利用度。Nishijima等[64]研究發(fā)現(xiàn)同時(shí)食用槲皮素和果膠（濃度比為1∶4）可改善健康男性對槲皮素的吸收，尿液中槲皮素及其代謝物的排泄量較對照組增加了2.5 倍，且當(dāng)攝入含有高甲氧基果膠和低甲氧基果膠的槲皮素時(shí)，與只攝入槲皮素相比，槲皮素及其代謝物的排泄量分別增加了2.13 倍和1.69 倍。果膠甲基化程度引起槲皮素吸收的改變表明果膠黏度的增加可能影響槲皮素在胃腸道中的溶解度和消化時(shí)間，進(jìn)而提高其生物利用度。pH值變化也能引起酚類物質(zhì)與多糖相互作用的改變，進(jìn)而影響其釋放。Lin Zhuangsheng等[65]研究發(fā)現(xiàn)pH值（2.0、3.6、4.5）可顯著影響花青素與果膠的結(jié)合，且在pH值為3.6時(shí)兩者結(jié)合作用最強(qiáng)。George等[66]卻發(fā)現(xiàn)在堿性條件下，殼聚糖基水凝膠與多酚的結(jié)合增強(qiáng)，而在酸性條件（pH 5）下會加速多酚的釋放。這是因?yàn)樵谔囟ōh(huán)境下會促進(jìn)多糖的分解，多糖結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致結(jié)合多酚的釋放。但其他不溶性膳食纖維會包裹脂溶性植物次生代謝物，阻礙其溶出和進(jìn)一步形成膠束，降低其消化吸收率，從而導(dǎo)致其生物利用度降低[67]。有研究發(fā)現(xiàn)，小鼠食用含纖維素和蘆丁的飲食后，血漿中槲皮素和異鼠李素的濃度比率（0.7±0.3）顯著低于食用含果膠和蘆丁的飲食（2.4±0.8）[19]。根據(jù)目前關(guān)于膳食纖維的文獻(xiàn)可以得出，植物次生代謝物與膳食纖維之間的相互作用會影響其生物利用度[68]。這是因?yàn)橹参锎紊x物與膳食纖維以共價(jià)鍵或氫鍵形式結(jié)合形成的疏水性相互作用（例如類黃酮的羥基與多糖中糖苷鍵的氧原子結(jié)合形成氫鍵）限制了其活性的發(fā)揮。

此外，VC作為一種強(qiáng)抗氧化劑，能夠抑制植物次生代謝物發(fā)生自身氧化反應(yīng)，以提高其生物利用度[69]。Sengul等[70]研究發(fā)現(xiàn)，在體外胃腸道消化模型中，添加抗壞血酸會對石榴中總花青素在腸消化后的含量有促進(jìn)作用。礦物質(zhì)的存在也會影響植物次生代謝物的生物利用度，但相關(guān)方面的報(bào)道較少。Borel等[71]發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)餐中添加營養(yǎng)劑量（500 mg）的鈣，血漿中番茄紅素的濃度在餐后5 h都沒有顯著變化，而攝入對照膳食（不含鈣補(bǔ)充劑）2 h后血漿類胡蘿卜素濃度增加，此外在餐后7 h內(nèi)鈣實(shí)驗(yàn)餐組中血漿番茄紅素濃度顯著低于對照組（低83%）。這證明了膳食來源的鈣能顯著降低人體中番茄紅素的生物利用度，這可能是鈣離子和脂質(zhì)競爭性與番茄紅素結(jié)合，阻礙了番茄紅素向混合膠束的轉(zhuǎn)運(yùn)。鐵與多酚在消化過程中形成的螯合物也會顯著降低多酚含量和抗氧化能力[72]。然而，蔬菜等食物中存在的植酸或其他有機(jī)酸（草酸等）可與礦物質(zhì)形成配合物，使金屬離子的生物利用度降低。Matsumoto等[73]在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著礦物質(zhì)-植酸的加入，黑加侖中花青素濃度明顯提高，證明植酸可以阻止礦物質(zhì)-多酚聚合體的生成，但它與花青素生物利用度的相關(guān)性仍不清楚。

3 加工方式對植物次生代謝物生物利用度的影響

食品加工通常用于延長食品的貨架期及提高其營養(yǎng)價(jià)值，以實(shí)現(xiàn)食品體系組成的改良[74]。這種對食品結(jié)構(gòu)上的修飾會對植物次生代謝物的釋放、吸收和轉(zhuǎn)化等產(chǎn)生重大影響。加工能破壞植物性食物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使得植物次生代謝物更易釋放出來。常用的食品加工方式有熱處理、機(jī)械加工、發(fā)酵和包埋等其他加工方式。

植物次生代謝物在加工過程中的降解或轉(zhuǎn)化為更具活性的分子結(jié)構(gòu)都可能增加其生物利用度。此外，由于植物次生代謝物本身的化學(xué)變化或與食品體系組成的相互作用，食品加工可以產(chǎn)生很多新物質(zhì)，其中一些物質(zhì)可以提高植物次生代謝物的生物利用度以及改善食品的感官特性，而另一些物質(zhì)可能會與植物次生代謝物競爭性吸收，降低植物次生代謝物的生物利用度。已有研究發(fā)現(xiàn)，食品加工引起的化學(xué)反應(yīng)可能會改變食品組分，并且降低植物次生代謝物間的相互作用[19]。常用的食品加工方式及其特點(diǎn)如表2所示。

表2 常用的食品加工方式及其特點(diǎn)Table 2 Common food processing methods and their characteristics

3.1 熱處理

熱處理是最常用的一種食品加工方式。在食品加工中，熱處理不僅能實(shí)現(xiàn)一些功能性的效果，還能起到改善感官特性、滅菌消毒、延長貨架期以及保證食品安全質(zhì)量的作用。一般情況下，任何一種熱處理都會改變飲食中植物次生代謝物的生物利用度，影響機(jī)理可能是熱處理可以導(dǎo)致植物細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的軟化、破裂，進(jìn)而破壞蛋白質(zhì)-多酚等復(fù)合物，促進(jìn)次生代謝物釋放，從而提高其生物利用度[36]；但常見的熱處理過程（如蒸煮）會在不同程度上引起酚類物質(zhì)等植物次生代謝物的降解或異構(gòu)化[75-76]，以及引起果膠等結(jié)構(gòu)和功能性的改變[77]。

熱處理可分為烹飪處理和工業(yè)熱處理。烹飪處理主要有蒸煮、焙烤以及微波加熱等。與熱加工食品相比，生食品中植物次生代謝物的生物利用度較低。Zaccari等[78]研究發(fā)現(xiàn)生胡蘿卜中β-胡蘿卜素的生物利用度非常低，蒸煮過程可將其生物利用度增加3～16 倍；Honda等[79]將番茄漿在120 ℃加熱1 h，其中番茄紅素順式異構(gòu)體的含量由加熱前的6.1%提高至10.0%；俞明君[80]對香菇進(jìn)行不同形式的熱加工后發(fā)現(xiàn)，香菇多酚的生物利用度均略有提高，這可能是經(jīng)過熱處理后，細(xì)胞成分分解并釋放了結(jié)合的酚類物質(zhì)或不可提取的多酚。然而，Kaulmann等[81]通過體外模擬消化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，煮沸和蒸煮分別使總酚含量顯著降低89%和51%。這是因?yàn)楦邷卮龠M(jìn)了酚類物質(zhì)的降解或氧化，從而導(dǎo)致其生物利用度降低。李杰等[82]通過實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，熱處理會造成桑葚酒中花青素的降解，且熱處理溫度越高，處理時(shí)間越長，花青素的保留率越低。此外，除了常用的烹飪方法外，殺菌、漂洗、干燥等工業(yè)熱處理單元操作也會對某些植物次生代謝物的生物利用度造成影響。He Zhiyong等[83]研究發(fā)現(xiàn)對橙汁和葡萄汁進(jìn)行連續(xù)巴氏殺菌后，其中酚類化合物的生物利用度分別提高了6.6%和10.2%。但巴氏殺菌也會對混合水果飲料中總多酚、酚酸和黃酮類化合物的生物利用度產(chǎn)生負(fù)面影響，使其分別降低14%、37%和19%[36]。Kamiloglu等[84]將番茄在70 ℃下干燥36 h后發(fā)現(xiàn)，干燥顯著增加了消化后番茄紅素含量（2.3 倍）、總酚含量（2.0 倍）以及總黃酮含量（2.5 倍）。但熱加工過程也會使食品體系組分發(fā)生各種結(jié)構(gòu)上的物理化學(xué)變化，例如細(xì)胞壁多糖、蛋白質(zhì)和其他基質(zhì)因子發(fā)生降解或修飾[76]。Wu Zhen等[85]發(fā)現(xiàn)將溫度從20 ℃提高至60 ℃，顯著降低了茶多酚與燕麥β-葡聚糖之間的相互作用，這也表明兩者之間以共價(jià)鍵結(jié)合。

3.2 機(jī)械加工

食品機(jī)械加工主要包括碾磨、細(xì)胞破壁技術(shù)（如超微粉碎和榨汁）和微流化等，可直接破壞阻礙植物次生代謝物釋放的各級物理屏障進(jìn)而影響其生物利用度。從理論上講，研磨、粉碎和其他能夠通過降低食品粒徑大小、增加顆粒表面積或破壞植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)、增加細(xì)胞內(nèi)化合物釋放的單元操作都會提高消化過程中植物次生代謝物的生物利用度。有研究發(fā)現(xiàn)在可可粉加工過程中，焙烤后研磨會使原花青素的含量增加5 倍[86]。Hemery等[87]也發(fā)現(xiàn)，在體外模擬消化中，富含麩皮的面包通過超微粉碎后，面包中的對香豆酸、阿魏酸和芥子酸的生物利用度得到改善。這可能是因?yàn)榉鬯楹蟮念w粒表面積變大，增加了胃腸液與細(xì)胞壁中游離或結(jié)合態(tài)酚酸間的相互作用，促進(jìn)了對香豆酸等酚類物質(zhì)的釋放。但也有研究表明，超微粉碎雖然能在一定程度上提高青稞麩皮多酚的含量和抗氧化活性，但隨著粒徑的減小，阿魏酸對α-淀粉酶的抑制率也顯著增加，這是因?yàn)橐恍┓宇愇镔|(zhì)能與α-淀粉酶相互作用從而抑制其活性[88]。馬千程等[89]在探究粉碎程度對蘋果皮中酚類生物利用度的影響時(shí)也發(fā)現(xiàn)，隨著粉碎時(shí)間的延長，粉體粒徑變小、色澤變亮變紅的同時(shí)，蘋果皮中綠原酸和表兒茶素發(fā)生流失，這是因?yàn)槌⒎鬯槭寡心デ恢械臏囟燃彼偕遊90]，導(dǎo)致一些植物次生代謝物的降解。微流化能使顆粒內(nèi)部產(chǎn)生空隙或空腔，顆粒表面積增大，從而導(dǎo)致食品組分緊密結(jié)合的植物次生代謝物的釋放增加。Wang Tao等[91]發(fā)現(xiàn)微流化可改善麥麩的微觀結(jié)構(gòu)，使與多糖結(jié)合在一起的酚類物質(zhì)釋放出來，表面活性酚、堿性酚和酸水解酚的含量分別增加了280%、60%和20%。

榨汁會除去大部分不溶性化合物（如纖維素），因此降低了一些結(jié)合態(tài)植物次生代謝物的生物利用度，例如，榨汁使部分類黃酮物質(zhì)（與纖維素等結(jié)合）的含量從240 mg/100 g下降至30 mg/100 g[92]。但它同時(shí)也減少了不溶性物質(zhì)對植物次生代謝物生物利用度的影響[93]。例如，與食用鮮果相比，橙汁中類胡蘿卜素和黃酮類化合物的生物利用度顯著增加，其中膠束中類胡蘿卜素含量增加至（57.9±5.1）μg/100 g，生物利用度增加了28.3%。

3.3 發(fā)酵

發(fā)酵是用于保存食物、改變其感官特性和增加其營養(yǎng)價(jià)值甚至獲得新食物或飲料的最古老的加工方法之一[94]，能夠改變食品中植物次生代謝物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，并增強(qiáng)其生物活性。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵過程中會產(chǎn)生一系列對人體健康有益的物質(zhì)。例如，發(fā)酵過程產(chǎn)生的小分子有機(jī)酸會促進(jìn)多酚等物質(zhì)的吸收[95]。Kwaw等[96]在研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后的桑葚汁中總酚含量明顯增加。這可能是由于發(fā)酵能使一些糖化酚類物質(zhì)脫糖，從而釋放了植物細(xì)胞壁中的結(jié)合態(tài)多酚。而發(fā)酵過程中還能產(chǎn)生水解酶或脫羧酶，使復(fù)雜的植物次生代謝物水解成更簡單的形式或轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)[97]。王靜雯[98]利用乳酸菌發(fā)酵藍(lán)莓汁時(shí)發(fā)現(xiàn)，與對照相比，發(fā)酵增加了胃腸道消化過程中結(jié)合態(tài)多酚的釋放，發(fā)酵后藍(lán)莓中花色苷在乳酸菌的作用下轉(zhuǎn)化為酚類化合物，使多酚生物利用度增加了5.23%。這是因?yàn)樵谖赶A段，酸性條件下蛋白質(zhì)發(fā)生水解，增加了結(jié)合態(tài)酚酸的釋放量；而在小腸階段，由于微生物和酶的作用，花色苷被脫甲基化和糖基化，并生成了酚酸和醛類。此外，在胃和小腸階段，消化液中綠原酸含量顯著下降且兒茶素未檢出，說明綠原酸和兒茶素可能發(fā)生了降解或轉(zhuǎn)化。

此外，酒精和乳酸發(fā)酵也會使番茄果實(shí)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)部分破壞，番茄紅素等類胡蘿卜素的釋放比例增加，其生物利用度也得到提高[94]。最近的一項(xiàng)研究表明，橙汁經(jīng)乙醇發(fā)酵后類胡蘿卜素的生物利用度增加，并觀察到攝入發(fā)酵橙汁后受試者血漿中β-隱黃質(zhì)和葉黃素的水平分別是攝入未發(fā)酵橙汁受試者的24.6 倍和1.3 倍，且發(fā)酵橙汁中β-隱黃質(zhì)在受試者血漿中的濃度顯著高于未發(fā)酵橙汁，這可能與發(fā)酵能夠改變顆粒大小以及細(xì)胞成分（細(xì)胞壁、質(zhì)體）等有關(guān)[99]。

3.4 其他加工方式

除了上述常用的幾種加工技術(shù)外，還有許多其他加工方式能對植物次生代謝物的生物利用度產(chǎn)生影響。包埋是提高一些不穩(wěn)定營養(yǎng)物質(zhì)生物利用度的常用方法，包埋物主要有乳液、脂質(zhì)體、微膠囊和納米顆粒等。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)將姜黃素包埋在玉米醇溶蛋白-酪蛋白組成的復(fù)合納米顆粒中，姜黃素在腸道中的吸收得到了改善且有更高的生物利用度[100]。陸蘭芳等[101]利用復(fù)合改性小米淀粉穩(wěn)定的Pickering乳液負(fù)載β-胡蘿卜素，經(jīng)過體外模擬消化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該乳液對β-胡蘿卜素有較強(qiáng)的保護(hù)作用，有效提高了其保留率。賦形劑乳液是一類具有特定組成組分，用于與某些果蔬或膳食補(bǔ)充劑共同攝入來提高其中生物活性物質(zhì)生物利用度的水包油型（oil in water，O/W）乳液。Salvia-Trujillo等[102]將兩種不同粒徑的賦形劑乳液與24 mL番茄汁混合后在體外進(jìn)行模擬消化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)番茄紅素的生物利用度分別為12.5%和10.0%，顯著高于對照組中番茄紅素的生物利用度（7.5%）?？傊?，包埋可有效保護(hù)各種植物次生代謝物在胃腸道消化階段不被降解，提高其對光和熱等的穩(wěn)定性[103]，但不同植物次生代謝物的性質(zhì)存在差異，因此要選擇特定的壁材以設(shè)計(jì)合適的食品運(yùn)載體系。

高壓處理（high pressure processing，HPP）是一種能代替巴氏殺菌滅活食物中病原體和酶，并改善其感官特性的新型食品加工方法。有研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)HPP處理過的水果飲料中酚酸和類黃酮的生物利用度高于未處理和熱處理飲料，但總酚的生物利用度較低[36]。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)植物次生代謝物更能抵抗高壓，且高壓會使細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞并促進(jìn)其釋放，但HPP處理可能會使一些食品體系組成和植物次生代謝物之間的相互作用得到增強(qiáng)，從而影響其生物利用度。超高壓均質(zhì)（ultra-high-pressure homogenisation，UHPH）也是一種新型的食品非熱加工技術(shù)，可降低顆粒粒徑，改變液體黏性等。丁瑩穎[104]發(fā)現(xiàn)利用超高壓均質(zhì)處理后的胡蘿卜汁體系中類胡蘿卜素的生物可及性顯著高于未處理組，但隨著均質(zhì)壓力的升高，類胡蘿卜素的生物可及性呈先增加后降低的趨勢，在180 MPa時(shí)達(dá)到最大值（16.45%）。超聲波處理產(chǎn)生的高能量可使食品組分發(fā)生物理化學(xué)變化，破壞食品中一些細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使其中的植物次生代謝物更好地釋放出來。Ramírez-Moreno等[105]研究表明，在80%振幅下超聲處理黑莓汁15 min，與對照組相比，多酚的生物利用度增加了15%。脈沖電場（pulsed electric fields，PEF）會使植物細(xì)胞壁和細(xì)胞膜破裂，改變食品組分性質(zhì)，從而影響食品中一些植物次生代謝物的生物利用度。Ribas-Agustí等[106]發(fā)現(xiàn)PEF處理會影響蘋果中酚類物質(zhì)的生物利用度。以0.01 kJ/kg的PEF處理蘋果后0 h時(shí)發(fā)現(xiàn)，總酚的生物利用度下降；但在24 h后，總酚的生物利用度顯著增加。這很可能是低能量PEF處理對蘋果組織產(chǎn)生非致死性影響，并在24 h內(nèi)誘導(dǎo)酚類化合物生物合成。以1.8 kJ/kg和7.3 kJ/kg的PEF處理蘋果后發(fā)現(xiàn)第二種效應(yīng)，在處理24 h后，蘋果多酚的生物利用度顯著增加，從14%（未處理）分別增加到23%（1.8 kJ/kg）和27%（7.3 kJ/kg）。這可能是因?yàn)楦吣芰縋EF處理破壞了食品組分間相互作用，使更多的酚類物質(zhì)被釋放。冷凍和冷凍干燥都會降低食品中多酚和類胡蘿卜素等的生物利用度，造成這些影響的作用機(jī)制可能是冰晶的形成破壞了細(xì)胞結(jié)構(gòu)和食品組分間相互作用，并改變了這些植物次生代謝物的穩(wěn)定性。Dalmau等[107]研究發(fā)現(xiàn)冷凍和冷凍干燥處理都降低了體外胃消化后蘋果中的總酚含量，在體外消化3 h后，冷凍組和冷凍干燥組中總酚含量顯著降低了（58±4）%和（55±4）%。

4 結(jié) 語

食品體系組成和食品加工可以通過影響各種植物次生代謝物的生物利用度在健康和疾病預(yù)防中發(fā)揮重要作用。食品體系組成可以與植物次生代謝物發(fā)生可逆或不可逆反應(yīng)，一些反應(yīng)對植物次生代謝物的生物利用度有明顯的積極作用（如脂質(zhì)、可消化的碳水化合物和維生素等），而另一些則產(chǎn)生負(fù)面影響（蛋白質(zhì)、膳食纖維和礦物質(zhì)等）。因此，食品體系組成設(shè)計(jì)是提高植物次生代謝物生物利用度的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，可以利用不同食品組分設(shè)計(jì)基于食物的新型遞送系統(tǒng)，以提高膳食中植物次生代謝物的生物利用度。同時(shí)，不同的食品加工技術(shù)不僅會直接影響植物次生代謝物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物利用度，還會改變食品體系的組成。在食品加工過程中，植物次生代謝物可能會被降解、釋放得更徹底或形成新的物質(zhì)。因此，在未來的研究中，需要充分考慮選擇合適的食品加工技術(shù)，以增強(qiáng)富含植物次生代謝物產(chǎn)品的風(fēng)味和色澤，減少化學(xué)反應(yīng)過程中重要物質(zhì)的損失，同時(shí)提高其生物利用度。