马尾松松针主要活性成分提取及应用研究进展

2020-12-19聂瑞馨陈晶晶杨志英卢佳欣李利芬

农产品加工 2020年5期

聂瑞馨，李涛，陈晶晶，杨志英，卢佳欣，李利芬

（贵州大学林学院，贵州贵阳 550025）

0 引言

马尾松是我国重要的森林资源，也是我国江南地区最丰富的林种之一，约占南方森林总面积的40%。马尾松松针，又称松毛，为马尾松的叶子，细长、叶状似针，故称为“松针”。针叶2针一束，披针形，长12～20 cm，细柔，树脂道边生；幼叶呈绿色，落叶褐色。晒干后中央有长细沟，显现出其叶子的特征，表面光滑，呈灰暗绿色，质轻脆，有轻微臭味，味涩，苦，性温。松针是松树的主要副产物之一，数量多且可再生，利用价值极高，目前对松针的研究和利用还很缺乏，导致松针资源的大量浪费。

1 马尾松松针主要生物活性成分及生物学功能

我国古代医学早有记载，松针是一种非常好的食用和药用材料。《本草纲目》记载：“松针长期服用，治百病，安五脏，生毛发，耐寒暑，耐风吹雨打，轻身益气，守中而辟谷延年。”目前，越来越多的研究人员不断挖掘着松针的各种功能。利用现代技术对松针提取物进行测试发现，松针中的主要活性成分为挥发油、黄酮类化合物、多糖和木脂素等。

1.1 挥发油

马尾松松针挥发油又称松针精油，主要为单萜和倍半萜等萜烯类及其含氧衍生物、脂肪族化合物等，主要存在于松针的腺细胞和表皮，由于单萜和倍半萜中含有芳香环，因此松针挥发油具有较强的香气。松针挥发油的提取可利用水蒸气提取法、有机溶剂提取法、超临界流体萃取法等。由于水蒸气蒸馏法试验所需条件较低且提取效率较高，因此是最常使用的挥发油提取方法，一般是常压蒸馏5 h左右，利用挥发油不溶或难溶于水的化学性质将油水分离，马尾松松针挥发油得率一般为0.17%～0.64%，料液比、提取时间、松针长度、浸泡时间等因素均会对挥发油得率有所影响。利用全二维气相色谱/飞行时间质谱（GC×GC-TOF MS）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）等技术对马尾松松针挥发油化学成分进行分析，发现其含有217种物质，其中萜类化学物124种，占总含量的69%；脂类33种，占总含量的12%；此外，还含有15种醇类、15种醛类、11种酮类和6种有机酸类，其中含量比较高的成分为α-蒎烯、β-蒎烯、大根香叶烯D、α-异松油醇和β-石竹烯等[1-3]。有研究表明，不同种源、不同产地、不同季节采集的马尾松松针挥发油提取率、主要成分及含量各不相同，这主要与马尾松生理生化过程转化有关[4]。马尾松松针挥发油对于DPPH自由基（DPPH·）、ABTS自由基（ABTS·+）、羟基自由基（·OH）和超氧阴离子自由基（O2-·）等具有一定的清除作用，而过多的自由基可使体内脂质发生过氧化，导致细胞功能衰退甚至丧失，因此马尾松松针挥发油具有较强的抗氧化活性，可延缓人体衰老[5]。

1.2 黄酮类化合物

黄酮类化合物是一种含氧杂环的天然有机化合物，属多酚类物质，松针中黄酮类化合物以游离态和与糖结合成苷2种形式存在。黄酮类化合物具有难溶于水而易溶于有机溶剂（如乙醇、丙酮、甲醇、醋酸乙酯）的化学性质，因此常利用50%～80%的乙醇等有机溶剂对其进行浸提提取。董睿等人[6]研究发现乙醇体积分数为55%，料液比为1∶55（g∶mL），提取时间60 min，提取温度70℃条件下马尾松松针中黄酮类化合物的提取率最高，为8.602%。张建敏等人[7]利用60%的乙醇对5，10，20，25年等不同树龄，以及马尾松树枝、花序、树皮、松针等不同部位的总黄酮进行了提取，并对比了提取量，结果发现马尾松松针中总黄酮含量高于其他部位，最高为6.843%，且20年左右树龄的松针总黄酮含量最高。利用有机溶剂浸提等传统方式对马尾松松针进行提取存在能量消耗大、提取时间长等缺点，研究发现超声波法可用于植物中生物活性物质的提取，具有快捷、高效等特点。目前，也有一些研究利用超声波法对马尾松松针中的黄酮类化合物进行提取。皮婷婷等人[8]利用超声波辅助水提取武当地区马尾松松针中的总黄酮。结果发现，在料液比1∶50，超声功率350 W，超声时间45 min，温度70±3℃条件下，总黄酮的提取率最高，约为37 mg/g。研究发现，马尾松松针中主要含有7种黄酮类化合物成分，分别为花旗松素、花旗松素-3'-O-β-D-葡萄糖甙、儿茶素、柚皮素7-O-β-D葡萄糖甙、6-C-甲基香树-7-O-β-D-葡萄糖甙、花旗松素-3'-O-β-D-(6"-O-苯乙酞基)-葡萄糖甙和圣草酚-3'-O-β-D-葡萄糖甙[9]。槲皮素是马尾松松针中重要的黄酮类化合物，学名2-(3,4-二羟苯基)-3,5,7-三羟基-1-苯并吡喃-4-酮，槲皮素具有止咳、平喘、祛痰等功效，且在清除自由基等方面有显著效果。张雪辉等人[10]利用乙醇浸提法提取马尾松松针槲皮素，得出槲皮素提取的最佳条件为乙醇体积分数70%，浸提温度60℃，浸提时间90 min，料液比1∶20，在此条件下马尾松松针槲皮素提取率为2.649%。松针中含有的化学物质原花青素是另一种重要的黄酮类化合物，原花青素是以不同数量的儿茶素和表儿茶素为单元缩合而成的多酚类聚合物，可以使α-葡萄糖苷酶的催化活性降低，进而降低血糖浓度。此外，松针黄酮化合物具有抗氧化、调节血脂等理化活性。研究表明，给高血脂大鼠喂饮松针黄酮后，其血清脂质过氧化物有所降低和红细胞超氧化物歧化酶（SOD）有所提高[11]，且研究表明，儿茶素是马尾松松针中具有显著抗氧化效果的活性组分[12-13]。

1.3 多糖

多糖，又称多聚糖，是指由10个以上单糖通过糖苷键结合而成的一类聚合糖高分子碳水化合物。由于多糖中含有亲水基因，属亲水性物质，因此常利用热水浸提法从松针中提取[14]。为提高得率，可利用微波或超声波等辅助热水浸提，如许丽丽等人[15]利用微波辅助水浸提马尾松松针中的多糖，以多糖得率为评测指标，利用正交试验法优化工艺条件，得出的最佳提取条件为微波功率800 W，微波时间150 s，料液比1∶30，此条件下多糖得率为3.92%。松针多糖可改善因肥胖而引起的高血脂及肝脏中的脂质堆积，因此在降血脂和减肥方面具有广阔的发展前景[16]，此外松针多糖还具有抗氧化、抗病毒、抗肿瘤、抗炎症等多种生物活性。

1.4 木脂素

木脂素类化合物是由苯丙素衍生物（C6-C3单体）氧化聚合而成的天然化合物。马尾松松针木脂素多呈游离状态，亲脂性较强，一般提取时先采用甲醇或丙醇等亲水性溶剂提取总浸膏，再用石油醚、氯仿、乙醚、乙酸乙酯等依次萃取，可得到极性不同的部分。Shen Z B等人[17]最早从马尾松松针乙酸乙酯部分分离得到了一种木脂素左旋马尾松树脂醇[(-)-massoniresinol]，研究发现马尾松松针中总木脂素含量约为25.18%[18]。马尾松木脂素具有抗肿瘤、抗病毒、抗炎、抗氧化和增强心血管系统等多种功能特性，尤其是石油醚和乙酸乙酯提取成分是抗肿瘤活性最强的部位。

1.5 莽草酸

莽草酸，化学名为3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-羧酸，具有抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗炎、镇痛、抗血栓形成等多种药理作用，是世界卫生组织推荐的抗H5N1型禽流感病毒药物Tamiflu（达菲）的基本原料[19]。木兰科八角属植物八角茴香是各种植物中莽草酸含量最高的物种，研究发现桂林地区八角茴香中莽草酸的含量为5.87%～8.21%，是目前莽草酸提取的主要原料。陈骁熠等人[20]研究发现马尾松松针中莽草酸含量为5.17%，因此，马尾松松针可作为新的莽草酸原料加以开发利用。

1.6 其他成分

除上述成分外，马尾松松针还含有较多其他成分，如维生素、蛋白质、微量元素和脂肪酸等。松针中的维B、维C和维E高于一般的水果和蔬菜，可以起到延缓人体衰老、预防心血管疾病、抗癌等效果；松针中蛋白质含量为9.8%，且含有人体必需的8种氨基酸，具有较高的营养价值；松针含有钙、磷、铁、锌、硒等40余种微量元素；马尾松松针粗脂肪含量为10.63%，且主要为不饱和脂肪酸（亚油酸占30%以上）[21]。

2 马尾松松针活性成分提取物的应用

马尾松松针活性成分提取物目前已被广泛应用于食品、饮料、医药和化妆品等领域，如制备成松针茶、松针粉、松针功能酒、松针浸膏、松针饲料等。

2.1 松针饮品

《本草纲目·李时珍》记载道：“别录细切，以水及面饮服之，或捣屑丸服，可断谷及治恶疾。”常见松针茶的制作方式多为水煮和焖茶，工序一般为采集→选材→清洗→晾干→切段→浸泡→松针茶，在用法上与茶叶相差无几，这一简单的操作流程很大程度上保留了马尾松松针中对人体有益的活性物质，松针茶在降低血脂水平、镇咳祛痰、提高血红蛋白活性，以及抗衰老、抗疲劳等方面有显著作用，在保健方面有着亟待开发的潜力。但是由于没有添加调味物质，口感稍差，略有涩味。目前的研究趋势是利用松针与其他可食用食品复配制作出气味、色泽、口感和外观较佳的复合饮品，如将松针原汁与葡萄原汁、山楂原汁、白砂糖等复配制备出松针葡萄复合饮料、松针山楂复合饮料等[22-24]。就目前而言，松针饮品相关的研究仍然相当匮乏，究其原因可能是由于松针中主要生物活性成分的种类仍不明确、活性成分的分离技术尚不成熟、松针产品松脂气味较重，且不同品种、不同季节采集松针活性成分的含量和种类均有所差异等。

2.2 食物防腐剂

研究表明，松针活性提取物中含有抑菌物质，在酸性条件下比常用的一些食品防腐剂效果更佳，其中黄酮类物质在细菌抑制方面效果尤其明显。黄晓敏等人[25]利用丙酮为溶剂提取马尾松松针黄酮类化合物，并测试了该提取物对食品腐败菌的抑菌效果，发现其对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌等均具有一定的抑制作用。由于松针活性提取物是非人工合成物质，对机体不产生毒害作用，且松针资源量庞大可再生。因此，松针活性提取物在食品防腐剂领域有着极大的优势和可开发性。

2.3 松针饲料

松针中含有畜禽、鱼类等生长所需的各种活性物质和营养元素，在饲料中添加适量的松针粉对禽类生长发育、增强抵抗力和提高生殖功能等具有明显的促进作用；同时可使畜禽的毛、羽富有光泽，肉、蛋富有天然色泽，从而提高活畜和畜产品的商品价值[26]。利用松针饲喂畜禽可起到节约饲料、降低饲料成本的作用，而且松针毒性甚微，用于牲畜饲用安全可靠。