槟榔花综合利用研究进展

柏先泽，周明玺，汤兴宇，唐淑芬，李罗明，2，3，*

（1.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南长沙410128；2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室，湖南长沙410128；3.国家植物功能成分利用工程技术研究中心，湖南长沙410128）

槟榔（Areca catechu Linnaeus）是一种广泛分布于热带、亚热带地区的棕榈科槟榔属多年生乔木，在我国有着悠久的种植历史和广大的种植面积。有资料显示[1]至2015年底，海南省槟榔种植面积达93 000 hm2。2018年海南经济运行情况新闻发布会指出2018年海南省槟榔产量达27.42万吨。槟榔已经成为我国热带农业的支柱产业，是海南省仅次于橡胶的第二大经济作物。槟榔花具有雌雄异花同株，开花多，产量高，花期长[2]的特点，富含槟榔多酚、槟榔碱等多种生物活性物质，作为槟榔的副产物，具有较大的精细化加工价值。随着槟榔种植规模的不断扩大，槟榔花产量也在不断增加，秋后存在大量无雄花或者雌花不能发育为槟榔果的槟榔花序，为保证槟榔果的品质和质量，在槟榔的生长过程中也会摘除大量花序，槟榔花资源丰富[3]。槟榔花作为槟榔果树的一部分，其中含有相对丰富的槟榔碱、槟榔多酚、氨基酸、黄酮类物质等活性成分，具有较高的精深加工开发利用价值。但现阶段对于槟榔花的综合利用研究尚不深入，仍停留在较为初级的工艺加工阶段，多用作食材或是作为槟榔花茶冲泡，槟榔花中的活性成分没有得到充分的利用。对槟榔花进行精深加工研究亟待开展。槟榔花可作为提取槟榔多酚、槟榔碱和黄酮物质等活性成分的原料，通过不断优化提取工艺方式和方法，获得更多分目标物质。本文对槟榔花的化学成分、综合利用技术及其提取物的生理活性进行阐述，为槟榔花进一步的精深加工研究提供理论依据，以期提高槟榔花的食品工业加工或药用价值。槟榔花和槟榔果见图1、图2。

图1 槟榔花Fig.1 Areca catechu flower

图2 槟榔果Fig.2 Areca catechu nut

1 槟榔花的化学成分

槟榔多酚类物质是槟榔代谢过程中的一种次级代谢产物，是分子中具有多个羟基的酚类总称。槟榔花中含有相对丰富的槟榔多酚。张春梅[4]测定了乙醇提取物，冷水提取物、槟榔花沸水提取物的总酚含量分别为：0.314 6、0.589 3、0.623 6 mg/mL，其多酚中表儿茶素、没食子酸和香豆酸的含量相对较高。Shen xiaojun等[5]对比了槟榔花、槟榔茎、槟榔根水提物的总酚含量，槟榔花中总酚含量最高，为（3.26±0.03）μgGAE/mL（250 g原料提取后定容至250 mL），槟榔茎和槟榔根多酚含量分别为（1.48±0.02）、（0.63±0.03）μgGAE/mL。Zhang等[6]对比了槟榔花、壳、籽中的多酚含量，分别为（20.09±1.21）、（59.22±1.48）、（114.14±3.41）mg/g。陈曦等[7]测定了15种海南源产地槟榔雄花和雌花的总酚和生物碱含量，结果表明雄花和雌花总酚和生物碱含量差异不大，槟榔雌花的抗氧化能力普遍低于雄花。虽然槟榔籽展现出最高的槟榔多酚含量，但槟榔花比槟榔籽更易获得且价格更低，同样具有较高的槟榔多酚开发利用潜力。

槟榔碱是槟榔中的主要活性成分之一，其主要成分为槟榔碱有槟榔次碱、去甲基槟榔碱和去甲基槟榔次碱等8种[8]。李梁[9]测定了不同花期的槟榔花中的槟榔碱含量，花苞期含量最高，盛花期其次，末花期最低，这与战晴晴等[10]的研究结果相似，即初花期（4.96±0.067）mg/g、盛花期（4.26±0.14）mg/g和末花期（2.02±0.16）mg/g，随着槟榔花的不断成熟，槟榔碱含量不断降低。闫志英等[11]以氢溴酸槟榔碱为指标检测了11种市售槟榔花，其中10种槟榔花的槟榔碱含量在2.8 mg/g～5.0 mg/g范围内，从而拟定槟榔花药材质量标准，槟榔碱含量不得小于2.5 mg/g（以氢溴酸槟榔碱计）。刘蕊等[12]通过化学组织定位和冷冻切片方法研究了槟榔花中槟榔碱的分布情况，雄花中槟榔碱主要存在于纤维束和花粉粒中，在花序梗/果柄、子房、花被、果皮中，主要存在于纤维束、维管束及周围的薄壁细胞中。在鲜槟榔花中雄花中槟榔碱含量最高，为（8.07±0.01）mg/g。因此若以槟榔碱为目标提取物质，以花苞期雄花为原料可提得含量较高的槟榔碱。

槟榔花除了拥有含量较高的活性成分外，还具有丰富的香味物质。Shen xiaojun等[5]通过气相色谱质谱联用仪（gas chromatography mass spectrometry，GC-MS）分析了槟榔花和槟榔花梗水蒸气蒸馏提取物的成分，分别检测到了44和24种挥发性成分，槟榔花提取物中主要成分是苯甲醇（14.39%）、1-庚醇（13.84%）、6-乙基四氢-2，2，6-三甲基-2H-吡喃-3-醇（7.5%）等；张明等[13]利用固相微萃取技术（solid-phase microextraction，SPME）与GC-MS联用分析新鲜槟榔花的香气成分，鉴定出雄花中含有47种香气成分，主要为乙酸异戊酯（36.24%）、苯乙烯（8.44%）、2-甲基丁酸-3-甲基丁酯（7.41%）、丙酸异戊酯（5.62%）、3，7-二甲基-2，6-辛二烯-2-甲基丁酸酯（4.11%）、乙酸己酯（3.93%）等。李梁[7]分析了石油醚（60℃～90℃）槟榔花提取物呈香物质，含有33种呈香化合物，主要成分为棕榈酸、邻苯二甲酸二丁酯、9-十六碳烯酸、槟榔碱、戊乙二醇、2-羟基肉豆蔻酸等，其相对含量分别为36.51%、31.56%、6.11%、4.84%、3.45%、1.95%。不同的前处理方式和提取方式对槟榔花的香气成分和含量的影响较大，在槟榔花的加工过程中的保香增香技术的研究与开发值得开展。

2 槟榔花及其提取物的生物活性研究

2.1 降血糖血脂胆固醇

糖尿病是人类健康面临的主要问题之一，据推测在2025年全球糖尿病人数将达到3.33亿，到2030年将达到全球人数的7.8%即4.38亿人。但目前糖尿病的致病机理尚不明确，现阶段的主要研究方向是从天然植物中寻找具有治疗糖尿病的物质，以降低药物的副作用。Najmi A K等[14]将槟榔列入具有抗糖尿病潜能的药用植物之一，在相关研究中槟榔也被评价为具有抗血脂活性的中草药[15]。而针对于槟榔抗糖尿病的研究，主要集中于对于槟榔中主要活性成分槟榔碱的研究。Ghate R[16]通过槟榔花的水提物、70%乙醇提取物和石油醚提取物喂养四氧嘧啶诱导的糖尿病小鼠模型，结果表明，水提物和乙醇提取物喂养21 d后糖尿病小鼠的血糖水平、血清甘油三酯、血清胆固醇、血清尿素水平显著降低，对照组无明显变化，说明槟榔花水提物和乙醇提取物具有抗糖尿病作用，其中水提物的作用最为显著，作者推测是由于提取物中含有黄酮类物质导致。因为黄酮类物质和甾醇类物质被证实具有抗糖尿病作用[17]。Sung-June Byun[18]将槟榔经95%乙醇提取后，将提取液用不同溶剂萃取，将提取物加入到小鼠的高胆固醇饲料中，发现正丁醇和水相提取物能显著抑制胰腺胆固醇酯酶（pancreatic cholesterol esterase，pCEase）的活性，从而降低了大鼠血液中的胆固醇和甘油三酯的水平，但并没有对提取物成分进行分析。凌宏艳等[19]则研究了槟榔碱的抗糖尿病作用，1、5 mg/kg的槟榔碱能改善2型糖尿病鼠的胰岛素抵抗，显著降低糖尿病大鼠体重、空腹血糖、空腹胰岛素、血脂和糖代谢相关基因及炎症相关因子mRNA水平，提高肝脏组成型雄甾烷受体、孕甾烷X受体mRNA水平及p-AKT、GLUT4蛋白水平，但值得注意的是，10 μg/kg以上槟榔碱剂量则具有毒性作用。因此，对于槟榔花提取物的抗糖尿病活性，可能是槟榔花中槟榔碱、黄酮类等物质协同作用的结果，具体相互作用效果需要进一步研究。

2.2 抗氧化性

槟榔花的抗氧化性人们早有研究。Zhang等[6]通过体外抗氧化性试验对槟榔壳、籽和槟榔花的抗氧化性进行了测定，结果表明槟榔壳、槟榔籽、槟榔花均具有抗氧化能力，槟榔花对羟自由基表现出最高的清除能力。苏林梁[20]的试验结果表明槟榔花茶水提物能够降低血清低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）含量，与chen[21]的试验结果相似，槟榔花提取物能抑制Cu2+诱导的人体低密度脂蛋白过氧化，同时苏林梁还指出槟榔花茶提取物还能辅助保护亚急性酒精肝损伤。cheng[22]对比了槟榔花沸水提取物、常温水提物和乙醇提取物对H2O2诱导的人血清蛋白氧化损伤的保护作用，发现槟榔花的沸水提取物具有最好的抗氧化效果。宋菲等[23]用人皮肤成纤维细胞（human skin fibroblast，HSF）建立了氧化损伤模型，研究槟榔花多酚中3种主要酚类物质的抗氧化性，结果表明槟榔花中的表儿茶素和没食子酸能降低HSF细胞的氧化损伤，而香豆酸则没有该效果。周亚奎等[24]研究了不同提取方法和溶剂对槟榔花茶提取液清除DPPH自由基能力的影响，以乙酸乙酯为溶剂，采用加速溶剂萃取技术得到的提取物拥有最强的DPPH自由基清除能力（IC50=113.2 μg/mL）。Lin 等[25]测定了槟榔花水提物和50%甲醇提取物的超氧自由基清除能力和还原力，槟榔花50%甲醇提取物表现出了较强的抗氧化性。20 μg/mL的槟榔花50%甲醇提取物对超氧自由基的清除率达（87.4±0.1）%。Lin还通过计算指出槟榔花50%甲醇提取物75.2%的清除超氧自由基能力来自于槟榔多酚和黄酮类物质。由于槟榔花提取物优良的抗氧化性，拥有较好的清除自由基能力，这就使得槟榔花提取物具有了一定的抗衰老[26]、美白[27]等功效。槟榔花具有很强的天然抗氧化剂和保健食品开发潜力。

2.3 抗菌活性

虽然目前市面上有着许多的化学抗菌药物，但由于药物的安全性和细菌的耐药性，寻找新的无毒的具有抗菌活性的天然药物成分是人们一直在研究的课题。槟榔花展现出了良好的抗菌活性。Shen[5]用纸片扩散法证明了槟榔花水提物的抗菌活性，试验结果表明槟榔花提取物对受试细菌（E.coli ATCC 25922，C.albi－cans ATCC 10231，E.coli O157：H7 ATCC 33150，S.aureus ATCC 2392）均具有抑制作用，其中槟榔花水提物对 E.coli O157：H7 ATCC 33150 和 S.aureus ATCC 2392的抑菌活性比槟榔花轴提取物和槟榔根水提物更强。除S.aureus ATCC 2392外，槟榔花水提物对其他3种菌的抗菌活性均比5 μg/mL的青霉素强。虽然青霉素浓度更低，但槟榔花水提物只是粗提物，对槟榔花水提物成分分离提纯后，可展现更高的抑菌活性，为新型抑菌药物的开发提供了新思路。

2.4 其他生理活性

其他研究多集中于槟榔花主要活性物质槟榔碱和槟榔多酚。现研究表明槟榔碱具有抗炎[28]、改善认知行为[29]、降脂[30-31]、促进肠道消化[32]等生物活性，而榔多酚则展现出除口臭、抗突变[33]等作用。对于槟榔花其他成分的研究则开展较少，仅有少数的槟榔多糖和黄酮类物质的研究。除此之外，槟榔花还具有健胃、止咳、清凉去火等药理活性，《中药志》中记载：槟榔花“为芳香健胃，清凉止渴药”，《广东中药》则提到槟榔花“与猪肉煲汤，治疗咳嗽”。

3 槟榔花综合利用技术研究现状

3.1 干燥

槟榔主要生长在热带及亚热带地区，气温较高，气候潮湿，槟榔花采后易发生褐变、腐败，不耐贮藏，对槟榔花进行干制是解决其不耐贮藏的主要方法之一。宋菲等[34]以新鲜槟榔花为原料，研究其在热风干燥过程中的水分变化规律，发现槟榔花在整个干燥过程中处于降速干燥阶段，干燥温度越高，干燥速率越快，并建立了槟榔花的干燥动力学模型。Fei Song等[35]还通过对文献中的8种不同的干燥模型进行非线性回归分析，确定了Verma等的模型最能反映槟榔花干燥的变化规律，通过计算表明在干燥过程中，槟榔花序干燥的有效扩散系数为 2.756×10-7m2/s～6.257×10-7m2/s，活化能为35.535 kJ/mol，在40℃～60℃条件下，槟榔花序的热量要求为50.57 kJ/kg～60.50 kJ/kg。黄玉林[36]测定了不同干燥方法对槟榔花中槟榔多酚的影响，表明炒干影响最小，热风干燥对槟榔多酚影响最大。李梁[7]也研究了热风干燥对槟榔中活性成分的影响，对于雄花50℃热风干燥槟榔碱损失19.21%，槟榔多酚损失42.17%；对于雌花，槟榔碱损失54.55%，槟榔多酚损失42.59%；槟榔花杆在50℃热风干燥下槟榔碱和槟榔多酚的损失分别为66.67%和32.06%。李汴生等[37]研究发现，槟榔碱具有易溶于水、在高温下易分解、能随着水蒸气的挥发而挥发的特点。槟榔花在热风干燥的过程中，槟榔碱受热分解，随水蒸气挥发，从而造成了槟榔碱损失。低温热风干燥耗时长，温度低，为槟榔多酚氧化提供了条件，热风干燥加大了槟榔多酚的损失率。因此，针对槟榔碱受热易分解，槟榔多酚易氧化的特点，改良传统风干技术，采用冷冻干燥、真空干燥的方法，可以避免槟榔多酚和槟榔碱的损失，较好的保护槟榔花中的活性成分。

3.2 提取

植物提取物提取方法繁多，不仅包括传统的水浸提法和溶剂萃取法，还包括正在被广泛运用的超临界CO2萃取和同时蒸馏萃取法等等。Liang Li等[38-39]通过单因素试验和响应面法分析，确定了槟榔花提取的最优工艺条件，以60℃～90℃石油醚为溶剂时最优提取工艺条件为萃取温度60℃，萃取时间为90 min，料液比为15∶1（g/mL），提取率为2.52%，水浸提时最佳浸提条件为料液比 1∶50（g/mL），浸提时间 21 min，浸提温度80℃，该条件下水浸提物槟榔碱、游离氨基酸和槟榔多酚含量分别为3.226、0.228、1.073 mg/g。战晴晴等[40]以氢溴酸槟榔碱提取含量作为指标，通过正交试验得出在热回流提取方法中，槟榔花中槟榔碱的最优提取工艺为提取时间30 min、料液比1∶80（g/mL）、提取次数为3次。黄玉林[16]通过水热浸提取法，以槟榔多酚含量为响应值，采用响应面分析法确定最佳提取工艺为料液比1∶15（g/mL）、提取温度95℃，径粒大小为0.5 mm～1.0 mm，槟榔多酚验证值为25.97 mg/g。目前在槟榔花相关研究中，利用乙醇、乙醚等有机溶剂和水浸提提取槟榔花活性物质进行研究的较多，而利用超临界CO2萃取[41]、微波辅助提取等新型提取方式提取槟榔花精油进行分析研究则亟待开展。表1汇总了槟榔中主要活性成分即槟榔多酚和槟榔碱的提取方法和工艺参数，为槟榔花的加工利用提供借鉴。

目前人们对于槟榔花的利用多以作为食材为主，将槟榔花晒干清洗后，用以煲汤或作为槟榔花茶冲泡，致使许多生物活性物质经高温加热分解或挥发，难以为人体吸收利用。

3.3 主要活性物质分离纯化

对槟榔多酚和槟榔碱进行纯化处理可以为进一步理论研究和槟榔碱槟榔多酚商业化提供条件。现阶段槟榔多酚分离纯化方法主要为改变提取工艺参数得到较高浓度的目标物质或通过吸附解析进行分离。Chavan等[56]通过响应面法得到了最佳的超声波辅助甲醇提取工艺条件，在最佳工艺条件下得到了最高的槟榔多酚含量与槟榔碱含量，分别为362.59 mgGAE/g、3.12 mg/g。Chavan等[51]还优化了摇床震荡甲醇提取工艺参数，得到了最高槟榔多酚含量为407.47mgGAE/g，最低槟榔碱含量为1.73 mg/g。槟榔多酚吸附纯化是通过大孔树脂吸附，乙醇溶液解吸进行纯化。普义鑫[50]通过筛选选用AB-8型号的大孔树脂对槟榔多酚进行纯化，通过响应面试验得到最佳吸附条件为上柱液的槟榔多酚浓度 2.23 mg/mL，体积6.6 BV，pH=2.2，该条件下吸附率达93.81%，最佳解吸条件为解吸液为77.4%乙醇，体积6.5 BV，pH=3.8，解吸率为92.74%。吴秋生[57]也采用AB-8大孔树脂吸附槟榔多酚，经60%乙醇洗脱，将多酚纯度为2.7%槟榔花提取物纯化，得到了纯度为34.6%的槟榔多酚。对于槟榔碱的分离提纯则多为吸附解析法和氢溴酸结晶法。罗士数[58]采用硅胶层析法对槟榔碱提取物进行纯化，用甲醇-氯仿梯度洗脱，得到了纯度为94.62%的槟榔碱。刘文杰[43]通过H103型大孔树脂对槟榔碱溶液进行吸附，用75%乙醇溶液进行吸附解吸，将槟榔碱含量从0.341%提高到0.988 9%。高晓婷[59]则是通过优化氢溴酸结晶法纯化槟榔碱，得到了系统的结晶工艺，从而提取得到了纯度为92%的氢溴酸槟榔碱。槟榔花中含有相对较高的槟榔碱和槟榔多酚含量，可将槟榔花作为原料，通过不同的提取纯化工艺得到槟榔碱和槟榔多酚，提高其利用价值。

表1 槟榔多酚、槟榔碱提取加工工艺Table 1 Extraction process of areca polyphenols and arecoline

4 总结与展望

现阶段，对于槟榔花的开发利用还停留在较为初级的加工利用阶段，其生理活性研究也并不深入。就目前的研究来看，槟榔花展现出了较为优秀的生理活性和开发利用潜力。鉴于近年来槟榔的种植面积和产量不断加大，槟榔花作为槟榔的主要副产物之一，值得进一步的研究与开发利用。可通过改进槟榔花的加工工艺，尽可能的防止槟榔花中的活性成分在加工过程中的损失，以提高其可利用性；也可通过以槟榔花为原料，提取、分离纯化槟榔花中的活性成分，为保健食品和相关药品的开发提供原料，开发新的药物和产品，从而提高槟榔花的附加值。目前槟榔相关安全性成为热议的话题，因此，在槟榔花开发利用研究开展的同时，槟榔花的相关安全性研究也值得开展。