辣木籽化学成分的不同提取方法及药理研究概况
2019-06-25王雪赵立春廖夏云
王雪 赵立春 廖夏云
【摘 要】 通过查阅文献,对辣木籽化学成分的不同提取方法分析及药理研究进行了综述。研究发现辣木籽含有丰富的挥发油、黄酮、多酚、多糖、生物碱和皂苷等成分。其药理作用也十分广泛,具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤、降血糖血脂、护肝、护肤等功效。文章对辣木籽化学成分的不同提取方法及药理作用进行了归纳与总结,以期为下一步深入研究辣木籽药理作用机制提供支撑与借鉴。
【关键词】 辣木籽;化学成分;提取;药理作用
【中图分类号】R284.1 【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517(2019)4-0048-09
Abstract:The research on chemical constituentsextraction and pharmacological activities of Moringa seed in recent years has been reviewed, classified andanalyzed. Results show that Moringa seed's chemical constituentscontain the volatile oil,flavonoids,polyphenols, polysaccharides, alkaloids, Saponin and other ingredients.Moringa seed is inherent with a variety of drug activity including antioxidation,antiinflammatory, antibacterial, anti-cancer, lowering bloodsugar and blood lipids, hepatoprotection and etc. We have summarized the different extraction methods and pharmacological effects of Moringa seed chemical components, and hope to provide support and reference for the further study of Moringa seed and its pharmacological mechanism.
Keywords:Moringa Seeds;Chemica Lconstituents;Extraction;Pharmacological Activities
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%,因此被认為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1cm[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1mm的穿孔,直径为90mm,高为190mm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∶[KG-*3/5]1(v/m)、提取时间40min、提取次数为2次、超声波频率为28KHz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5W/g、辐射时间6min、温度50℃、提取时间30min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36h,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∶[KG-*3/5]1,温度50℃,孵育时间18h,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35MPa/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20Kg/h,萃取时间180min,萃取温度35℃,萃取压力20MPa,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120min、浸提温度80℃、料液比为1∶[KG-*3/5]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55.5mL/g,提取时间1h,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 酶解法是利用酶能夠水解细胞壁的原理,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33.79min。
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20min、提取温度为60℃、料液比为1∶[KG-*3/5]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。