仙人掌黄酮类化合物的研究进展

党 坦，蒋红梅，王辉宪

(湖南农业大学理学院，湖南 长沙 410128)

仙人掌为仙人掌科、仙人掌属植物，原产于美洲，广泛分布于亚、非、美州热带地区和亚热带地区，我国主要集中在四川、云南、广东、海南等地区。仙人掌是一种重要的资源，具有抑菌、抗炎、消肿、抗脂质过氧化、降血糖、镇痛等作用，而其中的黄酮类化合物对其药理作用的发挥起着关键作用[1]。

作者在此对国内外仙人掌植物中黄酮类化合物的结构与分类、提取方法、分离纯化和药理作用等方面的研究进行了系统综述，拟为仙人掌资源的进一步开发利用提供依据。

1 仙人掌黄酮类化合物的结构与分类

仙人掌黄酮类化合物主要存在于仙人掌的花和果实中，主要包括芦丁、桑色素、槲皮素及其苷类、山奈酚及其苷类、鼠李素及其苷类、异鼠李素及其苷类。早在1951年，人们就从O.vulgarisMill.花中分离得到了一种黄色晶体，将其命名为仙人掌黄酮苷(Opuntial flavonoside)，它是一种易溶于热水的葡萄糖苷，熔点182～184 ℃；随后从O.dilleniiHaw.中分离得到了异鼠李黄素-3-葡萄糖苷(Isorhamnetin-3-glucoside)、槲皮素及异槲皮苷；从O.ficus-indicaMill.的花中分离得到了异鼠李黄素-3-葡萄糖苷；从O.lindheimeriEngelm.花中分离得到了金丝桃苷(Hyperin，即槲皮素-3-半乳糖苷)、异鼠李黄素-3-鼠李葡萄糖苷(Narcissin)及异鼠李黄素-3-半乳糖苷。Clark等从多种仙人掌属植物的花中分离得到了山奈黄-3-半乳糖苷(Kaempferol-3-galactoside)、异鼠李黄素-3-葡萄糖苷、3-鼠李葡萄糖苷、山奈黄素-3-葡萄糖苷、芦丁、槲皮素。蔡为荣等[2]从米邦塔仙人掌皮中提取出黄酮类化合物，经鉴定，主要为异鼠李素-3-O-(2-O,6-O-双-α-L-鼠李糖基)-α-L-葡萄糖苷、异鼠李素-3-O-(6′-鼠李糖)葡萄糖苷。Kuti[3]对4种仙人掌果实[O.ficusindica(绿皮)、O.streptacantha(红皮)、O.lindheimeri(紫皮)以及O.strictavar.stricta(黄皮)]进行抗氧化物的提取，并对提取物质进行分离鉴定，得到了槲皮素、山萘酚、异鼠李素等黄酮类物质；其中槲皮素在4种仙人掌果实中含量均最高，山奈酚存在于绿皮、紫皮、红皮等品种中，同时绿皮和紫皮中还存在着异鼠李素。

研究表明：Opuntiaficus-indicavar.saboten的茎中的黄酮类化合物主要为鼠李素[4]。Burret等[5]对22种仙人掌的叶和刺进行研究，得到了黄酮醇、黄酮、黄烷酮醇、黄烷酮等化合物。Tsukasa等[6]从仙人掌中分离出了8种黄酮类化合物。罗川等[7]从米邦塔仙人掌醋酸乙酯部分分离得到10种化合物，并首次检测到该属植物中黄酮类化合物为槲皮素-3-甲基醚[7]。罗香等[8]分析了印榕仙人掌红果和黄果2个类型成熟节片的主要营养成分，结果表明：节片富含黄酮类物质，其中红果类型以芦丁和槲皮素为主，含量分别为32.92 mg·(100 g)-1和5.87 mg ·(100 g)-1，分别是黄果类型的1.41倍和9.62倍；而黄果类型以芦丁和桑色素为主，其桑色素含量为15.38 mg·(100 g)-1，是红果类型的12.71倍。印榕仙人掌果实含有芦丁、桑色素、槲皮素3种黄酮类化合物，其含量[mg·(100 g)-1]分别为0.66、0.85、0.79，总含量为2.30[9]。

2 仙人掌黄酮类化合物的提取方法

目前，仙人掌中黄酮类化合物的提取方法主要有传统提取法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法和酶解法等，其中以乙醇为溶剂的传统提取法和超声波辅助提取法最为常用。仙人掌中黄酮类化合物的主要提取工艺流程为：清洗→切片→干燥→粉碎→加入提取剂提取→过滤→浓缩。提取率的高低受很多因素的影响，如提取时间、提取温度、提取剂类型、提取剂浓度、料液比、超声功率等。一般用正交实验法或者响应面分析法来确定最佳提取条件。

2.1 传统提取法

提取植物中的黄酮类化合物通常采用溶剂提取法，水、甲醇、乙醇为常用的溶剂，其中乙醇不仅可以去除果胶、一些亲水性的蛋白质和水溶性物质，而且基本无毒性，价格低廉，易于回收重复使用，是最常用的提取溶剂。韦国峰等[10]用60%的乙醇热提2次，合并提取液，将浓缩的膏状物溶于水，依次用氯仿、乙酸乙酯和正丁醇萃取，再将正丁醇部分上柱，洗脱得到黄酮类化合物。朱靖博等[11]采用醇提法提取仙人掌中黄酮类化合物，并用分光光度法对黄酮类化合物提取液的加样回收率进行测定，利用正交实验对乙醇体积分数、料液比、提取温度、提取时间4个因素进行了研究，结果表明最佳提取条件为：乙醇体积分数75%、料液比1∶20(g∶mL)、提取温度75 ℃、提取时间4 h，在此条件下，黄酮类化合物含量达到81.23 mg·(100 g)-1。韩淑琴等[12]分别采用80 ℃热水和70%乙醇提取黄酮类化合物，结果表明：用70%乙醇提取的黄酮类化合物含量较高，通过单因素实验和正交实验确定最佳提取条件为：乙醇体积分数70%、料液比1∶2(g∶mL)、提取时间50 min、提取温度80 ℃。

2.2 超声波辅助提取法

超声波作用于仙人掌粉产生极大的压力使植物细胞壁和整个植物体破碎，加速粉粒的运动，使有效成分快速溶出。所以超声波辅助提取法具有提取速度快、耗时短、目标组分破坏少、提取效率高等特点。陈素艳等[13]对超声波提取仙人掌中黄酮类化合物的工艺条件进行了研究，发现在乙醇体积分数为80%、提取时间为20 min、料液比为1∶10(g∶mL)时的提取效果最好，黄酮类化合物含量达323.81 mg·(100 g)-1。彭爱红等[14]采用响应面分析法(RSM)确定超声提取仙人掌中黄酮类化合物的最佳提取条件为：乙醇体积分数73.6%、料液比1∶10(g∶mL)、提取时间18.8 min,提取物粗品中黄酮类化合物含量为0.6834 g·kg-1。覃海元等[15]得出的最佳提取条件为：超声功率360 W、提取时间25 min、料液比1∶15(g∶mL)、乙醇体积分数85%，在此条件下，提取率为0.91%。宋立华等[16]确定的最佳提取条件为：乙醇体积分数60%、超声功率400 W、提取时间10 min、料液比3∶100(g∶mL)。张公亮等[17]研究发现，乙醇体积分数为65%、超声功率为550 W、提取时间为12 s时的提取效果最佳，提取率为1.172 mg·g-1。

2.3 微波辅助提取法

微波辅助提取法一般用于预处理，可缩短提取时间、提高提取率。覃海元等[18]对微波法提取仙人掌中黄酮类化合物的工艺条件进行了研究，先利用单因素实验确定了4个影响因素：微波功率、提取时间、料液比、乙醇体积分数；然后用正交实验确定最佳提取条件为：微波功率320 W、提取时间2.5 min、料液比1∶35(g∶mL)、乙醇体积分数95%，在此条件下，总黄酮提取率为0.837%。由于液体对微波能量的吸收远大于干物质对微波能量的吸收，所以当乙醇的用量一定时，需改变仙人掌干粉的量以保证作用于试样的微波能量一致。

2.4 酶解法

赖亚辉等[19]、梁平等[20]、朱奇等[21]采用酶解法提取仙人掌中黄酮类化合物，结果表明：酶解法提取仙人掌中黄酮类化合物具有操作简单、提取时间短等优点，还可以除去仙人掌中大量的果胶质、粘液质，从而容易过滤且可浸提完全。赖亚辉进一步对加入果胶酶和不加果胶酶进行了对比，发现加果胶酶提取的总黄酮含量为347.8 mg·(100 g干粉)-1，远超过不加果胶酶时的235.6 mg·(100 g干粉)-1。朱奇利用混合酶对仙人掌进行预处理，然后分别用水、碱液、乙醇提取仙人掌中的黄酮类化合物，结果表明:混合酶解后，70%乙醇的提取效果最佳，较传统提取法的提取率提高了35.7%；最佳提取条件为：pH值6.5、酶浓度0.15 mg·L-1、45 ℃下酶解1.5 h、纤维素酶与果胶酶的比例为1∶1.25。

3 仙人掌黄酮类化合物的分离纯化

由于仙人掌中的黄酮类化合物大部分都以结合态的形式存在于仙人掌中，所以一般都先以有机溶剂进行萃取，得到黄酮类化合物的粗提物，再用离子交换树脂法、大孔吸附树脂法、超临界流体萃取法、高速逆流色谱法等进行分离纯化，得到较纯的黄酮类化合物。

3.1 离子交换树脂法

赵华等[22]采用离子交换树脂对米邦塔仙人掌粉提取液进行脱盐脱色处理：先通过静态筛选，从12组不同类型的树脂中确定001×7-D309离子交换树脂为实验用树脂；再通过动态实验确定最佳流速为4 BV·h-1，在上样量为7 BV树脂体积时，脱盐率达到96.0%，脱色率达到80%以上；循环再生使用7次，001×7-D309离子交换树脂的脱盐率和脱色率分别稳定在95.5%和80.0%左右，具有良好的再生性能。

3.2 大孔吸附树脂法

大孔吸附树脂是一类具有网状结构的高分子聚合物吸附剂，具有稳定性高、不受无机物影响、可重复使用、再生容易、成本低等优点。韦国峰等[23]和梁平等[24]都采用大孔吸附树脂对仙人掌中的黄酮类化合物进行了分离纯化，分别对4种大孔吸附树脂的纯化作用进行了对比研究，均确定AB-8的效果最佳。韦国峰确定的最佳吸附工艺条件为:上样浓度15 mg·mL-1、洗脱剂70%乙醇、仙人掌总黄酮最大吸附量18.6 mg·mL-1、吸附流速5 mL·min-1、洗脱剂用量6 BV，在此条件下，总黄酮的含量从29%提高到76%，且树脂可重复使用3次。梁平确定的最佳吸附工艺条件为：pH值4.05左右、吸附温度50 ℃、吸附时间8～10 h，最佳洗脱条件为：以体积分数70%～80%乙醇作为洗脱剂、洗脱温度45～55 ℃、洗脱时间6 h。

3.3 超临界流体萃取法

采用树脂法和色谱法进行分离纯化时，或多或少存在着一些不足，如产品得率低、回收率不高；使用甲醇、氯仿和苯等有机溶剂时，产品易出现二次污染从而导致精制品的质量不够稳定。而超临界CO2流体萃取是一种绿色萃取方法，在食品工业方面有着广泛的应用。宋江峰[25]综述了近年来超临界CO2流体萃取黄酮类化合物的主要影响因素，包括萃取温度、萃取压力、萃取时间、夹带剂、CO2流量等,为超临界CO2流体萃取黄酮类化合物提供了依据。

4 仙人掌黄酮类化合物的药理作用

目前，对于仙人掌中黄酮类化合物的药理作用研究较多的是抗氧化和清除自由基作用、镇痛作用、抗炎作用等。

4.1 抗氧化和清除自由基作用

陈健等[26]对比了4种仙人掌——仙巴掌、梨果仙人掌、量天尺和米邦塔仙人掌的总黄酮含量及抗氧化活性。结果表明：仙巴掌中黄酮类化合物含量高达4.250 mg·g-1；样品液浓度为0.05 mg·mL-1时，清除1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH)能力强弱顺序为：仙巴掌>梨果仙人掌>芦丁>米邦塔>量天尺>VC，清除羟自由基能力强弱顺序为：芦丁>仙巴掌>米邦塔>梨果仙人掌>VC>量天尺；样品液浓度为1 mg·mL-1时，还原能力强弱顺序为：芦丁>仙巴掌>VC>米邦塔>梨果仙人掌>量天尺。表明，仙巴掌提取物可作为天然抗氧化剂使用。

彭爱红等[14]研究表明，仙人掌黄酮粗提物具有较强的清除羟自由基和DPPH自由基的能力，IC50值分别为4.62 mg·L-1和7.92 mg·L-1(以黄酮计)，其清除羟自由基能力高于芦丁、硫脲、VC，清除DPPH自由基能力略低于VC而强于芦丁。

回瑞华等[27]采用光谱法测定仙人掌中黄酮类化合物的含量，利用流动注射化学发光法研究了仙人掌的抗氧化性能。结果表明，仙人掌中的总黄酮能有效地抑制超氧阴离子自由基诱导的鲁米诺化学发光，并且随着发光体系中总黄酮浓度的增大，发光强度呈下降趋势。表明仙人掌具有较强的抗氧化性能，为进一步开发利用仙人掌提供了科学依据。

4.2 镇痛作用

韦国峰等[10]通过扭体法和温浴法镇痛实验表明，仙人掌黄酮类化合物对小鼠具有镇痛作用，其镇痛作用明显强于阿斯匹林和生理盐水。

4.3 抗炎作用

何可等[28]通过设计炎症模型：冰醋酸致小白鼠腹腔毛细血管通透性增加、棉球致小白鼠肉芽肿、蛋清致大白鼠足趾肿胀，考察水提醇沉法和超声波醇提法提取的仙人掌总黄酮对不同炎症的作用效果。结果表明：两种方法的高剂量组总黄酮均能极显著抑制冰醋酸所致的小白鼠腹腔毛细血管通透性增加(P<0.01)，且高剂量水提醇沉总黄酮的抑制效果优于阳性药物地塞米松磷酸钠的抑制效果；两种方法的各个剂量都能极显著抑制棉球所致的小白鼠肉芽肿(P<0.01)，其中水提醇沉高剂量和超声波醇提低剂量的抑制效果与地塞米松磷酸钠的抑制效果相近，但超声波醇提总黄酮毒性过大，不适于临床应用；水提醇沉总黄酮的各个剂量均能不同程度地抑制蛋清所致的大白鼠足趾肿胀，高剂量可极显著降低肿胀率(P<0.01)，抑制效果与地塞米松磷酸钠接近。这些说明，仙人掌总黄酮对于急、慢性炎症均具有良好的抑制作用。

赵烽等[29]研究了从仙人掌中分离的12种黄酮类化合物对LPS/IFN诱导小鼠巨噬细胞释放NO的抑制作用，通过Griess法测定细胞培养上清液中NO的浓度，从而计算对小鼠巨噬细胞释放NO的抑制率。结果表明：化合物Ⅱ～Ⅶ在12.5～100 mol·L-1的剂量范围内可明显抑制小鼠巨噬细胞释放NO，并呈现良好的剂量依赖关系；黄酮类化合物C环2,3位双键对NO抑制活性具有关键作用，而环上羟基的位置、数目对活性无显著影响。充分说明了仙人掌黄酮类化合物在炎症及免疫疾病治疗中的应用价值，为临床应用仙人掌和进一步开发利用仙人掌提供了科学的理论依据。

4.4 其它作用

Liu等[30]研究了仙人掌细胞培养物中B2环脱氧类黄酮合成酶的作用。Chang等[31]对印榕仙人掌(OpuntiadilleniiHaw.)不同部位的抑制作用进行了研究，发现抑制作用大小为：种子>果皮>果肉，并且仙人掌果实中含有大量的黄酮类化合物，对低密度脂蛋白的过氧化作用起到了抑制作用。仙人掌黄酮类化合物还具有抑制大鼠离体肠管蠕动的作用。

5 结语

(1)提取方法 采用乙醇提取仙人掌中黄酮类化合物，存在提取液粘稠、色素含量高、过滤困难、提取率低、耗时长、浪费大等问题。加入纤维素酶和果胶酶，虽然会使溶液透明、提取率升高，但成本也相应增大，难以满足工业化生产的要求。因此必须加快对仙人掌黄酮类化合物提取方法的研究，找到一条既经济实惠又安全可靠的新途径。

(2)成分及作用机理 目前，对于仙人掌的临床应用研究较多，而且大多数都是对于醇提液和水提液的研究，而对提取液具体成分的研究很少，作用机理也尚不清楚。

(3)药理作用 对仙人掌中黄酮类化合物的药理作用研究涉及镇痛、抗炎、抗氧化和抑菌等，但目前主要是针对抗氧化作用的研究，而其它药理作用的研究还有待进一步深入。

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