芦笋及近缘种重要活性因子与主要功能研究进展

张岳平，瞿华香，谢启鑫，赵 萍，陈光宇，*

（1.江西省农业科学院蔬菜花卉研究所，江西南昌 330200；2.江西省农业科学院农业信息研究所，江西南昌330200）

芦笋（Asparagus officinalis L.），属于天门冬属，又名石刁柏，是一种重要的功能型蔬菜，营养和药用价值极高，被誉为“世界十大名菜”之一。芦笋起源于欧亚大陆及北非河谷及草原地带，栽培历史已逾2500余年。因富含皂甙、芦丁、硒、植物多糖、游离氨基酸及维生素等多种活性因子，具有很好的减肥、抗氧化、抗肿瘤、降血压、降血脂和降血糖等功效[1-4]。目前，芦笋种植及加工产业在我国发展迅速，我国的生产和出口量均占世界第一位，播种面积和出口量超过世界总量的50%，年产值达数百亿元[5]。芦笋野生近缘种资源丰富，天门冬属约含300个种，全球温带至热带地区几乎均有分布，广泛分布于我国南北各省。近年来，芦笋及近缘种的营养和药用功能引起国内外的高度重视，其已作为药用功能型植物研究的热点之一。本文综述了芦笋及主要近缘种的重要活性因子、生物功能及其作用机制研究最新进展，以期为今后芦笋营养和药用功能的进一步深入研发提供参考。

1 芦笋及近缘种的重要活性因子

1.1 黄酮类化合物

黄酮类化合物（flavonoids）是一类存在于自然界的、具有2-苯基色原酮（flavone）结构的化合物，作为一种重要的功能营养因子，当前有关其资源开发和综合利用是植物化学及医药保健领域研究的热点之一。黄酮类化合物因羟基、甲基等取代基的数量和位置不同，导致种类繁多，总数可逾数千[6]。芦笋是蔬菜中黄酮类化合物含量较高的一种，可作为一种优良的黄酮潜在资源，其含有的黄酮类化合物主要包括芦丁、槲皮素、山奈素、香叶木素等，其中芦丁总含量最高[7]。前人研究表明，不同芦笋品种间总黄酮含量存在一定差异；且同一品种的不同器官间的总黄酮含量差异也较明显，一般表现为：叶＞茎＞根[8]；不同部位芦笋嫩茎的芦丁含量以尖部最多，中部次之，基部最少[9]。芦笋随着笋尖的伸长，笋头会变得松散，外观品质下降，但芦丁总含量却逐渐增加，因此，对于一些错过了最佳采收期的芦笋可以作为芦丁提取的重要资源[10]。前人对芦笋中黄酮类化合物的提取、纯化及检测工艺进行了大量探索和优化[9，11-12]。目前芦笋黄酮提取方法主要包括：水提法、乙醇提取法、超声波提取法等。据报道，相比槐米和苦荞麦等我国目前黄酮提取的主要原料，芦笋在种质资源、生长条件及生物量等方面均具有较大优势[13]，在芦笋采收旺季，生产上大量富含芦丁等黄酮类物质的芦笋下脚料遭到丢弃，造成严重浪费，从芦笋废弃下脚料中进行黄酮类物质提取[14]，既能充分利用资源，同时也能有效解决废料处理问题，增加经济效益。

1.2 皂甙

萜类化合物是由异戊二烯或异戊烷以各种方式连结而成的一类天然化合物，具有重要的营养与药用功能。皂甙（saponins）是一种重要的萜类化合物，具有复杂的化学结构，因其水溶液振摇后可生产肥皂样泡沫而得名；根据皂甙水解后生成皂甙元的结构，可划分为三萜皂甙（triterpenoidal saponins）与甾体皂甙（steroidal saponins）两大类。芦笋皂甙是芦笋中的重要活性因子，具有多种生物学功能，主要为甾体皂甙。作为一类环戊烷多氢菲母核结构的皂甙，甾体皂甙广泛存在于百合科、薯蓣科、玄参科、龙舌兰科等单子叶植物中，其中菝葜皂甙元（sarsasapogenin）为甾体皂甙的主要母核皂甙元[15]。前人研究表明，芦笋根、茎及种子中均能分离出皂甙，其中风干芦笋根中菝葜皂甙元含量在1%以上[16]。当前，人们对如何从芦笋中高效地提取和纯化皂甙进行了大量研究[17-19]。张若杰等报道S-8型大孔树脂对芦笋总皂甙具有较好的富集和纯化效果[20]。近年来兴起的超声波辅助提取法具备高效和低耗等显著优点，目前应用比较广泛。

1.3 硒

芦笋富含锌、铜、铁、锰、硒等多种微量元素，硒（Se）是其中最重要的一种，被称为“长寿元素”。硒是人体必需的微量营养元素之一，作为谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分，其在人体内发挥着极其重要的作用。人体若长期缺硒可诱发多种疾病，我国成年人硒摄入量普遍偏低，与医学推荐量有较大差距。硒在自然环境中分布广泛，但极不均衡。当前，世界上有40多个国家和地区缺硒，我国除江西丰城、湖北恩施、陕西紫阳等是天然富硒地区以外，大部分属低硒或缺硒地区。研究表明，芦笋对硒具有很强的富集能力，鲜芦笋的硒含量最高可达17～33μg/kg，远高于白菜、胡萝卜、西红柿、甜菜和黄瓜等一般蔬菜；也高于猪肉和鸡蛋；仅低于海鱼、猪肝和海虾等[21-22]。通过芦笋富硒栽培，完成芦笋对硒的生物富集和转化，把高毒、非生物活性的无机态硒转化为安全、多功能的生物有机态硒，并可加工成各种食品和药品。富硒芦笋对于改善和满足食物链中硒的严重不足、提高人们健康水平有重要的应用价值。

1.4 多糖

多糖（polysaccharide）是由多个单糖分子缩合、失水而成的一类结构复杂、数量丰富的糖类物质，属于重要的生物高分子物质，在自然界中分布广泛、作用重要。研究表明，芦笋是植物多糖的重要来源之一，其根、茎及种子中均含有较丰富的活性多糖[23]。芦笋多糖经水解可转化为甘露糖、葡萄糖、果糖和半乳糖，其中甘露糖相对较多[24]。芦笋多糖作为芦笋重要的活性因子，具有显著的生理作用，包括抗肿瘤、生理免疫及抗自由基等。目前，国内外有关芦笋多糖的分离、提纯进行了较多报道[23-25]。由于组成芦笋多糖的单糖种类繁多，连接方式各异，导致多糖结构极其复杂，且不同芦笋部位及组织中提取的多糖成分及比例差异较大。

1.5 游离氨基酸与维生素

游离氨基酸是既含氨基（-NH2）又含羧基（-COOH）的有机化合物。芦笋中50%以上蛋白质以游离氨基酸形式存在，鲜绿芦笋中游离氨基酸种类齐全，有18～20种之多，其中人体必需氨基酸占总量的26.4%～36.4%。芦笋游离氨基酸中，天门冬氨酸含量最高，其次为谷氨酸，丙氨酸、亮氨酸、赖氨酸等含量也相对较高[16，26-27]。Li等[27]采用高效液相色谱法分析测定了芦笋罐头中的游离氨基酸成分及其含量，认为该方法稳定、可靠且具有较高的灵敏性。前人研究发现，芦笋主茎和头芽中的氨基酸含量较高，随着芦笋嫩茎的不断生长，氨基氮含量有所下降。蛋白质营养价值评判的重要依据之一是赖氨酸等8种人体必需氨基酸含量的高低及其构成比例，李翠霞等[26]研究表明，芦笋97-2品系的必需氨基酸指数（EAAI）为41.13，明显高于西红柿、黄瓜，在日常蔬菜中具有较高的蛋白质营养价值。芦笋的维生素含量普遍高于一般蔬菜，主要包括VC、VB1、VB2、VB6、VA、VE及胡萝卜素，尤以VC含量最多[16]。100g鲜芦笋中含VB10.11mg、VB60.09mg、VC22mg、胡萝卜素220mg。其中VB1是马铃薯、黄瓜、西红柿的5～13倍，VB2是黄瓜、西红柿、马铃薯的15～20倍，VB6的含量高达4.88×10-2mg/g，远高于谷类和其他蔬菜类食品[26]。

2 芦笋及近缘种的主要药用功能及其作用机制

2.1 抗氧化、抗肿瘤及其作用机制

芦笋具有显著的抗氧化作用，并得到了大量动物药效实验的验证。芦笋多糖具有较好的抗氧化活性，其在大鼠体外体系中可显著清除DPPH自由基，能显著抑制红细胞溶血及肝线粒体肿大[28]。申梅淑等[29]研究表明，芦笋表现出较强的抗衰老功效，芦笋多糖能有效拮抗衰老小鼠胸腺指数的下降，促进Bcl-2蛋白表达量增加，而Fas蛋白表达水平则明显降低。芦笋抗衰老作用还表现在其提取物能降低果蝇体内脂褐质的含量并抑制脂质过氧化物（LPO）的生成[24]。小鼠体外抗氧化实验发现，芦笋多糖对羟自由基、超氧阴离子自由基均具较高的清除效率，且高浓度的多糖对体外肝组织的总抗氧化作用起到一定的促进作用[30]。此外，马挺军等[31]报道，芦笋罐头因含有丰富的黄酮化合物和氨基酸成分，具有较强的清除DPPH自由基及抗氧化能力。除芦笋多糖外，芦笋黄酮也表现出较强的总抗氧化能力，其对超氧阴离子自由基、羟自由基等的清除率及对脂质过氧化物的抑制率均较高[32-34]。Naquvi等[35]研究表明，芦笋近缘种总序天门冬（A.racemosus）的根系提取物具备一定的自由基清除活性。

大量研究表明，芦笋对于肿瘤具备重要的预防和抵抗功能，这也成为医药学界研究的最新热点之一。有关芦笋抗肿瘤的机制，普遍认为因为芦笋组织蛋白中的一种能使细胞正常化生长的组分，可直接有效抑制肿瘤细胞的增殖。黄玲等[36]研究发现，10～50μL/mL的新鲜芦笋汁对SGC-7901细胞抑制增生作用明显，浓度越高抑制率越明显。Chun等[37]从芦笋近缘种A.cochinchinensis中提取的乙酸乙酯萃取物（EAF-ACE）能有效抑制肝癌细胞（HepG2）的增殖。Bisht等[38]报道，芦笋近缘种A.racemosus提取物中含有的组蛋白（Histone）能控制癌症细胞的生长。最新研究发现，芦笋皂甙能有效诱导肿瘤细胞凋亡，预测可能凭借增加细胞内Ca2+浓度、调控细胞周期、降低线粒体膜电位等方式实现[1，39-40]。研究发现，红细胞在抗肿瘤免疫反应中具有识别和杀伤肿瘤细胞的重要功能，在肿瘤免疫中发挥重要作用，而芦笋多糖有效增强红细胞的免疫调节能力[41]。Zhao等[42]最近研究表明，芦笋中提取的AOP-4、AOP-6和AOP-8三种多糖组分能显著抵抗人宫颈癌细胞（Hela）及肝癌细胞（BEL-7404）的生长活力，尤其是AOP-4浓度仅需达到10mg/mL，抑制Hela效率便可达到83.96%。

2.2 降血脂、降血糖及降血压及其作用机制

芦笋的重要活性因子具有降血脂、降血糖及降血压等重要生理功能。实验发现，芦笋中含有的N-丁醇结构物能够明显降低高脂喂食小鼠的血脂浓度[43]。冯翠萍等[44]研究表明，富含黄酮类化合物、膳食纤维等活性因子的芦笋皮能显著降低大鼠血清总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）以及低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）含量。国际最新研究发现，芦笋提取物能通过调控胰岛素的分泌和增加β-细胞的功能来控制链唑霉素诱导的2型糖尿病小鼠的血糖含量[45-46]。对高脂摄入量的小鼠实验表明，芦笋浸提物对降低血脂含量及保护肝脏均具有重要的作用[47]。芦笋近缘种A.racemosus能调控血糖、肌酸酐、尿素氮、总胆固醇及甘油三酯等含量，有效改善STZ诱导的小鼠早期糖尿病性肾病的症状[48]。Thapa报道[49]，A.racemosus对降低血压作用明显，是一种极具保健价值的野生植物。Singh等[50]用A.racemosus喂养水牛后，发现其体内的血浆泌乳素和皮质醇含量均有增加，但血浆总胆固醇和低密度脂蛋白浓度均下降。芦笋另一近缘种A.falcatus（Linn.）中的内酯成分能显著抑制人脐静脉内皮细胞株（HUVECs）的增殖生长，具抗血管生成活性[51]。

2.3 减肥、免疫调控及其作用机制

肥胖症（obesity）作为一种慢性病，世界卫生组织（WHO）估计它是人类目前面临的最容易被忽视，但发病率却在急剧上升的一种疾病。除人类外，许多哺乳动物也面临患肥胖症的威胁。研究发现，芦笋及其野生近缘种对于人类和动物均具备良好的减肥功效[52]。巨噬细胞是扮演清道夫角色的免疫细胞，具有重要的生理功能。研究表明，不同剂量的芦笋多糖对小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能、溶血素和溶血空斑形成及淋巴细胞的转化率均具有明显的促进作用[53]。Gautam等[54]报道，用芦笋近缘种A.racemosus根提取物注射小鼠后能明显增加百日咳抗体的浓度，有效降低发病及死亡率。芦笋活性因子还表现出一定的抗疲劳功效，芦笋皮能提高小鼠运动耐力，改善新陈代谢体系，抗疲劳作用明显[55]；同时还发现，A.racemosus能有效缓解小鼠大脑的记忆缺失，增强其记忆功能[56]。中医上常用A.cochinchinensis来治疗与肺脾相关的疾病，从其根中提取的多糖等活性因子能增加小鼠大脑、肝脏及血液中的超氧化物歧化酶（SOD）活性，并降低丙二醛（MAD）含量，并能改善其睡眠、增强综合免疫力[57-58]。

3 讨论与展望

芦笋作为含有多种生物活性因子并具备重要营养和药用功能的蔬菜，日益受到全世界的重视，目前，其产业和科研在我国发展十分迅速。相比以前的国内生产主要用于出口的情形，现在国内消费市场正在不断扩大，人们正逐渐认识其作为重要的营养和药用型功能蔬菜的多种生理功能，并有望成为寻常百姓家餐桌上的美味佳肴。除可鲜食外，芦笋加工产业链长，可生产加工出芦笋茶、芦笋酒、芦笋罐头和芦笋饮料等高附加值产品，是一种不可多得的食品资源，其在食品、医药、动物营养等领域应用开发前景广阔。随着其多种生理功能的日益受到关注，有关其减肥、抗氧化、抗肿瘤、降血压、降血脂和降血糖等作用机制及应用正成为全球医药界研究的新热点。后续研究应在以下方面进一步寻求突破：

a.突出芦笋及近缘野生种的重要营养及药用功能的正面宣传，让更多的国人对这一重要养生保健功能型蔬菜加以认识，在宣传芦笋功能的同时注重强调芦笋的饮食文化，提升内涵。

b.重点加强芦笋重要的生理活性因子的生物积累、运转、生物合成及代谢的基础性研究，并对芦笋的药用功能的作用机制加强动物模型验证及药代动力学研究，利用芦笋的优良特性综合研发芦笋相关食用营养保健品及人类用的临床药品。

c.当前芦笋在加工过程中，无论是鲜食还是作加工产品，均有约占40%～50%的大量芦笋下脚料遭到浪费，而这些废弃物中却含有丰富的活性因子。今后应着眼于芦笋下脚料的综合高值化循环利用，探讨多种可能的利用途径，增加其综合经济附加值。

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