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红枣活性成分及其生物活性的研究进展

2020-09-10张砚垒高琳张仁堂

中国食物与营养 2020年3期
关键词:活性成分生物活性红枣

张砚垒 高琳 张仁堂

摘要:红枣中的活性成分以多糖、黄酮类、环核苷酸类、多酚类、五环三萜类、生物碱为主,具有抗氧化、免疫调节及抗肿瘤、保护肝脏、降血糖、抗炎等多种生物活性。本文综述了红枣中活性成分及生物活性的研究进展,并对红枣产业的发展进行展望,为红枣中活性成分的开发与利用提供科学依据。

关键词:红枣;活性成分;生物活性

红枣不仅营养丰富,还含有多糖、黄酮类、环核苷酸类、多酚类、五环三萜类、生物碱等多种活性成分,具有抗氧化、免疫调节及抗肿瘤、保护肝脏、降血糖、抗炎等多种活性作用[12]。本文综述了我国红枣中多糖、黄酮类、环核苷酸类、多酚类、五环三萜类、生物碱等活性成分及其生物活性的研究进展,并展望红枣产业的发展,旨在为红枣中活性成分的开发与利用提供科学依据。

1活性成分

11多糖

多糖是红枣中重要的活性成分,具有抗氧化、抗肿瘤、保护肝脏、降血糖、改善胃肠道等多种活性作用。红枣多糖主要分为水溶性的中性多糖(JDPN)和酸性多糖(JDPA),其分子量分别为63 000D和263 000D[3]。其中,组成中性多糖的单糖为D半乳糖、D葡萄糖和L阿拉伯糖,组成酸性多糖的单糖为D半乳糖醛酸、D半乳糖、L阿拉伯糖、D甘露糖、L鼠李糖[4]。Li等[5]从金丝小枣中分离出一种新型可溶性多糖ZSP3c,由D半乳糖、D阿拉伯糖和L鼠李糖组成,比例分别为8∶2∶1,并提出ZSP3c的主骨架链为(1,4)d半乳糖醛基残基与(1,2)鼠嘌呤酰基残基和(1,2,4)鼠嘌呤酰基残基的重复结构单元。Cai等[6]以金昌枣为原料,利用DEAE52纤维素层析法分离出JCS1和JCS2两种多糖。JCS1主要由Gal、Ara和GalA组成,其摩尔比为126∶139∶3904。JCS2由半乳糖(Gal)、阿拉伯糖(Ara)、鼠李糖(Rha)、甘露糖(Man)和半乳糖醛酸(GalA)组成,摩尔比为116∶165∶177∶207∶1987。石浩等[7]用气相色谱仪测定糖枣的单糖组成为半乳糖(242%)、木糖醇(194%)、葡萄糖(185%)、鼠李糖(71%)、阿拉伯糖(81%)、甘露糖(79%)、核糖(65%)、岩藻糖(50%)和木糖(33%)9种单糖组成。可见不同品种的红枣中多糖的含量和组成有明显的差别。

12黄酮类

黄酮类物质指的是两个苯环通过中央三碳链相互连接的一系列C6C3C6化合物,具有抗癌、抗炎、抗氧化、降血脂、新陈代谢调节等多种生物活性。红枣中的黄酮类物质主要由芦丁、花青素、槲皮素、儿茶素等组成,总黄酮含量在2972~7646 mg/100g之间[8]。阎克里等[9]通过比较高效液相法测定红枣中芦丁含量和分光光度法测定红枣中总黄酮含量,得出红枣芦丁含量可以代替红枣总黄酮含量。苗立军等[10]用不同浓度梯度的芦丁绘制标准曲线,测定了54个枣品种的总黄酮含量,其中2593%的黄酮含量在281~408 mg/100g之间,4074%的黄酮含量在165~259 mg/100g之间,其平均含量为229 mg/100g,不同枣品种间总黄酮含量具有明显差异。

13环核苷酸类

红枣中的环核苷酸及其衍生物有10多种,其中具有重要活性的为环磷酸腺苷(cAMP)和环磷酸鸟苷(cGMP)。研究表明,在180多种天然植物中枣中cAMP含量最高,可达100~600 μmol/kg[11],为一般动植物cAMP含量的数千乃至数万倍。此外,还含有尿嘧啶、次黄嘌呤、鸟嘌呤、胞苷、尿苷、腺嘌呤、鸟苷等核苷[12]。cAMP是人体的第二信使,参与体内多种代谢过程。有研究发现,cAMP在人体内代谢与癌症、高血压和冠心病等多种疾病均有关联[13]。还有研究表明,cAMP具有舒张平滑肌、激活蛋白、改善抑郁症消化功能障碍、改善肝功能等多种活性[14]。Luo等[15]测定了105个枣树品种的果实、花和叶中的cAMP含量,发现不同枣品种之间cAMP含量差异显著,从4302~42922 mg/kg不等,其中695%的品种cAMP含量大约为200 mg/kg,不同器官中叶片的cAMP含量最高,花中未检出cAMP,果实成熟过程中,cAMP含量最高时期为成熟期。

14多酚类

多酚类化合物因具有多个酚羟基团而得名,是植物体内复杂次生代谢产物之一,主要存在于植物体的根、叶、果实中,具有抗氧化、抗炎、抗菌等多种功效。红枣中含有丰富的多酚类物质。张瑞妮[16]研究发现,红枣多酚主要由没食子酸、绿原酸、肉桂酸、槲皮素、咖啡酸、香豆酸、阿魏酸、芦丁和原儿茶酸组成,并研究了红枣多酚的体外抗氧化能力。Wang等[17]采用液相电化学检测方法分别测定大枣中6种酚类化合物。王雅等[18]研究发现,沙枣多酚的抗氧化能力强于同浓度的维生素C和单宁酸标准品。红枣多酚的提取常以没食子酸制作标准曲线,提取方法主要有溶剂提取、超声波、微波辅助提取、膜分离法等。李霄等[19]比较了超声波提取、索氏提取、普通回流、室温浸提4种方法,得出最佳提取方法为超声波提取。并且比较了乙醇、蒸馏水、丙酮、乙酸乙酯4种提取溶劑,发现乙醇提取总酚最高,总酚得率为445 mg/g。

15五环三萜类

五环三萜类化合物作为皂草苷的糖苷配基广泛存在于自然界中,其类型主要分为羽扇豆烷型、木栓烷型、乌苏烷型和齐墩果烷型。齐墩果酸、熊果酸是红枣中重要的五环三萜类物质。研究发现,熊果酸和齐墩果酸具有保肝、抗炎、抗癌、抗HIV等活性作用。由于齐墩果酸和熊果酸互为差向异构体,因此这两种物质很难完全分开,主要采用高效液相色谱法进行分析[20]。苗立军等[2122]采用HPLC法测定了53个枣品种的熊果酸、齐墩果酸的含量,发现大部分熊果酸含量集中在100~200 μg/g之间,平均含量为16479 μg/g,75%的枣的品种中齐墩果酸的含量为109~383 μg/g,平均含量为136 μg/g。

16生物碱类

生物碱一般指存在于植物中的一类含氮的碱性有机化合物,大多数具有复杂的含氮环状结构。目前从枣中已检测到37种生物碱类化合物,主要为环肽类生物碱和异喹啉生物碱,其中含有11种异喹啉生物碱和24种环肽类生物碱。其中,环肽类生物碱可分为2种类型:十四元环的对柄型和十三元环的间柄型[23]。研究发现,生物碱类化合物具有镇痛、保肝、抗菌、强心、抗癌等多种生理活性作用。Liu等[24]用采用高效液相色谱光电二极管阵列电喷雾质谱法同时分析鉴定3种酸枣中的生物碱。蒋新月等[25]通过反相高效液相色谱(RPHOLC)法测定不同产地红枣中甜菜碱的含量。

17其他功能性成分

红枣中还含有丰富的膳食纤维、氨基酸、有机酸等功能活性成分。张孟凡等[26]测定了新疆骏枣渣中膳食纤维的含量,其中48%为可溶性膳食纤维、217%为不溶性膳食纤维。马莎等[27]研究发现,新疆不同产地的19种红枣均含有苏氨酸(Thr)、天冬氨酸(Asp)、亮氨酸(Leu)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、酪氨酸(Tyr)、谷氨酸(Glu)、蛋氨酸(Met)、赖氨酸(Lys)、丝氨酸(Ser)、组氨酸(His)、异亮氨酸(Ile)、脯氨酸(Pro)、半胱氨酸(Cys)、缬氨酸(Val)、苯丙氨酸(Phe)、精氨酸(Arg)17种氨基酸。侯丽娟等[28]用气相质谱联用(GCMS)技术测定了4种不同产地红枣的非挥发性有机酸,共测得29种,得到红枣主要的呈味有机酸主要为苹果酸、琥珀酸、柠檬酸和富马酸。

2生物活性

21抗氧化

紅枣中黄酮、多酚、多糖都具有良好的体外抗氧化活性。李秀霞等[29]比较了凌枣不同部位黄酮的抗氧化能力,不同部位抗氧化能力由低到高为枣皮黄酮、枣核黄酮、全枣黄酮、枣肉黄酮。范艳丽等[30]研究表明,枣核中总黄酮对DPPH、·OH、O2♂、ABTS、亚硝基离子等5种自由基的最高清除率分别达到71%、85%、53%、91%、68%,并进行了维生素C和BHT的对照实验,结果表明,枣核总黄酮的还原能力分别为维生素C和BHT的36%和35%。郝婕等[31]比较了枣核中间苯三酚和邻苯二酚对DPPH的清除率,结果表明,在浓度为006 mg/mL时两种酚同时达到最大清除效果,分别为8804%和7464%,同时发现在一定浓度范围邻苯三酚对DPPH的清除率均高于邻苯二酚。Lin等[32]从酸枣种子中分离得到两种多糖提取物均表现出一定的抗氧化活性,包括体外清除ABTS自由基、超氧化物自由基、羟基自由基和亚铁离子,抑制PC12细胞活性氧(ROS)的积累。

22免疫调节及抗肿瘤作用

有研究表明,细胞中cAMP含量与肿瘤细胞的生长呈负相关,当细胞中cAMP的含量增加时肿瘤细胞的生长会受到明显的抑制,cAMP还能够诱导肿瘤细胞凋亡[33]。李晋等[34]研究表明,红枣多糖可以将体外培养的肝癌细胞HepG2停滞于G1期,并通过上调caspase3mRNA表达诱导HepG2凋亡。Dasha等[35]从枣中分离得到的五环三萜类物质SABA能够提高肿瘤抗原在抗癌免疫治疗中的免疫功能。Zou等[36]从灰枣中提取的两种酸性多糖可以显著提高小鼠脾脏和胸腺指数,促进血清溶血素形成,提高巨噬细胞的吞噬活性。Cai等[6]研究发现,经过硫酸修饰的金昌枣多糖能够显著增强免疫和抗凝活性。

23保护肝脏

红枣提取物、多糖等具有良好的保肝护脏功效。Shen等[37]从枣果实中得到乙醇提取物(FZJ),结果表明,FZJ可与有害的自由基结合,降低它们的毒性,对CCL4诱导的肝脏损伤具有保护作用。Liu等[38]研究表明,从黄河滩枣中提取的多糖(HJP)对CCL4诱导的和APAP诱导的小鼠肝中毒均有显著的预防和治疗作用。Wang等[39]从陕北滩枣提取的水溶性多糖(ZSP),发现ZSP通过介导抗氧化和自由基清除活性,还能抑制CCL4诱导的肝脏损伤的炎症反应。

24降血糖

罗依扎·瓦哈甫等[40]研究发现,红枣多糖能够通过促进小鼠胰岛素分泌,降低小鼠的血糖。谢雨彤等[41]研究了红枣多糖对链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠的降血糖作用,结果表明,多糖可以促进供试小鼠血清胰岛素分泌,降低糖尿病小鼠血糖和血脂,有效地保护小鼠的胰腺、肝脏等组织结构。谢惠[42]研究发现,红枣可溶性膳食纤维和色素可提高糖尿病小鼠肝糖原、肌糖原和血清胰岛素含量,降低糖化血清蛋白含量。

25抗炎

LYu等[43]从枣中提取了7种活性化合物,选择大鼠腹腔巨噬细胞和小鼠脾淋巴细胞(脾细胞)进行体外评价,结果表明,这7种活性成分对活化的炎性细胞有明显的抑制作用且对炎症性肠病等疾病有一定的治疗作用。Zhan等[44]从大枣中提取的多糖(ZJP)通过抑制MAPK和NFκB信号通路的激活,降低炎性细胞因子水平,具有良好的抗炎活性。Gheibi等[45]研究了枣水提液与美沙拉嗪(口服)和Asacol(结肠内给药)可以共同协同,改善和治疗小鼠溃疡性结肠炎。

26其他生物活性作用

红枣生物活性成分还具有抑菌、改善胃肠道、防治心血管疾病、抗疲劳等作用。买尔旦·马合木提等[46]、刘杰超等[47]研究了沙枣提取物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、福氏痢疾杆菌等的抑制作用,发现水提物只对福氏痢疾杆菌有抑制作用。白冰瑶等[48]研究发现,红枣膳食纤维可以通过提高小鼠肠道中双歧杆菌和乳酸菌的数量,改善肠道环境。Cheng等[49]研究发现,枣皮中的多酚类物质对异丙肾上腺素(ISO)引起的大鼠心肌损伤(MI)及铝的生物毒性有明显的抑制作用。丁玉松等[50]研究了沙枣多糖不同剂量组对小鼠的抗疲劳功效,通过对小鼠进行负重游泳、血乳酸、肝糖原和血清尿素氮测定实验,结果表明,沙枣多糖有显著的抗疲劳功效。

3展望

红枣富含多糖、黄酮、环磷酸腺苷、齐墩果酸、熊果酸、生物碱等多种活性成分,具有降血糖、抗炎、免疫调节、保护肝脏等多种功能。目前,红枣活性成分的研究大多集中在体外实验阶段,活性成分的体内吸收及作用机制研究较少。由于技术的限制,还存在红枣活性成分提取效率低、纯度低等问题。为了红枣产业更好的发展,应拓宽红枣研究范围,优化各种活性成分的提取、纯化工艺,降低生产成本,实现红枣活性成分规模化、产业化生产,并不断深入研究其作用机制,使其更好地为人类健康服务。◇

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