辣木籽化学成分的不同提取方法及药理研究概况

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1.广西中医药大学药学院，广西 南宁 530200；2.广西壮瑶药工程技术研究中心，广西 南宁 530200

辣木(Moringa oleifera)又称鼓槌树(Drumstick tree)、辣根树(Horseradish tree)等，属于辣木科(Moringaceae)，辣木属(Moringa Adans.)，辣木科仅有一属，共14种，原产于印度及非洲的热带地区[1-2]。19世纪初我国开始引种辣木，至今已成功引种栽培了印度传统辣木(Moringa oleifera)、印度改良种辣木(Moringa oleifera PKM1、PKM2)和非洲辣木(Moringa stenopetala)三个种，并主要种植于广西、广东、云南、海南、福建、台湾等地[3]。辣木全株可用，根、茎、叶、种子等部位均含有丰富的营养和药用成分，因此称之为“奇迹之树”[4]。辣木根及树皮长久以来作为药材被人们广泛使用；辣木叶与果荚富含丰富的矿物质元素、维生素，辣木叶中蛋白质的含量为牛奶的2～4倍，是营养价值很高的可食用蔬菜；辣木种子含有丰富的油脂、蛋白质、维生素及微量元素等，此外还含有必需氨基酸。提取得到的辣木油含有大量不饱和脂肪酸，其中油酸含量高达70%，因此被认为是优质的食用油来源,且食品安全级很高[5-7]。

辣木籽(moringa seed)呈球形，深棕色，直径约为1 cm[8]。辣木籽富含油脂、蛋白质、维生素等营养成分，具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤、降血糖血脂、护肝等多个药理作用。辣木籽中还富含净水活性蛋白，在水质净化方面存在很好的应用及研究价值，且处理后的辣木籽饼不但可以作为饲料用于饲养家畜，而且可以作为绿色肥料用于浇灌土壤[9]。辣木籽具有高经济价值，目前国内外对辣木籽的研究多集中在对其中含量多的功能性成分的提取及相关生物活性的研究，而对辣木籽化学成分的不同提取方法及药理作用欠缺系统性的整理及归纳。为了能够更好的为辣木籽的开发与利用提供支撑，使其在临床方面得到广泛的应用，现将辣木籽在化学成分的不同提取方法和药理作用方面的研究综述如下。

1 化学成分及提取方法研究

1.1 油脂 辣木籽富含油脂，其油脂中含有大量不饱和脂肪酸，其中油酸含量高达70%。油酸可以用来评价辣木籽油的稳定性，油酸的含量越高，其稳定性越好，故辣木籽油中的高含量油酸使其具有良好的稳定性，是优质的食用油来源[10]。辣木籽油的常见提取方法有压榨法、溶剂法、超声波辅助法、水酶法及超临界CO2流体萃取法。

1.1.1 压榨法 压榨法是辣木籽油的传统提取方法，用物理压榨方式从辣木籽中提取辣木油，基本步骤如下：原料的清选→剥皮→轧坯压榨→毛油→过滤精选→辣木籽油。压榨法的原理是利用较为强大的压力压榨油料使细胞破裂，从而获得原料油。Ogunsina等[11]用冷压榨法(CPMSO)提取辣木油，将处理干净的原料装入带有1 mm的穿孔，直径为90 mm，高为190 mm的圆柱形压笼进行压榨，再将获得的毛油进行过滤，获得辣木油，结果表明冷压榨法提取的辣木油热稳定性和氧化稳定性较好，但提取率相对较低，所得油脂的纯度不高。

1.1.2 溶剂法 溶剂浸出法是应用萃取的原理提取辣木油，选用可以溶解油脂的有机溶剂与油料接触(例如浸泡、喷洒等)，使油脂被萃取出来。刘红等[12]利用溶剂萃取法分析提取得到的辣木油，共鉴定出41种化学组分，结果表明其主要化学成分为油酸、异油酸、 反油酸、 甘油单油酸酯和棕榈酸，且溶剂萃取法提取的辣木油无杂质且蛋白变性程度较小，提取率也相对较高，但有机溶剂的残留是一个待解决的重大问题。

1.1.3 超声波辅助法 相对于传统的提取方法来说，超声波辅助提取法的效率较高。超声波作用的原理主要来源于空化效应，空化现象包括气泡的形成、成长与崩溃三个过程，能引起湍动效应、聚能效应、微扰效应及界面效应。多种效应的共同作用使细胞壁遭到瞬间破裂，细胞内的油脂被充分地释放出来，从而提高了出油率。超声波辅助法具有减少溶剂使用量、降低提取温度、节约时间、提取率高和操作简便等优点。余建兴等[13]通过超声辅助法提取辣木籽油，分析数据表明当在室温下，物料比8∶1(v/m)、提取时间40 min、提取次数为2次、超声波频率为28 KHz时，提取率最优，为35.85%。

1.1.4 微波辅助法 微波是一种高频电磁波，伴随着微波的周期，内部的极性分子往复振动产生摩擦，从而在一定程度上破坏细胞，加速细胞内油脂和功能成分的溶出。吴雪辉等[14]利用微波对辣木籽进行预处理，并比较了微波辅助、超声辅助与溶剂萃取三种提取方法的提取率。结果表明，当微波辅助法提取工艺参数为：微波功率密度5 W/g、辐射时间6 min、温度50℃、提取时间30 min时，提取效率高达36.45%，且高于另外两种提取方法。

1.1.5 水酶法 油脂存在于细胞里的形式为脂蛋白，水酶法是利用酶水解细胞壁，使辣木籽油释放出来。Abdulkarim等[15]通过使用四种不同类型的酶来提取辣木籽油，结果表明四种酶联用时，酶用量2.0%，温度45℃，孵育时间36 h，pH7.5时，提取率最高。余建兴等[13]利用中性蛋白酶水解辣木籽研究发现，水酶法提取辣木籽油最优工艺为酶用量3.0%，物料比10∶1，温度50℃，孵育时间18 h，pH5.0。

1.1.6 超临界CO2流体萃取法 超临界CO2流体萃取法能够较好的溶解脂溶性物质，所得产物无需任何操作即可实现自动分离且此方法无毒无腐蚀。Ruttarattanamongkol等[16]研究发现，利用超临界CO2流体萃取法可以有效的提取辣木籽油，在35 MPa/30℃条件下提取率达到75.27%，提取效率最高，且与传统提取方法相比较，超临界CO2流体萃取法提取得到的辣木籽油其物理化学性质没有实质性差异。Nguyen等[17]先通过使用乙醇对辣木籽进行预处理，然后再利用超临界CO2提取处理过的辣木籽，结果表明此实验方法可提高大约10%的出油率。段琼芬等[18]在超临界CO2试验中发现，在CO2流量为20 Kg/h，萃取时间180 min，萃取温度35℃，萃取压力20 MPa，萃取温度40℃的条件下辣木籽油萃取率可达97%。

1.2 挥发油 挥发油又称精油，常用提取方法为水蒸气蒸馏法和溶剂萃取法。饶之坤等[7]利用石油醚来提取辣木挥发油，并对辣木挥发油成分进行分析，结果表明辣木挥发油的主要成分为乙醛乙基腙、2-甲基丙酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、戊酸乙酯和2-羟基四氢呋喃，结构如图1所示。邹宇等[19]以辣木籽为原料，分别通过石油醚热提法与超临界CO2萃取法两种方法对其进行提取，试验结果表明超临界CO2萃取法的提取效率高于石油醚热提法。

1.3 多糖 多糖主要分为动物多糖、植物多糖和微生物多糖三种。植物多糖具有广泛的生物活性，包括抗病毒、抗肿瘤、抗糖尿病及降血脂等，且无毒副作用，被广泛地应用在临床各个领域[20]。提取多糖主要有以下几种方法：溶剂浸提法、酶解法、超声波辅助法及微波辅助法。

1.3.1 溶剂浸提法 溶剂浸提法是提取辣木籽多糖的常用方法，常用的溶剂有热水、酸、碱等。水为强极性溶剂，对于植物组织来说，有较强的渗透能力，多糖在热水中的稳定性好，溶解度大，故热水浸提法较为常用。一般情况下，浸提法的工艺为：辣木籽粉碎→脱脂→浸提离心→上清液→浓缩→醇沉→洗涤除杂→干燥。梁鹏等[21]报道了热水浸提法提取辣木籽多糖的最优条件为浸提时间120 min、浸提温度80℃、料液比为1∶20(g/mL)，粗提率可达5.66%。董成国等[22]利用水提醇沉法提取辣木籽多糖，并通过响应曲面法对其工艺进行优化，试验结果表明最优提取参数为液料比55.5 mL/g，提取时间1 h，提取温度79℃，此工艺的实际提取率达到(14.11±0.27)%。酸碱提取法的原理是细胞在一定的酸性或碱性的条件下，会胀破从而溶出多糖。但不同的多糖对酸或碱的敏感性不同，酸碱提取法只对一部分的多糖具有高效率作用。在提取过程中还需要注意避免糖苷键的断裂，对操作条件要求严格谨慎，故一般酸碱提取很少被用在提取植物多糖上[23]。

1.3.2 酶解法 酶解法是利用酶能够水解细胞壁的原理，从而提取得到多糖，加速多糖的释放。相比较溶剂提取法来说，酶解法的条件较为温和，提取时间短且对多糖结构的破坏性小。但酶解法不适用大规模生产，因为其成本高，对设备的要求也较苛刻。Zhu Y等[24]报道酶解法提取辣木籽多糖的最优提取工艺参数为：pH 5.71，温度52.03℃，提取时间33.79 min。

1.3.3 超声波辅助提取法 超声波可产生较强的机械作用、空化效应和热学效应，强烈的超声波使细胞破裂，加速了细胞内物质的溶出，因此超声波提取法具有高提取率的优点，但超声可能会对多糖的结构有所影响，应需注意。彭凌等[25]通过超声波辅助法对多糖进行提取，利用正交试验得出最佳提取工艺参数为超声波处理时间为20 min、提取温度为60℃、料液比为1∶30、提取次数为2次；并同时比较了超声波辅助法相对于传统的热水浸提法的优势，即为时间缩短了6倍、温度降低了将近20℃且提取率提高了一倍。

1.3.4 微波辅助提取法 微波作用能够产生大量的热量，大量的热量使细胞内温度急剧升高，从而达到细胞破裂、有效成分释放的目的。微波辅助提取法的优点是提取时间短、提取效率较高。JonLundqvist等[26]利用微波辅助法的原理成功提取得到多糖。

1.4 黄酮类化合物 黄酮类化合物，又称黄酮体，主要是以2-苯基色原酮为母核的一种天然抗氧化剂。黄酮类化合物广泛的存在于植物的各个部位，辣木籽中所含的黄酮类化合物主要以儿茶素，表儿茶素，槲皮素和山柰酚为代表[27]，结构见图2。相比较辣木叶黄酮含量而言，辣木籽中黄酮含量相对较少，提取工艺不够系统完善，现国内外主要利用溶剂提取法与超声波辅助提取法对辣木籽中的黄酮进行提取。

1.4.1 溶剂提取法 黄酮常见的提取方法为溶剂提取法。陈瑞娇等[28]研究了辣木叶中总黄酮的乙醇提取工艺，通过正交试验确定了最佳提取工艺条件：提取剂为70 %的乙醇溶液，提取温度60℃，料液比1∶20，提取3次，每次1 h，在此条件下，总黄酮含量达到3.95 %。孙鸣燕等[29]对比了五种不同的方法提取辣木黄酮，结果表明回流法与水提法提取黄酮的效率最高，并通过试验得出最佳提取工艺参数：提取溶剂为70%的乙醇，提取温度80℃，乙醇用量为20倍，提取时间90 min，提取次数3次，黄酮提取率高达6.59%。

1.4.2 超声波辅助提取法 超声辅助法是一种高效的提取方法，具有广泛的应用价值。王苗苗等[30]将辣木籽干燥磨粉过筛，然后进行超声提取、离心、取上清液，最后测定黄酮含量。试验利用超声来加速黄酮的溶出，采用响应曲面优化法对超声工艺进行优化，获取到最优的工艺参数为料液比1∶35(g/mL)、提取时间40 min、提取温度52℃、超声功率210 W。张涛等[31]报道了超声波提取辣木黄酮的最佳工艺条件为:室温，水为溶剂，超声40 min，工作间歇比2 s/2 s，循环泵25 r/s，超声功率1200 W。与传统提取相比较，节约了时间、成本，降低了污染程度。

1.5 多酚类化合物 辣木籽中存在多种酚酸，以没食子酸为主，其次是鞣花酸和咖啡酸，结构见图3。多酚具有抗炎、抗氧化、抑菌等多种生物活性[32]，常用的多酚提取方法为溶剂萃取法，在国内外广泛的被用来提取植物多酚，此外还有超声辅助提取法。

1.5.1 溶剂萃取法 Singh等[33]分别使用乙醇、甲醇、丙酮、己烷、三氯甲烷五种溶剂均以10∶1的比例在室温下提取辣木多酚，结果表明结合酚中的酚类化合物含量明显高于游离酚提取物。Nouman等[34]以七个不同产地的辣木籽为原料，使用70%甲醇在70℃提取30 min，然后进行离心得到多酚粗提取。研究结果表明巴基斯坦的黑辣木籽多酚含量最高。杨迎等[35]以乙醇为溶剂，热回流浸提法提取辣木籽多酚，研究了不同参数对多酚提取量的影响，并利用响应曲面法对辣木酚的提取进行优化，结果表明当乙醇体积分数为66.78%、浸提温度75.9 ℃、料液比1∶12、浸提时间1.24 h时，提取效率最高。Matshediso等[36]采用高压热水法提取多酚类化合物并进行工艺的优化，避免了有机溶剂残留的问题。Vongsak等[37]采用不同的提取方法提取辣木多酚，结果表明用70%的乙醇浸泡提取能够获得最大的提取率。

1.5.2 超声辅助提取法 传统的溶剂萃取法耗时长、提取效率低。超声波辅助提取在一定程度上能够弥补传统方法的不足。裴斐等[38]通过超声辅助法提取辣木多酚，并利用响应面法优化其提取工艺，最终确定最优提取工艺参数：提取时间19.5 min、料液比1∶30 g/mL、温度20.2℃、超声功率为250 W。

1.6 其他化学成分 辣木籽中还含有蛋白质、维生素、可溶性纤维、生物碱等成分。辣木籽富含蛋白质，其蛋白质含量为牛奶的4倍。Santos等[39]从辣木籽中提取到了新型植物凝血素蛋白cMoL，cMoL的热稳定性和pH稳定性均较强，故cMoL可作为凝聚剂。熊瑶[40]采用了四种不同的方法(碱提、超声辅助碱提、微波提取、酶提取)提取辣木蛋白，结果表明酶提取效率最高，其中复合蛋白酶法为最佳提取方法。董小英等[6]报道了辣木籽中含有Moringine和Benzylamine两种生物碱，因生物碱及其他成分含量较少，故提取方法的研究并不多见，在此不多赘述。

2 药理作用

2.1 抗氧化作用 辣木籽具有较好的抗氧化能力，Chumark等[41]通过体外实验测定 DPPH清除能力和Cu2+诱导低密度脂蛋白氧化的抑制作用，试验结果表明辣木籽具有较强的抗氧化能力，研究人员建议将其作为抗动脉粥样硬化剂。彭晓云等[42]也通过以辣木籽为原料，果蝇为实验对象进行研究，结构表明辣木籽具有高度抗氧化作用，能够消除体内自由基并使果蝇寿命延长。岳秀洁等[43]对辣木黄酮进行提取优化，并报道黄酮粗提物具有很强的清除DPPH和ABTS自由基能力。Singh等[33]通过不同的体外实验，根据DPPH清除能力、Fe还原抗氧化等能力来证实了辣木多酚的抗氧化活性。梁鹏等[44]报道了辣木多糖对羟自由基和超氧阴离子有清除作用，具有一定的抗氧化活性。

2.2 抗炎抑菌作用 临床上，辣木籽在抗炎抑菌方面发挥了其强大的药理作用，辣木籽中多种成分均具有抗炎、抗菌的生物活性。辣木籽中具有抗菌活性成分的有辣木素、异硫氰酸苄酯、氨基甲酸酯类化合物等。Minaiyan等[45]研究了关于辣木籽对醋酸引发的结肠炎有治疗的作用，辣木籽的醇提物和三氯甲烷提取物能够有效的抑制炎症的蔓延。Araujo等[46]报道辣木籽的水提取也能产生抗炎作用，产生抗炎作用的机制是辣木籽水提物作用于巨噬细胞，降低巨噬细胞中的NO、TNF-α(肿瘤坏死因子-α)、IL-1β(白细胞介素-1β)三个炎性介质的水平，减少了由角叉菜胶引起的胸膜炎中的白细胞移动从而降低白细胞的数量，发挥抗炎活性。Mahajan等[47]证实了针对由卵清白蛋白引发的气管炎有抑制作用的物质为辣木籽乙醇提取物和正丁醇提取物。Guevara等[48]研究表明辣木籽中能够抑制爱泼斯坦巴瑞病毒的成分为4- (α-L-Rhamnosyloxy)-苯甲基异硫氰酸盐、β-谷甾醇-3-O-β-D-吡喃葡糖苷。Onsare等[49]研究证实辣木籽黄酮提取物对金黄色葡萄杆菌、绿脓杆菌和白色念珠菌均有抑制作用。Singh等[33]对辣木籽多酚提取物的研究表明，其提取物能够有效地抑制蜡状芽孢杆菌、金黄色葡萄杆菌、大肠杆菌和耶尔森菌。

2.3 抗肿瘤作用 辣木籽中富含的多种化学成分，如油脂、多酚、多糖等，均能产生一定的抗肿瘤作用。Scheim等[50]证实了辣木籽中的不饱和脂肪酸对肿瘤的生长、肿瘤发病率均有控制作用。Elsayed等[51]研究报道了辣木籽能够抑制乳腺癌细胞，且细胞活性与辣木籽精油的浓度成反比。Brunelli等[52]研究表明辣木籽中的异硫氰酸酯也具有抗肿瘤活性，对骨髓瘤有较好的治疗作用。Bharali等[53]以大鼠为实验对象，研究了辣木籽提取物对肝癌产物代谢酶、抗氧化参数和多发性乳头(形)瘤病的影响，结果表明辣木籽提取物对其作用均有效。Caceres等[54]证实辣木籽油浸膏对新霉素有效果，而新霉素能够抑制小鼠的金黄色葡萄球菌性脓皮病。由此可见，辣木籽在肿瘤治疗方面有较好的潜力，在此方面仍需深入研究，为癌症的更好治疗提供理论基础。Waiyaput等[55]研究了粗提物对HBV基因组DNA表达质粒转染HepG2细胞中cccDNA水平的影响，结果显示30 μg/mL的辣木籽醇提取物可以抑制HBV复制，抑制率高达85%，如图4所示。

2.4 降血糖血脂作用 研究表明黄酮类、多糖类、不饱和脂肪酸类等成分具有降血糖作用。陈瑞娇等[56]研究人员首先提取辣木籽中的黄酮，然后将四氧嘧啶糖尿病小鼠作为动物模型，用消渴丸当对照品进行辣木黄酮的降血糖研究，结果表明辣木黄酮能明显降低小鼠的血糖，同时能提高血清超氧化物歧化酶活力并降低血清脂质过氧化物含量，但辣木黄酮对正常小鼠的血糖水平无影响。Busar等[57]以大鼠为实验模型，研究了辣木籽油对大鼠血糖的影响，结果表明辣木籽油能够降低正常大鼠的血糖水平。Jaiswal等[58]以小鼠为动物模型研究了辣木水提物对血糖的作用，图5、图6展示了21天长时间使用油叶提取物对重度糖尿病大鼠FBG、PPG、血红蛋白和总蛋白的影响，结果表明辣木水提物能够有效地降低尿糖、尿蛋白的发生，Yassa等[59]也证实了辣木籽能够降血糖。辣木籽油也可以降血脂，辣木籽富含油脂，其油脂中含有大量不饱和脂肪酸，其中油酸含量高达70%，具有极好的控制胆固醇能力，对心血管疾病有显著治疗效果。Duangjai等[60]报道了辣木籽提取物降血脂的机制为抑制羟甲基戊二酰辅酶A(HMG-COA)还原酶，从而减少胆固醇的合成。

2.5 其他作用 辣木籽在临床上可用来治疗急性肝损伤，Fakurazi等[61]研究人员已证实了辣木籽水醇提取物具有保肝作用。此外Saini等[1]报道了辣木籽中含有的辣木阳离子蛋白(MOCP)其本身具有抗菌、促凝作用，使得辣木籽在水净化方面能够发挥较好的生物功效。我国段琼芬等[62]也对辣木籽净水效果进行了研究，结果表明辣木籽可以替代化学净水剂。辣木籽油富含维生素A和维生素C，可加速皮肤创口的愈合，用于皮肤病的治疗。辣木籽还具有抗紫外线的作用，段琼芬等[63]研究人员通过小鼠实验证实辣木籽油能够有效地隔离紫外线，防止皮肤的灼伤。辣木籽在民间也具有治疗便秘的作用，贺银凤等[64]研究表明辣木浓缩液具有通便功效。另外，Choudhary等[65]报道辣木籽的乙醇提取物具有抗溃疡、镇静的药理作用。

3 展望

自我国开始引种辣木起，学者对辣木化学成分的提取及生物活性方面做了深入的研究，取得了出色的成果，但辣木仍有其它的方向值得深入研究。辣木籽作为辣木的种子，同样具有丰富的营养价值及药理作用，例如抗肿瘤、抗炎、降血糖血脂等。随着辣木籽营养经济价值的提高，提取辣木籽的化学成分也是热门研究方向，国内主要集中在提取辣木籽挥发油，而对黄酮、多糖等成分而言，研究不够系统深入。例如，目前关于辣木籽黄酮提取的相关文献主要集中在提取总黄酮方面，而对具体黄酮化学物结构没有深入的研究。辣木籽多种活性成分的存在使其具有多种药理作用，而活性成分的相关研究不够细化深入，没有具体到单体化合物。另外，关于辣木籽药理作用机制的研究也不够系统全面，是否具有多重作用机制仍需探索。辣木籽药食两用，对于其安全用量也值得深入研究。作为“奇迹之树”的种子，对辣木籽进行全面深入的研究不但具有理论意义，而且有着较好的经济、社会价值。通过对辣木籽化学成分的不同提取方法分析及药理作用的总结，期待为后续辣木籽的深入研究提供理论支撑。