AbstractLaoling Zizyphus Jujuba cv. Jinsixiaozao was initially cultivated during the ancient Shang-Zhou dynasties and has been used as food and medicines for over 3000 years. Laoling is the largest producing area of Zizyphus Jujuba cv. Jinsixiaozao and accounts for 10% of total harvest of its cultivar in China. The main chemical components of Derun Concentrated Jujube Juice from Laoling Zizyphus Jujuba cv. Jinsixiaozao include carbohydrates, dietary fiber, vitamins, amino acids, cyclic nucleotides, phenolic acids, polyphenols, flavonoids, minerals, proteins and so on. Especially, the contents of vitamin C and adenosine cyclophosphate rank first in various fruits and there are 8 essential amino acids that the human body cannot synthesize. Many studies have shown that Derun Concentrated Jujube Juice has antioxidant, blood sugar control, cardiovascular protective, hepatoprotective, gastrointestinal protective, neuroprotective, anticancer, anemia prevention, and anti-fatigue activities. Therefore, Derun Concentrated Jujube Juice has tremendous potentials for making various important jujube-based products.

1．Nutritional composition of Derui Concentrated Jujube Juice from Laoling Zizyphus Jujuba cv. Jinsixiaozao

The sugar nutrients of Derun Leling Concentrated Zizyphus Jujube Juice include free monosaccharides, water-soluble polysaccharides and oligosaccharides. Fructose, glucose and sucrose are the main free monosaccharides while water soluble polysaccharides and oligosaccharides mainly consist of galacturonic acid, arabinose, rhamnose and galactose, and glucose, with galacturonic acid as the most abundance. The concentrated Jujube Juice are rich in minerals and essential amino acids, and calcium, iron, magnesium, zinc, copper, phosphorus, and potassium are the main minerals. Eight of sixteen essential amino acids in the juice that cannot be synthesized in the human body. The vitamin composition includes vitamin C, vitamin B1, vitamin B2, and vitamin A, with vitamin C as the highest among many fruits.

Other special nutrients in the concentrated jujube juice include cyclic nucleotides, phenolic acids, flavonoids, and so on. Cyclic adenosine monophosphate (cAMP) and cyclic guanosine monophosphate (cGMP) are two main types of cyclic nucleotides. Antioxidant phenolic acids include betulinic acid, betulonic acid, oleanolic acid, oleanonic acid, maslinic acid, malic acid, tartaric acid, protocatechuic acid, and oleic acid, and others. The types of flavonoids in the concentrated jujube juice consist of catechin, procyanidin B2, epicatechin, quercetin 3-O-galactoside, quercetin 3-O-rutinoside, quercetin 3-O-β-D-glucoside, kaempferol 3-O-rutinoside, and others.

2.Health benefits of Derun Concentrated Jujube Juice from Laoling Zizyphus Jujuba cv. Jinsixiaozao

The potential health benefits of Derun Concentrated Jujube Juice include antioxidative, blood sugar control, cardiovascular protective, hepatoprotective, gastrointestinal protective, neuroprotective, anticancer, anemia prevention, and anti-fatigue activities.

2.1 Antioxidant Activity

Vitamin C, phenolic acids and flavonoids are the main antioxidants in Derun Concentrated Jujube Juice. The vitamins and flavonoids work together to enhance antioxidative activities since the flavonoids can enhance the absorbance of vitamin C. The in vitro investigations demonstrated that these antioxidants are strong scavengers of reactive oxygen species like superoxide (O^•–) and hydroxyl (OH•) radicals. The in vivo study results indicate that these antioxidants could enhance activities of superoxide dismutase (SOD) and reduce serum malondialdehyde (MDA) levels in the mouse plasma, suggesting a strong inhibitory effect on in macromolecular damages such as lipid peroxidation and protein oxidation. In addition, these antioxidants could inhibit the immuno-related organ shrinkage and brain aging in the mouse aging model, indicating a strong anti-aging effect.

2.2Blood sugar control

Various nutritional phytochemicals such as high quality sugars, antioxidants, minerals, and dietary fibers in Derun Leling Concentrated Zizyphus Jujube Juice could work together to control blood glucose levels in diabetic patients. Firstly, it contains high quality of carbohydrates such as fructose, galacturonic acid, arabinose, rhamnose and galactose, some of which do not require enzyme systems to digest and can be readily absorbed into the circulation. This would help to lower the glycemic index (GI) of a high GI diet and utilize high GI food items in a more beneficial way. Secondly, diabetes is characterized by increased oxidative stress due to hyperglycemia that leads to micro- and macrovascular complications. Therefore, use of antioxidants is considered to be preventive and a treatment strategy for diabetes alone or in combination with other treatment strategies. The antioxidant effect of dates is attributed to mainly the phenolic compounds as well as flavonoids present in it. Thirdly, numerous studies have demonstrated abnormalities in the micronutrient status of patients with diabetic patients and some studies indicated that deficiency in certain minerals was correlated with the presence of diabetic complications. Therefore, micronutrients have been investigated as potential preventive and treatment strategies for both Type 1 and Type 2 diabetes and for common complications of diabetes. The minerals involved in glucose metabolism may be potentially beneficial for the prevention of diabetes.

2.3 Cardiovascular-protective activities

The phytochemical and nutritional composition of Derun Leling Concentrated Zizyphus Jujube Juice and some of the preliminary experimental evidence clearly identify the potential use against cardiovascular diseases (CVD). It may play a significant role in blocking the events that occur during the initiation and progression of CVD primarily by reducing hypertension, hypercholesterolemia, and oxidation of lipoproteins, enhancing serum antioxidant status, and alleviating the harmful effects of oxidative stress and probably inflammation on the vascular system. Firstly, the antioxidants and minerals (i.e., K, Mg, Ca) work in different mechanisms to control blood pressure. The antioxidants were found to be good inhibitors of the angiotensin-converting enzyme (ACE), α-amylase and α-glucosidase. The intake of appropriate dietary minerals such as K, Mg and Ca reduces the blood pressure and decreases the risk of cardio- and cerebro-vascular disease, renal disease, and bone demineralization. Secondly, the dietary fibers, antioxidants, and flavonoids in the concentrated jujube juice could treat hypercholesterolemia by following potential mechanisms: reducing cholesterol and bile acid absorption, reducing insulin secretion burden, inhibiting cholesterol biosynthesis, and oxidizing low-density lipoproteins (LDL). Thirdly, high amounts of amino acid betaine and choline in the concentrated juice may be helpful in reducing or preventing vascular or thromboembolic complication due to improper homocysteine metabolism.

2.4 Hepatoprotective activities

The phytochemical and nutritional composition of Derun Leling Concentrated Zizyphus Jujube Juice can potentially prevent and treat liver injury induced by a toxic chemical CCl₄ and a pain-killer acetaminofen (APAP) while the commercial liver injury drug silybin did not show any prevention effects. The bioactive components significantly reduced the activities of serum hepatic AST, ALT, and LDH induced by CCl4 or APAP. These liver prevention and treatment effects on the liver damage induced by CCl4 or APAP obtained from the biochemical findings were confirmed by the hepatic histopathology studies in mice. Mechanistic study results indicate that the administration of the CCl4- or APAP-injured mice with the concentrated juice enhanced SOD and GSH-Px and decreased MDA, indicating that antioxidation and detoxification could be associated with its high antioxidant content.

2.5 Gastrointestinal protective activities

The laxative property of the jujube juice has been demonstrated by quantifying their effect on gastrointestinal transit in mice. Compared with the control, the animals that received the juice emptied their gastrointestinal content slowly to increase the absorption of more nutrients. In addition, it was found that the jujube juice ameliorated the severity of gastric ulceration and decreased ethanol-induced plasma gastrin levels and the concentrations of histamine and mucin in gastric mucosa.

The carbohydrate components such as glucose, fructose, pectin polysaccharide, and hemicellulose were observed to be effective in maintaining intestinal health via reducing the exposure of intestinal mucosa to toxic ammonia and other harmful substances in a hamster model. It was also found that the jujube juice could ameliorate intestine oxidative injury resulting from ischemia and reperfusion in rabbits, which may be attributed to the antioxidant effects.

2.6 Neuroprotective activities

To study the role of jujube in brain benefits, the expression of neurotrophic factors and antioxidant enzymes in the jujube-treated cultured astrocytes was determined. Application of the jujube juice in cultured astrocytes stimulated the expressions of nerve growth factor, brain-derived neurotrophic factor and glial cell line-derived neurotrophic factor in a concentration-dependent manner. It was found that the treatment effects may be due to the induction of the transcriptional expressions of the enzymes responsible for anti-oxidation (i.e., NAD(P)H: quinine oxidoreductase 1, glutamate-cysteine ligase catalytic subunit, glutamate-cysteine ligase modifier subunit and glutathione S-transferase) in a concentration dependent manner. These results proposed the benefits of jujube in regulating expressions of neurotrophic factors and antioxidant enzymes in cultured astrocytes.

The effects of the jujube juice on neuronal differentiation of PC12 cells were studied to explore the prevention potential of neurodegenerative diseases. Application of the jujube juice induced the neurite outgrowth of PC12 cells and elevated expressions of neurofilaments (NFs) in a dose-dependent manner. Besides, the jujube juice induced the phosphorylation of cAMP responsive element binding protein (CREB) on PC12 cells. These results support the use of jujube as a food supplement for the prevention of neurodegenerative diseases in which neurotrophin deficiency is involved.

2.7  Anticancer activities

The jujube juice contains many phytochemical compounds that have been shown to have significant chemopreventive and anticancer activities. These components include dietary fibers, minerals, phenolic acids, polyphenols, flavonoids, and so on. A variety of mechanisms have been identified, which relate to the cancer preventive and anticancer properties of these phytochemicals. Some possible mechanisms are briefly listed below: prevention of mutagen damage, scavenging of reactive oxygen species and other reactive radical species, removing of exogenous and endogenous mutagens, stimulation of humoral immunity and macrophage migration indexes, and others. Therefore, being a staple diet and consumed by the people on a daily basis, it may be speculated that the jujube juice and related products would have potential cancer preventive properties.

2.7 Anemia prevention and anti-aging

Mineral and vitamin deficiencies are very common in women, especially iron shortage. From the nutritional point of view, the jujube juice is an energy rich food and a source of a variety of nutrients that are essential to maintain human health. Consumption of the jujube juice would contribute significantly to the daily requirement of many of these components such as carbohydrates and minerals (Fe, Mg, Ca, Zn, P, Cu, etc.) and a reasonable source of vitamins (vitamin C, niacin, B6, folate, etc). Therefore, daily consumption of the jujube juice may be a good alternative for the treatment of deficiency related diseases such as anemia, goiter, rickets, osteomalacia, etc. Moreover, the jujube juice or related products will be a nutritional therapy for osteoporosis, arthritis, and other diseases related to bone metabolism, multiple sclerosis, cancer, cataracts, age spots, etc., by supplementing vitamins and minerals for the body’s needs.

The jujube juice is rich in vitamins and antioxidants that are involved in the synthesis of hormones by acting as enzyme activators and reducing agents. This then can promote the combination of hormones secreted by the adrenal glands and the skin, and thereby increase the wrinkle resistance and elasticity of the skin. In addition, these active ingredients have anti-aging functions through following mechanisms: prevent skin vascular bleeding, reduce metabolism and synthesis of melanin, increase collagen formation, scavenge free radicals, enhance resistance to lipid peroxidation. These beneficial effects make the skin whiter, tender, and more elastic and promote youthfulness.

2.8 Anti-fatigue activities

The active ingredients such as dietary fibers, minerals, phenolic acids, polyphenols, flavonoids in the jujube juice have the characteristics of iron supplementation and lactic acid removal, which can play an important role on the treatment of sports anemia, hypoxia, and fatigue. The mechanism of hemoglobin improvement by injesting the jujube functional components may be related to the following three aspects: (1) the stable organic iron in the jujube juice can be used to increase the blood iron level without any gastrointestinal irritation; (2) the antioxidants such as phenolic acids and flavonoids can effectively reduce blood oxidation injury and improve the membrane stability of red blood cells; (3) the water-soluble dietary fiber and vitamin C can enhance the iron absorption while B family vitamins can promote hemoglobin synthesis.

Cyclic adenosine monophosphate (cAMP) in the jujube juice can promote the clearance of lactic acid, which may be related to two pathways for the body elimination of lactic acid - oxidation back to pyruvate and conversion to glucose via gluconeogenesis in the liver. These dual elimination pathways of lactic acid promoted by cAMP optimize the lactic acid elimination process, balance anaerobic and aerobic metabolism cycles, reduce protein contributions to sugar metabolism, improve the body hypoxia state, and finally reach the goal of anti-hypoxia and fatigue relieve. In addition, cAMP in the jujube juice can improve sleep, increase appetite, and accelerate the process of fatigue recovery, indicating that the effects of anti-hypoxia and fatigue relieve by ingesting the jujube juice may be related to multiple mechanisms.