黑果枸杞中活性成分的研究进展
2021-12-07邢丽杰刘帅光刘玉晗李先义罗瑞峰
邢丽杰,王 远,,刘帅光,刘玉晗,李先义,罗瑞峰
(1.新疆农垦科学院分析测试中心,新疆 石河子 832000;2.石河子大学食品学院,新疆石河子 832000)
黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr.)是一种多年生茄科(Solanceae)枸杞属(Lycium L.)灌木植物,果实多呈黑褐色球形,多分布于我国西北部的青海、甘肃、新疆、宁夏等地区。因其含有丰富的多糖、花色苷、黄酮和多酚等多种活性成分和氨基酸、矿物质等营养成分,被广泛用于药品和食品[1]。对黑果枸杞中的活性成分及其作用进行了综述。
1 活性成分
1.1 多糖
多糖是黑果枸杞中最主要的活性成分,具有提高机体免疫功能、抗氧化、抗肿瘤、降血脂、抗疲劳、抗病毒等生理活性功能[2]。Peng Q等人[3]研究发现,黑果枸杞中活性多糖主要由鼠李糖、阿拉伯糖、乳糖、半乳糖、木糖、甘露糖等按照一定相对摩尔比例组成。黑果枸杞中多糖的提取方法有溶剂提取、超声波提取、微波提取、生物酶法和超临界CO2萃取法等。其中,超声-微波协同萃取法为提取黑果枸杞多糖的最佳提取方法[4]。
1.2 原花青素
原花青素是黑果枸杞中重要活性成分之一,是由儿茶素、表儿茶素、表儿茶素、没食子酸酯通过C4-C6或C4-C8连接而成的不同聚合度的生物类黄酮混合物。黑果枸杞中原花青素(OPC)含量在自然界中天然植物中最高,其原花青素含量为16μg/g。原花青素是天然的自由基清除剂和抗氧化剂,具有护眼、抗辐射、预防糖尿病、保护大脑、抗肿瘤抑制细胞凋亡、美容等作用[5-6]。吕玉姣等人[7]认为原花青素的提取方法可分为溶剂提取法、微波辅助提取法、超声提取法、超声-微波协同提取技术、超临界流体提取法、酶提取法,按照需求可选择不同的提取方法。赵文娟等人[8]采用单因素及响应面优化法,优化了乙醇体积分数、提取温度和提取时间3个因素,测得黑果枸杞中原花青素含量为4.315%,且优化后的提取工艺安全、操作简单。许丹丹等人[9]以新疆黑果枸杞为原料,乙醇为提取剂,采用超声-微波回流法提取,经响应面优化,测得黑果枸杞中原花青素含量为10.23%,该方法操作简便、提取率高、耗能低。刘冰冰等人[10]使用纤维素酶酶法优化黑果枸杞中花青素提取工艺,最高提取率为9.47 mg/g,相比于未经酶解处理得率4.66 mg/g有了显著提高。
对于不同地区黑果枸杞中原花青素含量高低的比较也有相关研究。岳媛等人[11]采集青海、新疆、甘肃、内蒙古等地19份样品,分析黑果枸杞中原花青素含量,结果发现不同等级、产地的黑果枸杞中原花青素含量为0.540 4~2.375 4 g/100g,与黑果枸杞的等级、体积呈正相关,且不同产地黑果枸杞中原花青素含量由高到低排序为青海、甘肃、内蒙古、新疆。由于不同学者所选用的试验对象不同、检测方法不同所得出的黑果枸杞中原花青素含量的高低也不相同。刘翔[12]针对新疆不同产地的黑果枸杞中原花青素含量进行比较发现,新疆范围内黑果枸杞原花青素含量为3.17~16.94 mg/g,但北疆最大含量高于南疆。同时,驯化栽培的黑果枸杞品质高于野生黑果枸杞,且原花青素、花青素含量均高于野生。
1.3 花色苷类
花青素是一种天然色素,常存在于植物的花、叶片、果实、根茎中。自然界已知的花青素有20余种,常见有6种存在于植物中,分别是矢车菊色素(Cyanidin)、飞燕草色素(Delphinidin)、牵牛花色素(Petunidin)、天竺葵色素(Pelargonidin)、芍药色素(Peonidin)、锦葵色素(Malvidin)[13]。黑果枸杞中含有丰富的花色苷类物质,其含量分别是葡萄、树莓、紫甘蓝、蓝莓、紫薯的10.72,4.91,1.91,1.75,4.45倍[14]。有研究表明,黑果枸杞中花色苷类物质具有抗氧化、清除自由基、预防糖尿病、抗肿瘤、抗辐射、抗衰老等生理作用[15]。花色苷稳定性较差,其自身甲基化程度、pH值、温度、光照、金属离子和酶等都会对花色苷稳定性产生影响[16]。闫亚美等人[17]通过色价法、消光系数法、pH值示差法测得黑果枸杞中花色苷含量分别为8±0.6 mg/100 g,120±0.59 mg/100 g,160±0.91 mg/100 g。谭亮等人[18]采用紫外-可见光谱法结合高效液相色谱-电喷雾串联质谱对黑果枸杞中花色苷的组成及结构进行鉴定,结果表明黑果枸杞中花青素可能是飞燕草色素、牵牛花色素、锦葵色素及其衍生物中的一种或多种。
花色苷类的提取一般可分为有机溶剂萃取、微波辅助提取、超声辅助提取、酶辅助提取、超临界流体萃取等方法,按需求不同选取不同的提取方法。柳福智等人[19]通过单因素试验和正交试验发现,黑果枸杞中色素最佳提取工艺为料液比1∶20,5%盐酸和85%乙醇混合提取剂(溶剂比为1∶1),提取温度70℃,提取时间4 h,且对浸提率影响的因素从高到低依次为料液比、溶剂比、浸提温度、浸提时间。宋亮等人[20]通过超声波提取与有机溶剂提取结合的方式提取黑果枸杞中的花色苷,经过单因素和响应面试验设计优化所得最佳提取工艺条件为料液比1∶20(g∶mL),提取时间25.62 min,提取温度48.67℃,乙醇体积分数84.35%,测得花色苷平均含量野生为6.141 mg/g,人工种植为16.014 mg/g,人工种植含量远高于野生。刘康[21]采用酶辅助法提取黑果枸杞花色苷,在进行优化设计后确定最佳提取条件为提取温度38.21℃,提取时间37.27 min,果胶酶用量52.04 mg/100 g,提取率为19.51±0.21 mg/g。
1.4 黄酮
黑果枸杞中黄酮主要存在于叶片和果实中,黄酮具有抗氧化、抗衰老、抗菌、降血脂、抗心血管疾病等生理生化作用。但对其具体组成、提取方法等研究远不如多糖、花色苷。束彤等人[22]以柴达木黑果枸杞为原料,采用超高效液相色谱-质谱联用技术解析超临界CO2萃取物中黄酮类天然产物的结构,分析鉴定出芦丁、槲皮素-3-β-葡萄糖醛酸苷等13种黄酮化合物,并首次在黑果枸杞中发现了橙皮素和苜蓿素成分。吕海英等人[23]采用薄层层析-高效液相色谱法检测黑果枸杞叶中的黄酮成分,芦丁、木犀草素、异鼠李素、槲皮素和山奈素5种黄酮成分总量占黑果枸杞叶总黄酮含量的37.14%。李兆君等人[24]利用索氏提取法以75%乙醇为溶剂,提取得到黑果枸杞中总黄酮含量为2.710%。段亚云等人[25]利用响应面法对超声波-微波协同提取黑果枸杞叶总黄酮的工艺进行优化,发现对黑果枸杞叶中黄酮提取率的影响程度依次为料液比、乙醇体积分数、提取时间、微波功率。在纯化工艺上,艾克山·吾拉木等人[26]通过Box-behnken设计响应面法法优化了黑果枸杞总黄酮提取纯化的工艺,使黑果枸杞中总黄酮含量从4.54%提高到了43.19%,极大地提高了纯度。李淑珍等人[27]通过单因素试验和正交试验,采用AB-8型大孔树脂分离纯化得到黑果枸杞的总黄酮含量达28%,该工艺重复性、稳定性较好。
1.5 酚酸
酚酸是黑果枸杞中一类功能成分,主要存在与果实和叶片中。酚酸具有抗氧化、抗肿瘤、抑菌抗炎、保护肝脏心血管、提高免疫力的活性作用[28]。楼舒婷[29]采用化学提取法和体外消化法提取黑果枸杞中的总酚类物质,包括原儿茶酸、儿茶素、咖啡酸、绿原酸、对香豆酸、阿魏酸和对羟基苯甲酚等,同时研究发现青海黑果枸杞中的总酚、酚酸含量均高于新疆黑果枸杞。程礼芝等人[30]采用多种色谱分离纯化黑果枸杞多酚成分,并分离鉴定出反式阿魏酸、反式咖啡酸、对羟基肉桂酸、香草酸、原儿茶酸、对羟基苯甲酸、原儿茶醛等14种多酚化合物。目前,黑果枸杞中酚酸物质的种类和含量研究较多,但关于其作用机理研究较少。
1.6 甜菜碱
甜菜碱是一种季铵碱类物质,是黑果枸杞中较为重要的活性成分之一,具有调节体内渗透压、促进脂肪代谢、抑制脂肪肝等药理活性作用[31]。刘增根等人[32]采用反相高效液相色谱法测定柴达木黑果枸杞中甜菜碱的平均含量为1.34%。耿丹丹等人[33]采用离子色谱法测定不同地区黑果枸杞中的甜菜碱的含量,甘肃民勤县最高达19.58 mg/g,青海格尔木市最低为9.44 mg/g。
1.7 其他
孟庆艳等人[34]采用匀浆法提取新疆黑果枸杞中的鞣质,并使用紫外-可见分光光度法测定黑果枸杞中鞣质的平均含量为2.47%。于长春等人[35]采用GCMS对野生黑果枸杞中的脂肪酸分离鉴定并定量,测得黑果枸杞中脂肪酸含量为38.61 mg/g,且饱和脂肪酸为4.59 mg/g,不饱和脂肪酸34.02 mg/g。Altintas A等人[36]采用GC-MS法分析黑果枸杞中的挥发油成分,共检测出二十七烷、二十九烷、亚油酸乙酯等18种挥发油组分,占挥发油总量的80.4%。齐晶晶等人[37]通过对黑果枸杞乙酸乙酯萃取液进行化学成分分析,得到苯丙素类、黄酮类、香豆素类、木脂素、生物碱和萜类化合物等60种成分。李钦俊等人[38]对野生黑果枸杞进行营养成分分析评价和比较,结果表明黑果枸杞中除含有脂肪、蛋白质、氨基酸等常规营养成分外,也富含一定量的维生素和矿物质元素等。
2 活性作用
2.1 抗氧化
黑果枸中含有的花色苷、多糖、黄酮等活性物质,具有较强的抗氧化能力。尹民强等人[39]比较了黑果枸杞、红枸杞、黑醋栗干、蓝莓干、桑葚干和黑加仑葡萄干等6种水果的抗氧化能力,结果表明黑果枸杞具有更好的抗氧化能力,其抗羟自由基、抑制超氧阴离子和总抗氧化能力最强。王紫薇[40]研究发现,黑果枸杞提取物对人肝癌细胞(HepG2)氧化损伤具有保护作用,可使氧化损伤细胞早期凋亡率从25.52%降至8.92%~14.13%。此外,李永慧等人[41]通过给小鼠灌喂黑果枸杞口服液探究其对正常小鼠体内抗氧化活性的影响,结果表明低、高剂量的黑果枸杞口服液均能显著降低小鼠血清和肝组织中MDA水平,明显提高小鼠血清和肝组织中SOD,GSH-PX,T-AOC,CAT的活性[42]。
2.2 抗疲劳、抗衰老
曹茸茸等人[43]通过建立运动疲劳小鼠模型和电刺激蟾蜍离体腓肠肌标本探讨黑果枸杞抗疲劳作用,研究发现黑果枸杞中、高剂量组均可起到显著延长小鼠力竭游泳时间,增加小鼠肌糖原和肝糖原储备,黑果枸杞可缩短肌肉收缩达最大幅度所需时间,缩短疲劳恢复时间,具有缓解运动疲劳的作用。杨重晖等人[44]采用黑果枸杞蛋白试验得出了相似的结果,黑果枸杞蛋白能够显著降低MDA含量,提高SOD,GSH-Px,CAT的活力,即黑果枸杞蛋白能够起到延缓D-半乳糖诱导的小鼠衰老作用。
2.3 调节肠胃、心脑血管疾病
王莉等人[45]研究不同浓度黑果枸杞多糖对HFA小鼠肠道微生物的影响,结果表明灌喂黑果枸杞多糖组小鼠肠道中的乳酸杆菌、双歧杆菌数量较空白组显著增加,能改善HFA小鼠肠道菌群环境,有利于肠道健康。林丽等人[46]研究了使用黑果枸杞花色苷灌喂小鼠,结果表明主动脉、心脏和肝脏的病变程度明显轻于高脂组,可见黑果枸杞对小鼠动脉粥样硬化具有一定程度的干预、调节作用。陈伟等人[47]黑果枸杞多糖可通过调节Nocth通路中相关神经修复因子的表达,从而缓解小鼠慢性脑缺血引发的脑损伤,起到保护大脑的作用。
2.4 降血糖、血脂
陈晓琴[48]进行了黑果枸杞果实多糖的降血糖生物功效的研究。结果表明,黑果枸杞果实多糖剂量组血糖含量显著降低,具有一定的糖尿病防治作用。张静等人[49]通过研究黑果枸杞花色苷对胰脂肪酶活性及高脂诱导肥胖小鼠的影响发现,黑果枸杞能起到抑制胰脂肪酶活性。
2.5 其他
黑果枸杞还具备其他多种生理活性作用。艾克山·吾拉木[50]通过研究黑果枸杞抗肝癌活性发现黑果枸杞总黄酮纯化物对人肝癌细胞HepG-2的增殖有抑制作用,抑制率可高达98.27%,起到了抗肝癌、保肝、护肝的作用。段雅彬等人[51]通过黑果枸杞对X射线辐射损伤小鼠的保护作用及机制的研究发现,黑果枸杞能降低辐射后小鼠凋亡因子的含量,起到了一定程度的防辐射作用。
3 结语
黑果枸杞含有丰富的活性成分和生理活性作用越来越得到国内外学者和消费者的重视,被誉为“软黄金”的植物资源在食品研发、医药卫生、生理功能保健等方面具有十分巨大的发展前景。黑果枸杞中高含量花色苷、原花青素等活性成分开发潜力巨大。但现阶段黑果枸杞研究多集中在某些活性成分的提取、纯化、含量测定上,部分活性成分研究较少或尚属空白,亟待探索。生理活性作用方面研究报道数量较少,药理作用机制等方面也缺乏相关研究。此外,黑果枸杞产量较少、相关产品研发探索数量不足、宣传报道缺乏,市场供应短缺。随着重视程度的增加和进一步的深入研究,黑果枸杞的深度开发、应用将更加广阔。