金银花保健功能及开发利用研究进展
2020-12-09王婷婷赵敏隋园园回学宽
王婷婷,赵敏,隋园园,回学宽
(山东农业工程学院食品科学与工程学院,山东济南 251100)
金银花(Lonicerae japonicaeflos)又名忍冬,是忍冬科忍冬属多年生常绿植物,因花的颜色会由白色转为黄色,故称金银花,茎叶均可入药[1-3]。金银花既可种子繁殖,也可扦插繁殖,生命力强,适应性广,广泛分布于中国、韩国、日本、印度等国家[1]。我国河南金银花种植历史悠久,产量较大,是金银花的主产区,山东临沂平邑、费县等地是新兴的种植基地,河南、山东两省主产的金银花产销量占到全国一半以上,为国内金银花的主要产地[4-5]。随着金银花需求的不断增大,河北、广西、湖南、四川、浙江、湖北等省区也开始大面积种植[4]。
金银花具有丰富的有机酸、黄酮、挥发油以及环烯醚萜苷类等成分,这些成分有抗炎、抗菌、抗氧化以及降血糖等功效。因此,金银花广泛用于食品、医药、化妆品以及养殖等领域。我国栽培金银花的历史有200 多年,但由于地区土质以及气候温度上的差异,金银花的产量和品质存在较大的差别[4]。据分析,目前金银花中有效化学成分的作用机制研究较少,其所具有的药理作用亦需要进一步探究。鉴于此,本文对金银花的主要化学成分、药理作用、应用以及安全性进行了综述,以期为金银花的研究及开发利用提供理论依据。
1 金银花中的化学成分
1.1 挥发油
挥发油具有抗菌、抗病毒以及抗氧化等作用[6],金银花富含醇类、醛类、酮类以及脂类等挥发油类成分[7]。Zhang D Y 等[8]研究了中国5 个不同地区的金银花挥发油的含量和抗氧化活性的变化,通过铁离子还原/抗氧化能力测定以及β-胡萝卜素-亚油酸漂白等实验发现5 个不同地区的金银花挥发油均具有良好的抗氧化活性,此外,通过GC-MS 分析了不同样品中挥发油的成分,首次鉴定出16 种化合物。李建军等[9]对金银花挥发油进行提取,发现挥发油得率为0.171%,共检测到挥发油成分多达79 种,其中以脂肪酸类成分最多,占到69.10%。王玲娜等[10]对新品种金银花的挥发油成分进行鉴定,共鉴定出34 种化合物,多为烷烃、烯烃、酮、酸、酯、醛等。
1.2 黄酮类
黄酮类化合物是次生代谢产物中最大的组分之一,在植物的再生、发病和共生中可作为防御、信号传递以及调节生理和代谢过程的化合物起重要作用[11-12]。黄酮类化合物在金银花中的含量较高,是其主要有效成分之一,且金银花的茎、花和叶都含有黄酮类物质,含量依次增加[1,13]。Kula M 等[14]利用在线中心切割-二维液相色谱系统对3种金银花物质进行鉴定,得到对应于类黄酮的22 个峰,包含木犀草素和槲皮素的衍生物在内的8 个黄酮类化合物。WangXQ等[15]首次利用均相辅助负压空化萃取(H-NPCE)结合液质联用技术对金银花中包括黄酮类化合物在内的物质进行测定,结果显示,该方法简单高效且回收率为96.94%~104.32%。吴婕等[16]对金银花总黄酮进行纯化并研究其对α-葡萄糖苷酶的抑制活性,结果显示,总黄酮的平均纯度和平均得率分别达到86.3%和5.12%,且金银花总黄酮提取物质量浓度与α-葡萄糖苷酶的抑制率呈正相关。金银花中黄酮类成分如表1 所示[17]。
表1 金银花中黄酮类成分列表Table 1 List of flavonoids in honeysuckle
1.3 有机酸
有机酸类化合物是鉴定和评价金银花品质的标志性成分,金银花富含有机酸类化合物,如绿原酸、异绿原酸、隐绿原酸以及咖啡酸等,其中绿原酸在金银花中含量最高,异绿原酸和隐绿原酸为其异构形式[1,4]。
Xu W J 等[18]研究了高速均质-超声法(UT-UAE)提取金银花中5 种目标有机酸,结果显示,通过UT-UAE提取绿原酸、咖啡酸、3,4-二咖啡酰奎宁酸、3,5-二咖啡酰奎宁酸和4,5-二咖啡酰奎宁酸的值分别为37.065±1.557、33.453 ±1.405、7.615 ±0.312、0.794 ±0.031、0.491 ±0.014 mg/g,是高速均质提取和超声辅助提取的1.13~1.23 倍和1.49~1.65 倍。Zhao Y Y 等[19]利用新型的与水相容的磁性分子印迹聚合物选择性地提取金银花中的绿原酸,结果显示,该方法的检测限和定量限分别为0.01、0.038 μg/mL,且回收率在98.4%~101.3%之间。刘恩荔等[20]对金银花中的总有机酸进行分离纯化,结果显示,总有机酸的量(以绿原酸计)高达64.26%。段明慧[4]利用微波辅助低共熔溶剂法结合大孔吸附树脂对金银花中的有机酸进行提取分离,结果显示,绿原酸、咖啡酸、3,4-二咖啡酰奎尼酸、3,5-二咖啡酰奎尼酸及4,5-二咖啡酰奎尼酸的平均提取率分别为26.07±1.25、0.148±0.007、0.930±0.018、23.67±1.03 和8.85±0.38 mg/g。
1.4 环烯醚萜苷类
表2 金银花中的环烯醚萜苷类来源Table 2 Sources of iridoid glycosides in honeysuckle
环烯醚萜苷类成分广泛存在于金银花中,其结构包括闭环环烯醚萜苷类和裂环式环烯醚萜苷类,具有广泛的生物活性,包括抗炎、抗病毒、抗抑郁以及保肝等作用[7,21-22],其来源如表2 所示[17]。陈静娴[21]对环烯醚萜苷粗提物及马钱酸、莫诺苷等成分进行了保肝活性测试,试验结果表明,环烯醚萜苷类成分对斑马鱼肝损伤有较好的保护作用。Chen J 等[23]利用毛细管高效液相色谱-质谱联用法对金银花中包括8 种环烯醚萜苷类在内的化合物进行测定,结果显示,环烯醚萜苷类含量在111.98~4 115.45 μg/g 之间,高于其他物种。
2 金银花药理活性研究
2.1 抗炎抗菌
金银花具有广谱抗菌作用,可以通过抑制促炎因子以及抑制或杀灭致病菌来达到抗炎抗菌效果,其中酚酸具有比其他酚类更好的抗菌效果[17,24]。Zhao J 等[25]研究发现对小鼠施用金银花提取物,可减轻二氧化硅颗粒(SP)诱导的肺部炎症,并减少巨噬细胞向肺部的募集,富含多酚的金银花提取物通过调节促炎性细胞因子和抗氧化剂介体,以及通过影响SP 诱导的巨噬细胞凋亡来抑制SP诱导的肺炎性反应。Wu S S 等[26]用75%乙醇从蓝色金银花(BHE)中提取酚类化合物,然后使用佐剂诱导的关节炎(AIA)大鼠模型和巨噬细胞样RAW264.7 细胞模型来阐明蓝色金银花的抗炎和抗氧化作用,发现BHE 可以降低促炎因子肿瘤坏死因子-α、白介素1β 以及白介素6等的产生,进而减弱AIA。Piret R 等[27]使用单核细胞增生性李斯特菌、枯草芽孢杆菌以及大肠杆菌等为代表,使用金银花乙醇注入液研究对其的抗菌活性,结果表明,金银花提取液对单核细胞增生性李斯特菌、枯草芽孢杆菌以及大肠杆菌均有抑制作用。以上结果表明,金银花具有有效的抗炎抗菌能力。但已证明的抗炎特性与金银花果实中存在的单独的酚类化合物无关,而是整个植物化合物共同作用的结果[28-31]。
2.2 抗氧化
研究发现金银花中黄酮、有机酸以及挥发油等成分均具有良好的抗氧化活性。Wei N 等[29]探讨了经UV-A 和UV-B 辐射诱导响应的金银花中次生代谢产物的变化和药理活性,并通过DPPH 法评估了提取物的抗自由基活性,结果显示,与对照组相比,UV-A 和UV-B 辐射诱导响应的花蕾提取物的抗氧化能力显著提高。Xiang Z N等[30]探索了在非水相中存在三乙胺(TEA)的情况下,由绿原酸(CGA)与月桂酰氯酰化形成的绿原酸月桂酸酯(CGL)的单酯化合物的自由基清除和抗氧化性能,结果表明,绿原酸月桂酸酯(CGL)的EC50值(半最大效应浓度)为70.5 μg/mL,CGA 的清除能力明显弱于CGL,EC50值为112.3 μg/mL,且CGL 显示出良好的羟自由基清除活性(63.02%)。Liu M等[31]发现在喂食HFD(高脂饮食)的小鼠中,TBARS(肝脏中的硫代巴比妥酸反应性物质)的水平显著增加,但是通过补充0.5%或1%的BHE(金银花提取物)可以恢复,且喂食HFD 的小鼠肝脏中Nrf2(转录因子NF-E2 相关因子2)、血红素加氧酶1(HO-1)和锰依赖性超氧化物歧化酶(MnSOD)等的水平会降至正常饮食水平的60%、70%和90%,且在饮食中补充0.5%或1%的BHE 可以恢复肝脏中所有抗氧化蛋白的水平。因此,BHE 可能通过上调Nrf2 介导的抗氧化剂途径来减轻肝脏脂质过氧化作用。王桂林等[32]采用水、70%甲醇、70%乙醇和70%丙酮四种不同的提取剂,超声辅助提取金银花中多酚,并评价了其抗氧化活性。结果表明,提取物中多酚含量分别为18.97、46.56、46.63、48.49 mg/g,不同溶剂提取的金银花多酚均具有一定的抗氧化活性,但因多酚种类不同,对自由基的清除能力不同。
2.3 抗病毒、抗肿瘤
金银花提取液可通过阻断细胞生长周期、诱导细胞凋亡以及调节机体对肿瘤的防御因素与非特异性免疫力等途径产生抗肿瘤作用。Zhou L P 等[33]利用金银花的乙醇提取物对SMMC-7721 细胞和人肿瘤H22 细胞抗肿瘤特性进行研究,还分析了提取物对癌细胞增殖、生存能力、周期和凋亡的影响。结果显示,ABL(金银花中的花色苷) 可以阻止G2/M 周期,诱导DNA 损伤并导致SMMC-7721 细胞的凋亡,此外,ABL 可以增加抗氧化酶的活性,降低脂质过氧化的水平,调节免疫细胞因子的水平,杀死肿瘤细胞,抑制肿瘤的生长,并改善H22 荷瘤小鼠的生存状况。Lee Y R 等[34]研究了抑制登革热病毒2 型(DENV2)复制和发病机理,发现在DENV2 感染前后经金银花处理均可减轻被感染乳鼠的疾病症状并延长其存活时间,金银花可同时诱导多个靶向DENV2 的miRNA,不同的miRNA 在DENV2 基因组上具有不同的靶序列。Wan H Q 等[35]发现金银花中的咖啡酰奎宁酸类化合物具有显著的抗病毒功效,其分子机制是促进了HBx 蛋白的表达,而HBx 蛋白是病毒感染所必需的转录激活因子,可激活丝氨酸/苏氨酸激酶1(AKT)、丝裂原活化蛋白激酶(MEK)以及细胞外调节蛋白激酶(ERK)信号轴,从而介导乙型肝炎病毒(HBV)转录和复制;激活了NF-κB 信号通路并诱导了HBV 相关转录因子PPARα和PGC1α 的表达。
2.4 保护肝脏
金银花提取物具有保护肝脏及减轻肝损伤的作用。Jiang P 等[36]研究了金银花提取物(FL)对乙酰氨基酚(AP)诱导的肝损伤及其机制。结果显示,FL 降低了小鼠中AP升高的血清丙氨酸/天冬氨酸转氨酶(ALT/AST)活性以及总胆红素(TB)量,且经细胞活力测定表明FL 中的多酚(如绿原酸、咖啡酸以及异绿原酸A、B、C)可以逆转AP诱导的细胞毒性。徐晓燕等[37]探讨了金银花总黄酮对大鼠肝纤维化的作用及机制。结果显示,金银花组大鼠的肝纤维化程度明显减轻,血清中丙氨酸转氨酶活性、羟脯氨酸含量及肝组织中丙二醛含量明显降低,总超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性明显升高,金银花总黄酮可以不同程度地抑制大鼠肝星状细胞的增殖,进而促进其凋亡。Chen Z L 等[38]发现CGA 具有保肝作用,降低了血清转氨酶和碱性磷酸酶的活性以及总胆红素水平,并增加了血清总蛋白水平。此外,CGA 可以有效抑制肝线粒体NADH 脱氢酶和ATP 合成酶活性,还可以部分抵消脂多糖在许多代谢途径(如能量代谢、氨基酸代谢和谷胱甘肽代谢)中引起的变化。
2.5 免疫调节
金银花还有增强机体免疫的功效。Zhao Z L 等[39]利用金银花茎(HSE)来调节中华绒螯蟹的免疫反应,发现当用亲水性链球菌攻击时,喂食含HSE 日粮30 d 的螃蟹要比喂食基础日粮的存活率更高,实验表明在饮食中添加HSE 可能更有助于中华绒螯蟹抑制嗜水气单胞菌增殖,故能提高抵抗能力,且HSE 可能通过增加溶菌酶活性、酚氧化酶活性等来调节体液免疫反应。Chen X 等[40]发现膳食补充金银花可提高对虾的存活率和免疫力,饲喂基础饮食的虾的GSH-Px(谷胱甘肽过氧化物酶)活性明显比喂食0.2%、0.4%和0.8%金银花日粮的虾要低,但与喂食0.1%金银花日粮的虾无显著差异,最适的金银花含量在0.2%~0.4%之间,且用超过0.2%的金银花饲料饲喂的虾,通过TAS(总抗氧化状态)测得的总体非酶抗氧化防御能力更高。
2.6 降血糖
金银花提取物可以通过调控血糖表达、改善胰岛素抵抗以及抑制葡萄糖苷酶活性等途径起到降低血糖的功效。ADAMJ 等[41]在大鼠饮食中添加金银花浆果的提取物,以研究其是否能够限制由高果糖饮食诱导的相关疾病。通过对大鼠进行糖耐量测试,发现高果糖饮食会在几周内扰乱脂质和葡萄糖的代谢。果糖的摄入会引起高甘油三酯血症和高胰岛素血症,结果表明,提取物可以调节脂质和葡萄糖代谢紊乱,而脂质和葡萄糖代谢紊乱是糖尿病的基本危险因素。叶清华[42]探讨了金银花提取物的降糖作用,结果表明,4 种中药金银花提取物多糖组分可以通过减少大鼠的食物和水的摄入,来降低胰岛素及血糖的水平,进而达到降血糖作用,可作为Ⅱ型糖尿病功能性食品的有效成分。白野[43]以黑腹果蝇作为研究对象,通过长期喂食高糖饮食诱导果蝇出现代谢异常的表型,探究了中药对果蝇胰岛素代谢功能的影响,结果显示,金银花、野菊花提取物可以显著延长高糖饮食诱导的寿命缩短、加快幼虫的生长速度、提高雌性成虫产卵率与受精卵的孵化率、改善脂肪堆积且不改变脂肪体细胞大小。
3 金银花的开发利用
3.1 在食品行业的应用
金银花含有众多功能成分,因此在食品行业的应用广泛,金银花饮料、酸奶、酒以及糖等被大量开发。金银花饮料有清热解毒、消暑解渴以及降糖降脂等功效,且金银花饮料、啤酒等含有独特的风味,广受赞誉[44]。长期饮用金银花茶还有预防感冒及降脂降糖等功效,可作为糖尿病、高血脂等患者的饮品选择之一。随着人们对金银花功能成分研究的不断深入,其功能成分将得到更多开发。张金华等[45]通过添加30 g 金银花提取物制得金银花老姜红糖,冲饮时具有优良的口感、气味和冲调性能,抗氧化活性效果较好。于军香等[46]将金银花浆:蓝莓按1:1.5(kg/kg)的比例制成蓝莓金银花发酵酒,该酒具有蓝莓和金银花特有的果香和酒香,酒度适宜,酸味不重,酒体丰满柔和且透明澄清。李敬华[47]以10%的金银花提取液制备了荷叶金银花保健口香糖,制得的口香糖风味、持香性等质量参数完全能够被大众接受,没有发现不良的异味。
3.2 在医药领域中的应用
金银花在医药领域中的应用非常广泛,可单独或与其他药材结合制备口服液、注射液、颗粒剂、片剂以及胶囊等,用于治疗感冒、呼吸道感染、扁桃体炎、口腔溃疡、高血压以及高血脂症等疾病[4,48]。国金玲[49]利用包括金银花在内的十二味中药制备的清热解毒药物,对感染流感病毒的小鼠进行灌胃给药后,小鼠的死亡率显著降低,生存时间有效延长。刘嘉等[50]基于网络药理学探讨黄芩-金银花药与新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的关联关系及潜在作用机制,结果表明黄芩-金银花中有效化合物作用于202 个靶点,发挥其潜在的COVID-19 治疗作用,黄芩-金银花所含的活性化合物可能通过抗病毒、抗炎及心血管保护等作用,对COVID-19 引发的肺损伤、肝损伤、心血管疾病和炎性反应具有潜在的预防与治疗作用,研究结果可为中医药治疗新冠肺炎提供一定的理论基础与科学依据。黄培成等[51]探讨了金银花-连翘药提取物对肠道病毒71 型(EV71)的抑制作用,研究显示,金银花-连翘药提取物能显著改善小鼠的不良症状和心脏组织的病理变化,效果接近利巴韦林,且提取物能有效抑制EV71,为其临床应用提供理论依据。
3.3 在化妆品行业中的应用
金银花所含的有机酸、黄酮和挥发油类功能活性成分都具有抗氧化、抗衰老、抑菌消炎的作用,将其提取物添加到化妆品中,可达到清热祛痘、促进细胞代谢、使肌肤保持活力、延缓肌肤衰老以及令肌肤光滑润白的功效[4,48]。梁芸等[52]研究了不同用量的金银花提取物及其与乙基己基甘油的复配物在乳液化妆品中的抑菌活性,发现0.5%的金银花提取物及0.25%的金银花提取物与0.25%的乙基己基甘油复配物在受试乳液化妆品中均表现出有效的抑菌效果。邓明玉等[53]将金银花和黄芪提取液添加到面膜液中制得一款抗氧化防衰老面膜,结果显示所制备的面膜具有较好的抗氧化性和一定的保湿性。张英等[54]考察了金银花防晒产品的防晒性能,结果显示,金银花提取物在280~350 nm 内具有良好的紫外吸收性能,防晒霜体外评价SPF(防晒指数)值与金银花提取物中绿原酸含量有关,防晒霜中绿原酸质量分数达2.15%时,SPF值为15。以上研究表明金银花在化妆品行业应用广泛,但仍需对金银花的活性成分的药理功效以及复配性进行深入研究,为金银花化妆品的深度开发提供理论依据。此外用金银花制成的牙膏、花露水、沐浴露以及香皂等多种日用品也广受青睐。
3.4 在养殖业中的应用
作为传统药用植物,金银花在畜禽饲养过程中可以逐步替代抗生素用于防治畜禽疾病[1]。以金银花植株为饲料添加剂添加到饲料中,能起到预防疾病和促进生长的作用,同时还能保证肉制品的质量[48]。贺云[55]研究了金银花药渣醇提物对鱼肉品质的影响,结果表明,金银花药渣醇提物增加了鱼肉中粗蛋白、肌苷酸、鲜味氨基酸和必需氨基酸的含量,降低了鱼肉粗脂肪、饱和脂肪酸的含量。此外,还减少了过氧化产物丙二醛的产生,且有效增强了DPPH 清除自由基的能力,但对鱼肉中水分含量并没有显著影响。吴彬[56]以含有0.5%金银花日粮投喂吉富罗非鱼幼鱼,结果显示,相比对照组,各试验组鱼体血清超氧化物歧化酶、过氧化氢酶含量显著升高,抗氧化能力显著增强,且血清总蛋白、球蛋白含量显著升高,白蛋白与球蛋白比值显著降低。
3.5 其他应用
金银花外观漂亮、芳香宜人,可作为一种观赏类植物,且对有害气体有一定的抵抗力[4,48]。此外,有研究将金银花提取物合成纳米颗粒掺到丝绸上,发现未处理的丝绸抗氧化活性为30%,而掺有金银花提取物的丝绸抗氧化活性超过70%,且金银花提取物纳米颗粒在织物上高密度均匀分布,使丝绸具有较高的抗菌活性和抗氧化活性[57]。
4 前景与展望
金银花化学成分复杂,药理作用较多,价格低、产量大。大量研究证实了其在清热解毒、抗病毒、抗肿瘤、保肝降糖等方面的功效,进而广泛应用于食品、医药以及化妆品等多个领域。但金银花的化学成分中仅有少部分被开发利用,且随着近年来分离分析技术的快速发展,许多微量成分也逐渐被发现,需要进一步探索研究。另外,作为传统的药用植物,金银花广泛应用于医药保健行业,但其化学成分和药理作用的关系以及用药剂量方面仍需探索完善,以期为中医药事业的发展提供更好的理论依据。近年来,金银花逐步向茶叶、饮料、化妆品以及饲料等方面发展,种类多样、风味独特,提高深加工水平可以使其得到更好的利用。