枸杞的药理作用及其加工现状

蒋 兰,杨 毅,江荣高,*

(1.重庆三峡医药高等专科学校,重庆 404120;2.重庆市抗肿瘤天然药物工程技术研究中心,重庆 404120;3.重庆三峡中心医院,重庆 404000)

枸杞是茄科(Solanaceae)枸杞属(Lycium)植物,为明亮的橙红色椭球浆果。《本草纲目》一书记载“枸杞子甘平而润,性滋补,能补肾、润肺、生精、益气,此乃平补之药”。随着人们保健意识的增强,越来越多的学者开始对枸杞的产品加工进行研究,本文就我国枸杞资源分类、枸杞的药理作用及加工现状进行综述,以期为枸杞资源的开发利用提供参考。

1 我国枸杞植物资源

枸杞环境适应性极强,全世界约有八十余种,南美洲、北美洲、澳洲、南非、亚洲等地域均有分布,在我国东北、西北、西南、华中各省区以及河北、山西、甘肃南部、等地均有分布。我国枸杞属植物共7种3变种,《中国植物志》中对我国的枸杞资源进行了分类,详情见表1。传统医药应用最为广泛的品种为宁夏枸杞和枸杞,最新版的《中国药典》(2015年版第一部)收载宁夏枸杞和枸杞为中药地骨皮(枸杞根)的基源植物,收载宁夏枸杞为中药枸杞子的基源植物。

表1 中国枸杞属的植物资源Table 1 Resources of Lycium in China

2 枸杞的药理作用

枸杞富含枸杞多糖、黄酮、色素、脂肪酸、挥发油、维生素、酚酸、甜菜碱、微量元素等活性成分。现代药理研究表明,枸杞具有提高机体免疫功能、抗氧化、保肝、抗肿瘤、降血糖等多种功效[1-2]。

2.1 抗氧化活性

枸杞中的多种成分均具有抗氧化活性,包括多糖(Lyciumbarbarumpolysaccharides,LBP)、黄酮、类胡萝卜素等,它们通过提高抗氧化酶的活性、清除氧自由基、降低分子生物氧化物的产生等途径发挥抗氧化活性。Olatunji等[3]用谷氨酸诱导神经细胞PC12构建了细胞氧化应激损伤模型,发现枸杞提取物能显著提高PC12细胞中天然抗氧化酶包括谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px),超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的水平,并下调活性氧与Ca2+生成,降低PC12细胞中谷氨酸诱导产生的氧化毒性。Chung等[4]从枸杞中提取了两种新的糖苷物质1和2,利用核磁共振方法对两种物质进行了结构解析,并采用DPPH自由基清除活性法、还原电位法和磷钼络合物法三种检测方法对它们的抗氧化活性进行了评价,结果表明,两种糖苷均具有较强的抗氧化活性,且化合物2抗氧化活性要强于化合物1[4]。王紫薇[5]研究了黑果枸杞对HepG2细胞氧化损伤的保护作用,并与红枸杞和抗坏血酸(VC)进行对比,发现黑果枸杞提取物清除羟自由基和总抗氧化能力均高于相同浓度的VC和红枸杞,而清除DPPH自由基能力低于VC,此外它还可通过提高SOD酶水平,保护细胞膜的完整性等多种方式,实现HepG2细胞抗H2O2的氧化应激反应。

2.2 肝保护活性

研究发现,枸杞提取物能调节肝功能状况,预防肝脏组织细胞的病变,并对多种不良因素对肝脏的损害起到保护作用。Gündüz等[6]用扑热息痛(PCT)构建了肝炎大鼠模型并测试枸杞对肝脏的保护效果,结果表明,提前灌喂枸杞提取物组的大鼠与未灌胃的大鼠相比,其血清中的总氧化剂态(TOS)、氧化应激指数(OSI)、天冬氨酸转氨酶(AST)、丙氨酸转氨酶(ALT)明显下降,且明显改善由扑热息痛引起的肝组织Ⅰ期、Ⅲ期损伤。Ahna等[7]研究了在四氯化碳(CCl4)诱导大鼠肝毒性下,枸杞子提取物对肝脏的保护活性,实验发现,枸杞提取液能明显降低大鼠血清中的AST和ALT水平,并使得抗氧化酶水平得到恢复。Ui-Jin等[8]利用一种甲硫氨酸-胆碱缺乏的饮食,喂养小鼠构建了非酒精性脂肪性肝炎(NASH)模型并研究枸杞对肝脏的保护效果,发现单纯甲硫氨酸-胆碱缺乏的饮食喂养小鼠显示出较低的体重和较高程度的脂肪性肝炎、脂肪变性、氧化应激、炎症和纤维化的增加,而枸杞子提取物能有效地防止肝脏巨噬细胞浸润和细胞因子释放,降低氨基转移酶的血清水平,使得肝损伤的严重程度得以降低。

2.3 降血糖作用

枸杞中的活性成分枸杞多糖具有明显的降血糖作用,改善糖尿病的各种并发症症状[9-10]。Zhu等[11]通过使用大孔树脂和离子交换柱从枸杞分离得到了一种酸性多糖LBP-s-1,体外和体内血糖实验表明LBP-s-1通过增加葡萄糖代谢和胰岛素分泌,促进胰腺β细胞增殖,具有显著的降血糖作用和胰岛素增敏活性。Tang等[12]从枸杞中分离纯化得到了两种水溶性多糖,并以Caco-2细胞为实验对象进行LBP干预实验,实验发现LBP干预后能明显抑制葡萄糖的吸收,并且呈现剂量依赖性,表明LBP可通过抑制葡萄糖的吸收达到降血糖作用。刘峰等[13]从分子水平研究了枸杞多糖对糖尿病的保护作用,通过高糖饲养并结合链脲佐菌素诱导制备Ⅱ型糖尿病大鼠模型,分组灌胃给予不同浓度的LBP及对照药物,并进行RT-PCR实验检测β细胞内PDX-l及胰岛素mRNA的表达水平,结果发现,LBP可以通过上调PDX-l和胰岛素mRNA表达,改善Ⅱ型糖尿病大鼠β细胞胰岛素合成和分泌功能的损伤。

2.4 抗肿瘤活性

LBP作为枸杞主要的活性成分,国内外已有大量文献报道其对呼吸、生殖、泌尿、消化系统等的肿瘤细胞有抑制作用。研究发现,其抗肿瘤机制是一系列非常复杂的调控过程。

一方面,LBP可通过调节细胞周期调控因子、细胞内凋亡信号通路等诱导肿瘤细胞凋亡。Chen等[14]研究了LBP联合干扰素α2b对肾癌细胞Renca的作用,发现其在体外能够有效抑制小鼠肾癌细胞Renca的生长,诱导Renca细胞凋亡,阻滞细胞在G0/G1期,且Renca细胞增殖蛋白c-Myc、抑凋亡蛋白Bcl-2和细胞周期调控蛋白cyclin D1表达减少,促调亡蛋白Bax蛋白增加。Zhang等[15]从枸杞中提取得到了LBP-d and LBP-e两种枸杞多糖结构,并分别研究了对肝癌smmc-7721细胞的作用,发现LBP-d可将smmc-7721细胞阻滞于G0/G1期,抑制率为26.70%,而LBP-e可将smmc-7721细胞阻滞于S期,抑制率为45.13%,并且测得细胞质中的Ca2+的浓度都增大,得出LBP可能通过影响Ca2+信号通道来促进肝癌细胞的凋亡。

另一方面LBP可通过脾、胸腺免疫器官、B淋巴细胞、T淋巴细胞、辅助细胞、树突状细胞等多途径、多层面提高机体免疫力来实现抗肿瘤效应。杨青[16]研究了LBP对巨噬细胞Raw264.7和对小鼠胰腺癌细胞的作用,发现LBP能够升高巨噬细胞的数量,重新调定极化状态,促进其向M1的状态转变,有助于促进巨噬细胞发挥抗炎及抗肿瘤的作用。肖佩玉等[17]构建了H22肝癌小鼠模型,研究了LBP对其肿瘤抑制与免疫功能的影响,测定了一系列血清标记物如甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)、肿瘤坏死因子(TNF-α)、自然杀伤(NK)细胞、白介素(IL-2)、γ干扰素(INF-γ)的含量水平。与对照组比较,LBP组小鼠至给药第5 d起体质量增加,给药10 d后瘤质量减少,AFP、CEA、TNF-α三种肝癌标记物含量减少,NK细胞活性增强、IL-2、INF-γ含量增加,提示LBP可能是通过增强淋巴细胞转化率,刺激NK细胞释放,诱导干扰素生成,促进肿瘤细胞与巨噬细胞结合,从而产生特异性免疫杀伤肿瘤细胞,起到抑制肿瘤的作用。

此外,LBP还可以通过抑制肿瘤血管的形成,来有效抑制肿瘤的生长及转移。尹逊天等[18]发现LBP能够抑制人脐静脉细胞的迁移和增殖,并能够抑制血管形成。李媛媛等[19]以MMTV-PyMT小鼠为乳腺癌模型,探讨LBP对乳腺癌生长和转移的影响,研究发现,LBP可抑制小鼠乳腺癌的生长,肺表面结节数目减少;免疫组化染色结果还显示,LBP组的肿瘤组织中细胞增殖数目及微血管密度明显比对照组少。

3 枸杞产品开发现状

枸杞是我国重要的药食两用植物资源,有着上千年的应用历史。长期以来,采摘后的枸杞大部分以干果形式进行加工出售,但随着人们保健意识的增强,越来越多的学者开始对枸杞的产品加工进行研究,开始出现一些新的产品类型,如鲜果直接售卖、将枸杞进行发酵制取果酒、果醋,加工成粉等。

3.1 枸杞鲜果

枸杞鲜果的各种营养成分含量均比干果的高,目前已有枸杞鲜果包装成盒在部分超市进行销售,成为水果市场的新型水果品种。但是由于鲜果保鲜期短,肉厚皮薄、易受到机械损伤,不易进行长途运输等问题,使得鲜果市场开拓受到限制。解决枸杞鲜果采后贮藏保鲜这一难题能够极大推动枸杞产业发展,实现传统枸杞产业的转变和升级,因此越来越多的学者对枸杞采后生理品质变化规律和贮藏保鲜技术进行了探索研究[20]。

袁莉等[21]以“宁杞1号”鲜果为试材,通过不同浓度赤霉素(GA3)浸泡处理3 min,观察果实在聚乙烯薄膜包装条件下低温贮藏期间的防腐保鲜效果,实验结果表明:GA3处理可有效降低果实的腐烂率,贮藏时间可达24 d时,0.05 g/L处理的枸杞腐烂率为对照的一半,能较好地维持果实品质。李树萍[22]研究了壳聚糖、ClO2(二氧化氯)、1-MCP(1-甲基环丙烯)和优化处理在4 ℃条件下对枸杞保鲜效果的影响,实验发现,浓度为1.5%的壳聚糖处理能明显降低宁杞1号果实的腐烂率,与对照相比其腐烂率降低了50.17%,延缓了果实贮藏后期可溶性固形物、VC量的降低,保鲜时间可达15 d;ClO2处理对枸杞鲜果的VC量和可溶性固形物的消耗同样有一定的延缓作用,保鲜时间可达10 d;然而1-MCP对枸杞鲜果营养成分和生理指标的影响很小,保鲜效果不理想。禄璐等[23]研究了不同浓度壳聚糖-山梨酸钾复合涂膜对鲜果枸杞保鲜品质的影响。实验发现,由1.0%壳聚糖与0.1%山梨酸钾混合制得pH为4.0的壳聚糖复合液,对枸杞鲜果进行涂膜处理可较好地维持果肉细胞通透性,推迟霉变时间,使其在常温25 ℃下贮藏时间达7 d。冯美等[24]以硝普钠为一氧化氮供体(NO),研究了不同浓度NO对枸杞果实采后生理效应的影响。结果表明,经NO处理能有效减少鲜果的失重率和腐烂指数,推迟果实可溶性固形物含量的下降,抑制呼吸速率,提高枸杞果实采后保鲜效果。赵荣祥等[25]采用浸泡法研究了18种植物提取物对枸杞鲜果的保鲜作用,结果表明,荷叶乙醇提取物、柠檬油二者分别在2 g/L和400 μL/L时,对枸杞鲜果的保鲜效果最好,处理5 d后枸杞鲜果好果率均在80%以上,显著优于1-MCP(0.25 μL/L)处理。

3.2 枸杞果酒

枸杞果酒是以枸杞鲜果为原料,通过微生物发酵而成的一种低酒精度果酒,能较好地保留枸杞原有的活性成分,具有丰富的营养价值和良好的保健效果。目前,关于枸杞果酒发酵工艺和枸杞复合果酒的研究也越来越多。

董建方等[26]对枸杞果酒的澄清及稳定性工艺进行了研究,考察了果胶酶、明胶、单宁、皂土对枸杞果酒进行单一和复合澄清处理的影响。陈玲等[27]以枸杞果酒中黄酮含量为综合指标,考察发酵过程中的pH、酒精度与黄酮的变化关系,发现当发酵温度为22 ℃,酵母添加量为0.4 g/L,初始糖浓度为240 g/L可以得到黄酮含量最高、香气浓郁、典型性突出、口感醇厚且黄酮损失率低的枸杞酒。SO2在果酒酿造及贮存过程中有着杀菌、澄清、抗氧化、增酸、使色素和单宁物质溶出等重要作用,因此,贺芳等[28]研究了枸杞果酒生产过程中游离SO2和总SO2的动态变化过程,发现均呈先增后减的趋势。周广志[29]研究了类胡萝卜素在果酒发酵的过程中的降解规律,发现随着酵母生长变化及产物的形成,温度不断上升,酒精度不断增高,β-类胡萝卜素也随之呈现先下降后上升的趋势;而酯类类胡萝卜素、总类胡萝卜素的含量均持续降低,但在发酵后期呈现小幅度的上升。此外,还有学者将大枣、覆盆子、青梅、葡萄、柑橘等与枸杞进行发酵制成复合果酒,并对其中的关键技术进行了相关研究。复合果酒的研制,不仅能满足不同消费者的口味需求,更为枸杞的深加工提供了更为广阔的途径[30-34]。

3.3 枸杞果醋

枸杞果醋是在鲜果经酒精发酵后,添加醋酸菌进行醋酸发酵制得的,枸杞果醋富含醋酸、有机酸、VC及枸杞中的有效成分,不但果香浓郁、醋香纯正、酸甜可口,而且兼有枸杞的保健价值,目前研究的热点为复合果醋的开发。

冀鹏[35]以苹果、山楂及枸杞为原料,经液态发酵,酿造了一种新型复合型果醋,并对其生产工艺、感官评价及其主要生产工艺参数(包括酒精发酵初始糖度、初始pH、葡萄酒酵母菌接种量、发酵时间、醋酸菌接种量)等做了研究,最终产品中醋酸含量约为4.3 g/100 mL,酸味柔和,口感层次突出,具有明显的苹果山楂枸杞复合型果醋的特点。宋慧等[36]以山楂、红枣和枸杞为原料,对果醋的发酵工艺条件进行了优化,并对发酵过程中复合果醋中多糖、游离氨基酸、黄酮类物质、多酚物质含量的变化进行了研究。黄蓓蓓[37]以枸杞和覆盆子为原料,对枸杞覆盆子果醋的生产工艺进行研究。余昆等[38]研究了保健型枸杞红枣醋饮的制作工艺,对乙醇发酵阶段和醋酸发酵阶段工艺参数进行优化。

3.4 枸杞粉

以新鲜枸杞为原料,生产枸杞速溶粉,既能提高枸杞的附加值,又可为消费市场提供一种新的产品,具有较好的发展前景。喷雾干燥是近百年发展起来的一种新型高效干燥工艺,该方法是将乳浊液、悬浊液等在热风中利用雾化器将喷雾成细小的液滴,在液滴下落与热空气接触时,水分迅速汽化,即得到干燥产品。喷雾干燥热风温度相对较高,而绝大部分热量用于在与雾滴接触时的水分蒸发。因此,喷雾干燥被用于枸杞粉的生产,不会破坏枸杞产品的风味、色泽和营养成分。

陈致印等[39]以新鲜枸杞为原料,经榨汁、过滤、调配、胶体磨、均质和喷雾干燥工艺生产出枸杞速溶粉,研究了麦芽糊精、β-环糊精、CMC-Na三种助干剂及添加量对枸杞速溶粉出粉率及感官的影响,最后枸杞出粉率达到30.5%,通过方差分析,得出麦芽糊精对出粉率和感官的影响最大,β-环糊精次之,CMC对枸杞喷雾干燥的影响不显著。荣群等[40]以枸杞酱为原料,通过喷雾干燥制备枸杞粉,并对其工艺参数进行优化,结果表明,麦芽糊精添加量为50%、固形物浓度为8%、进风温度为180 ℃、出风温度为80 ℃时,喷雾干燥效果最好,在此条件下枸杞粉的出粉率为29.1%。于淑艳[41]以干枸杞为原料,研究速溶枸杞粉的加工工艺,首先进行了干枸杞的复水工艺研究,后对喷雾干燥工艺进行了优化,并从营养成分、物理性状和感官评定等方面,与热风干燥和冷冻干燥制得的枸杞粉进行对比分析,最后确定喷雾干燥是最佳干燥方法。

3.5 枸杞籽油

目前,国内对枸杞籽的综合利用尚处在初级阶段,枸杞鲜果榨汁后得到的枸杞籽绝大多数被当作废料丢弃,造成了资源浪费,其实枸杞籽占整粒的3%～4%,加工1 t鲜果可得枸杞籽30 kg。枸杞籽出油率约占20%左右,含有大量不饱和脂肪酸、棕榈酸及花生四烯酸等活性成分。积极开发和利用枸杞籽油,不仅能够提供新型功能性油脂,增加企业经济效益,还能减少环境污染,具有十分重要的意义。

枸杞籽油的传统提取方法主要有压榨法、浸出法、超临界技术法。压榨法提取过程中,亚油酸等多不饱和脂肪酸在高温及反复的压榨、分离过程中极易被氧化和降解,不利于成品油的品质;而浸出法是利用溶剂溶解油脂,通过渗透等作用将油胚中的油脂浸提出来,存在有溶剂残留等问题。超临界技术法得到的油脂纯度高、色泽好、无溶剂残留、无污染,是一种新型提取方法。马晓燕等[42]采用响应面法对超临界CO2萃取枸杞籽油的工艺进行了优化,当萃取压力37.8 MPa,萃取时间41 min,萃取温度38.4 ℃,枸杞籽油得率为21.78%。徐凤敏等[43]采用一种新型的油脂提取法-水酶法制取枸杞籽油,即通过对油料种籽细胞壁的机械破碎作用和酶的降解作用来提高油脂的出油率,该方法具有能耗低、无挥发性有机物、污染少等优势。

4 结语

目前,研究者对枸杞成分及药理活性方面开展了大量的研究工作,枸杞具有提高机体免疫功能、抗氧化活性、肝保护活性、降血糖作用和抗肿瘤活性等多种功效。尤其是近年来,关于枸杞多糖抗肿瘤活性成为国内外研究热点,对呼吸、生殖、泌尿、消化系统等的肿瘤细胞均有抑制作用,具有广阔的研究前景和应用前景,值得进一步实验探究和临床验证。而现阶段关于枸杞其他成分如脂肪酸、甾醇、生物碱等的药效作用报道还较少,有待深入研究。

在产品开发方面,枸杞除以常规的干果形式出售外,开始出现一些新的加工形式,如鲜果直接售卖、枸杞果酒、枸杞果醋、枸杞粉等。越来越多的学者对枸杞采后生理品质变化规律和贮藏保鲜技术进行了探索研究,以解决枸杞鲜果采后贮藏保鲜这一难题。枸杞果酒能较好地保留枸杞原有的活性成分,具有丰富的营养价值和良好的保健效果。枸杞果醋富含醋酸、有机酸、VC及枸杞中的有效成分,果香浓郁、醋香纯正、酸甜可口,兼具枸杞的保健价值,目前研究的热点为复合果醋的开发。生产枸杞速溶粉,也是目前枸杞深加工的一种新型产品,具有较好的发展前景。目前,枸杞产品品种虽然颇多,但对于枸杞产品的深度研发尚待进一步发展。在未来相当长的一段时间内,挖掘我国枸杞资源的深度价值,加强枸杞成分的基础研究和产业化开发力度,仍是枸杞开发中的核心问题。