沙棘的综合价值研究进展

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(1.渤海大学食品科学与工程学院,辽宁锦州 121013;2.浙江台州一罐食品有限公司,浙江台州 318020;3.宜宾市农业科学院,四川宜宾 646400)

沙棘的综合价值研究进展

张程慧1,祁玉霞1,程康蓉2,冯叙桥1,*,陈叙生3,*

(1.渤海大学食品科学与工程学院,辽宁锦州 121013;2.浙江台州一罐食品有限公司,浙江台州 318020;3.宜宾市农业科学院,四川宜宾 646400)

沙棘属药食同源植物,含有丰富的维生素、多糖、氨基酸、有机酸及人体所需的多种微量元素等营养成分以及黄酮类、三萜烯类、甾体类化合物、5-羟色胺、原花青素等生物活性物质,食用沙棘具有抗肿瘤、抗衰老、改善脑机能、活血散瘀、降血糖、改善脂质代谢等生理作用。因而沙棘具有很高的营养保健和药用价值,如能加以合理开发利用,会带来较大的经济效益和社会效益。本文着重从沙棘果、沙棘叶、沙棘籽等方面综述了沙棘营养保健作用及其利用的研究现状,分析了沙棘产业开发所面临的问题,提出了相应的解决策略,并展望了沙棘研究与利用的前景。

沙棘,活性成分,利用价值,营养,保健,药用

沙棘(HippophaerhamnoidesL.)为多年生落叶灌木或小乔木,是一种喜光、耐水、耐旱、生长性极好的小浆果植物,多为橘黄色或橘红色[1-4]。其地理位置特殊,广泛分布于欧亚的温带地区[3,5]。我国是沙棘资源最丰富的国家,主要生长地包括青海、甘肃、宁夏、西藏、新疆、陕西、辽宁、四川、河北等19个省(区)[1,3],总面积达1800万亩,其中天然林面积占了近75%,且以肋果沙棘和中国沙棘亚种分布居多[1]。

沙棘作为我国西部代表作物之一,因含有丰富的维生素、多糖、蛋白质、氨基酸、微量元素等营养成分以及黄酮类、甾体类化合物、原花青素、三萜烯类、鞣质、5-羟色胺等生物活性物质,具备药食同源的特性,在保健品、食品等开发研究方面得到广泛重视[2-3]。内蒙古、陕西等省利用当地沙棘资源优势,开发研究保健食品,取得了较好的经济效益[3,6]。沙棘的广泛栽植还能够防风固沙、保持水土,有利于生态环境的保护[2-3,6]。本文综述了沙棘营养价值以及资源应用价值的研究现状,分析了沙棘产业开发所面临的问题,提出了相应的解决策略,并展望了沙棘研究与利用的发展前景。

1 沙棘的营养及药用价值

表1 沙棘各部位的价值

我国是世界上记载沙棘药用状况最早的国家[3],在唐朝时期,沙棘就被用来治疗冻伤、修复受损皮肤、调理胃肠等,并且通过古籍和现代文献均可查证沙棘作为藏药、民族传统药材历史悠久[3,7]。后来沙棘被列入中华人民共和国药典,正式获得了中药材的法定地位[3-4]。研究表明,沙棘的果实、种子、根茎、枝叶等均含有丰富的营养及药用成分,甚至沙棘籽榨油、果实榨汁后剩下的残渣也因为含有黄酮类化合物、原花青素、磷脂等生物活性成分具有潜在的经济价值[8-10](表1)。

1.1沙棘果实的价值

沙棘果实酸甜可口,其营养成分相当高,包括维生素、蛋白质、氨基酸、有机酸及人体所需的多种微量元素等,极具营养保健价值,是人类补充营养的首选水果之一[4-5,14]。每年都有大量的沙棘果用于生产沙棘汁、沙棘糕、沙棘啤酒、沙棘果酱、沙棘冰激凌等食品和饮品,这些沙棘加工品很好地利用了沙棘的营养价值[2,5,8,12]。何秩[15]分析沙棘果汁的营养成分,发现沙棘果汁中含有16种游离氨基酸,总量达到120 mg/mL左右。另外,沙棘果中VC含量很高,每100 g沙棘果中VC含量一般达到600 mg以上,远远超过其他果蔬[2-3]。沙棘果含有丰富的矿物质元素,如锌、铁、锰和铜含量分别约为1000、400、150和60 mg/100 g,其中锌含量最高,锌具有调节脂质代谢的重要功能[9-10],所以沙棘的营养价值很高。沙棘果实除了可用于加工成食品和饮品外,还能提取出沙棘果油。果油中富含胡萝卜素、类胡萝卜素、黄酮类、酚类等多种生物活性物质,其中VE的含量达160～200 mg/100 g,且活性最高的α-VE、β-VE占了95%以上[3,16],果油中还含有超过65%的亚油酸、油酸等不饱和脂肪酸,对调理人体生理功能有良好的作用[10,17]。

沙棘除了含有丰富的营养成分,还含有大量的黄酮类、甾体类化合物、有机酸类等生物活性物质,其中黄酮类化合物的含量极为丰富。研究证明,沙棘果中的黄酮类化合物主要有异鼠李素、槲皮素和山奈酚等,在降低血清胆固醇、抗心率失常、抗肿瘤、抗炎生肌、抗辐射、抗衰老、抗病毒等方面具有一定的疗效[18-19]。阿布拉等[9]用高血糖模型小鼠研究沙棘果在调节血糖和血脂方面的功能,结果发现沙棘果能使高血糖小鼠的血糖、血脂明显下降,说明沙棘果中可能含促进胰岛β细胞再生,改善机体代谢等功能性成分,这与其前期研究的沙棘果中黄酮对正常小鼠的血糖和血脂具有一定的调节作用且能抑制糖异生的结果相一致。伊娟娟等[20]通过四氧嘧啶诱导建立糖尿病小鼠模型,研究了大果沙棘总黄酮及各流段黄酮对糖尿病小鼠血糖的调节作用。结果表明,沙棘黄酮能显著降低实验组小鼠的血糖值,提高胰岛素水平,有望开发成安全有效的降糖产品。同样地,沙棘果渣中也残留着大量的黄酮类等活性成分[8]。吴华等[21]进行了为期6周的饲养实验,研究了沙棘果渣对蛋鸡生产性能及脂类代谢的影响。结果表明,日粮中添加1%、2%沙棘果渣能够显著降低血清中总胆固醇和甘油三酯的含量,对蛋鸡产蛋率和饲料转化率有一定改善的趋势(p<0.05),说明沙棘果渣能够有效调节蛋鸡的脂类代谢。在沙棘的开发中,黄酮的药用研究最具开发潜力[10]。此外,沙棘果实中还检测到含有γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA),其含量占游离氨基酸总量的近12%[15]。研究表明,GABA具有促进生长激素分泌、防止皮肤老化、改善脑机能、抗惊厥、镇痛、降血压、改善脂质代谢和活化肾功能等生理作用[15,22]。

综上所述,沙棘果无论从营养价值还是药用价值,都具有较大开发价值。因为沙棘本身可作为水果直接食用,也可以加工成多种多样的食品。从沙棘果实中提取沙棘黄酮、γ-氨基丁酸等含量丰富的活性物质并应用到保健品、药品等领域,是沙棘果实值得研究和开发的重要方面。

1.2沙棘叶的价值

沙棘叶片中的营养成分主要有VC、黄酮化合物、多糖、胡萝卜素等[13,18],将沙棘叶与日常果蔬相比较,叶片内所含的VC含量比普通果蔬高出3倍以上,甚至比西瓜等果实高出28倍[10]。相比沙棘其他部位,黄酮类化合物在叶片中含量最高,将近900 mg/kg[2,24-25]。沙棘叶中还含有丰富的蛋白质(11%～23%)、粗脂肪(3%～10%)、粗纤维(14%～20%)、氨基酸以及人类正常生长所需而体内不能合成的必需脂肪酸,如亚油酸、棕榈油酸等[10,24]。沙棘叶具有活血散瘀、消食化滞的通便作用[1,10,23],是生产保健茶等食品的好原料,制得茶饮品口感柔和、风味自然、清凉感适宜,具有沙棘叶的特有芳香味[26-27]。与绿茶相比,沙棘茶中粗纤维、维生素、黄酮类物质等营养成分含量更高,咖啡因、锰元素等含量较低,兴奋作用小,老人、小孩、高血压及神经衰弱等特殊人群也适用,这表明沙棘茶开发前景广阔[13,23]。

沙棘叶安全、多效的药用功效在畜牧业、医药等领域极具开发潜力。据研究,沙棘叶中含有的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维及氨基酸对动物生长发育起着不同程度的促进作用,其营养价值优于苜蓿草粉、白三叶青干草等常规饲料,因而能对牲畜起到快速育肥、防治疾病的作用[10,13]。刘绪川等[28]对沙棘叶进行过毒理学实验,将沙棘叶作为饲料长期喂养小白鼠、雏鸡、绵羊等动物,通过对摄食、饮水、体重、血液和肝肾功能、解剖学等的检查,表明沙棘叶食用安全,不会产生蓄积性和耐受性毒害,也不存在致癌、致畸、促发肿瘤等危害。可见具备草本植物适口性和木本植物再生性的沙棘叶是一种理想的绿色植物饲料材料,可以开发成家畜的优良饲料或饲料添加剂[2,10,13,23]。另外,康天济等[29]也发现沙棘叶水提取液可明显加快小鼠胃排空的速率,增强家兔离体十二指肠收缩强度,表明沙棘叶有促进动物食物消化的作用。此实验为沙棘叶作为润肠通便的保健品或是作为治疗习惯性便秘等胃肠道疾病提供了一定的实验依据。刘艳丰等[30]研究了沙棘叶黄酮对绵羊瘤胃代谢和血清生化、免疫指标的影响。结果表明,沙棘叶黄酮可明显提高绵羊蛋白质的合成、调节脂类代谢、增加细胞因子的含量,有益于免疫力的提高。刘海清[12]用沙棘叶中提取的多糖做过抑菌测试,发现沙棘叶多糖除对白色葡萄球菌(Staphylococcusalbus)无抑菌作用外,对大肠杆菌(Escherichiacoli)、四叠菌(Micrococcustetragenu)和枯草杆菌(Bacillussubtilis)均有很强的抑制作用。张益娜[31]采用滤纸片法对沙棘叶总黄酮的抑菌活性进行了测定,结果表明四叠菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)等均受到强烈的抑制作用。此外,从沙棘叶中分离出的熊果酸等物质也被证实具有抗艾滋病、抗肿瘤、抗糖尿病等作用[13,32]。

综上所述,从营养价值及药用价值角度来看,沙棘叶具有预防和治疗心血管系统疾病、抗肿瘤、降血脂、抗炎杀菌、抗过敏、抗衰老、改善消化系统和免疫系统等药理功效,极具开发潜力。

1.3沙棘籽的价值

沙棘除了果实和叶子可以被广泛开发之外,沙棘籽也是颇具价值的资源。原花青素(Procyanidins,PC)是植物界中广泛存在的一类多酚化合物,一般有二聚体、三聚体、四聚体等直至十聚体,通常将二～四聚体称为低聚体[33]。低聚原花青素(Oligomeric Proanthocyanidins,OPC’s)是一种优良的氧自由基清除剂、一氧化氮合成抑制剂和脂质过氧化抑制剂,以高效、低毒、高生物利用率著称,拥有极强的抗氧化能力[33-34]。研究表明,OPC’s比PC更利于人体吸收,在沙棘各部位中籽的OPC’s含量最高[33-34]。邹元生等[35]研究了沙棘籽PC提取物对小鼠体内免疫调节的作用,发现沙棘籽PC提取物能明显增强伴刀豆球蛋白(Concanavalin A,ConA)诱导的小鼠脾淋巴细胞的增殖能力、增强腹腔巨噬细胞的吞噬功能、增强抗体保护细胞的能力、升高小鼠血清溶血素的含量等,并且在提高小鼠免疫力的同时不产生其他副作用。张佳婵等[36]优化了沙棘籽粕PC的提取条件,分析了沙棘籽粕PC的抗氧化功效,同时进行了对 B16 细胞的抑制活性实验,证实沙棘籽粕PC清除DPPH自由基的功效优于VC;并且用MTT比色法检测了沙棘籽粕PC提取物对小鼠B16黑色素瘤细胞活力的抑制作用,结果显示随着剂量和时间的增加,抑制效果呈增强趋势。这些实验都说明,沙棘籽的利用开发价值不小。

另外,沙棘籽可压榨成沙棘籽油,是一种非常好的保健食品[37-38]。籽油中含有超过85%的不饱和脂肪酸,其中亚油酸、亚麻酸、油酸含量高达90%,与沙棘果油相比,籽油中的不饱和脂肪酸、甾醇种类等都较为丰富[3,39]。研究表明,沙棘籽油具有丰富的药理功能,能滋润皮肤、延缓皮肤衰老[39],因为沙棘籽油中的甾醇类等活性成分可以改善皮肤微循环,保持肌肤光滑有弹性[10,40]。此外,沙棘籽油还具有保护心脑血管和胃肠道、改善脑功能、缓解干眼症、辅助保护化学性肝损伤、抗氧化、抗辐射、消炎杀菌、增强免疫力等功能[39]。田俊生等[37]采用慢性温和不可预知应激程序(Chronic unpredic

Table mild stress,CUMS)复制大鼠抑郁模型,用悬尾实验(Tail suspension test,TST)和强迫游泳实验(Forced swimming test,FST)观察沙棘籽油对小鼠体质量、糖水偏爱、行为活动等指标的影响,探讨沙棘籽油的抗抑郁作用。结果发现沙棘籽油能明显减少TST和FST实验中的不动时间(p<0.05),对CUMS模型大鼠体质量、糖水偏爱、行为活动等指标均有不同程度的改善(p<0.05),表明沙棘籽油具有一定的抗抑郁作用。李新平等[38]研究了沙棘籽油对葡聚糖硫酸钠(Dextran sulfate sodium,DSS)诱导的大鼠溃疡性结肠炎组织损伤的影响,发现与DSS模型组比较,沙棘籽油能明显减少结肠组织髓过氧化物酶、改善大鼠溃疡性结肠炎大体形态,有效防止大鼠溃疡性结肠炎症发生及发展,并且还能降低大鼠血清和结肠丙二醛含量、提高结肠超氧化物歧化酶和谷胱苷肽过氧化物酶活性,因而推断沙棘籽油对溃疡性结肠炎有明显改善作用。可见,沙棘籽油具有很好的医疗保健价值,有望开发成具有一定功效的天然药物或功能性食品。

此外,沙棘籽的应用研究价值也很高。提取沙棘籽中的PC、黄酮类等生物活性成分添加到各种护肤品等日用产品中,能制成无刺激、无过敏等副作用的化妆品[2,10]。目前市面上已存在一些沙棘籽产品,如沙棘籽油、沙棘籽生物活性成分制剂等。沙棘籽中的功能性成分种类较多(表1),其中研究较多的生物活性成分为原花青素和黄酮类化合物,但这些活性成分的提取、功效、机理等研究还不够深入。相比原花青素和黄酮类化合物,沙棘籽中的其他活性成分研究的太少。此外,沙棘籽压榨成沙棘油后剩余的籽粕中也保留着丰富的多种生物活性成分[1-3,37],在沙棘籽粕方面将来需进一步深入研究并开发应用。

2 开发沙棘所面临的问题与应对策略

沙棘浑身是宝,虽然其研究开发日益受到重视,但开发利用程度还远远不够[3,24]。目前的沙棘研究和开发,存在着资源利用程度低、生物活性物质提取技术水平低、培育出生物活性物质含量更高的沙棘品种等问题。为解决这些问题,将来要注重以下几方面的研究。

首先,要提高沙棘资源的利用程度。沙棘加工后剩余的果渣和籽渣不仅可添加到饲料中或直接作饲料供牲畜食用,促进牲畜生长[3,23-24,37],还因为含有糖类、维生素、氨基酸、脂类、黄酮类化合物、PC、微量元素等营养物质[2],可提取利用作为化妆品、食品天然添加剂、药品等的原料。但目前因为提取技术和成本问题,大都弃之不用,造成资源浪费[3]。可以尝试将沙棘果渣和籽渣通过现代加工技术研制成可直接食用的具有保健功效的沙棘粉,或作为添加原料与各种食材复配生产具有沙棘风味的多种食品。此外,对于利用度不及沙棘果实的叶片、根、枝、茎等也需要加大开发研究力度,提高利用率。因此,加强沙棘废料利用程度的研究意义重大,具有潜在的经济和社会效益。

其次,要加强对沙棘中黄酮类生物活性物质提取纯化技术的优化研究。沙棘叶片中黄酮化合物的含量最高,其次是加工后剩余的果渣(残留着占全果总含量近70%的黄酮类等物质)[41],是黄酮提取的良好材料。目前黄酮提取技术还存在着得率低、纯度低、操作繁琐等问题[5,42],加强优化以沙棘叶和果渣为对象的黄酮提取技术十分必要,特别是要研究利用现代提取分离技术如高压脉冲提取、超临界提取、微波萃取或超声波辅助提取来提高沙棘黄酮的提取水平。

再次,沙棘的生物活性物质是利用沙棘的主要价值之所在,所以培育出生物活性价值更高的沙棘品种是值得研究的一个重要方面。不同的沙棘种类,同一沙棘的不同部位和不同产地及不同生境的沙棘,其生物活性成分的含量不同[3,14],如俄罗斯沙棘叶黄酮类成分和香豆素含量较高,中国沙棘果实多糖含量较高,中国沙棘叶片山奈酚含量较高,俄罗斯沙棘果实齐墩果酸含量较高等[2]。因此,要利用不同种类沙棘在生物活性物质含量和种类间的差异,采用转基因等现代生物技术,根据人类需求,针对性地培育出如熊果酸、GABA等某种生物成分比原来品种中含量高的优良沙棘,有利于沙棘活性物质的大量提取,以更好地发挥沙棘的保健及药用作用。

此外,沙棘油、沙棘提取物及其产品的食用安全性有待进一步评估。沙棘的各个部分早就作为药材在世界各国广泛应用[3-4,7],但迄今为止,虽然已有研究报道认为沙棘制品用于人体或动物是安全的[43-46],但对其毒理学安全评价还不够深入。因此,沙棘油及沙棘提取物的医学安全性应该进一步评估测定。

3 展望

现有的研究表明沙棘营养和保健价值高,可应用在食品、药品、保健品、护肤品等多个领域。加强沙棘资源的充分研究和利用,能够发挥沙棘在经济发展中的应有作用。沙棘中黄酮类等生物活性物质提取纯化技术的优化研究,能为利用和发挥沙棘的保健功效打下坚实的基础。培育出生物活性价值更高的沙棘品种,能进一步提升沙棘的保健功效和利用价值。相信随着沙棘的进一步开发研究,沙棘的价值会得到更好的利用;沙棘产业的发展会带来更好的经济、社会和生态效益;沙棘产品的开发和创新,也将为人类健康做出更大的贡献。

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AdvancesonresearchandapplicationsofHippophearhamnoides

ZHANGCheng-hui1,QIYu-xia1,CHENGKang-rong2,FENGXu-qiao1,*,CHENXu-sheng3,*

(1.College of Food Science and Technology,Bohai University,Jinzhou 121013,China;2.Zhejiang Taizhou Yiguan Food Co.,Ltd.,Taizhou 318020,China;3.Yibin Academy of Agricultural Science,Yibin 646400,China)

Hippophaerhamnoidesis a kind of medicinal and edible plant,rich in vitamins,polysaccharides,amino acids,organic acids and several trace elements human body needs and other nutrients,and contains a large amount of flavonoids,triterpenoid,steroids,5-serotonin,proanthocyanidins and other biological active substances as well. Research reports conducted all over the world indicated that eatingH.rhamnoidesexerted effects of anti-tumor,anti-aging,improving brain function,promoting blood circulation,lowering blood glucose,improving lipid metabolism etc.H.rhamnoideshad not only possessed high values of nutrition,but also had health-keeping and medicine. This mini-review paper mainly described the research status quo of nutrition and health-keeping function of each part ofH.rhamnoidesincluding fruits,leaves,seeds,and their possible applications in the fields of food and medicine,analysized the facing problems related withH.rhamnoidesindustry and poses the corresponding solutions to deal with them,and envisions the prospective ofH.rhamnoidesresearch and its application.

Hippophaerhamnoides;bioactive components;utilization value;nutrition;health-keeping;medicine

2017-04-21

张程慧(1994-)，女，硕士研究生，研究方向：农产品贮藏与加工工程，E-mail：749928377@qq.com。

*

冯叙桥(1961-)，男，博士，教授，研究方向：农产品贮藏与加工工程，E-mail：feng_xq@hotmail.com。

陈叙生(1960-)，男，大学本科，副研究员，研究方向：农产品贮藏与加工工程，E-mail：1220815045@qq.com。

国家自然科学基金项目(30972064)；辽宁省科技厅农业攻关及成果产业化项目(2011205001)。

TS255.1

A

1002-0306(2017)22-0331-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.22.064