木本海棠活性物质研究进展

庄雨涵，王荣，杜茜

（南京师范大学泰州学院 化学与生物工程学院，江苏泰州 225300）

海棠是苹果属（Malus）多种植物和木瓜属（Chaenomeles）几种植物的通称与俗称[1]，通常苹果（Apple）的果实直径大于5 cm，而海棠（Crabapple）的果实直径小于5 cm[2]。木本海棠广泛分布在欧洲、亚洲和南美洲[3-4]，我国拥有非常丰富的海棠资源，拥有最多的苹果属植物种数和特有种种数，是世界海棠的多样性中心。木本海棠的花、果实和叶片等器官中富含多种活性物质，具有抗菌消炎、抗疲劳、抗氧化以及降血糖等作用[5-15]，常被制成保健茶和保健饮料等饮品[16]。

本文综述了木本海棠植物体内所含类黄酮、类胡萝卜素、氨基酸、酚类、单宁类、有机酸和多糖等生物活性物质的研究进展，为拓展海棠种质资源及海棠功能性产品研发提供一定的参考。

1 主要活性物质

1.1 类黄酮

类黄酮化合物（Flavonoids）又名生物类黄酮化合物（Bioflavonoids），广泛存在于高等植物的根、茎、叶、花、果实等组织与器官中，其中许多花、果实和叶片的颜色是由类黄酮所形成的[17]。

目前，从苹果属植物中鉴定出的类黄酮类化合物有70 种，木本海棠中的类黄酮化合物主要包括花色苷、黄酮醇、二氢查尔酮、黄烷醇和二氢黄酮醇等[18]。

李娜[19]以119 个观赏海棠品种作为研究对象，并利用光谱测定法进行测定，发现海棠各品种叶片中均含有花色苷，花色苷含量是影响海棠叶片呈色的重要原因之一。王耀峰等[20]对湖北海棠叶片中总黄酮提取工艺进行研究，发现使用乙醇浸提法效果最佳，所提取的总黄酮含量达到4.5720%。汤努尔·瓦力拜[21]以三叶海棠的绿色、黄色和红色系叶片为实验材料，利用紫外分光光度计法和高效液相色谱法检测了色素种类与含量，发现绿色叶片总黄酮含量为45 364.01 mg/kg，红色叶片总黄酮含量为57 254.28 mg/kg，三叶海棠叶片中的色素有花色苷。张往祥等[22]利用UV-2450 紫外-可见分光光度计和Unispec-SC 光谱分析仪的反射光谱指标测定发现海棠花内富含花色苷，粉色系的B2 子色系在大蕾期色彩红艳，花色苷含量为0.090 mg/g。刘小微[23]以4种果肉颜色不同的海棠果实和红富士苹果作为材料，分析了黄酮的种类与含量，发现红果肉海棠总黄酮含量为（24 559.51±161.79）mgRE/100 g，红丽海棠总黄酮含量为（17 537.89±194.15）mgRE/100 g。

1.2 类胡萝卜素

类胡萝卜素广泛合成于所有光合生物中，在光合生物光合器官中，类胡萝卜素与叶绿素都是光合成与光保护必需色素；在非光合器官中，则发挥抗氧化、清除自由基等生物活性[25]。

郑恬静等[26]以王族海棠（Malus royalty）和光辉海棠（Malus radiant）秋季（8—10 月）成熟叶片为试验材料，发现类胡萝卜素的含量变化导致了光辉海棠叶色的变化。龚洪泳等[27]以34 个海棠（Malus spp.）品种为试验材料，用光谱法与溶液法测定了叶片中类胡萝卜素的含量，发现类胡萝卜素绝对含量与相对含量拟合的相关系数为R2=0.999 4。汤努尔·瓦力拜等[28]以三叶海棠的绿色、黄色和红色系的叶片为材料，利用紫外可见分光光度法和高效液相色谱法对色素进行了定性定量检测，发现三叶海棠叶片中的色素有类胡萝卜素。韩玲玲等[29]以包头地区引种的6 个海棠品种为试材，采用比色法测定了海棠叶片的色素，发现叶片内含有类胡萝卜素。李玲等[30]利用紫外可见分光光度计、薄层层析色谱法、高效液相色谱仪二极管阵列检测器（HPLC-DAD）鉴定了王族海棠叶片色素，发现王族海棠叶片内含有类胡萝卜素。裘靓[31]以77 个观赏海棠品种为实验材料，采用光谱法和高效液相色谱测定发现海棠的花瓣中含有类胡萝卜素。

1.3 氨基酸

氨基酸是人生命活动中不可或缺的重要基础物质，也是影响色、香、味等品质指标的重要因素之一[32-34]。某些必需氨基酸的种类、含量及相互比例往往决定着植物果实中蛋白质的营养价值。

王海英等[35]测定了变叶海棠（Malus toringoides）和花叶海棠（Malus transitoria）叶片和果实中的蛋白质和氨基酸含量，发现变叶海棠的蛋白质含量为25.16%，花叶海棠的蛋白质含量为27.50%，二者果实中都含有l7 种氨基酸，其中包括7 种必需氨基酸。关爱年等[36]利用氨基酸自动分析仪，分析了12 种果树砧木种子，发现黄海棠中含有较多的氨基酸。张计育[37]以湖北海棠为试验材料，发现其中含有较多的氨基酸。云金虎等[38]采集15 个海棠品种的嫩芽并制作成海棠叶茶，利用全自动氨基酸分析仪检测了其中游离氨基酸的含量和种类，发现15 个海棠品种叶茶都含有17 种氨基酸，游离氨基酸的总量为655.12 ～3 059.69 mg/100 g，必需氨基酸占氨基酸总量的8.49%～37.53%。

1.4 酚类

多酚是植物资源中含量较高的活性物质，影响着动物的代谢和生化过程。王莹[39]以茶山海棠的春、夏、秋叶为研究对象，分别以自然冲泡法和磨碎浸提两种方式采用分光光度法测定多酚类的质量分数，发现茶山海棠的多酚类质量分数在0.51%～1.55%。刘小微[23]以4 种不同果肉颜色的海棠果实和红富士苹果作为试验材料，发现海棠果实单体酚含量都高于苹果。王猛[40]以16 个苹果属的海棠品种为试验材料，分析了这些海棠的花、叶、果实中的抗氧化活性成分，发现海棠中的主要酚类物质有根皮苷、绿原酸、香草酸和芦丁。李嫒等[41]测定了4 种海棠果实提取物的总多酚含量为405.99 ～663.30 mgGAE/100 g，发现5 种果实多酚提取物中单体酚主要有原花青素B1、原花青素B2、儿茶素、表儿茶素等。李楠等[24]以14种海棠果实为材料，发现多酚含量为62.96 ～87.86 mgGAE/100 g 鲜质量，其中贴梗海棠多酚含量最高。张磊[43]采用了反相高效液相色谱法测定了19 个苹果属（品）种叶片、花瓣和果实中酚类物质的含量和组成，在19 个苹果属（品）种不同器官中一共检测到了17 种酚类物质。

1.5 单宁类

单宁是一类在紫外线光区有强烈吸收能力的天然物质，海棠中的单宁能够有效地抑制酪氨酸酶活性，可用于食品保鲜及皮肤美白等方面。

王蕊[44]以海棠果为试验材料，发现海棠果单宁由缩合单宁和水解单宁共同组成。张亮[45]采用柱色谱来分离化合物，分析了昆明山海棠单宁的化学成分。盖瑞等[46]以48 个杂交海棠株系的果实为试验材料，测定了海棠果实的单宁含量，发现单宁含量最高可达到苹果的33.4 倍。韩伟等[47]研究分析了贴梗海棠扦插后插穗内部单宁的含量，发现单宁含量先上升后下降。谢琼等[48]公布了FD 显色分光光度法测定新疆海棠果中单宁的测定方法。许晓岗等[49]以垂丝海棠（Malus halliana）和楸子（Malus prunifolia）的生根过程为研究内容，选取不同插穗类型、不同时期的生长枝插穗以及不同芽位生长枝插穗，并测定其单宁含量。

1.6 有机酸

海棠中富含有机酸，可补充人体的细胞内液，从而具有生津止渴的效果，此外还具有促进消化的作用。

王文元等[50]研究分析了15 个观赏海棠品种的8 个果实品质指标，发现有机酸含量为第1 主成分的主要代表。穆茜等[51]以扬州市江都区国家种质资源圃中主栽的16 个海棠品种果实为试材，对其进行聚类分析，发现海棠成熟果实中有机酸积累以苹果酸为主。薛玉梅等[52]采用中和法测定了不同产地木瓜中有机酸的含量，含量最低为3.33%。贾旭梅等[53]以2 年生垂丝海棠苗为试材，通过盆栽浇灌Hogland 营养液的方法，模拟5 种不同浓度盐碱复合胁迫对其光合色素、光合参数、叶绿素荧光参数及渗透调节物质的影响，发现有机酸在100 mmol/L 浓度下达到峰值，脯氨酸可作为评价垂丝海棠耐盐碱能力的有效指标。

1.7 多糖

多糖广泛存在于动植物及微生物中，具有多种生物活性，包括改善便秘、调节肠道菌群和增强免疫等功效，且具有一定的体外促凝血活性，可作为一种潜在的止血药。

贾琳斐[54]以海红果为试验材料，提取其中的海红果多糖，并用现代分离技术进行分离纯化，获得了均一组分多糖。卫强等[55]在单因素实验的基础上，采用Box-Behnken 中心组合实验和响应面分析法，研究了提取时间、超声波功率、液料比对垂丝海棠叶多糖含量的影响，发现垂丝海棠叶多糖（超声）还原Fe3+能力较强。王锦红等[56]采用硫酸苯酚法，以无水葡萄糖为对照品，于485 nm 处测定吸光度，测定秋海棠药材中多糖的含量，发现地下部分中多糖的含量最高，地上部位和全草含量较低。卫强等[57]在单因素实验的基础上，采用Box-Behnken 中心组合实验和响应面分析法，研究提取时间、微波功率、料液比对垂丝海棠花中多糖含量的影响，确立最佳提取工艺，发现微波辅助提取较常规提取具有效率高、时间短的优势。

2 主要功效

2.1 抗氧化

大量研究表明，海棠类黄酮、多糖、多酚和类胡萝卜素在体内外均有抗氧化能力。郭东艳等[58]以48只成年雌性大鼠为研究对象，发现湖北海棠总黄酮对卵巢早衰大鼠卵巢及骨质疏松具有一定的治疗保护作用，其作用机制可能与体内抗氧化能力、增强颗粒细胞内雌激素受体的表达密切相关。贾琳斐[54]以海红果为原料，对海红果多糖进行提取，并用现代分离技术进行分离纯化，发现海红果粗多糖具有较强的还原能力。王汝华等[42]以冬红海棠果实为试验材料，进行了DPPH 和羟基自由基清除实验，发现酚类化合物具有很强的抗氧化活性，且冬红海棠多酚对过氧化氢诱导的红细胞氧化损伤有保护作用。李嫒[59]以西府海棠、朱砂海棠和王族海棠3 个海棠品种为试验材料，测定了其清除DPPH 及ABTS 自由基能力，发现其具有抗氧化能力。李楠[60]以10 种不同的野生型海棠果实为试材，发现海棠类胡萝卜素物质在体内外均有抗氧化能力，在非光合器官具有抗氧化、清除自由基等特性[25]。

2.2 抗凝血

康文艺等[61]提取垂丝海棠花多糖进行凝血试验，发现垂丝海棠花多糖具有一定的体外促凝血活性，可作为一种潜在的止血药。崔丽丽[62]以垂丝海棠花为材料，鉴定出了7 个化合物，以活化部分凝血酶时间（APTT）、凝血酶原时间（PT）、凝血酶时间（TT）、纤维蛋白原（FIB）评价各部位和化合物抗凝血活性，发现垂丝海棠花70%乙醇总浸膏、40%甲醇部位、60%甲醇部位、甲醇部位和化合物17 均具有较好的体外抗凝血活性。肖莉等[63]采用小鼠扭体法、热板法及断尾出血时间（BT）、最大耐受量（MTD）测定法，发现盾叶秋海棠根茎乙醇提取物（ALE）具有显著的镇痛及抗凝血作用。

2.3 抗肿瘤

研究表明海棠多酚类物质在体内外均有抗肿瘤能力。刘小微[23]以4 种果肉颜色不同的海棠果实（亚当海棠、西府海棠、红丽海棠和海红果）和红富士苹果作为试验材料，发现4 种海棠果实和红富士苹果中5 种醇提物对人结肠癌细胞SW480、食管癌细胞CaEs-17、胃癌细胞BGC-803 等都具有不同程度的抑制细胞增殖的作用。当达到最佳浓度时，其抑制率可以达到70%左右。其中，红果肉海棠（亚当、红丽）对肿瘤细胞的毒性作用强于黄果肉海棠（海红果、西府海棠），红富士苹果对肿瘤细胞的毒性作用最低。

2.4 其他生物活性

研究表明，海棠单宁物质在体内外均有抑制酪氨酸酶活性能力，可用于食品保鲜及皮肤美白等方面。王蕊[44]以海棠果为材料，发现海棠果单宁是一种混合单宁，由缩合单宁和水解单宁共同组成，能够有效地抑制酪氨酸酶活性。

另外，研究表明海棠单宁物质在体内外均有耐盐、清除亚硝酸盐能力。王莹[39]以茶山海棠的春、夏、秋叶为研究对象，发现夏叶具有更强的清除亚硝酸盐的效果。

3 展望

我国木本海棠资源丰富，全国各地均有分布，尤其是该属植物中如湖北海棠、垂丝海棠（M. halliana）等少数几个品种还是我国的特有品种。然而国内外对于木本海棠的研究多集中于其种质资源与观赏特性，研究其活性物质也仅集中于少数几个品种上。因此，为提高木本海棠种质资源的利用率，从中寻找具有良好生物活性的化学成分，创制生物活性物质含量高的海棠种质，并利用海棠活性物质的各种功效研究出海棠功能性产品，有必要对该植物的其他品种进行系统的研究分析，建议当前应从以下3 个方面着手研究。

3.1 海棠果实加工利用

海棠果实中含有较高的多糖、花青素、类黄酮物质以及人体必需氨基酸。花青素和类黄酮物质具有很强的抗氧化能力，多糖类在食品加工等方面具有良好的作用，还可以作为乳化剂等[64]。因此，对海棠果实进行加工利用，制成果酱、水果罐头和果汁等，能够为功能性天然绿色植物开辟一条新的途径。

3.2 嫩叶制茶

茶是世界三大饮料之一，作为一种保健饮料深受人们的欢迎。目前，市面上已经开发少数品种海棠嫩叶制茶。如云金虎等[38]采集海棠嫩芽并制作成海棠叶茶，其必需氨基酸占氨基酸总量的8.49%～37.53%。

3.3 花香纯露的制备

环境污染极易造成皮肤干燥和老化，自由基及其诱导的氧化反应也是导致衰老和某些疾病的重要因素。目前在美容化妆领域使用合成抗氧化剂已非常普遍，但研究发现合成抗氧化剂有潜在的生物毒副作用。芳香植物中存在天然抗氧化物质，可高效清除体内自由基，因此从天然药用植物中寻找合适的抗氧化剂已成为研究热点。海棠花瓣中含有类黄酮、花色苷等物质，具有较好的抗氧化作用，制备海棠纯露可以应用于化妆品、保健品、日常生活用品等诸多方面，因此具有较高的商业价值。