植物化學物
由植物代謝產生的末端產物
植物化學物（phytochemicals）是指由植物代謝產生的多種低分子量的末端產物（次級植物代謝產物），並通過降解或合成產生不再對代謝過程起作用化合物的總稱。這些產物除個別是維生素的前體物質外均為非營養素成分，從廣義上講，植物化學物是生物進化過程中植物維持其與周圍環境相互作用的生物活性分子。
1.類胡蘿蔔素：類胡蘿蔔素是水果和蔬菜中廣泛存在的植物次級代謝產物，它們的主要功能之一是使植物顯示出紅色或黃色。在自然界存在的700多種天然類胡蘿蔔素中，對人體營養有意義的大約40～50種。
3.皂甙（saponins：是一類具有苦味的化合物。在豆科植物中特別豐富。過去認為對健康有害，但是人群試驗卻未能證實其危害。現研究認為，其具有抗突變、抗癌、抗氧化和免疫調節作用。
4.芥子油甙（glucosinolates）：存在於所有十字花科植物中，它們的降解產物具有典型的芥末、辣根和花椰菜的味道。其活性物質主要為異硫氰酸鹽、硫氰酸鹽等，具有抗癌、抑制細胞增生、抗炎等多種生物學作用。
6.蛋白酶抑製劑：存在於所有植物中，特別是豆類、穀類等種子中。主要具有抑制腫瘤和抗氧化作用。
7.單貼類：主要存在於調料類植物中。如香菜種子、薄荷等。
8.植物雌激素：存在於植物中，主要為異黃酮和木聚素，既是多酚類，也是植物雌激素，具有雌激素作用和抗雌激素作用。
9.硫化物：包括大蒜及其它球根狀植物中的有機硫化合物。具有抗突變、抗癌、抗氧化劑延緩衰老作用。
10.植酸：又稱肌醇六磷酸酯，是天然存在於穀類和豆類中、富含磷的一種有機化合物。植酸在抗癌、抗氧化、調節免疫功能、抗血小板等方面的生物學活性已被證實。
11.其它：如植物凝血素、葡萄糖二胺、苯酞、葉綠素和生育三烯酚類等。
膳食纖維一詞在1970年以前的營養學中尚不曾出現，是一般不易被消化的食物營養素，主要來自於植物的細胞壁，包含纖維素、半纖維素、樹脂、果膠及木質素等。膳食纖維是健康飲食不可缺少的，纖維在保持消化系統健康上扮演著重要的角色，同時攝取足夠的纖維也可以預防心血管疾病、癌症、糖尿病以及其它疾病。纖維可以清潔消化壁和增強消化功能，纖維同時可稀釋和加速食物中的致癌物質和有毒物質的移除，保護脆弱的消化道和預防結腸癌。纖維可減緩消化速度和最快速排泄膽固醇，所以可讓血液中的血糖和膽固醇控制在最理想的水平。
植物多糖按在植物體內的功能分為兩類：一類是形成植物的支持組織，如纖維素；一類為植物的貯存養料，可溶於熱水成為膠體溶液，可借酶水解后釋放單糖以供應能量，如澱粉、菊糖等。
植物甾醇，是從玉米、大豆中經過物理提純而得，具有營養價值高、生理活性強等特點。植物甾醇可通過降低膽固醇減少心血管病的風險。其廣泛應用在食品、醫藥、化妝品、動物生長劑及紙張加工、印刷、紡織等領域，特別是在歐洲作為食品添加劑非常普遍，廣泛用於食品中以降低人體膽固醇。
植物甾醇對人體具有較強的抗炎作用，具有能夠抑制人體對膽固醇的吸收、促進膽固醇的降解代謝、抑制膽固醇的生化合成等作用；用於預防治療冠狀動脈粥樣硬化類的心臟病，對治療潰瘍、皮膚鱗癌、宮頸癌等有明顯的療效；可促進傷口癒合，使肌肉增生、增強毛細血管循環；還可作為膽結石形成的阻止劑。此外，植物甾醇還是重要的甾體藥物和維生素D3的生產原料。
酚類化合物包括了一類有益健康的化合物，其共同特性是分子中含有酚的基團，因而具有較強的抗氧化功能。酚類化合物主要作用：
一、抗氧化：植物中所含的多酚化合物是重要的抗氧化劑，可以保護低密度脂蛋白免受過氧化，從而防止動脈粥樣硬化和體內過氧化反應的致癌作用。
五、類雌激素作用：適量的類雌激素可減少更年期女性的癥狀，一般無副作用。
有機硫化合物指分子結構中含有元素硫的一類植物化學物，它們以不同的化學形式存在於蔬菜和水果中。有機硫化學物的生物學作用主要是抑癌和殺菌。
一、多烯類色素：主要有胡蘿蔔素、番茄紅素。具有抗氧化、延緩衰老、抑制腫瘤等作用。
二、酚類色素：主要有花青素、花黃素等。
中草藥中含有生物鹼、植物多糖、類黃酮、甾醇、酚類化合物、皂甙等多種複雜的活性成分，對生理功能具有明赤的調節作用。
指植物中存在一類不屬於已知營養素的物質，它們有調節植物生長、代謝、防禦病蟲害等作用，對人體也有促進生長發育、調節代謝、抵禦危害，改善保健功能的物質。
一、植物化學物概念 植物由種類繁多的化學物質組成，根據其代謝產物的產生過程將代謝產物分為初級代謝 產物和次級代謝產物。次級代謝產物是植物的代謝產生的多種低分子量末端產物通過降解或 合成長生不再對代謝過程起作用的化合物。這些產物除個別是維生素的前體物外均為非營養 成分，現已將它們統稱為植物化學物。從廣義上講，植物化學物生物進化過程中植物維持其 與周圍環境互相作用的生物活性分子。植物次級代謝產物對植物本身而言具有多種功能，如 保護其不受雜草、昆蟲及微生物侵害，作為植物生長調節劑或形成植物色素，維繫植物與其 生長環境之間的互相作用等。從化學結構上講，這些次級代謝產物種類眾多；從數量上講，與初級代謝產物相比又微乎其微。然而直到近年來營養科學工作者才開始系統地研究植物中 這些生物活性物質對機體健康的促進作用。植物次級代謝產物對健康具有有益和有害的雙重作用。過去我們認為並一直強調在植物 性食品中它們是天然毒物並對人體健康有害，或因限制營養素的利用而被認為是“抗營養”物質。對植物化學物有益作用的認識食慾對農場動物的觀察。大量的流行病學調查結果證明，在蔬菜和水果中含有一些生物活性物質，它們具保護人圖和預防諸如心血管疾病和癌症等慢 性病的作用，因此又重新引起了營養科學工作者對植物化學物的興趣。
二、植物化學物的分類和來源 植物化學物可按照它們的化學結構或者功能特點進行分類。
（一）類胡蘿蔔素 類胡蘿蔔素是水果和蔬菜中廣泛存在的植物次級代謝產物，它們的主要功能之一是使植 物顯示出紅色或黃色。通常根據極性基團的存在與否將類胡蘿蔔素分成無氧和含氧兩種類 型。主要有無氧的α-和β-胡蘿蔔素和番茄紅素，有氧的黃體素、玉米黃素和β9-隱黃素。
（二）植物固醇 植物固醇主要存在於植物的種子及其油料中，主要有β-谷固醇豆固醇和菜油固醇。
（三）皂甙 皂甙是一類具有苦味的化合物，它們可與蛋白質和脂類形成複合物，在豆科植物中皂甙 特別豐富。
（四）芥子皂甙 戒子皂苷存在於所有十字花科植物中，它們的降解產物具有典型的芥末、辣根和花椰菜
的味道。
（五）多酚 多酚是所有酚類衍生物的總稱，主要為酚酸（包括羥基肉桂酸）和類黃酮，後者主要存 在於水果和蔬菜的外層及整粒的穀物中（木聚素） 。新鮮蔬菜中的多酚可高達 0.1％，最常見 的類黃酮是槲皮素。
（六）蛋白酶抑製劑 植物蛋白酶抑製劑存在於所有植物中特別是豆類、穀類等種籽中含量更高。哺乳動物腸 道中的蛋白酶抑製劑主要阻礙內源性蛋白酶的活性導致機體加強消化酶的合成反映。
（七）單萜類 調料類植物中所有的植物化學物主要是典型的食物單萜類質，如薄荷中的薄荷醇、香菜 種籽中的香芹酮、柑橘油中的檸檬油精。
（八）植物雌激素 植物雌激素是存在於植物中，可結合到哺乳動物體內雌激素受體上併發揮類似於內源性 雌激素作用的成分。異黃酮和木聚素在化學機構上均是多酚類物質，但是也屬於植物雌激素。異黃酮幾乎全部存在於大豆和大豆的製品中，木聚素在亞麻種籽和糧食製品中較高。
（九）硫化物 植物次級代謝產物中的硫化物包括所有存在於大蒜和其他球根狀植物中的有機硫化物。大蒜中的主要活性物質是氧化性使得二丙稀基二硫化物，亦稱蒜素，蒜素中的基本物質是蒜 苷。
（十）植酸 又稱肌醇六磷酸酯，是天然存在於穀類和豆類食物中、富含磷的一種有機化合物。植酸 主要存在於種籽胚層和穀皮中。除上述各種植物次級代謝產物外，還有一些植物化學物沒有歸屬到上述分類中，例如植 物凝血素、葡萄糖二胺、苯酞、葉綠素和生育三稀酚類等。
三、植物化學物的生物學作用 植物化學物具有多種生理作用，主要表現在以下幾個方面。
（一）抗癌作用 癌症的發生是一個多階段過程，植物化學物幾乎可以在每一個階段抑制腫瘤的發生。從 不同的實驗系統（離體、動物、人）可獲得有關蔬菜、水果以及提取的植物化學物的抗癌作 用資料。在動物試驗中，均獲得了植物化學物抑制自發性腫瘤和化學物誘導性腫瘤的證據。
但值得指出的是人群研究，特別是流行病學的干預實驗或生物標記的相關研究將具有重要的 意義。植物化學物(如芥子油甙、多酚、單萜類、硫化物)均可通過抑制 I 相酶和誘導Ⅱ相酶來 抑制致癌作用；在人體試驗中，每日食用 300g 布魯塞爾芽甘藍可增加男性的 GST 活性，但 對女性無作用。某些酚酸可與活化的致癌劑發生公假結合併掩蓋 DNA 與致癌劑的結合位點，這種作用機制可以抑制由 DNA 損傷所造成的致癌作用。現已證實植物雌激素對機體激素代 謝有影響。已知雌激素對某些腫瘤生長有輕度促進作用，植物性雌激素在人肝臟可誘導性激 素結合球蛋白的合成，這樣就可增加雌激素與該種轉運蛋白的結合，從而降低了雌激素促腫 瘤生長的作用。植物化學物抗癌作用的另一種可能機制是調節細胞生長次級膽汁酸可因具有促進細胞 增生的作用有利於促進結腸癌的發生，而植物化學物也能對次級膽汁酸這類代謝產物的內源 性形成產生影響。
（二）抗氧化作用 癌症和心血管疾病的發病機制與反應性氧分子及自由基的存在有關。現已發現的植物化 學物，如類胡蘿蔔素、多酚、植物雌激素、蛋白酶抑製劑和硫化物等具有明顯的抗氧化作用。某些類胡蘿蔔素(如番茄紅素和斑蝥黃)與β-胡蘿蔔素相比，對單線態氧和氧自由基具有更有 效的保護作用。在植物源性食物的所有抗氧化物中，多酚無論在數量還是在抗氧化作用上都 是最高的。血液中 LDL 膽固醇濃度是動脈硬化症的主要原因，但 LDL 膽固醇只有經過氧化 后才會引起動脈粥樣硬化。有報道紅葡萄酒中的多酚提取物以及黃酮醇(槲皮素)在離體試驗 條件下與等量的維生素相比，可更有效的保護 LDL 膽固醇不被氧化。某些種類的蔬菜對 DNA 氧化性損傷具有保護作用，每天食用 300g 布魯塞爾芽甘藍共 3 周的人群與同樣時間內每日食用 300 g 元芥子油甙蔬菜的人群相比可明顯降低 DNA 的氧化 性損傷，人體每天攝人的具有抗氧化作用的必需營養素只有 100 mg，然而每天攝入的具有 抗氧化作用的植物化學物卻超過了 1 g．這就說明並強調了植物化學物作為抗氧化劑對減少 癌症發生危險性的潛在生理作用，以及多吃蔬菜和水果的重要意義。
（三）免疫調節作用 免疫系統主要具有抵禦病原體的作用，同時也涉及到在癌症及心血管疾病病理過程中的 保護作用。迄今為止，已經進行了很多有關多種類胡蘿蔔素對免疫系統的刺激作用的動物試 驗和干預性研究，其結果均表明其對免疫功能有調節作用。但其他植物化學物對免疫系統功 能的影響，目前只作了較小範圍的研究。還有多數研究表明類黃酮具有免疫抑制作用；而皂
甙、硫化物和質酸具有增強免疫功能的作用。
（四）抗微生物作用 自古以來，某些食用性植物和調料植物就被用來處理感染。後來由於磺胺及抗生素的發 現以及它們成功的抗感染作用，使人們降低了從食物中尋找具有抗感染作用的植物成分的興 趣。但近年來，考慮到化學合成物的副作用，又重新掀起了從植物食物中尋找具有抗微生物 作用成分的熱潮。早期研究已證實球根狀植物中的硫化物具有抗微生物作用。蒜素是大蒜中的硫化物，具 有更強的抗微生物作用。芥子油甙的代謝物異硫氰酸鹽和硫氰酸鹽同樣具有抗微生物活性。混合食用水芹、金蓮花和辣根后，泌尿道中的芥子油甙代謝物能夠達到治療濃度，但單獨食 用其中一種則不能達到滿意的療效。在日常生活中可用一些漿果，如酸梅和黑莓來預防和治療感染性疾病。一項研究表明，可見經常食用這類水果可能會起到抗微生物作用。
（五）降膽固醇作用 動物實驗和臨床研究均發現，以皂甙、植物固醇、硫化物和維生素 E 為代表的一些物 質有降低血膽固醇血清水平的作用，血清膽固醇降低的程度與食物中的膽固醇和脂肪含量有 關。植物化學物可以抑制肝中膽固醇代謝的關鍵酶、其中最重要的是羥甲基戊二酸單醯 CoA 還原酶，其在動物體內可被生育三稀酚和硫化物所抑制。植物化學物所具有的其他促進健康的作用還包括調節血壓、血糖和血凝以及抑制炎症等 作用。四、不同類型的植物化學物學功能研究概況 對 200 多項流行病學研究結果進行分析，證實了大量食用蔬菜和水果可以預防人類多種 癌症。通常蔬菜和水果攝入量高的人群較低攝入量的人群癌症發生率大約低 50%。新鮮(生) 蔬菜和沙拉可明顯降低癌症發生的危險性，對胃腸道、肺和口腔／喉的上皮腫瘤證據最充實。對激素相關腫瘤抑制作用的證據較少，但乳腺癌和前列腺癌的第發病率似乎與食用大量蔬菜 有關。根據目前現有的知識，很難區分蔬菜和水果中的每一種成份(如必需營養素、膳食纖維、植物化學物)降低疾病危險性的作用。因此在流行病學研究中還要進行人群干預實驗來進一 步證實蔬菜和水果的促健康作用與攝人植物化學物之間是否存在因果關係。目前已建立了食物和體液中多種植物化學物的檢測方法，而且能夠對其濃度、生物利用率和生物動力學進行評價。