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第四章 蔓越莓:A 型原花青素
缩合单宁
原花青素(proanthocyanidins,PACs),又称缩合单宁,是由儿茶素、表儿茶素等黄烷-3-醇单元连成的链,这些单元也存在于茶和可可中。原花青素在植物中分布很广:葡萄籽、苹果、可可豆、茶、许多浆果。浓茶或年轻红酒那种发干、发涩的口感就来自它们,因为它们会与唾液中的蛋白质结合。在酸中加热时,它们会释放出有色的花青素,名字也由此而来。
原花青素链上的单元,通常由一个单元的 4 位碳与下一个单元的 8 位(或 6 位)碳之间的一根碳–碳键相连,这叫 B 型连接。A 型连接则还多一根键:上方单元的 2 位碳与下方单元 7 位碳上的氧之间,经由氧原子形成一根醚键。双重连接让两个单元之间的接合更加刚性,也改变了分子的形状。原花青素 A2,即两个表儿茶素单元以 A 型连接构成的二聚体,是最简单的例子。
证据
Foo 等人分离出了蔓越莓(Vaccinium macrocarpon)中在实验室测试里能抑制尿路致病性 P 菌毛大肠杆菌黏附的原花青素。它们主要由表儿茶素单元组成,以四聚体和五聚体为主,至少含一个 A 型连接;最常见的末端单元是原花青素 A2 (Foo et al. 2000)。Howell 等人把蔓越莓汁饮料中的原花青素,与葡萄汁、苹果汁、绿茶和黑巧克力中的 B 型原花青素作比较:蔓越莓原花青素在 60 µg/mL 时就能在体外阻止黏附,葡萄原花青素只在 1,200 µg/mL 时有轻微活性,其余都没有活性;志愿者喝蔓越莓汁饮料后,尿液中检出抗黏附活性,喝其他产品后则没有 (Howell et al. 2005)。
许多植物都含有一些 A 型原花青素;蔓越莓不寻常之处在于,A 型在它的原花青素中占很大比例。
细菌怎样附着
引起膀胱感染的细菌必须抵抗尿液的冲刷。尿路致病性大肠杆菌靠菌毛做到这一点:菌毛是毛发状的蛋白纤维,顶端带有黏附素,能与尿路内壁细胞表面的特定糖结构结合。P 菌毛与含半乳糖的糖脂结合。人们提出的蔓越莓原花青素作用机制是物理化学性的,而不是抗生素式的:原花青素或其衍生物干扰菌毛与这些受体的结合,使附着的细菌减少,但并不杀死细菌。A 型连接被认为有帮助,可能是因为它改变了分子与菌毛蛋白的相互作用方式,但确切的相互作用仍在研究中。
测定原花青素:BL-DMAC 法
原花青素很难测定,因为它们是长短不一的链的混合物,不同方法对同一样品给出的数字相差很大。蔓越莓常用的方法以 4-二甲氨基肉桂醛(DMAC)为基础,它在酸中与黄烷-3-醇反应,生成在 640 nm 附近测定的蓝绿色。
证据
一种改进的 DMAC 方法在美国、法国和中国的五个实验室,用十一份蔓越莓粉进行了验证,以市售的原花青素 A2 为对照品,称为 BL-DMAC 法 (Prior et al. 2010)。当用从蔓越莓中分离的原花青素作对照品测定同一批样品时,结果是用原花青素 A2 计算值的 2.2 倍,而且原花青素分子越大的产品差异越大 (Feliciano et al. 2012)。
对照品为什么重要,可以用一个简单的模型说明。如果每条链不论长短产生的颜色大致相同——当反应主要涉及每条链的一端时就会这样——那么一克长链产生的颜色就少于一克二聚体。原花青素比二聚体对照品长的产品,读数就会偏低。
推导
对三种链长分布,用二聚体对照品读数时,样品显示的原花青素质量占真实质量的比例。「每条链颜色相同」是一个简化假设,用来说明效应的方向和大致大小。
# A simple model of why the choice of standard matters in the DMAC assay.
# Assumption (a simplification): each chain gives about the same colour per
# molecule, so colour per milligram falls as the chain gets longer.
# Procyanidin A2, the BL-DMAC standard, is a dimer (DP 2).
def apparent_share(mix):
"""mix: {degree of polymerisation: share of PAC mass}. Returns the
measured PAC mass, as a share of the true mass, read against A2."""
return sum(share * 2 / dp for dp, share in mix.items())
mixes = {
"mostly dimers": {2: 0.6, 3: 0.2, 4: 0.2},
"tetramers and pentamers": {2: 0.1, 3: 0.1, 4: 0.4, 5: 0.4},
"longer chains (DP 4 to 10)": {4: 0.2, 5: 0.2, 6: 0.2, 8: 0.2, 10: 0.2},
}
for name, mix in mixes.items():
a = apparent_share(mix)
print(f"{name:27s} reads {100 * a:3.0f} % of true mass "
f"(true/measured = {1 / a:.1f})")
print("Feliciano et al. (2012): cranberry-PAC standard gave values 2.2 × those with A2")
# mostly dimers reads 83 % of true mass (true/measured = 1.2)
# tetramers and pentamers reads 53 % of true mass (true/measured = 1.9)
# longer chains (DP 4 to 10) reads 34 % of true mass (true/measured = 3.0)
# Feliciano et al. (2012): cranberry-PAC standard gave values 2.2 × those with A2中间那种情形,即 Foo 等人描述的以四聚体和五聚体为主,给出的倍数接近蔓越莓产品报告的 2.2。读规格书的人应当记住:「原花青素含量 36 mg/g」如果不说明方法和对照品,就没有意义;两家供应商的数字,只有在两者都写明时才能比较。
从试管到临床
试管里的发现不能证明一种食物可以预防疾病。体外抗黏附说明存在一种可能起作用的机制;它在人身上是否真的起作用,要靠随机对照试验回答,而试验结果并不一致。
证据
2023 年更新的一篇 Cochrane 系统综述纳入了 50 项随机试验、8,857 名受试者 (Williams et al. 2023)。与安慰剂、水或不干预相比,蔓越莓产品总体上降低了有症状且经培养证实的尿路感染风险(风险比 0.70,95% 置信区间 0.58~0.84;26 项研究),但各研究之间差异相当大。分人群看,复发性感染的女性(0.74,0.55~0.99)、儿童(0.46,0.32~0.68)以及因膀胱放疗等干预而易感的人(0.47,0.37~0.61)风险可能较低;而住在照护机构的老年人(0.93,0.67~1.30)、孕妇(1.06,0.75~1.50)以及神经肌肉疾病导致膀胱排空障碍的人(0.97,0.78~1.19)几乎没有或完全没有获益。与抗生素相比,蔓越莓可能几乎没有差别(2 项研究)。
风险比并不能告诉你有多少人获益,那取决于不用蔓越莓时感染有多常见。
推导
把综述中的风险比换算为每 100 人的数字,基线风险为假设值。基线「每 100 人 30 例」只是举例,真实数字取决于人群和随访时长。
# Relative risks from the Cochrane review (Williams et al. 2023), cranberry
# products against placebo or no treatment, symptomatic culture-verified UTI.
reviews = {
"women with recurrent UTI": (0.74, 0.55, 0.99),
"children": (0.46, 0.32, 0.68),
"pregnant women": (1.06, 0.75, 1.50),
}
def per_100(rr, baseline):
"""Infections per 100 people over the study period, and the number who
would need to take cranberry for one fewer infection (if any)."""
treated = 100 * baseline * rr
fewer = 100 * baseline - treated
nnt = 100 / fewer if fewer > 0 else float("inf")
return treated, fewer, nnt
baseline = 0.30 # an assumed risk without cranberry, for illustration only
print(f"assumed risk without cranberry: {100 * baseline:.0f} in 100")
print("group RR (95% CI) change per 100 NNT")
for group, (rr, lo, hi) in reviews.items():
t, f, n = per_100(rr, baseline)
_, f_lo, _ = per_100(hi, baseline)
_, f_hi, _ = per_100(lo, baseline)
nnt = f"{n:.0f}" if n != float("inf") else "none"
print(f"{group:25s} {rr:.2f} ({lo:.2f}–{hi:.2f}) "
f"{-f:+5.1f} ({-f_hi:+.1f} to {-f_lo:+.1f}) {nnt:>4s}")
# assumed risk without cranberry: 30 in 100
# group RR (95% CI) change per 100 NNT
# women with recurrent UTI 0.74 (0.55–0.99) -7.8 (-13.5 to -0.3) 13
# children 0.46 (0.32–0.68) -16.2 (-20.4 to -9.6) 6
# pregnant women 1.06 (0.75–1.50) +1.8 (-7.5 to +15.0) none在这些假设下,大约 13 名复发性感染的女性服用蔓越莓,才会少一次感染;但置信区间从较大的获益一直延伸到几乎没有获益。对孕妇而言,区间既包含获益也包含害处,中心在无效应附近。
注
监管机构对这些证据的解读很谨慎。2020 年,美国食品药品监督管理局(FDA)表示,对于蔓越莓汁饮料和膳食补充剂上关于「降低曾患尿路感染的健康女性复发风险」的某些有限定条件的健康声称,它不会提出异议,前提是声称中写明证据「有限」(补充剂)或「有限且不一致」(果汁)(U.S. Food and Drug Administration 2020)。其他司法辖区有各自的规定,许多地方不允许此类声称。尿路感染需要医生评估,常常需要抗生素;蔓越莓产品不能替代治疗。正在服用华法林或其他抗凝药的人,使用浓缩蔓越莓产品前应咨询医生。
加工与浆果
蔓越莓的原花青素和赋予果实颜色的花青素,都会被热、氧和光破坏;加工过程中原花青素还会与蛋白质和细胞壁物质结合,变得更难提取和测定。浆果怎样干燥,影响剩下多少,也影响检测能找到多少。第五章转向干燥工程。
假说 · 尚未验证
尚未确立。 对同一批蔓越莓,冻干比 60 °C 及以上的热风干燥保留更多能与 DMAC 反应的原花青素(用同一对照品测定)。如果分批对照比较显示没有差异,或热风干燥后原花青素更多,假说就被推翻。即使测得的原花青素有差异,也不能据此说明对人体的作用有任何不同。
参考文献
Fan, Y. (2026). Molecules and Terroir: Polysaccharides of Dendrobium officinale, Gingerols of Zingiber officinale, A-Type Proanthocyanidins and the Mass Transfer of Freeze-Drying [本草的分子与风土] (Version 1.0.0). 5D Library. https://doi.org/10.5281/zenodo.23693057 · Licensed under Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0).