新疆药桑化学成分抗氧化机理及药理作用研究进展

马 慧，李文慧，李 昱，王艳萍

（新疆巴音郭楞职业技术学院，新疆 库尔勒 841000）

药桑为落叶乔木，是16 世纪于伊朗引入的桑属资源，是维吾尔族的民间药材，具有消炎、补血、镇静等作用，对耳聋眼花、内热消渴、神经衰弱、血虚便秘、风湿关节痛均有疗效，其特殊的药理作用受到了国内外医疗、生物领域学者的关注。随着科技的发展，药桑果实、叶中多种活性成分陆续被开发及利用，尤其是多酚、黄酮类物质的抗氧化作用备受关注，开发出了药桑葚补肾膏、药桑葚含片、药桑葚粥、山药药桑葚月饼等“药食同源”产品，药桑资源在经济价值、营养、医疗、荒漠化生态修护等多方面功能更加凸显。

1 药桑化学成分及含量研究进展

1.1 基本成分

药桑中基本化学成分及含量见表1。

药桑中含有丰富的水分、粗纤维、粗脂肪、粗蛋白、还原糖等营养成分，江岩等人[1]分析了同产地其他品种如白桑的营养成分，分别是pH 值6.08，水分79.47%，总可溶性固形物19.40%，灰分含量1.17%，还原糖含量13.3%，粗脂肪含量0.40%，总酸5.60 mg/g。通过对比发现，药桑在pH 值、总可溶性固形物含量、水分、粗纤维、还原糖等方面均低于普通白桑，尤其是pH 值偏低，药桑中总酸含量是白桑的9 倍，这可能是药桑葚pH 值偏低、口感酸涩的主要原因。

表1 药桑中基本化学成分及含量

1.2 矿物质

药桑中矿物质成分及含量见表2。

表2 药桑中矿物质成分及含量

据国内其他研究报道[2]，普通桑葚中钾含量为239 mg/100 g，钙为71 mg/100 g，镁为32.5 mg/100 g，铁为6.69 mg/100 g；药桑中钾、钙、镁、铁的含量分别比普通白桑高1.0～0.5 倍，药桑中钙、镁、钾含量丰富，可作为天然矿物质膳食补充剂，以调整民众膳食营养与健康。

1.3 氨基酸

药桑中氨基酸成分及含量见表3。

表3 药桑中氨基酸成分及含量/mg·（100 g）-1

目前研究发现，药桑果实中已含有18 种氨基酸，脯氨酸和谷氨酸含量较高，占总氨基酸含量的41.8%和10.9%，且必需氨基酸种类齐全，其中必需氨基酸占总氨基酸比例为39%，必需氨基酸与非必需氨基酸的比值、必需氨基酸与总氨基酸的比值，均达到世界粮农组织和卫生组织FAO/WHO 提供的参考蛋白模式值。

1.4 药桑中挥发油化学成分

马春兰[3]研究了药桑葚中挥发油成分，确定了17 种挥发油化学成分，分别是异戊烯酸-4'-甲氧基苯醋（分子式C12H14O3)、1-正壬基环己烯（分子式C15H28）、2- 丁烯基苯基醚（分子式C10H12O）、4,6-二叔丁基间苯二酚（分子式C12H22O2））、甲基-3-丁烯基醚（分子式C5H10O）、乙基甲基酮（分子式C10H12O）、反-2,3- 丁二醇（分子式C4H10O2）、辛醛（分子式C9H18O）、1,4-丁二醛（分子式C4H6O2）、α -甲基呋喃（分子式C5H6O）、甲乙硫醚（分子式C3H8S）、α -（2',5'- 二氧六环基） 呋喃（分子式C8H10O3）、己六醇（分子式C6H14O6）、棕榈酸（分子式C16H32O2）、 9,12,15- 十八三烯醛（分子式C18H30O）、乙酸-3- 十八烯-1- 醇酯（分子式C20H38O2）、7-甲基十五烷（分子式C6H34O），其中棕榈酸、乙酸-3-十八烯-1-醇酯、4,6-二叔丁基间苯二酚、甲基-3-丁烯基醚及反-2,3- 丁二醇含量较高。

1.5 药桑中多糖及主要成分

药桑中多糖类化合物是存于桑树细胞壁中的一类由醛糖或酮糖，通过糖苷键连接而成的天然高分子聚合物。经研究发现，新疆药桑中多糖含量比一般桑树品种要高，以及不同地区、不同品种间多糖含量有较大的差别。马春兰等人[3]通过热水提取、脱蛋白、脱色、透析、葡聚糖凝胶柱层析得到纯化药桑多糖，后经薄层色谱、凝胶柱层析、旋光测定法、紫外吸收光谱法等多种方法进行纯度测定，后经红外光谱扫描分析，测定了单糖组分，经测定多糖中含有的单糖种类有4 种，分别为鼠李糖、葡萄糖、半乳糖和甘露糖，药桑多糖含量为92.3%。

1.6 黄酮类化合物

黄酮类化合物是植物代谢产物，以游离苷元或糖苷的形式存在于植物中，具有抗氧化、预防动脉硬化、抗衰老等生物活性，研究发现药桑果实、叶中富含黄酮类化合物。

张贵会[4]提取并分离出了11 个黄酮类化合物，通过鉴定其结构，黄酮类化合物为芦丁、异槲皮苷、金丝桃苷、山奈酚-3-O-β-D-吡喃葡萄糖、草质素-7-O-（3''-O-β-D- 葡萄糖基） -α-L- 鼠李糖苷、槲皮素-3-O-β-（2''-O- 乙酰基） - 吡喃半乳糖苷-7-O-α- 吡喃阿拉伯糖苷、红景天素、山奈酚-3-O-β-（2''-O-α-L-吡喃鼠李糖基） -葡萄糖醛酸苷、鼠李素-3-O- 半乳糖苷、槲皮素-3'-O-β-D-葡萄糖苷、槲皮素-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷，其中化合物金丝桃苷和山奈酚-3-O-β-D-吡喃葡萄糖首次从新疆药桑叶中分离获得。

1.7 生物碱

桑叶中富含生物碱类化合物，具有良好的降血糖等功效。郝蒙蒙、王贺等人[5-6]对药桑中生物碱成分均有研究，并从药桑叶中采用LC-MS/MS 方法从粗生物碱中共鉴定出4 个生物碱物质，分别是1-脱氧野尻霉素、荞麦碱、1-甲基-1-脱氧野尻霉素、未知化合物定性离子是157.2，116.2，70.2 m/z。

1.8 花青素

药桑果实从绿变红，最后成熟时呈紫褐色，经研究发现在桑葚红变黑的时期，花青素含量急速升高，大部分果色变黑后，花青素含量又逐渐下降。王贺等人[7]从新疆药桑葚花青素提取物中鉴定出了4 个组分，分别是飞燕草色素、芍药花色苷、矢车菊花色苷、牵牛花色苷，第5 个组分待定还需要进一步研究。

1.9 其他物质

向伟等人[8]从药桑枝条中分离得到了一种稀有黄酮类化合物桑根酮M，抗氧化活性试验表明，桑根酮M 具有很好的抗氧化活性，其抗氧化原理还需要进一步研究。药桑枝条中还检测出绿原酸、芦丁、异槲皮苷、紫云英苷、白藜芦醇和桑色素等化合物[9]。

2 活性成分提取及抗氧化研究进展

药理学研究表明，多数疾病（如肿瘤、衰老、动脉粥样硬化等） 与自由基有内在联系，植物体黄酮、多酚类化合物具有较强的抗氧化和清除自由基能力，其作用机理为黄酮类化合物将氢原子供给自由基，自身转变为酚自由基，稳定的酚自由基降低了自动氧化的链传递反应速度，从而能抑制脂类等物质的进一步被氧化。

2.1 黄酮类化合物

2.1.1 黄酮类化合物的提取工艺

药桑黄酮的提取方法较多，有超声波提取[4]、回流提取法[10]、超临界CO2萃取法[11]。对药桑进行浸提，并对提取物进行检测，结果表明，超声波提取法总黄酮的得率为2.24%。回流提取法提取后采用紫外分光光度法测得总黄酮提取量为32.65 mg/g，而超临界萃取物黄酮含量为超声波提取物的67 倍，通过对比显示，超临界流体萃取的效率远优于传统提取方法，适于药桑黄酮的大规模提取，紫外分光光度法在波长510 nm 处测定药桑黄酮含量为0.578 g/L，结果准确、稳定、简单易行且重复性好，可作为药桑黄酮的检测方法。

2.1.2 黄酮类化合物的抗氧化作用

张贵会[4]通过对药桑叶黄酮单体化合物抗氧化活性研究发现，4 种活性单体对DPPH 自由基的清除效果由大到小顺序为抗坏血酸＞金丝桃苷＞芦丁＞异槲皮苷＞山奈酚-3-O-β-D-吡喃葡萄糖，在浓度为0.07% mg/mL 时清除效率最好。对DPPH 自由基半数抑制率（50%inhibitive concentration IC50） 分别为0.005 0，0.006 0，0.008 3，0.023 7，0.051 0 mg/mL，对ABST 自由基的半数抑制率0.009 0，0.012 0，0.017 2，0.021 0，0.087 0 mg/mL，而药桑枝中提取的稀有黄酮桑根酮对DPPH 自由基半数抑制率IC50为0.045 98 mg/mL，对比人工抗氧化剂BHT（IC50为0.064 19 mg/mL） 发现，金丝桃苷、芦丁、异槲皮苷的IC50均比人工抗氧化剂低，抗氧化性强于后者。

2.2 总多酚类化合物

2.2.1 总多酚类化合物的提取工艺

植物多酚类化合物提取工艺较多，有超声提取法[12]、微波提取法[13]、索氏提取法[14]、超声波辅助乙醇提取法[15]等，伍春等人[16]采用响应曲面法对新疆药桑桑皮中多酚类化合物的提取工艺进行了优化。在单因素试验的基础上，选取乙醇体积分数、提取温度、提取时间进行三因素三水平的Box-behnken 中心组合试验设计，采用响应曲面法（RSM） 分析3 个因素对响应值的影响。结果表明，最佳提取工艺条件为溶剂中乙醇体积分数78%，提取温度70 ℃，提取时间240 min，料液比1∶30 （g∶mL），在此条件下总多酚得率达到0.793%。该方法工艺简单易行、重复性好。刘丹等人[17]采用超声波辅助乙醇共提取3次，超声波处理温度67 ℃，乙醇体积分数77%，总多酚得率达到3.72%。

2.2.2 总多酚类化合物抗氧化活性

经过研究发现，药桑桑葚总多酚还原能力、清除DPPH 自由基活性能力、清除ABST 自由基的活性能力与其浓度有线性关系，在相同浓度下，还原能力高于维C，且随着浓度的增加，还原能力显著增强。

3 药桑药理作用研究进展

3.1 抗炎镇痛作用

通过黑桑及非黑桑中总黄酮（TFs） 对小鼠RAW264.7 细胞活力的测定试验表明[18]，总黄酮（MnTF） 相对于蒙古桑总黄酮MmTF 和珍珠白总黄酮MazTF 具有更出色的镇痛和消肿活性，MnTF 的镇痛消肿作用呈剂量依赖性增强，而这些特性与其所含丰富的花青素（C3G 和C3R） 和黄酮醇（Ru），以及其对炎症细胞因子、iNOS、COX2 和核因子-κB（NF-κB） 途径相关蛋白的抑制作用密切相关。

3.2 抗新城疫病毒作用

新疆药桑多糖具有体外抗新城疫病毒（NDV）作用。赛福丁·阿不拉等人[19]通过对新疆阿魏多糖、药桑多糖及其硫酸化产物体外抗新城疫病毒（NDV）作用研究发现，各多糖均有一定的抗NDV 作用，其中先加病毒后加多糖组抗病毒效果最好，各多糖中药桑多糖的硫酸化修饰物（sMP2.5） 抗NDV 作用最强，病毒抑制率达到87.69%，具有较好的研发前景。

3.3 抗肿瘤作用研究

药桑葚多糖（Polysaccharide of black mulberry fruits，PBMF） 及其单糖具有对HeLa 细胞增殖和凋亡的影响作用[20-22]，通过超高效液相色谱法（UPLC）分析药桑葚多糖的单糖组分发现其含有甘露糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖、木糖、半乳糖、阿拉伯糖等单糖种类，具有抗氧化作用，其还原力和羟自由基清除能力较强，并对HeLa 细胞的增殖具有显著的抑制作用，且呈剂量依赖性，能诱导HeLa 细胞周期停滞于G0/G1期（p＜0.05），即余婉莎等人[22]研究发现PBMF 能抑制女性宫颈癌HeLa 细胞增殖，并诱导细胞凋亡，其机制与caspase-3 的活化有关。

3.4 抗肝炎作用

药桑多糖还具有保护肝脏、抗肝炎作用。夏娜等人[23]通过药桑多糖对四氯化碳所致大鼠肝损伤的保护作用研究发现，50，100，200 mg/(kg·d)剂量的药桑多糖能显著增加大鼠体质量（p＜0.05），降低肝脏指数（p＜0.05）、肾脏指数（p＜0.05） 和脾脏指数（p＜0.01），能显著抑制CCl4所致肝损伤大鼠血清ALT、AST 活力和胆红素含量的升高（p＜0.05）；肝脏MDA、IFN-γ、TNF-α 含量显著降低（p＜0.05），SOD、CAT、GSH-Px 活力以及IL-10 含量显著升高（p＜0.05）。即药桑多糖对CCl4诱导的大鼠肝损伤具有明显的保护作用，其肝脏保护作用与提高肝脏抗氧化能力及抑制肝脏炎症有关。

3.5 降血糖作用

通过试验表明[24-25]，新疆药桑桑叶水提物和生物碱浸膏对试验性Ⅱ型糖尿病小鼠血糖和脂质代谢的具有显著影响作用。在试验中，与模型组相比，桑叶水提物组和生物碱浸膏组均能够显著降低糖尿病小鼠的空腹血糖（p＜0.05，p＜0.01），且能显著提高血清胰岛素水平（p＜0.01），能降低Ⅱ型糖尿病小鼠的LDL 和TG，并增加对胰岛素的敏感性（p＜0.01），使小鼠血清SOD 活力显著升高（p＜0.01），MDA 水平明显下降；糖耐量试验中，桑叶水提物组和生物碱浸膏组在0.5，1.0，2.0 h 测得的血糖值与模型组相比均呈现极显著性差异（p＜0.01）。

研究表明，新疆药桑桑叶水提物和生物碱浸膏均具有一定的降血糖作用，且桑叶水提物优于生物碱浸膏，同时能有效改善糖尿病小鼠脂质代谢紊乱，增强活性氧清除能力，并提高糖尿病小鼠糖耐量。

3.6 抗辐射和抗氧化活性作用

药桑色素具有较强的清除自由基能力[26]，并对X-射线辐射斑马鱼胚胎损伤具有保护作用，其机制可能与药桑色素提高斑马鱼胚SOD 活性、减少氧自由基的产生、抑制脂质过氧化有关。

3.7 抗衰老作用

药桑花青素具有延长果蝇寿命、增强体内抗氧化酶活性作用。江岩[27]通过研究药桑葚花青素对黑腹果蝇的寿命及抗氧化系统的影响中发现，随着培养基中花青素含量增加，雌雄果蝇体内GSH-Px、SOD及CAT 活力明显升高、MDA 含量明显下降，呈剂量-反应关系，至质量浓度11.25 mg/100 g 时各种酶的活性均达到最高、MDA 含量降至最低（p＜0.01）。研究表明，药桑葚花青素具有增强果蝇体内抗氧化酶活性，抑制脂质过氧化反应可能是果蝇寿命延长的原因之一。

3.8 其他

裴凌鹏等人[28]通过维药黑药桑黄酮对糖尿病大鼠骨质影响研究发现，使用链脲佐菌素注射Wister 雄性大鼠6 周，成功建立糖尿病模型；对正常组、模型组、黑药桑黄酮组和胰岛素治疗组进行骨常规参数进行测定及比较。结果表明，模型组骨密度、骨结构、生物力学参数，骨钙、镁、锰及羟脯氨酸含量均有显著降低（p＜0.01），而骨磷含量、骨和血清碱性磷酸转移酶显著升高（p＜0.01）；相比之下，黑药桑黄酮组在上述参数方面均与模型组呈现显著差异（p＜0.01），与胰岛素治疗组呈现相同作用趋势，但效果略逊于后者。长期摄入黑药桑黄酮可减少小剂量多次腹腔注射链脲佐菌素大鼠糖尿病的发病率，影响糖尿病大鼠骨质的变化。

还有研究人员通过对多糖机理研究发现，多糖可以影响肠道微生物群，同时多糖能影响肠道有益菌，一种果胶多糖FMP-6-S2 平均分子量86.83 kDa 从桑葚叶纯化。生物活性测试结果表明，FMP-6-S2 及其降解产物能促进肠道细菌的增长，在肠道的人类肠道黏膜中获益。这些结果表明FMP-6-S2 及其降解产物可能改善人类健康。

4 结语

综上所述，新疆药桑具有丰富的基本营养成分，pH 值较低，味偏酸，矿物质钾、钙、镁、铁含量高于普通白桑，可作为天然矿物质膳食补充剂；富含18 种氨基酸，其中脯氨酸和谷氨酸含量较高；挥发性成分方面，发现了17 种挥发油化学成分，为药桑挥发性成分方面填补了空白；药桑多糖方面，其含量丰富，分析发现聚合物主要由4 种单糖构成，分别是鼠李糖、葡萄糖、半乳糖和甘露糖，还分离纯化了11 种黄酮类化合物，其中化合物金丝桃苷和山奈酚-3-O-β-D-吡喃葡萄糖首次从新疆药桑叶中分离获得，检测出了4 个生物碱物质，其中3 个确定了化合物结构，还有一个成分待定，分离了5 个花青素类组分，其中4 个确定其结构，还有一个待定。

药桑黄酮的提取方法较多，有超声波提取、回流提取法、超临界CO2萃取法。通过对比显示，超临界流体萃取的效率远优于传统提取方法，具有推广价值。黄酮类化合物种稀有桑根酮、单体化合物金丝桃苷、芦丁、异槲皮苷及多酚类化合物均具有对DPPH 自由基、ABST 自由基清除作用，在一定范围内，随着浓度增加，抗氧化能力显著增加，同时发现多酚类物质的抗氧化能力优于抗坏血酸，这为开发天然抗氧化物提供了研究方向。

近几年研究发现药桑还具有抗炎镇痛、抗新城疫病毒、抗肿瘤、抗肝炎、降血糖、抗辐射、抗衰老等药理作用。

药桑能够在新疆严酷的生存环境长期生存下来，其中的化学成分已随着环境的变化而适应，尤其是多酚、黄酮类化合物赋予了药桑特有的药用价值，药桑中的化学成分还需要进一步开发研究，为医疗、营养、食品等领域贡献一份力量。因此，对药桑的研究仍具有较大的空间。