根皮苷研究进展

谭飔，周志钦，2

1(西南大学园艺园林学院，重庆，400716)2(南方山地园艺学教育部重点实验室，重庆，400715)

根皮苷又名根皮甙(phloridzin或phlorizin)，是根皮素的葡萄糖苷，化学名称为1-(2-(beta-D-吡喃葡萄糖氧基)-4，6-二羟基苯基)-3-(4-羟基苯基)-丙酮，分子式为C21H24O10，相对分子质量为436.41，属于黄酮类中的二氢查尔酮类物质［1］。从1835年根皮苷在苹果树中分离至今，根皮苷的研究已有一百多年的历史。根皮苷主要存在于苹果树的叶，茎，树皮中，在其他植物中也有少量存在。根皮苷具有降低血糖、改善记忆力、抗氧化、抗癌等多种重要的生物活性［2－4］，在新型药物和天然保健食品开发中具有广泛的应用前景。本文主要概述了根皮苷的合成分布，分析检测，生物活性以及开发利用现状，并展望其应用前景。

1 根皮苷的合成、分布与含量变化

根皮苷的合成途径与一般的黄酮类化合物的合成途径不同。Gosch等人［1，5］详细报道了苹果中根皮苷合成的主要途径，合成根皮苷的前体物质是丙二酸单酰辅酶A(Malonyl-CoA)和p-香豆酰辅酶A(p-coumaroyl-CoA)。首先，p-香豆酰辅酶A通过 NADPH途径生成4-氢化肉桂酰辅酶A(4-hydroxydihydrocinnamoyl-CoA);然后，丙二酸单酰辅酶A和4-氢化肉桂酰辅酶A在茶儿酮合成酶作用下生成根皮素;最后，根皮素葡糖基化生成根皮苷。根皮苷合成过程中需要多种基因和酶的参与、调控。Dare等［6］人的最近研究发现烯酰还原酶类似基因(enoyl reductaselike)ENRL-3和ENRL-5很有可能是促成根皮苷合成的关键基因。根皮苷的合成途径已经阐明，参与合成根皮苷的同工酶和基因还有待于进一步分析明确。

根皮苷主要存在于蔷薇科苹果属植物中，菊科、杜鹃花科、豆科、壳斗科、百合科等植物中也报道有根皮苷的存在，但含量较少［1］。近年来，在荔枝果皮、杜梨叶、锁阳等植物中也发现有根皮苷的存在，其含量都较少，但在甜茶多穗柯中有大量的根皮苷［7－10］。总的说来，苹果属植物是根皮苷的主要来源，可以作为提取根皮苷的原料加以利用。苹果树枝、叶、树皮等中都含有大量的根皮苷。根皮苷在苹果果实中的分布集中在种子和果皮上。根皮苷的含量主要受遗传因素的影响，早在1995年，Jham［11］报道了根皮苷在不同种类的苹果中含量差异较大。遗传因素是影响根皮苷含量的最主要因素，外部生长环境如海拔、光照等也会影响根皮苷的含量。根皮苷在植物体中的含量随着生长发育的不同，在不同的物候期有显著的差异。根皮苷的年周期动态变化与地上部和地下部的交替生长动态有关［12］。

2 根皮苷的提取和分离纯化

根皮苷不易溶于水，易溶于有机溶剂，其提取方法同其他酚类物质的提取方法类似，主要用有机溶剂提取法，微波辅助提取法和超声波辅助提取法等［8－9］。粗提得到的根皮苷杂质含量高，需要分离纯化以达到进一步利用的要求。目前，分离纯化根皮苷的主要方法有:大孔树脂吸附法、聚酰胺层析柱分离法、化学萃取法、阴离子交换树脂法、高效离心分配色谱法(HPCPC)和高速逆流色谱法(HSCCC)［13－15］。李胜华等［16］利用大孔树脂D－101纯化多穗柯中的根皮苷效果好，纯度高达95.6%;董华强等［17］利用大孔吸附树脂ADS-7分离纯化的根皮苷，纯度能够达到80%，然后通过柱层析和乙醇水溶液结晶获得含量高达99.8%的高纯度根皮苷。李荣涛等［14］报道，HPCPC方法能从苹果树枝根皮苷初提物中分离纯化出高纯度的根皮苷，根皮苷的回收率高达98.1% 。此外，Xü［18］利用HSCCC从苹果树皮中分离纯化的根皮素纯度也是高达98.2%。其中，HPCPC技术由于其使用范围广，操作成本低、高效、快速、高回收率等特点广泛用于天然产物分离纯化［19］。总的看来，不同的方法均能到达分离纯化根皮苷的目的，但各有优缺点。大孔树脂法和柱层法分离时间长，操作步骤繁琐，消耗大量的有机溶剂，一般用于大量样品的制备。HPCPC、HSCCC以及与其他检测技术的联用存在仪器设备昂贵，一次样品制备量少等问题，但由于操作简便，分离效果好已经广泛运用于根皮苷的实验研究分析中。

3 根皮苷的生物活性

3.1 根皮苷与植物的生理相关性

根皮苷与植物的生长发育以及抗逆性等生理现象有密切关系。根皮苷能抗多种病原菌，如苹果黑星病，火疫病等。但是，根皮苷对某些植物的生长会有抑制作用［1］。张江红［20］报道，低浓度的根皮苷能促进平邑甜茶幼苗的生长，但是根皮苷浓度过高会造成植株重茬障碍。Ascencio-Cabral等人报道［21］，3.0 mg/L的根皮苷能够促进番木瓜胚胎的再生，尤其能够促进根的生长。因此，根皮苷作为植物生长调节剂时，其用量是重点考虑因素。根皮苷还与植物的抗逆性有关，Petkovsek［22］研究发现，感染疮痂病的苹果叶片中根皮苷的含量明显升高。

3.2 降血糖作用

糖尿病是威胁人类健康的重大疾病，糖尿病的典型症状是高血糖。目前治疗糖尿病的主要药物有传统的磺酰脲类、双胍类和一些新型降糖类药物如罗格列酮、吡格列酮等。其作用机制大多是促进胰岛素的分泌或者增加胰岛素的敏感性［23］。现有大量研究表明根皮苷具有降低空腹血糖的作用，根皮苷降低血糖的机理在于竞争性的抑制了葡萄糖转运载体(SGLTs和 GLUTs)对葡萄糖分子的运输［2］。董华强［3，24］报道，从多穗柯中分离纯化的根皮苷能降低糖尿病小鼠的血糖、甘油三酯、总胆固醇等含量，对防治糖尿病有积极作用，并且经水杨酸酰基修饰后的根皮苷的降血糖能力和清除自由基能力比根皮苷强。Zhao报道［25］，根皮苷能明显改善2型糖尿病小鼠高血糖症状，但并未改善肝脏胰岛素状况。膳食中的根皮苷能降低小鼠血糖，改善糖尿病小鼠的脂代谢状况，减少胰岛素抵抗，提高高密度脂蛋白含量，降低低密度脂蛋白含量，对于糖尿病的典型“三多一少”症状也有改善作用，并且改变与柠檬酸循环，糖异生作用、脂肪酸代谢有关的肝脏基因的表达［26－27］。此外，根皮苷对高血糖小鼠内肠中sglt1，cyp2b10，ephx1和肾脏中glut2基因的过表达有抑制作用［28］。但是，由于根皮苷口服不易吸收，在小肠中容易被根皮苷水解酶水解导致生物利用度降低，以及选择性差等问题，尚未被开发成降糖类药物［29－30］。因此，根皮苷在体内的代谢情况，降糖效率值得进一步深入研究。

3.3 抗氧化作用

抗氧化剂的研究一直是食品营养学研究的重点。张泽生等［31］人研究表明，根皮苷对于高脂膳食导致的氧化损伤的果蝇具有明显保护作用，增强SOD和CAT活性，能够显著延长果蝇寿命，具有较强的抗氧化作用。Vasantha Rupasinghe表明［32］，根皮素的抗氧化活性强于根皮苷，但两者的活性均强于VE，可以抑制多元未饱和脂肪酸的氧化。正因为根皮苷的抗氧化性，能够显著延长酵母的寿命，因此根皮苷在延缓衰老及研究抗衰老药物方面引起了广泛关注［33］。

3.4 其他活性

根皮苷除了降血糖，抗氧化等生物活性外，其抗炎、抗癌等作用也有报道。冯天艳报道［34］根皮苷对CCL4导致的小鼠急性肝损伤有保护作用，与对照组相比，肝组织有明显的改善。此外，Chang研究［35］发现，根皮素具有较强的抗炎活性，通过阻碍MAPK和NF-kB来抑制促炎因子的表达。根皮苷对于由炎症导致的骨质疏松症状有良好的预防作用［36］。根皮苷还可以起到天然的植物雌激素的作用，双向调节雌激素，预防疾病的发生［37］。根皮苷类似物可以作为平衡性核酸转运蛋白(hCNTS)抑制剂，这种抑制剂具有抗癌，抗病毒和保护心血管等作用［38］。此外，根皮苷还具有杀菌、保护神经系统、改善记忆等作用［4］。

4 根皮苷的利用

根皮苷主要从苹果树中提取获得。在工业中，苹果加工后剩下的苹果渣中含有丰富的根皮苷，也可以作为提取根皮苷的原料［39］。根皮苷能够降血糖，具有抗肿瘤、抗过敏、抗氧化活性，在食品、美容和保健品行业都有潜在的利用价值。

4.1 食品

根皮苷已经批准成为食品添加剂。根皮苷是苹果中的特征性酚类物质，由于种类、产地等问题，不同苹果中根皮苷的含量差异较大，因此，根皮苷的含量可作为区分苹果汁产地和质量的一个指标［40］。根皮苷能够促进染料木黄酮(genistein，染料木素，抑制肿瘤细胞的生长转移)的吸收利用，开发富含根皮苷和染料木黄酮的功能性食品在癌症预防和治疗上有广阔的市场前景［41］。根皮苷是一种甜度非常高的天然甜味剂，可以作为甜食爱好者的糖尿病人的糖类替代食品［2］。根皮苷被多酚氧化酶氧化后生成的产物可以转化生成亮黄色的染料，这种染料的水溶性强，可用于食品加工业，替代人工染料，避免人工合成色素带来的毒害作用［42］。根皮苷无论是作为食品添加剂还是功能性食品的开发利用都有潜在的应用价值。

4.2 医药

由于根皮苷容易在人体内水解生成根皮素，并且根皮苷在小肠内的吸收率低，因此根皮苷常和其他化合物设计成为高分子聚合物用于药物的研发。Sakuma 等［27，43］设计的 γ-谷氨酸根皮苷聚合物，避免了根皮苷水解产生的毒性，并且该化合物稳定，可以通过抑制Na+葡萄糖转运蛋白(SGLT1)的活性来阻碍葡萄糖的吸收，是安全的口服类降糖药物。

4.3 美容

爱美之心，人皆有之。抗氧化，抗衰老，美白是美容产品重点关注的问题。根皮苷的抗氧化活性和抗衰老功能已经得到现代科学研究证实。根皮苷的水解产物根皮素能竞争性地抑制酪氨酸酶活性，干扰黑色素的合成，其美白效果优于市面上的许多美白产品［44］。但要注意的是，根皮苷通过激活cAMP信号通路，增加酪氨酸酶基因的表达，会导致黑色素的生成［45］。

5 问题与展望

根皮苷作为一种天然生物活性物质，具有较强的抗氧化活性和明显的降血糖功能，在食品，医药等方面都有较好的市场前景。目前，虽然根皮苷的研究时间已逾百年，但是根皮苷的研究应用仍然存在诸多问题。主要有:(1)根皮苷在苹果属植物及其近缘属植物中的含量评价数据少，这不仅阻碍了根皮苷的加工利用，也阻碍了我国丰富的野生苹果资源的利用;(2)根皮苷的抗氧化、抗癌等生物活性仍缺乏实验数据和临床数据的支持;(3)根皮苷的降血糖功能及其生物利用度有待于深入研究。未来对根皮苷的深入研究应关注如下2个方面:一方面分析评价根皮苷在我国丰富的野生苹果资源中的含量，并优化根皮苷的提取纯化工艺:另一方面加强根皮苷的生物活性的研究，尤其是降糖方面的研究，突破根皮苷生物利用度低的难题。总之，随着科学技术的不断发展，化学、食品以及医学等学科交叉领域的不断发展，根皮苷在食品，保健品和药品中将有广阔的应用前景。

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