赤小豆活性成分的提取及保健功能研究进展

2013-04-08李仙芝

食品工业科技 2013年9期

彭游，李仙芝，柏杨

(九江学院功能有机分子制备与应用九江市重点实验室，江西九江332005)

赤小豆为豆科植物赤小豆vigna umbeuata Ohwi et Ohashi 的干燥成熟种子，具有利水消肿，解毒排脓的功能［1］。赤小豆又名赤豆、红小豆，既是常用中药，又是我国广泛食用的豆类。赤小豆始载于《神农本草经》，其后历代本草、医方亦多有记载。现代药理研究表明，赤小豆具有抗氧化、增强免疫、抗菌、雌激素样作用等药理作用［2-4］。赤小豆主要含有五环三萜皂苷类、黄酮类、鞣质等化合物［5］。本文对近年来赤小豆活性成分的提取与保健功能的研究进行综述，以期为赤小豆作为保健食品新资源的开发和应用提供科学依据。

1 赤小豆活性成分的提取及其保健功能

1.1 胰蛋白酶抑制剂的提取与避孕作用

由于顶体粒蛋白具有类似胰蛋白酶的性质，能使卵细胞的透明带水解出一条通道，使精子顺利穿过透明带与卵细胞融合而受精。因此，如能有效地抑制顶体粒蛋白的活力，就能控制受精，从而有计划地控制人口的增长。

杨同成等［6］用酸抽提、2.5%的三氯乙酸TCA 热处理、硫酸按盆析、凝胶层析和DEAE-纤维素离子交换层析，从赤小豆中分离得到一种分子量为7400 的胰蛋白酶抑制剂。活性实验表明，对胰蛋白酶有较强的抑制作用。

杨同成等［7］用从赤小豆中提纯的胰蛋白酶抑制剂，剂量在2mg/mL 以上时体外能全部抑制人体精子，该抑制剂对人体精子顶体粒蛋白亦有较强的抑制作用。

Klomklao 等［8］用0.15mol/L 的NaCl 溶液从赤小豆中提取胰蛋白酶抑制剂。萃取时间为30min。初提物在90℃加热10min，用30% ～65% 的硫酸铵盐析，用Sephacryl S-200 色谱分离，产率53.9%，纯度提高10.91 倍。用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定胰蛋白酶抑制剂的分子量为14ku。在90℃保存60min，纯化的胰蛋白酶抑制剂在宽的pH 范围内保持稳定，且对胰蛋白酶有高的抑制活性。0 ～3% 的NaCl 溶液不影响其活性，但在电脉前经β-巯基乙醇处理后活性丧失。

1.2 蛋白质及酶的提取与活性

赤小豆种子中蛋白质主要是7S 球蛋白糖蛋白，含有5%中性糖和0.5%氨基糖。李续娥等［9］分别用磷酸盐缓冲液和硼酸盐缓冲液提取赤小豆种子蛋白质，结果表明，磷酸盐缓冲液(pH8.0)对赤小豆种子蛋白质的提取效果较好。

超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)是一类广泛存在于生物体内的氧化还原酶。作为体内自由基的有效清除剂，能使自由基的形成和消除处于动态平衡，从而可抵御O2-·的毒害作用。檀志芬等［10］采用硫酸铵分步沉淀，以40%硫酸铵饱和度去除杂蛋白，以95% 硫酸铵饱和度沉淀酶蛋白。结果表明在光照下培养的赤小豆芽超氧化物歧化酶的活性比未光照的对照组提高了54%，蛋白含量提高了30%，并测得在0 ～0.001mg/L 范围内吲哚乙酸IAA对赤小豆芽超氧化物歧化酶活性起显著的促进作用，随赤小豆芽长的增加，其超氧化物岐化酶的活性呈上升趋势，子叶中赤小豆芽超氧化物歧化酶的活性较高。

赤豆β-半乳糖苷酶对乳糖表现出较高的亲和力，使该酶用于工业化酶解牛奶中乳糖成为可能。韩平治等［11］用阳离子修饰的SephadexG-100，经BrCN 活化，将部分纯化的赤豆β-半乳糖苷酶通过吸附和共价交联法固定化。固定化载体表现出较高的蛋白载量和酶活性收率。固定化酶活性收率达65%。动力学性质研究表明，固定化酶酸碱稳定性、热稳定性、存储稳定性和使用稳定性都比游离酶好。

1.3 黄酮与酚类化合物的提取与抗氧化能力

赤小豆所含的黄酮类化合物具有较强的体外抗氧化作用，对Fe 导致的大鼠原代肝细胞氧化损伤具有保护作用，是预防和治疗肿瘤、肝病等疾病的有效成分。

彭游等［12］考察赤小豆总黄酮的微波光波组合无溶剂提取法，并对提取机理进行分析。发现微波光波提取干法以功率800W(微波55%与光波45%)加热6min 后，70%乙醇萃取得总黄酮。总黄酮的提取率为1.24%，与相应的常规加热回流提取法接近，该法有操作简单快速，成本低等优点。利用荧光显微镜FM，IR 对微波提取机理进行初步研究表明，微波光波可能是从对植物组织细胞结构的影响上来改善次生代谢产物的提取效率。

王海棠等［13］从赤豆的干燥种皮中提取，经聚酰胺柱层析和制备薄层分离，首次从赤豆得到1 个黄色化合物，结构鉴定为芦丁。

李波等人［14］采用Photochem 抗氧化测定仪对赤豆总黄酮提取物体外抗氧化作用进行评价，同时评价其对培养大鼠原代肝细胞Fe2+氧化损伤保护作用的量效、时效关系。赤豆总黄酮提取物在40、80、120ng 剂量下，抗氧化作用大于芹菜素。培养的原代肝细胞中加入100μmol/L Fe2+后肝细胞活性减弱，培养液中丙氨酸氨基转移酶(ALT)活力升高，脱落明显，加入提取物后，可有效抑制上述损伤作用。实验表明，赤豆总黄酮提取物具有较强的体外抗氧化作用，对Fe2+导致的大鼠原代肝细胞氧化损伤具有保护作用。

张幸国等人［15］评价赤豆黄酮的雌激素样作用及其对人乳腺癌MCF-7 细胞孕激素受体水平的影响。采用富含雌激素受体的雌激素依赖性人乳腺癌细胞株MCF-7 细胞，分别观察赤豆黄酮提取物对其增殖的影响，赤豆对孕激素受体mRNA 和蛋白表达的影响，并评价赤豆提取物发挥雌激素样作用的机制。结果显示，与溶剂对照组比较，10～200μg/mL 赤豆黄酮提取物能显著促进MCF-7 细胞的增殖，100μg/mL时作用达到最大;赤豆提取物能明显诱导MCF-7 细胞孕激素受体(PR)基因mRNA 和蛋白的表达，以上作用均能被雌激素受体拮抗剂所完全拮抗。研究表明赤豆提取物具有雌激素活性。

Amarowicz 等［16］用80%丙酮从赤小豆萃取酚类化合物，初提物经Sephadex LH-20 分离成I 和II 带。用乙醇洗脱出的I 带含小分子酚类物质。用H2O/acetone(1∶1;v/v)萃取的II 带，主要含鞣酸。采用总抗氧化能力、DPPH 自由基清除能力与还原能力考察赤小豆酚类化合物的体外抗氧化能力。结果表明，鞣酸具有最强的抗氧化能力，鞣酸组为4.17μmol Trolox/mg，而初提物组与I 带组分别为1.76 和1.40μmol Trolox/mg。II 带的总酚含量也最高，为189mg/g。

1.4 膳食纤维的提取与血糖控制作用

膳食纤维主要是指不能被人体胃肠道中消化酶所消化的且不被人体吸收利用的多糖，对肥胖症、肠道疾病、心血管疾病、高血压、糖尿病等慢性非传染性疾病起着预防和保健的作用。是食物中具有保健功能的功效成分。赤豆皮是难得的膳食纤维源，纤维含量高达60%左右，且质感好、口感佳，可以加工成高纯度、高品质、高附加值的膳食纤维。

曹阳［17］通过提取温度、提取时间、液固比、碱液浓度四个因素三水平的实验提取赤豆皮中的膳食纤维，以提取率为考察指标确定最佳工艺参数:提取温度55℃，时间9h，液固比6，碱溶液浓度1.5%，以此获得的提取率最高为51%。最佳粉碎粒度的实验表明，赤豆皮最佳粉碎粒度1.0～1.5mm 时，膳食纤维提取率最高，为53.5%。

曹小红等人［18］将赤豆脱脂样品，经NaOH 溶液浸泡，脱蛋白，然后过滤，漂洗至中性，再用HCl 浸泡，过滤，漂洗至中性，烘干，磨细，用双氧水脱色，得水不溶性膳食纤维成品。在体外模拟条件下，测定它对NO2-和胆酸钠的吸附作用，发现在酸性条件下赤豆皮水不溶性膳食纤维对NO-2具有较好的吸附作用，在pH2.0 时，最大吸附速率为0.132μmol/(g·mol)，最小吸附浓度1.28μmol/L，平衡时间73.3min。在pH6.0时，赤豆皮水不溶性膳食纤维对胆酸钠具有显著的吸附作用。

陈秀霞［19］以加工后的赤豆豆渣为原料，以酶解后的纤维素提取率为指标，评价复合纤维素酶的酶解效果。实验条件下各因素对酶解反应速率影响从大到小依次是温度、加酶量、酶解时间、pH、固液比。酶解赤豆纤维工艺参数:加酶量0.46%、酶解温度46℃，酶解时间17h、固液比1∶11、pH4.8。

王彤等［20-21］报道，非胰岛素依赖型(Ⅱ型)糖尿病(NIDDM)病人进食煮熟的整粒带皮赤小豆、白扁豆、眉豆和绿豆后，血糖指数、血糖曲线增值面积及C肽曲线增值面积以红小豆最小，提示红小豆是N IDDM 病人饮食治疗中较理想的食物之一。随后的研究进一步证明，红小豆所致的餐后血糖波动最小，餐后血糖反应明显低于眉豆和绿豆，利于糖尿病病人餐后血糖的控制。

1.5 色素的提取与性质

王海棠等［22］从赤豆中提制出一种粉状天然食用红色素，性质实验表明:赤豆红色素易溶于水;色素的颜色随pH 不同而变化，pH5～7 时，呈现稳定鲜艳的红色，pH6 时色价≥5l;pH7 时色素的最大吸收谱长为500nm;具有一定的耐热性、耐光性和耐还原性，但耐氧化性差;Mg2+和蔗糖使红色增色，Zn2+和柠檬酸使红色稍褪，Na+、K+、Ca2+对色素无不良影响，Fe2+、Cu2+、Al3+使色素变色。急性毒性实验中白鼠无异常表现，各项质量指标符合食用色素的要求。

吴春等［23］从赤豆皮渣中提取的玫瑰红色素属于花色苷类化合物，该色素对光、热、pH 均不稳定，十二烷基硫酸钠等对色素具有一定的护色作用，可使色素的降解率在30d 内降低20%。

陈平等［24］用DA101、DA201 树脂提取赤豆皮色素。实验测得树脂的饱和吸附容量为0.088g/mL 湿树脂。洗脱液乙醇的流速、浓度、用量和醇中酸的种类对色素收率的影响，确定了最佳洗脱醇的浓度为90% 当l00mL 树脂饱和吸附时，用200mL 乙醇(内含1% 盐酸)。流速在40mL/min 时，色素收率在90% 以上。

1.6 利尿作用有效部位筛选

闫婕等人［25］研究赤小豆对小鼠的利尿作用，筛选利尿作用的有效部位。采用小鼠代谢笼法，测定水负荷小鼠给药4h 的尿量。结果显示，与空白给药组相比，三氯甲烷萃取部位高剂量组具有显著的利尿作用，正丁醇萃取部位高剂量组及药材水提液高剂量组具有显著的利尿作用。实验表明，赤小豆三氯甲烷及正丁醇萃取部位具有显著的利尿作用，可能是赤小豆利尿作用的主要有效部位。

2 展望

目前的研究结果表明赤小豆胰蛋白酶抑制剂作为避孕药有可能性，实验还仅限于体外抑制作用，对体内受精过程影响如何及用药途径等问题，都急待于进一步研究。赤豆皮水不溶性膳食纤维对胆酸钠具有显著的吸附作用，其吸附能力随其用量的增加而增强。但赤豆皮水不溶性膳食纤维的分子结构及其他性能有待进一步研究。赤小豆利尿的主要成分是否为皂苷及其苷元，还有待进一步对其总皂苷及游离苷元进行提取、分离、纯化后，进行实验验证。

有关赤小豆的功能物质的研究主要包括膳食纤维、蛋白质、各种酶及酶抑制剂、黄酮及多酚、色素的提取及初步功能探讨。近年来国内外的研究文献表明，赤小豆作为亚洲地区一种非常重要的食用豆类，可能有着多方面的健康意义，特别是作为主食食材，在糖尿病等慢性疾病的预防和控制方面具有一定优势。其豆皮中所含多酚类物质的抗氧化作用可能是其各种健康益处的重要基础。

有关赤小豆的保健功效的物质基础问题目前还不十分清楚，构效关系更需进一步深入研究。通过现代化学生物技术，从赤小豆分离纯化不同物质或活性部位，明确其功效，为赤小豆作为保健食品新资源的开发和应用提供科学依据。

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