南酸枣总黄酮的研究进展
2020-01-15单承莺束成杰马世宏
聂 韡,单承莺,刘 畅,束成杰,马世宏
(南京野生植物综合利用研究院,江苏 南京,211111)
南酸枣[Choerospondiasaxillaris(Roxburgh) B. L. Burtt & A. W. Hill]系漆树科(Anacardiaceae)南酸枣属(ChoerospondiasB. L. Burtt & A. W. Hill)植物,又名山枣、山枣子、山桉果、五眼果、鼻涕果等,主要分布在云南、广西、广东、湖北、福建、贵州等地,生于海拔300~2000 m的山坡、丘陵或沟谷林中。南酸枣生长快、适应性强,是一种非常好的速生造林树种。树皮和叶可提栲胶;果可生食或酿酒;果核可作活性炭原料;茎皮纤维可作绳索。树皮和果入药,有消炎解毒、止血止痛之效,外用治大面积水火烧烫伤[1]。南酸枣的干燥成熟果实为蒙古族习用药材,称为广枣,具有行气活血、养心、安神的作用,用于气滞血瘀、胸痹作痛、心悸气短、心神不安[2]。
南酸枣含有多种化学成分,主要有酚酸及其衍生物类、黄酮类、多糖类、甾醇类、胸腺嘧啶脱氧尿苷类、脂肪族类、蛋白质、氨基酸等[3]。其中黄酮是其中生物活性最为显著的有效成分之一,在临床上广泛用于心血管疾病的治疗,并已成为国内外学者研究的热点。本研究就南酸枣黄酮的提取工艺和生物活性进展进行综述,以期为南酸枣黄酮的开发利用提供参考。
1 南酸枣黄酮的提取方法
1.1 回流提取法
南酸枣黄酮根据其性质一般多采用乙醇回流提取。采用正交试验方法对南酸枣中黄酮类化合物的提取工艺进行了探讨,分别考察了乙醇浓度、乙醇倍量、提取时间、提取次数四个因素,最终确定了最佳提取工艺条件为用12倍量、60%乙醇回流提取4次、每次1.5 h,乙醇浓度对总黄酮含量的影响最明显。在此条件下总黄酮的平均得率为3.653%[4]。同时将乙醇回流提取和水提法进行了比较,结果显示乙醇提取法得到的黄酮含量为34.33 mg/g,水提法得到的黄酮含量为21.26 mg/g,乙醇提取法显著优于水提取法[5]。
1.2 β-环糊精辅助提取法
近年来国内有研究报道采用β-环糊精辅助提取黄酮类化合物[6],由于黄酮类化合物结构中的苯环和苯并吡喃双环都可以被β-环糊精的疏水性空腔选择性识别并形成包合物,从而增加其溶出率及专一性[7-8]。
研究以β-环糊精为选择性材料提取南酸枣中的黄酮,并与传统的醇提工艺、水提工艺进行比较。结果显示,采用新工艺提取得到的南酸枣黄酮总量与醇提工艺接近,二者比较无显著性差异,而且均显著高于水提工艺;新工艺得到的浸膏量远小于醇提与水提工艺,但β-环糊精辅助提取得到的浸膏中黄酮的含量则远大于后两种提取工艺,水提法浸膏中黄酮含量为2.6%,醇提法浸膏中黄酮含量为4.97%,β-环糊精选择提取法浸膏中黄酮含量为9.97%,新工艺与传统工艺比较有极显著性差异,因此认为β-环糊精作为辅助提取材料,在南酸枣总黄酮提取工艺中有潜在的应用前景[9-10]。
1.3 碱溶酸析法
根据南酸枣黄酮的酸碱性特征,也可采用碱溶酸析法提取南酸枣果皮中的双氢黄酮类物质,并通过正交试验的方法得出了最佳提取条件,料液比1∶20(g∶mL),碱溶pH值为9,提取次数为3次,酸析pH值为6,此条件下双氢黄酮类化合物的产率达到8.7%,此法为较好且经济的从南酸枣皮中提取双氢黄酮类化合物的方法[11]。
1.4 渗漉法
渗漉法是一种较好的提取方法[12],该法设备简单,操作安全,节能降耗,减少成分破坏,有煎煮法不可比拟的优点。从工业化生产成本综合考虑,选择渗漉法提取南酸枣中黄酮类成分,并通过正交试验进行工艺优化,考察了乙醇浓度、乙醇用量、浸渍时间等因素的影响,最终确定了最佳工艺参数为8倍量60%乙醇浸渍48 h,该方法得到总黄酮质量分数为2.86%。该工艺和热回流法结果差别不大,但考虑到能耗和设备,渗漉法较适宜于工业生产[13]。
1.5 超声提取法
采用响应面法优化超声提取南酸枣中总黄酮的工艺,研究了乙醇溶液体积分数、液料比、超声时间和超声温度对总黄酮提取率的影响。结果表明,南酸枣中总黄酮的最佳超声提取工艺参数为:乙醇溶液体积分数为62%,超声提取时间为55 min,液料比为35.00∶1(V∶m),在此试验条件下南酸枣总黄酮平均提取率为3.472%。本方法与传统回流方法相比,不仅可以节省时间,还可提高提取率,是一种非常理想的提取南酸枣总黄酮的方法[14]。
1.6 微波提取法
微波萃取法有着时间短、提取效率高、低消耗、高安全等优点,所以利用微波辅助快速提取技术,结合响应面分析法优化南酸枣总黄酮的提取工艺,通过单因素试验和响应面分析法确定了微波辅助提取南酸枣黄酮的最佳条件,即提取温度为75℃、液料比为62∶1、乙醇体积分数为62%、微波功率为500 W和提取时间为7 min。在此条件下,黄酮得率为16.41%,远高于文献所报道的方法[15]。
2 南酸枣黄酮的生物活性
2.1 抗心肌纤维化
心肌纤维化(Myocardial fibrosis,MF) 是指在心肌的正常结构组织中胶原含量过度累积、或胶原成分发生变化从而发生相应心肌结构的破坏以及功能紊乱的过程[16]。
研究表明南酸枣黄酮呈浓度依赖性的方式抑制成纤维细胞周期增殖,可能是通过组织细胞周期中的G1/S限制点,使其不能进入S期来实现其抑制成纤维细胞增殖的作用。试验结果还发现,去除南酸枣黄酮的作用后,细胞能够恢复正常生长,同时乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase,LDH)结果显示南酸枣黄酮对成纤维细胞释放LDH无明显影响,说明在实验浓度范围内的南酸枣黄酮对细胞无损伤作用,排除了其抑制细胞增殖作用是由于细胞毒性产生的。实验结果还显示,成纤维细胞的一氧化氮合酶(Nitric oxide synthase, NOS)活性和一氧化氮(Nitric oxide, NO)含量随着南酸枣黄酮浓度的升高而显著增加,表明其作用机制可能是通过上调NOS-NO系统活性促使成纤维细胞中NOS表达来促进NO的生成,进而抑制成纤维细胞的增殖[17]。采用MTT法和3H-Proline 掺入法观察南酸枣黄酮对成纤维细胞增殖及胶原合成的影响发现,南酸枣黄酮可呈浓度依赖方式对抑制成纤维细胞的增殖和胶原合成,从而干预心肌纤维化的进一步发展[18]。
2.2 抗心律失常
研究通过观察南酸枣黄酮对大鼠心室肌细胞L-型钙通道电流(ICa)和瞬时外向钾通道电流(Ito)以及对心肌细胞内游离钙浓度([ Ca2+]i)的影响, 探讨其抗心律失常作用机制。结果显示,南酸枣总黄酮可显著抑制心室肌细胞Ito, 对电压依赖性ICa无显著影响,推断南酸枣黄酮可能具有类似Ⅲ类抗心律失常药物的作用特点, 对动作电位时程(Action potential duration,APD)有明显的延长作用, 这可能是南酸枣黄酮对多种房性和室性心律失常具有良好治疗作用的电生理基础[19]。同时南酸枣黄酮可浓度依赖性降低缺氧复氧心肌细胞静息期[ Ca2+]i的浓度, 并降低处于收缩期的心肌细胞[ Ca2+]i峰值浓度, 提示南酸枣总黄酮还可抑制由钙超载引起的心肌细胞损伤, 从而改善心肌细胞收缩功能, 有益于治疗心律失常。另有研究将南酸枣总黄酮作用于豚鼠右心室乳头肌,测定离体豚鼠右心室乳头肌的变化。结果显示,南酸枣总黄酮使乳头肌的收缩力和收缩速率均减弱;给予南酸枣总黄酮时,CaCl2的量-效曲线右移,并呈较好的量效关系;南酸枣总黄酮浓度为30.4 μmol/L时可明显延长右心室乳头肌功能性不应期(Functional refractory period,FRP),但对兴奋性无影响。说明南酸枣总黄酮可以浓度依赖性地阻滞细胞外Ca2+进入细胞内,具有钙拮抗作用。说明南酸枣总黄酮不影响豚鼠右心室乳头肌的兴奋性,只是影响心肌的收缩过程,使收缩力减弱,收缩速率减慢,FRP延长[20]。
2.3 增强免疫
脾和胸腺是外周免疫系统产生抗体的重要器官。血清溶血素是反映和检测机体免疫功能的灵敏指标。通过研究南酸枣总黄酮对小鼠体液免疫功能的影响,显示南酸枣黄酮可以显著增加小鼠免疫器官脾和胸腺的重量,增加小鼠血清溶菌酶的含量,提高小鼠血清抗体水平(小剂量组优于大剂量组),小剂量南酸枣总黄酮可明显促进小鼠血清半数溶血值(HC50)的形成。表明南酸枣总黄酮具有增加小鼠非特异性免疫功能和特异性免疫功能的作用,可能与促进免疫球蛋白M(Immunoglobulin M,IgM)和免疫球蛋白G(Immunoglobulin G,IgG)介素的体液免疫作用有关[21]。
同时还有研究南酸枣黄酮对地塞米松(Dexamethasone,DEX)诱导的小鼠胸腺细胞凋亡及胸腺细胞内腺苷脱氨酶(Adenosine deaminase,ADA)活性降低的免疫调节作用。结果显示在不同的培养时间均看到南酸枣总黄酮抑制DEX诱导的胸腺细胞凋亡及南酸枣总黄酮的促胸腺细胞分裂、增殖现象,但南酸枣总黄酮对细胞培养产生的自发凋亡似无抑制作用;南酸枣总黄酮可促进胸腺萎缩小鼠的胸腺细胞内ADA活性恢复,说明南酸枣总黄酮有提高机体免疫功能作用,这对临床上应用糖皮质激素导致的免疫缺陷、重症感染及肿瘤等的治疗提供了实验依据[22]。
2.4 抗疲劳
有学者对南酸枣黄酮抗小鼠运动性疲劳作用效果进行了研究。将南酸枣黄酮分两个剂量组即1.0 g/kg,2.0 g/kg给实验组小鼠灌胃,对照组为生理盐水。30天后小鼠游泳造成运动性疲劳,测定小鼠力竭游泳时间、血清尿素氮(Blood urea nitrogen,BUN)、肝组织丙二醛(Malondialdehyde,MDA)及超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)指标。结果显示,与运动对照组相比,小鼠负重力竭游泳时间显著延长,BUN、MDA指标明显下降,SOD活性显著升高。说明南酸枣黄酮能显著提高小鼠的抗疲劳能力[23]。
2.5 抗氧化
研究考察了南酸枣黄酮的总抗氧化能力、清除DPPH自由基、羟自由基以及超氧阴离子自由基的能力,并与常见的抗氧化剂VC进行对比,结果表明,南酸枣黄酮具有良好的抗氧化效果,细胞模型法评价结果显示,南酸枣黄酮可清除小鼠巨噬细胞RAW264.7内的活性氧,表现出明显的抗氧化活性[24]。进一步在O2·-、·OH及MDA生成体系中分别观察南酸枣总黄酮对O2·-、·OH 及氧合血红蛋白(Oxyhemoglobin,OxyHb)和高铁血红蛋(Methemoglobin,MetHb)含量的影响;体外试验证明南酸枣总黄酮具有抗O2·-、·OH引起的红细胞溶血作用。当红细胞受O2·-和·OH攻击后, OxyHb降低而MetHb上升, 当南酸枣总黄酮作用后OxyHb上升MetHb下降, 表明南酸枣总黄酮有保护血红蛋白不被氧化的作用。在O2·-、·OH生成体系中, 南酸枣总黄酮显示出对自由基较强的清除和抑制作用[25]。通过南酸枣总黄酮对阿霉素(Adriamycin,ADR)引起大鼠心肌过氧化损伤保护作用的研究,进一步证实南酸枣疗效可能与南酸枣总黄酮抗氧化作用有关。将动物分为空白组、ADR组和实验组,以“心酶谱”、抗氧化酶作为检测指标。结果表明,ADR组心酶谱、MDA均比空白组高,而抗氧化酶活性均比空白组低。南酸枣总黄酮干预后“心酶谱”、MDA下降,抗氧化酶活性上升。说明南酸枣总黄酮能抑制ADR所引起大鼠心肌过氧化损伤[26]。
2.6 抑菌
研究考察了南酸枣皮黄酮提取物对几种常见的食源性致病菌的抑菌作用,包括金黄色葡萄球菌,单核增生李斯特菌,阪崎肠杆菌,肠侵袭性大肠杆菌,宋内氏志贺氏菌,鼠伤寒沙门氏菌,结果表明南酸枣皮黄酮提取物具有一定的抑菌活性,对革兰氏阳性菌的抑菌作用明显大于革兰氏阴性菌的抑菌作用[27]。
3 展望
我国南酸枣资源丰富,而黄酮是南酸枣中最重要的生物活性成分之一,现有研究也表明其具有多种生物活性,尤其是在心血管方面的活性尤为突出。目前, 随着我国人口结构老龄化的转变, 预防和治疗心脑血管疾病的药物的需求量逐年增加, 因此充分利用南酸枣这种我国极为丰富的天然植物资源, 从中提取黄酮类化合物具有显著的经济效益和社会效益。将来可以从食用、药用、保健等多方面多层次地开发南酸枣黄酮,充分利用南酸枣资源,全面提升南酸枣的附加值。