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摘要

在本研究中，我们研究了甜菜根提取物汁的植物化学成分含量、心血管作用、抗氧化、抗炎和抗肿瘤作用。它非常丰富，在越南通常被称为“铜登”。阿育吠陀文献表明，甜菜根提取物具有心血管作用、抗氧化、抗炎和抗肿瘤特性。甜菜（Beta Vulgaris，甜菜）根汁提取物传统上用于医疗、营养和健康方面，除了其丰富的矿物质和维生素外，其抗氧化特性有助于防止癌症的形成，因此是一种强大的抗癌剂。在这篇研究文章中，我们讨论了甜菜根提取物果汁的生物命运，特别强调了膳食无机硝酸盐在心血管系统中的作用。采用ICP-OES对甜菜根进行了植物化学分析。测量饮食硝酸盐对血压的影响，测量收缩压和脉搏率。通过低氮水平和高氮水平测定甜菜根提取物诱导癌细胞凋亡和坏死的效果。用生长培养基测定甜菜根提取物的抗氧化性能，以发酵液占井中总重量的百分比表示。采用稳健的分析HPLC-DAD-MS技术测量倍他林水平。

关键词

甜菜根，甜菜根汁，植物化学，抗氧化，一氧化氮，心血管作用，抗炎，抗肿瘤

介绍

甜菜根(Beta Vulgaris）作为一种风味剂，包括银甜菜、糖甜菜、饲料甜菜和甜菜;它是藜科(chenopodiaceae)的一员(图1)。甜菜根在生长季节会产生肿胀的根和绿色的顶部。目前分布在世界各地，特别是南美，包括墨西哥南部、印度、泰国和越南;但最初来自德国。它通常是用来做沙拉的，而不是用来生产糖。它可以煮，漂白，蒸或煮。甜菜根是一氧化氮最丰富的食物来源之一。它可以促进身体的血液流动，包括大脑、心脏和肌肉。它有助于打开心脏血管，允许更多的氧气流入;它还通过降低收缩压和舒张压机制降低心血管疾病的发生率。

图1。甜菜根(甜菜根)作调味剂

在活的有机体内，我们已经证明，摄入甜菜根汁(膳食硝酸盐)会导致血浆亚硝酸盐浓度增加。在所有健康患者中，它显著降低血压，抑制血小板聚集，防止内皮功能障碍。该研究采用随机、双盲、交叉设计，治疗期由至少10天的洗脱期分开。血压的下降持续到饮用果汁24小时后。补充亚硝酸盐后收缩压和脉搏没有明显变化。然而，舒张压降低了约4mmHg。

健康饮食中最重要的组成部分是食用植物产品。蔬菜和水果已被证明具有营养和治疗作用。从甜菜根汁中提取的植物化学物质被发现是产生这些效应的原因，包括维生素、矿物质和治疗效果。酚类化合物，如佛兰酮类化合物、酚酸和酚酰胺、β-异丁烷、外阴黄质I和II。它们都具有抗缺血、抗炎、抗氧化和抗癌作用。

本文研究了甜菜根汁的一些理化性质。在南加州，我们有类似于亚洲的热带气候国家，它也是我们种植甜菜根树的最佳地方。在美国南加州，在康宝莱营养转化研究和临床药理学的帮助下，我们评估了甜菜根汁。甜菜根去梗，洗净，切成薄片，磨碎成泥。果汁从糖浆中提取到水中，并加入糖浆。最后，在85摄氏度下对其进行巴氏杀菌，并在室温下冷却。

然后，将甜菜根汁给俄亥俄州纽约市的健康志愿者和美国南加利福尼亚州康宝莱公司的员工测量血压，并给美国俄亥俄州纽约市和越南HCM市的实体瘤癌症患者进行抗肿瘤效果评估。数据已由统计学、实验室分析员进行测量和分析。这些研究于2016年1月至2018年6月在美国俄亥俄州纽约、南加州和越南HCM市进行。

材料和方法

甜菜根汁的矿物质成分

烘箱干燥法使果汁的钾值显著提高到875。Mg与新鲜果汁样品(230mg)相比，钾值最低，且各果汁样品间差异显著(p>0.05)。鲜榨果汁的铁含量最高(21mg);其次是烘干样品，含16毫克铁，晒干样品含15毫克铁。果汁的钙含量不受太阳晒法的影响。干燥法提高了果汁中镁的含量;与鲜榨果汁的镁值为34mg相比，烘干样品显著增加至102mg，晒干样品为51mg。结果表明，如表1所示的干燥方法对果汁样品的硝酸盐含量没有影响。

表1。甜菜根汁中的矿物质成分

矿物组件(毫克)	新鲜果汁样品	晒干果汁样本	烤箱衍生果汁样品
硝酸盐	0.04	0.04	0.04
钾	230	327	875
铁	20.	15	16
钙	3.1	3.6	3.9
镁	34	51	One hundred.

膳食硝酸盐降低血压

在摄入甜菜根汁或水之前的一小时内，两组之间的血压没有差异。与水对照组相比，摄入果汁后1小时的血压开始下降（图2）。收缩压的峰值差异在摄入后2.5小时达到，下降11+/-2mm Hg（P<0.01），而舒张压和MAP的峰值差异在摄入后3小时分别出现9+/-2mm Hg和8.2+/-mmHg的变化（均P<0.01）（图2）.在2.4小时时，甜菜根汁的收缩压比水低4.5毫米汞柱。然而，与-1小时相比，甜菜根汁摄入后24小时收缩压显著降低约6毫米汞柱。在甜菜根汁或水摄入后1至6小时内，平均心率没有显著改变。

图2．甜菜根汁对(a)舒张压、(b)收缩压、(c)心率、(d)唾液吐与吞咽对甜菜根汁后收缩压变化的影响。+ P < 0.05, P < 0.01, + + + + + P < 0.001

甜菜根汁代谢机理

摄入甜菜根汁后，血浆硝酸盐浓度迅速增加（30分钟内），在1.5小时达到峰值。高达25%的血浆硝酸盐也通过唾液排出[1,2]，但绝大多数被吸收的无机硝酸盐最终通过尿液排出。其结果是为定居在舌背表面的细菌表达的硝酸还原酶提供底物，导致硝酸盐还原为亚硝酸盐。亚硝酸盐被吞食，然后在胃部的酸性环境中被还原为一氧化氮（NO）或作为亚硝酸盐重新进入循环（图3）。亚硝酸盐介导血压的下降，最近的证据表明亚硝酸盐在人体内是有效的血管扩张剂[3]，并且这种血管扩张活性很可能是所证明的血压效应的基础。亚硝酸盐的这种活性归因于其化学还原为有效的血管扩张剂一氧化氮（NO）。来自膳食硝酸盐的亚硝酸盐是在人类胃肠道酸性条件下非一氧化氮合酶（NOS）独立产生一氧化氮（NO）的底物[4,5]。

图3。从食用甜菜根汁中提取的膳食硝酸盐的代谢

(L)图:系统吸收的硝酸盐在唾液腺中浓缩10xs，并经过肠-唾液循环，在那里它被还原为亚硝酸盐细菌硝酸还原酶在舌背表面，并吞入胃，提供系统可用的亚硝酸盐/NO的来源。

（R） 专家组：亚硝酸盐在动脉循环中被输送到阻力血管，在阻力血管中，较低的氧张力有利于亚硝酸盐还原为一氧化氮，从而导致血管扩张并随之降低血压。

志愿者：纳入标准为18-45岁健康志愿者，由医务助理筛查。排除标准为任何严重疾病史，包括传染病或全身用药（包括口服避孕药）和吸烟史。在研究开始前的12小时内，志愿者们被要求不吃任何含咖啡因的高硝酸盐含量的食物或饮料（甜菜根、绿叶蔬菜），并在早上喝甜菜根汁之前禁食。

血压测量:采用全自动欧姆龙7系列血压仪，按照标准方案测量血压，受试者坐着;在每个时间点至少测量三个BP，并使用所有三个读数的平均值。

甜菜根的植物化学成分及其抗氧化、抗炎和抗癌特性：

甜菜根含有丰富的植物化学成分，包括抗坏血酸、类纸屑酸、酚酸和黄酮类化合物[6-8]。甜菜碱[9,10]是在甜菜根中发现的一种高生物活性色素。甜菜碱具有较高的抗氧化和抗炎能力，在人体内具有多样性。甜菜根在以氧化应激和慢性炎症(如肝病、关节炎甚至癌症)为特征的临床病理中有很好的作用(图4)。

图4。甜菜根中潜在的生物活性化合物

甜菜碱是甜菜根中含量最丰富的甜菜碱(300-600 mg.kg-1)，是最有效的脂质过氧化抑制剂。Betalains的高抗氧化活性似乎源于其特殊的供电子能力，以及它能够消除针对细胞膜[11]的高活性自由基。甜菜根还含有几种高度生物活性的酚类物质，如咖啡酸、儿茶素和芦丁，它们也被认为是优秀的抗氧化剂[12,13]。亚硝酸盐和其他一氧化氮(NO)以及甜菜根已经被证明可以抑制自由基的形成，并直接清除活性氧和氮(RONS)(即紫外线辐射、外源性物质)，如过氧化氢和超氧化物，这表明硝酸盐也可能具有抗氧化作用[14-16]。甜菜根汁抑制体内2,2-二苯基-1 -苦基肼(DPPH)的形成。DPPH主要见于卵巢癌、鼻窦癌和副鼻窦癌。有趣的是，在DPPH中，甜菜根汁的抗氧化能力远远大于更知名的蔬菜汁，如胡萝卜、西红柿和果汁，如菠萝和橙汁(图5)。

图5。肿瘤患者不同水果和甜菜根汁对2,2-二苯基-1-苦味酸（DPPH）抑制能力（%）的比较

甜菜根提取物和甜菜碱已经成为有效的抗炎剂。它干扰了促炎信号级联。其中最重要的是核因子- kappa B (NF-kB)级联，它直接激活和转录大多数调控和放大炎症反应(即趋化因子、细胞因子、吞噬细胞和凋亡细胞)的基因靶标[17]。因此，NF-kB活性在慢性疾病的炎症过程中发挥着核心作用。甜菜碱也被证明能显著抑制环氧化酶-2 (COX-2)的表达，COX-2是促炎花生酸代谢产物前列腺素的重要前体分子[18,19]。之前的研究[20]也发现甜菜碱的浓度高于酚类化合物。这给制药行业提出了一个可能的问题，即足够剂量的富含甜菜碱的甜菜根补充剂可能会对新推出的合成药物产生消炎作用(图6)。

图6。说明对细胞攻击的反应中的炎症级联反应以及倍他林化合物可能表现出抑制作用的可能途径

有趣的是，甜菜根汁(富含甜菜碱)能缓解骨关节炎患者的炎症和疼痛。每天连续饮用500mL后10天，促炎细胞因子、肿瘤坏死因子- α (tnf - α)和白细胞介素-6 (INL-6)分别从40%降至9%和29%降至20%。

维生素C和酚类化合物

维生素C含量按美国标准测定。测量维生素C含量的方法包括在酸性环境中，使用蓝色染料2.6-二氯苯基异丙基苯酚将L-抗坏血酸（ASC）氧化为脱氢羟丁酸（DHA）。酚类化合物按照Hallmann[21]所述的方法，使用高效液相色谱法（HPLC）进行测定。然后以3920 x g离心样品。从试管中收集1mL提取物，并以22.8x g重新离心。500ml提取物转移至HPLC小瓶中并进行分析。

诱导癌细胞凋亡和坏死

发酵甜菜根汁提取物对卵巢癌细胞株的影响见表2。与传统甜菜根汁提取物相比，有机甜菜根汁提取物诱导卵巢癌细胞晚期凋亡和坏死水平更高，且生长在低水平氮肥(LNF)的甜菜根。与其他浓度相比，最高浓度的提取物诱导的早期凋亡显著增加。同时，它还能激活最低水平的卵巢癌晚期细胞凋亡和坏死。

表2。研究了有机(ORG)和常规(CONV)两种栽培方式下低(LNF)和高(HFN)施肥水平、发酵甜菜根汁提取物浓度对早期、晚期细胞凋亡、坏死和活细胞的影响

因素	早期细胞凋亡	晚期凋亡	坏死	活细胞
组织级	56.2 + / - -11.0	265.2+/-94.0.b	215+/-42.2b	90.2 + / - -4.1
转换LNF电平	120.2 + / - -25.7 b	109.2+/-58.4a	82.8 + / - -25.2	107.4+/-6.2b
组织HNF级别	74.2 + / - -14.2	256.2 + / - -115.4	200.2 + / - -63.2	92.4 + / - -8.2
提取(ORG + CONV) 0.025%	62.2+/-15.1a	269.2+/-76.1b	175.2 + / - -361.2 b	95.1 + / - -3.1
提取（组织+转换）0.0125%	79.2+/-13.2a	267.2+/-101.6b	206.2+/-60.1b	90.2 + / - -6.2

细胞凋亡的研究是通过膜联蛋白V和碘化丙啶标记进行的，这使得能够在细胞凋亡和坏死的早期和晚期识别细胞。应用膜联蛋白V结合荧光色素，可使用流式细胞仪（FACSCibur）检测表面凋亡和坏死。培养物在24孔培养板上保持3天，每孔10万个细胞（表3）。

表3.维生素C、酚酸与卵巢癌、口腔癌和鼻癌细胞的相关性

化合物	提取物浓度	早期细胞凋亡	晚期凋亡	坏死	活细胞
有机维生素C	0.025%	+ 0.6	NS	NS	NS
类黄酮	0.05%	NS	NS	+0.65	NS
酚酸	0.05%	NS	+ 0.95	+ 0.9	-0.9
Betanin-3-O-glucoside	0.025%	NS	+ 0.7	NS	NS
Betanin-3-O-Glucoside传统果汁	0.0125%	NS	-0.7	NS	-0.7

因此，它证明了由ORG甜菜根制成的甜菜根汁提取物比CONV甜菜根提取物对这些肿瘤细胞的晚期凋亡和坏死有更强的作用，它证明了甜菜青素阻碍了癌症过程

甜菜根汁中抗氧化剂含量与卵巢癌、鼻癌反应的相关性分析

当提取物浓度为0.025%时，ORG果汁中的维生素C含量与细胞早期凋亡呈显著正相关。在0.025%浓度的提取物中，ORG发酵汁提取物中的甜菜碱-3-O-葡萄糖苷含量与晚期细胞凋亡呈正相关。对于浓度为0.0125%的提取物，CONV果汁中的甜菜碱-3-O-葡萄糖苷含量与卵巢细胞晚期凋亡之间存在负相关关系，见表2。

结论

甜菜根（B）甜菜根（eta Vulgaris）汁可介导心血管效应、抗氧化、抗炎和抗肿瘤，结果表明甜菜根汁可用于治疗心绞痛、疼痛管理以及化疗药物。不同研究的结果表明，需要在不久的将来实现治疗优势。

确认

我们非常感谢康宝莱制药公司所有的生物统计学家为我们提供实验室数据的数据分析。感谢康宝莱制药所有员工允许我们使用实验室。感谢纽约布朗克斯-黎巴嫩医院内科和精神病学中心的所有工作人员。感谢越南HCM市医药大学耳鼻咽喉科、妇产科的所有工作人员;美国俄亥俄州州立大学医学院生物化学与药理学、家庭医学系;美国纽约州奥尔巴尼市奥尔巴尼大学医学中心内科肾脏科的所有内科工作人员;越南HCM市Pham Ngoc Thach医科大学心脏病学系的所有心脏病学工作人员内科医生;越南灿苴市芳洲国际医院的心脏科医生;加州大学洛杉矶分校医学院预防医学系主任，美国加州。感谢洛杉矶县医院病理实验室和美国洛杉矶南加利福尼亚凯克大学的工作人员。 IRB Review approved by New York, Ohio, USA. IRB Rev ew approved by Vietnam Board of Medicine and Pharmacy since the article related to botanical pharmacology and pharmacogenomic.

参考文献

1. (2004)硝酸盐、细菌与人体健康的关系。Nat Microbiol牧师2: 593 - 602。(Crossref)
2. [陈志强，陈志强，陈志强等(2002)硝酸盐对唾液中亚硝酸盐形成的影响。食品和化妆品毒理学14: 549 - 552。
3. Cosby K, Partovi KS, Crawford JH, Patel RP, Reiter CD, Martyr S, et al.(2003)脱氧血红蛋白将亚硝酸盐还原为一氧化氮会扩张人体循环。自然医学9: 1498-1505.
4. 本杰明N，奥德里斯科尔F，道格尔H，邓肯C，史密斯L等（1994）胃无合成。自然368: 502(Crossref)
5. Lundberg J, Weitzberg E, Lundberg J, Alving K(1994)人的胃内一氧化氮生产:在排出空气中的测量。肠胃35: 1543-1546.
6. Georgiev VG，Weber J，Kneschke E-M，Denev PN，Bley T，等（2010年）来自完整植物和红甜菜根Beta vulgaris cv毛状根培养物的betalain提取物的抗氧化活性和酚含量。底特律深红色。人类营养植物食品65: 105-111.
7. Kujala TS、Vienola MS、Klika KD、Loponen JM、Pihlaja K等（2002）四种甜菜根（普通甜菜）品种的甜菜醛和酚类成分。欧洲食品研究与技术214: 505-510.
8. Wootton Beard PC，Ryan L（2011）甜菜根汁丸是一种重要且方便的生物可利用抗氧化剂来源。功能食品杂志3: 329 - 334。
9. Lee CH，Wettasinghe M，Bolling BW，Ji LL，Parkin KL（2005）Betalains，来自红甜菜根（Beta vulgaris L.）提取物的第二阶段酶诱导成分。营养癌53: 91-103.(Crossref)
10. Vulic JJ、Cebovic TN、Canadanovic Brunet JM、Cetkovic GS、Canadanovic VM、Djilas SM等。（2014）甜菜根渣提取物的体内外抗氧化作用。功能食品杂志2014，6:168-175。
11. Kanner J，Harel S，Granit R（2001）Betalains是一种新型的膳食阳离子化抗氧化剂。农业与食品化学杂志49: 5178 - 5185。
12. Frank T，Stintzing FC，Carle R，Bitsch I，Quaas D，StraßG，et al.（2005）健康人食用红甜菜汁后的β-半乳糖尿药代动力学。药理学研究52: 290 - 297。
13. Manach C, Williamson G, Morand C, Scalbert A, Rémésy C(2005)多酚在人体中的生物利用度和生物功效。I.回顾97项生物利用度研究。美国临床营养学杂志81: 230 - 242年代。
14. (2010)膳食无机硝酸盐对心血管健康和疾病的影响。心血管研究89: 525-532.
15. Wink DA，Hines HB，Cheng RY，Switzer CH，Flores Santana W，Vitek MP，等。（2011）免疫反应中的一氧化氮和氧化还原机制。白细胞生物学杂志89: 873-891.
16. 文克达，米兰达KM，埃斯佩MG，普鲁塔RM，休伊特SJ等（2001）一氧化氮抗氧化作用的机制。Antioxid氧化还原信号3: 203 - 213。(Crossref)
17. Baker RG, Hayden MS, Ghosh S (2011) NF-IºB，炎症和代谢疾病。细胞金属底座时间为13:月11日至22日。(Crossref)
18. Vidal PJ，Lopez Nicolas JM，Gandia Herrero F，Garcia Carmona F（2014）通过天然β-胡萝卜素和半合成类似物使脂氧合酶和环氧合酶失活。食品化学154: 246 - 254。
19. Zielinska Przyjemska M，Olejnik A，Dobrowolska Zachwieja A，Grajek W（2009）甜菜根汁和薯片对肥胖个体中性粒细胞氧化代谢和凋亡的体外影响。植物疗法的研究23: 49-55.
20. Reddy MK, Alexander-Lindo RL, Nair MG(2005)天然食物色素对脂质过氧化、环氧合酶和人肿瘤细胞增殖的相对抑制作用。农业与食品化学杂志53: 9268 - 9273。
21. Hallmann E(2012)有机栽培和常规栽培对番茄品种营养价值和生物活性物质含量的影响。食品和农业科学杂志92: 2840-2848.