银杏全资源主要成分与功能活性

吴 平，姚 芳，祁兴普，刘 萍，王海波，徐嘉蔓，郑海松（江苏农牧科技职业学院食品科技学院，江苏泰州 225300）

银杏作为地球上古老的遗存植物之一，已有上亿年的历史。它曾广泛分布于北半球，但由于地球气候的急剧变化，在第四纪冰河时期后只独存于东亚。因此，幸存下来的银杏成为种子植物最古老的“活化石”之一。目前，我国银杏资源广泛地分布在山东、贵州、四川、福建和云南等地，覆盖全国22个省、自治区和直辖市[1]。研究表明，银杏果含银杏内酯、三萜类和生物碱等[2]；银杏叶含黄酮、原花青素、萜内酯、羧酸、儿茶素、非黄酮苷类等[3]；银杏花中含有黄酮、酚酸、聚异戊烯醇等[4]；银杏树中也含有黄酮类和内酯类物质[5]。正是由于内含这些具有生物功能活性的物质，银杏才作为“药食同源”的植物资源被广泛地开发与利用。本文就银杏果、银杏叶、银杏花和银杏树全资源的主要物质成分以及各功能活性展开详细综述，旨在为银杏资源在食品、医药、保健和饲料等领域的精准利用提供有价值的参考。

1 银杏资源的主要物质成分

1.1 银杏果

银杏果，又称白果，我国产量占全世界的70%左右。它的各成分含量见表1。其中，银杏果的主要成分为淀粉（73.97%）、非淀粉多糖（3.08%）、蛋白质（12.61%）、多肽（2.2%）、脂肪（4.3%）和粗纤维（2.19%）。尽管银杏果的蛋白含量不算高，但氨基酸组成丰富，属于优质蛋白。它的蛋白分子量分布较为均匀，77%的亚基集中在31～100 kDa，其中主要的银杏果蛋白亚基为21和32 kDa[6]；必需氨基酸含量占氨基酸总量高达38.82%[7]。另外，银杏果还有一些含量较低，但对机体有着重要作用的化合物以及微量元素，如总黄酮醇苷、双黄酮、萜内酯等[8]，以及K、Ca、Mg、Fe、Zn、Mn和Cu等微量元素[9]。

表1 银杏果和外种皮营养成分及含量[7−11]Table 1 Nutritional components and contents of Ginkgo biloba and its episperm[7−11]

纵观银杏果，其药用成分包括黄酮类、萜类物质和双黄酮等；其营养成分包括蛋白质、淀粉、脂肪、游离氨基酸以及微量元素等，其中淀粉和蛋白质等成分经研究发现其也具有一定的药用成分。此外，银杏果还具有少量的中毒性成分，如白果毒、银杏酸、氰苷和4’-O-甲基吡哆醇（MPN）等[8,11]。

1.2 银杏叶

我国银杏叶资源十分丰富，是银杏叶的主要产地。银杏叶中的化学物质种类繁多、成分复杂，富含20多种黄酮类化合物、萜类、多酚、维生素、氨基酸、微量元素和酚酸类等[12]。表2显示，银杏叶成分中含有总糖（16.80%）、蛋白质（5.60%）和粗脂肪（3.60%）；并且氨基酸组成平衡且必需氨基酸含量占比达到了总氨基酸含量的38.77%，其有望成为高营养价值的食品添加剂。同时，银杏叶中微量元素种类多、含量较高，特别是Fe作为人体必需微量元素更是达到了488.4 mg/kg，而Ca、Mg、K、Sr元素也均超过了100 mg/kg，它们对人体心血管等系统有着重要的生理功能[13]。此外，银杏叶中也含有萜类（4.2 mg/g）、黄酮类（16.6 mg/g）和多酚类（68.9 mg/g）等活性物质[13−15]；还包含一些银杏酚酸类物质，尽管其具有一定的抗炎、抗菌活性，但银杏酸也具有致突变和致敏性以及细胞毒性，它的含量是评价银杏叶制品质量高低的关键指标之一。

表2 银杏叶成分及含量[13−16]Table 2 Main components and contents of Ginkgo biloba leaves[13−16]

1.3 银杏花

银杏花及花粉中的营养成分与含量与银杏叶相比有所差异，同时花粉中富含黄酮类和其他营养成分，推测银杏花提取物要比其叶子活性更好[4]。目前国内外对银杏花营养成分的研究较少，因此对其化学成分进行系统性和深入地研究很有必要。表3显示，银杏花粉中总黄酮含量为21.12 mg/g，高于叶片中的含量（16.6 mg/g，表2）；其中类黄酮化合物槲皮素（0.27 mg/g）、山奈酚（7.54 mg/g）和异鼠李素（0.23 mg/g）含量均较高，有研究报道它们在抗氧化、预防心血管疾病、抗肿瘤等方面有着重要功效[17−18]。另外，其内酯和VB2也较高，说明其营养价值确实高于银杏叶片。它的必需氨基酸含量为5.66 g/100 g，相比于总氨基酸含量，占比也达23.86%；各类氨基酸组成平衡，特别是谷氨酸（Glu）和脯氨酸（Pro）含量更是达到了4.50和5.38 g/100 g，前者可降低肠道炎性细胞因子，缓解肠道损伤[19]；后者参与细胞增殖和胎儿生长发育[20]。两种氨基酸对机体均有重要作用。

表3 银杏花化学成分及含量[21−22]Table 3 Main chemical components and contents of Ginkgo biloba flowers[21−22]

1.4 银杏树

相比于银杏果、银杏叶和银杏花，银杏树资源的开发和利用报道较少。银杏树是我国特有树种，因它的木材质地良好、纹理直、光泽度好，素有“银香木”之美誉。其干缩性小加上不易变形、不开裂以及耐腐蚀性强的特点，银杏树木常用于乐器、家具、建筑等。有研究报道显示银杏树同样具有一些营养成分。表4显示，银杏树不同部位的黄酮类化合物含量有所差别，从树木的空间结构由上至下分析，枝桠中含量（皮：0.41 mg/g、材：0.035 mg/g）高于主干（皮：0.26 mg/g、材：0.018 mg/g），而主干高于树根（皮：0.12 mg/g、材：0.014 mg/g），这符合植物的生物合成规律。另外，枝桠属于采伐废弃料，其中较高的黄酮类化合物含量为银杏树枝桠资源的废物利用、增加其经济附加值提供了理论依据[5]。从银杏树结构的外部向内部分析，银杏树各部位外皮中黄酮（0.12～0.41 mg/g）含量普遍高于心材（0.014～0.035 mg/g），这意味着除银杏叶外，银杏树皮也可作为黄酮类物质提取的重要来源之一。银杏树在不同溶剂中的提取物，生物活性成分的含量也不相同。表5显示，在乙醚提取物中，主要含有丁基苯酚（44.01%）、芝麻素（18.62%）、十六酸甲酯（7.66%）、环己甲酸-2-甲基苯酯（7.61%）、邻苯二甲酸二乙酯（6.86%）和邻苯二甲酸-单-乙基己基酯（4.76%）。在复合溶剂提取物（乙醚:乙酸乙酯=1:1和1:3）中，分别含有芝麻素（33.89%）、γ-谷甾醇（41.53%）、4-羟基-苯甲醇（4.99%），以及丁基苯酚（72.06%）、环己甲酸-2-甲苯酯（10.24%）、邻苯二甲酸-单-乙基己基酯（7.52%）。而在超临界CO2提取物中，主要有丁基苯酚（41.29%）、芝麻素（13.47%）、十六酸甲酯（9.59%）和环己甲酸-2-甲基苯酯（8.67%）。这四种提取物中的主要共性成分有丁基苯酚、芝麻素和甾醇类物质等，它们与银杏树木材抑菌、抗腐能力有关[23]。

表4 银杏树中黄酮类化合物含量[5]Table 4 The contents of flavonoids in Ginkgo biloba tree[5]

表5 银杏树各提取物中成分[23]Table 5 Components in different extracts of Ginkgo biloba[23]

2 银杏资源的主要功能活性

2.1 降血压

传统的降压药物大多数源自于化学工艺的合成，难免有一定的副作用，人们迫切需要从天然产物中获取副作用小、安全可靠、价格低廉的药物。银杏中黄酮类化合物具有降血压功效，被广泛用于药品、保健品等领域。目前市场上约24%的银杏黄酮来源于其叶子提取物[24]。银杏叶提取物中黄酮类化合物通常作为一种自由基清除剂和血管扩张剂参与机体的新陈代谢，通过增强血管张力、改善管壁通透性来达到降血压作用；银杏果中黄酮类物质可促进冠状血管扩张[25]。银杏花总黄酮化合物中的槲皮素也可降低血压，其代谢产物异鼠李素、山奈酚均具有内皮非依赖性血管舒张作用，对主力动脉血管更为明显[26]。此外，它的降压作用还与氧化应激水平的变化[27]以及抑制一氧化氮合酶活性[28]有关。银杏果、叶、花均是黄酮类物质的提取来源，除银杏叶之外，果和花中的黄酮成分的低损与高效提取，将是银杏黄酮类物质开发与研究的新方向。

2.2 降血糖

糖尿病数十年来已发展成为全球主要公共卫生问题之一。它属于内分泌代谢疾病，严重影响到人类生命健康。银杏提取物能显著降低Ⅱ型糖尿病大鼠的高血糖症状，研究报道提示这与银杏多糖缓解胰岛β细胞损伤、银杏叶提取物激活SIRT1生长基因以提高线粒体功能降低血清MDA含量等有关[29−30]。具体机制如下。首先，银杏黄酮类物质可提高丝氨酸/苏氨酸激酶Akt磷酸化程度，被激活的Akt进一步促使葡萄糖转运蛋白-4（GLUT-4）向细胞膜的转移，促进葡萄糖的吸收，这是血糖降低的主要原因之一[31]。其次，银杏黄酮又与α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制活性显著相关[32]，它通过对α-葡萄糖苷酶的反竞争抑制作用，阻断了碳水化合物的分解，降低了机体内单糖含量，抑制餐后高血糖。此外，银杏种子中的胰蛋白酶抑制剂也可起到降血糖作用，通过提高机体胰脂联素水平，降低了单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）和转化生长因子-β1（TGF-β1）水平，从而达到控制糖尿病的目的[33]。另一个值得关注的是，银杏淀粉指数为36，是中等血糖指数食品。有研究报道表明，抗性淀粉可降低餐后血糖、缓解糖尿病症状[34]。最后，银杏中的活性多肽对机体血糖水平的降低也有显著效果，其降糖机理可能与胰岛素β细胞修复、加快机体葡萄糖磷酸化进程与葡萄糖代谢速率有关[35]。由上述研究可以看出，银杏活性物质降糖作用主要是通过阻断碳水化合物的分解、促进单糖吸收、降低糖尿病炎症因子等多种方式来实现的。这是从降低血糖的表观角度来进行的相关研究，另有相关报道从银杏活性成分降低机体血糖水平后、实现糖尿病症状缓解的潜在作用机制进行了探究。

糖尿病所致高血糖可引起心肌细胞钙调节异常，而银杏提取物可通过减少大鼠心肌细胞Ca2+通道蛋白mRNA表达水平，以缓解胞外Ca2+向胞内的超负荷转运、减轻心肌功能异常，这有助于糖尿病的治疗。银杏活性成分还可下调体内肾核炎症因子-κB和TGF-β1的表达，发挥对高血糖下肾脏的保护作用[36]。银杏提取物在显著降低机体空腹和餐后血糖后，同时还能通过升高脑血流、改善内皮因子（NO和ET-1）含量、维持血管张力，降低炎症因子（IL-1β）水平以减轻细胞的炎症反应，延缓了血管疾病的进展[37]。银杏活性成分在降低机体高血糖水平的同时，还能减缓由高血糖引起的糖尿病心脏、肾脏和血管并发症的进展，这证实了银杏提取物作用效果显著，是优质的天然降糖活性物质。

2.3 降血脂

高血脂症是人类健康三大杀手之一，患者数量呈逐年上升趋势。它不仅易引起冠心病、动脉粥样硬化、脑中风等，还会引发脂肪肝、高血压等危害人体健康的严重疾病。银杏叶提取物据报道可显著降低大鼠血清中胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）与低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平，从而降低冠心病发病率；同时提高高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平，并通过调节脂肪代谢来降低动脉粥样硬化等心血管疾病的发病率[38]。银杏叶中的黄酮类物质可清除由于脂质过氧化作用产生的过多自由基，以降低其对心脑血管内皮细胞的侵害作用[39]；此外，它在提高血清中HDL-C含量的同时，抑制了LDL-C含量，阻碍了机体内胆固醇的堆积，使其转为脂肪形式排出体外，从而减少血脂水平。而银杏内酯可阻断血小板活化因子与其受体的结合，改善血小板凝聚，降低血液粘稠度[40]。黄酮类和内酯类以及酚类物质可改善机体的高血脂症状[41]。银杏提取物还可通过抑制胆固醇合成与转运，提高机体脂蛋白脂肪酶和肝脂酶活性、增大胆汁酸的分泌量以提高胆固醇代谢速率来实现高血脂的调节[42]。高血脂也属于“三高”之一，银杏提取物降血脂作用的效果与机制研究成果将有助于开发新型调节血脂的药物。

2.4 抗氧化

氧化应激状态常常是细胞发生凋亡的一个重要途径，凋亡过程伴随着氧化应激过程以及ROS活性氧基团的产生过程[43]。而各类银杏提取物均具有较高的抗氧化活性，可起到缓解细胞氧化应激状态的效果。首先是银杏叶提取物，其含有多种黄酮类物质和萜内酯成分，丰富的酚羟基结构（多酚）[44]以及原花青素[45]，均有助于羟自由基和超氧阴离子自由基的清除，提高抗氧化酶GCLC的表达。银杏提取物能抑制大鼠肝细胞脂质过氧化，通过减少脂质过氧化和抗氧化能力的提高发挥对机体脊髓损伤的保护作用，并通过Keap1/Nrf2/ARE途径发挥其心肌细胞抗H/R所致的氧化损伤作用[46]。银杏叶黄酮还能清除亚硝酸盐并阻断亚硝胺合成、延缓运动性氧化并加快机体恢复[47]。其次，银杏内酯和银杏果多糖均可提高细胞内超氧化物歧化酶SOD和谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px 含量，降低丙二醛MDA含量发挥机体细胞的抗氧化作用[48]。银杏叶提取物中还有一些有机酸、氨基酸、单宁和生物碱等也具备抗氧化协同作用。此外，银杏果多肽的抗氧化性与多肽中的氨基酸种类有关，贾韶千[49]对银杏抗氧化肽进行分离鉴定后发现，两种小肽YVGD（Tyr-Val-Gly-Asp）和LGNTDYAVH（Leu-Gly-Asn-Thr-Asp-Tyr-Ala-Val-His）中均包括含酚羟基的Tyr、含非极性脂肪族基团的Val和Asp，因而表现出一定的抗氧化性。多肽与黄酮相互协同后，抗氧化活性更高[50]。最后，银杏种皮挥发性油成分也具有抗氧化性[51]。总之，银杏提取物是依靠银杏黄酮、多酚、花青素、内酯、多糖、多肽、脂肪以及一些酶实现抗氧化活性的。

2.5 抗衰老

目前，银杏的抗衰老功效已被逐步肯定。已有研究发现，银杏叶提取物可以促使大脑循环代谢速率增加，增强记忆力；减少海马区神经元丢失，起到抗衰老作用；缓解心肌结构的破坏、改善心肌老化，降低糖基化终末期产物含量，减少其在肾小球膜的沉积，同时抑制纤维因子的表达、阻断肾细胞纤维化进程，增加抗衰老基因Klotho蛋白的表达，最终使肾脏结构和功能得到一定程度的恢复[52]；通过降低MDA、提高ATPase和SOD活性来减缓红细胞的衰老以及激活脑内源性Nrf2-ARE通路，保护脑内黑质多巴胺能神经元[53]。银杏提取物制作的软膏等制品还可以改善皮肤光泽与弹性，延缓皮肤衰老[54]。

高浓度的血小板活化因子（PAF）可损伤神经细胞、降低脑血流量，从而引发炎症和加速衰老进程。而银杏黄酮可抑制PAF诱发的血小板聚集，可起到延缓衰老的目的。脂质过氧化的发生也是加速机体衰老的又一重要因素，其产生的自由基链反应及其次级代谢物会损伤细胞膜[55]。此时，银杏黄酮一方面挥发了其金属离子螯合作用，促使脂质过氧化物分解；另一方面，其清除自由基作用，还可缓解脂质过氧化过程；同时，它的减少NO含量的作用，抑制了神经细胞的凋亡，缓解了衰老[56]。银杏内酯可减少小鼠海马体中小胶质细胞、TNF-α和IL-1β因子数量，增强自然衰老小鼠的学习记忆能力；还能改善老年退行性疾病，辅助改善记忆功能；促进神经生长、防止神经脱鞘、防止老年痴呆[24,26]。银杏活性成分对机体大脑、心脏、皮肤、血液和神经细胞的抗衰老作用机制研究，为银杏相关保健产品的研发提供了理论基础。

2.6 抗炎

炎症是生命机体对损伤因子所产生的防御机制与反应。炎症反应包括急性和慢性两个病程，其中以血管反应为主的白细胞渗出是炎症的主要标志之一。在此过程中，细胞黏附分子参与了整个炎症反应，起到了重要的载体作用。据报道，银杏提取物对炎症反应有较好的抑制效果，其通过减少Aβ聚集与沉积，缓解了神经炎症[57]，这对开发神经退行性疾病相关靶向药物提供了新线索。从银杏叶中提取的多糖成分可通过充当P-选择素的配位阻断剂，以阻断P-选择素与其配体的相互识别作用，进而抑制中性粒细胞在血管内皮素上的滚动、黏附和渗出，产生抗炎作用[58]；还可通过调节炎症信号通路中炎症细胞内核转录因子-κB的表达，抑制TNF-α和IL-6等促炎细胞因子基因的表达水平，以及促炎介质iNOS和COX-2等的表达，发挥出抗炎活性[59]。银杏叶黄酮能减少哮喘模型小鼠体内引起气道炎症的嗜酸性粒细胞（EOS）数量，减轻EOS在肺部的聚集，缓解肺部炎症[60]。同时，它还能逆转抑郁模型大鼠血清以及海马炎症细胞因子水平，改善模型大鼠抑郁行为[61]。银杏果内酯也能明显地降低缺氧状态下模型大鼠脑中TNF-α、IL-6、IL-1β和干扰素-γ等炎性因子的含量；降低受过氧化氢诱导的人角质形成细胞（HaCaT）中SOD和GSH-Px含量的下降，减少活性氧ROS水平，提高抗炎活性；抑制心肌组织炎症反应和氧化应激反应；通过影响炎症因子和抗氧化作用减轻ApoE小鼠的动脉粥样硬化损伤[62−63]。银杏花提取物也是不可忽视的抗炎物质，其中含有的单体化合物白果素、异银杏黄素对巨噬细胞分泌的具有促炎作用的一氧化氮（NO）的抑制率超过80%，显著降低了其细胞毒性和促炎性[4]。银杏叶多糖和黄酮、银杏果内酯、银杏花提取物能分别从神经系统、体液循环、脑和心肺组织等层面上抑制炎症因子、缓解炎症的发展，这为天然抗炎药物的研制指引了新的研究方向。

2.7 抗菌

银杏中的种仁蛋白、多糖、黄酮类以及酚酸类等物质，均有抗菌能力。吴海霞[64]研究发现，银杏种仁多糖对枯草芽孢杆菌有抑制作用；而种仁蛋白对革兰氏阳性菌和阴性菌均有抑菌活性，其中对克雷伯杆菌的抑菌效果最好。其作用机理与菌体细胞壁破裂、渗透性变化、内容物流出、细胞崩解有关；此外，银杏种仁抑菌蛋白还会通过抑制胞内ATP酶活、β-半乳糖苷酶和碱性磷酸酶活性对受试菌的代谢产生负面作用[65]。银杏抗菌蛋白与多肽也具有抑菌能力，其所带的正电荷残基与菌体细胞膜负电荷通过静电相互作用吸引后，可对细胞膜产生损伤作用[66−67]。银杏多糖同样可以破坏细胞膜，但其与抗菌蛋白不同的是，多糖可以抑制菌体DNA和蛋白质合成，从而限制细菌生长[68]。银杏黄酮与糖类物质生产黄酮苷，可通过水解细胞壁糖苷键起到破坏细胞壁的作用，且该黄酮苷属于多酚类物质，偏酸的pH属性可导致细胞内蛋白质变性，进而发挥抑菌作用[69]。另外，银杏长链酚类、白果酸、白果酚和不同烷基侧链的漆树酸都是抗菌的主要物质，其中银杏酚酸对青霉菌抑菌作用最强，最小抑菌质量浓度为25 mg/mL[70]。银杏的抗菌、抑菌活性，赋予了其用作于天然防腐剂和抗菌剂的开发前景。

2.8 抗病毒

银杏相关提取物除上述生物活性外，还能对病毒有一定的抑制作用。在上世纪90年代时，就有相关报道提示，银杏提取物治疗乙型慢性活动型肝炎不仅可以提高机体免疫功能，还能增强抗乙肝病毒的能力[71]。杨芳[72]进一步研究发现，银杏叶提取物是通过抑制乙肝病毒表面抗原HBsAg和e抗原HBeAg活性来进行抗病毒的，且抑制作用呈剂量依赖效应。另外，乙肝病毒引起的肝脏疾病的逐渐恢复，还与银杏叶提取物具有血浆因子（外周血核因子-κB、TNFα、脂氧素A4、内毒素）调节能力有关[73]。银杏叶提取物中槲皮素、内酯还能通过抑制细胞凋亡效应酶Caspase-3活性、缓解宿主细胞凋亡作用，从而对甲型H1N1病毒以及慢病毒的胞内感染产生抑制作用[74−75]。银杏叶提取物以及银杏外种皮多糖可抑制新城疫病毒（NDV）活性，其含有的多糖类物质可显著降低NDV对宿主细胞的吸附和胞内增殖[76]。这对于禽类新城疫传染病的防治提供了基于天然植物提取物进行制剂开发的新思路。银杏种皮多糖的抗病毒功能不仅于此，它还具有抑制J亚群禽白血病病毒复制的作用。在宿主细胞中，外种皮多糖发挥出抑制该病毒基因表达、蛋白质合成和病毒繁殖的功效[77]。这一结果提示，加快开展银杏外种皮多糖类抗病毒制剂的研究，将对我国家禽养殖业的健康、绿色和可持续发展产生重要的意义。

3 总结与展望

我国是银杏资源大国，也是银杏叶、花、果、树等原料的主要产地之一。本文详细综述了银杏全资源的主要化学成分与其功能活性，其丰富的物质组成、微量元素等代表着银杏市场的潜力巨大。银杏的降血压、降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老、抗炎、抗菌和抗病毒功能活性奠定了其“药食同源”的理论基础，为银杏资源在食品、药品、保健和饲料等领域中的综合利用提供了应用依据。目前与银杏研究相关主要问题是研究领域过多集中在银杏叶、银杏果等银杏资源的提取物上，对于其中某种具体活性物质在产生功效作用的过程中发挥着何种具体生物学机制并不清晰，这就会造成一个“重应用、轻基础”的现象，从而产生银杏资源的一系列利用与推广上的阻力，特别是在“药食”领域，更为苛刻。此外，银杏中的白果毒、氰苷、银杏酸等毒性成分也不可忽视，在各类银杏制品开发与研究的同时，安全性永远是摆在第一位的。因此，银杏研究将来一段时间的研究方向一方面可转向更加“下沉”的基础研究中；另一方面，要注重安全性研究，开发各种“脱毒增效”的新手段、新方法、新技术也是研究重点之一。这样才能在既有“基础”理论、又有“应用”研究，加之“安全”保障的框架下，顺利地向国内外推广各类银杏制品，最终建设良性发展的银杏资源产业链。