玫瑰花化学成分质量评价及食用药用的研究进展
2022-11-13田谊红冯雅玲王馨怡张秋
田谊红 冯雅玲 王馨怡 张秋*
(1.国药控股北京有限公司北京 100077;2.国家药品监督管理局高级研修学院)
1 前言
玫瑰(Rosa rugosa)又名赤蔷薇、穿心玫瑰,是一种蔷薇科植物。玫瑰花是我国的传统名花之一,种植历史悠久,品种繁多,是常见的园林植物,其在食品、保健品、美容产品制作方面被广泛应用。中华人民共和国药典提到:“玫瑰花主治肝胃气痛、月经不调、赤白带下、食少口区恶,疮痛初起和跌打损伤等症状”。《本草正义》对其药用价值也有记载:“玫瑰花香气最浓,清而不浊,和而不猛,柔肝醒胃,行气活血,宣通窒滞而绝无辛温刚燥之弊,断推气分药之中,最有捷效而最驯良,芳香诸品,殆无其匹”。现代药理学研究表明:玫瑰花含有丰富的酚类物质、挥发性油、醇(苯甲醇、橙花醇、苯乙醇)、有机酸,以及多种色素、蜡质、胡萝卡素等,这些物质是玫瑰花重要的香气和功效成分。玫瑰花是一种名贵的药材,中医归纳了20多种由玫瑰花组成的中药配方:玫瑰花的花蕾入药有解郁醒脾、通经活血的功效;花根有顺气活血、杀菌收敛的作用;玫瑰酒可以降低血脂[1];玫瑰花瓣精炼出的玫瑰精油可以促进男性荷尔蒙及精子的发育、改善皮肤质地、促进血液循环和新陈代谢;同时,玫瑰花也是常用的妇科中药材,在妇科疾病的治疗方面功效显著[2]。近年来,有医学研究表明,玫瑰花提取物具有明显的抗病毒作用,已应用于艾滋病、白血病的治疗中,取得了显著效果。
本文简述了玫瑰花的化学成分、质量分析方法、药食同源研究进展,以期为进一步综合开发与利用玫瑰花的价值提供参考,促进其作为特色功能性食品、药品的研究和应用。
2 玫瑰花化学成分
玫瑰含有非常丰富的维生素A、B族、C等,还有多种氨基酸、多糖、生物碱等功效成分。玫瑰的维生素C含量非常高,可以达到弥猴桃的8倍、沙棘的20倍、苹果的700倍。玫瑰花中的蛋白质含量为16.33%,具有丰富的氨基酸。同时,玫瑰花还含有多种不饱和酸,其中包括3种人体必需的不饱和脂肪酸-亚油酸、亚麻酸和油酸,三者之和占总不饱和脂肪酸的99.75%。另外,玫瑰花还含有铁、铜、锶、锂、硒、铅、镉、锌、钴、锰等微量元素[3],具体含量见表1。工业利用后的玫瑰花渣中,还具有丰富的氨基酸、色素[4],以及多种挥发油。挥发油主要包括酚类(丁香酚、甲基丁香油酚)、醇类(香茅醇、苯甲醇、香叶醇、苯乙醇、芳樟醇、橙花醇、3-甲基-1-丁醇)、酯类(香茅醇甲酸酯、香茅醇乙酸酯、芳樟醇甲酸酯),及其他有机成分(反式-β-罗勒烯)等[5]。
表1 玫瑰花微量元素的含量(单位:mg/kg)
3 玫瑰花质量评价方法
3.1 色谱质谱法
色谱法是中药成分分离分析的最常用方法之一,根据流动相的状态,色谱法可分为4类:气相色谱法、液相色谱法、超临界流体色谱法和电色谱法。在玫瑰花的质量评价中,通常采用气相色谱或液相色谱对成分进行分离,并结合质谱等检测方法测定化合物的成分信息,实现分离和鉴定。吴文杰等[6]提出,在2010年后,LC-MS技术成为药食同源物质最常使用的分析技术,其次是HPLC技术,LC-MS技术在药食同源植物化学成分分析方面发展迅速。表2列举了利用LC-MS技术分析5种常见药食同源植物的功效成分[7-11]。王晓霞等[12]应用GC/MS法分析了云南食用玫瑰精油中的主要化学成分,可同时鉴定37种化学成分,占化合物检出总量的52.08%。周围等[13]利用全二维气相色谱-质谱分离法,分析了中国苦水玫瑰精油中的复杂天然产物,对色谱共流出组分的切割方式和时间进行了优化和研究,得到较好的分离效果。朱岳麟等[14]对我国新疆、山东平阴、北京妙峰山这3个产区的玫瑰精油与保加利亚产玫瑰精油的化学成分进行了定性定量地分析,发现4种玫瑰精油的主要成分和含量比例差异较大,其中香气物质含量的差异导致不同产区玫瑰精油的香气各异。
表2 药食同源植物中功效成分的LC-MS技术分析
3.2 指纹图谱法
中药指纹图谱是以图谱的形式描绘出中药的药效和化学成分之间的相关性,可以鉴别物质、量化质量并进行综合分析。目前,指纹图谱法已经越来越广泛地应用于中药材质量的评价,并逐渐成为国内外食品药品质量评价体系的热门方法。近年来,随着科技的发展,一些现代化技术也被不断整合应用于指纹图谱中,使指纹图谱技术对中药化学成分的分析和阐释更加全面、直观和立体[15]。
色谱与多种检测器联用后进行指纹图谱绘制,拥有强大的分离分析能力,能够实现各种波谱信息的定量和定性分析[16]。王彦淳等[17]采用UPLC技术对13份中国苦水玫瑰花水样品进行分析,利用归一化法,寻找并确定了这些样品共有的9个指纹峰,然后对比对照品的保留时间、紫外光谱图,进行结合定性鉴别,最终确定中国苦水玫瑰花的6个主要指纹峰为芳樟醇、香茅醇、丁香酚、苯乙醇、苯甲醇、4-松油醇,该指纹图谱已导入国家药品监督管理局推荐的“中药色谱指纹图谱相似度评价系统”指纹图谱软件,可以对未知样品进行自动匹配和鉴定。同时,该研究还对玫瑰花水样品的相似度进行了分析,发现指纹图谱的相似度评价可以作为一种系统性、综合性的评判标准,是对玫瑰花水进行质量控制的有效方法。
李向辉等[18]建立了新疆玫瑰花的红外指纹图谱,建立了相应的指纹图谱鉴定方法。该法利用红外一阶图谱、二阶倒数图谱、二维相关图谱构成的红外三级鉴别法,对月季花和玫瑰花的化合物组分差异进行分析。研究发现,2种花中的芳香类化合物差异的特征吸收峰主要是芳香类化合物,而玫瑰花与月季花化合物的二阶导数图谱则具有3个明显不同的特征吸收峰,分别是玫瑰花的1 455、1 317、1 156 cm-1,而二维相关图谱中相应吸收峰为990、1 050、1 075、1 110、1 190、1 260、1 350 cm-1。据此建立的红外指纹图谱鉴定技术,为快速鉴别月季花和玫瑰花提供了有效方法。
3.3 近红外光谱法
近红外光谱是介于可见光(Vis)和中红外(MIR)之间的电磁辐射波,是人们在吸收光谱中发现的第一个非可见光区。美国材料检测协会(ASTM)将近红外光谱区定义为780~2 526 nm。不同物质分子结构中S-H、N-H、O-H以及C-H等含氢基团所在分子的内部原子间产生振动,振动的合频和倍频吸收能量后会产生不同的谱带,通过对谱带、谱形的解析,可以分析出分子的不同结构,这就是近红外光谱技术的理论基础。近红外光谱的优势在于能够进行无损检测,在保留被测物完整的前提下,进行真伪、产地、种类的鉴别,以及质量安全测定等。
李宗朋等[19]利用簇类独立软模式法、偏最小二乘判别法和最小二乘支持向量机法构建了沙棘籽油、掺假沙棘籽油及其他植物油的红外光谱辨别模型,对234份样品进行了分析,辨别的正确率均达到100%。
Chen等[20]采用偏最小二乘法建立了菊花种类鉴别的红外光谱模型,对3个品种的菊花共计139批次样品进行鉴别,该法对大白菊、胡菊和小白菊3个品种的校正集准确率达到97.60%,96.65%和94.70%,预测集的准确率达到95.16%,86.11%和93.46%,可以快速、无损、有效地鉴别菊花种类。
3.4 高效毛细管电泳法(HPCE)
高效毛细管电泳法是近年发展较快的分析技术之一,在中药多糖的组成及含量测定中应用较多。在高压电场的毛细管中,不同成分的分配行为和淌度存在差异,高效毛细管电泳及就是利用这个原理实现分离分析。尤其是在进行单糖组成及含量测定时应用效果较好,在测定多糖含量上,也与传统的化学分析法的效果相当。但是高效毛细管电泳法的前处理需要柱前衍生,分离后与紫外检测(UV)器等相结合才能进行检测分析。
郭怀忠等[21]对传统化学分析法和高效毛细管电泳法在测定多糖方面的应用进行了比较,该研究采用热水对黄精多糖和玉竹多糖进行提取,然后用1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP)作为衍生化试剂,采用高效毛细管电泳法进行测定,结果表明,苯酚-硫酸法测定的多糖含量为4.39%~7.24%,毛细管电泳联合紫外检测器法测定的多糖含量为4.24%~7.86%,二者相当。采用硫酸进行多糖降解后,毛细管电泳联合紫外检测器法还可以测定黄精和玉竹多糖的单糖组成及其含量。由此可见,毛细管电泳不但可以分析多糖原组分,还可以对多糖降解后的单糖产物进行分析。
4 玫瑰花的食用药用价值
4.1 降血脂、降血糖的作用
玫瑰降血脂、血糖的作用主要来源于其丰富的膳食纤维、玫瑰黄酮及多种氨基酸。玫瑰富含大量的膳食纤维,膳食纤维不能被人体分解为葡萄糖,升糖指数较低,可作为糖尿病患者的常用食材。膳食纤维还可以结合胆汁盐,胆汁盐是胆固醇的代谢产物,与膳食纤维结合后排出体外,可以有效降低血清中胆固醇的浓度,进一步防治心脑血管疾病。此外,膳食纤维还具有促进胃肠蠕动的作用,能够有效防治便秘和降低肠道癌的发生率。兰卫等[22]通过观察小枝玫瑰提取物对糖尿病小鼠血糖情况及耐糖量的影响发现,玫瑰水提取物和醇提取物均能有效降低糖尿病小鼠的血糖,并且改善其耐糖量,且这种作用存在一定的剂量效应,且玫瑰的醇提取物较水提取物具有更高的降血糖作用。
除膳食纤维外,研究表明玫瑰黄酮和氨基酸也具有改善血糖、血脂的作用。周达等[23]用3种不同剂量的玫瑰黄酮提取液灌喂糖尿病小鼠,结果发现,当黄酮提取液浓度为32%时,可以显著降低小鼠的血糖水平,而最适宜剂量为300 mg/kg/d,降糖率可以达到26.0%。玫瑰花中含有高达34.42%的人体必需氨基酸,其中亮氨酸、精氨酸和苯丙氨酸的含量最高,亮氨酸是人体内唯一的生酮氨基酸,精氨酸具有抗氧化、降血脂的功效,还能够扩张血管,缓解心脑血管不适。
4.2 抗氧化作用
玫瑰含有大量的维生素C,维生素C是水溶性维生素,抗氧化活性较强,可以有效清除自由基,其与自由基结合后可以转变为脱氢抗坏血酸和单氢抗坏血酸,以清除自由基,故玫瑰花具有良好的抗氧化功效。同时,玫瑰含有丰富的微量元素,其中,锌、铜、锰是超氧化物歧化酶的重要组成元素,硒是组成硫氧还原酶和谷光甘肽过氧化酶(GSH-PX)的重要元素,这些酶能提高机体的免疫功能,具有很好的抗氧化功效。
此外,玫瑰花还含有丰富的维生素A、维生素B、维生素E、维生素K以及单宁酸等成分,对于促进血液循环、调理女性生理机能、防冻伤、防皱纹、改善内分泌失调、养颜美容有明显效果[24]。
4.3 抗肿瘤作用
玫瑰花中含有多种不饱和脂肪酸,其中亚油酸含量最高。HaY.L.等[25]在1990年研究发现,共轭亚油酸(Conjugated Linoleic Acid,CLA)对抑制胃癌的发生有显著效果,细胞培养结果表明,共轭亚油酸对人类的结肠直肠癌细胞、乳腺癌细胞、黑色素肿瘤培养物杀灭率可以达到20%~80%,同时共轭亚油酸还可以引发人类胃癌细胞凋亡,从而达到抑制胃癌的作用。
此外,玫瑰花可挥发部分也含有抗肿瘤物质,这些物质可以在其挥发油和芳香气味中收集,其挥发油和芳香气味的主要活性成分为香茅醇和丁香酚。其中,香茅醇能显著引起G1期阻滞并对人体乳腺癌MCF-7细胞增殖进行抑制,且随着香茅醇浓度的继续升高,达到一定程度时可以继续引起G2/M期阻滞,从而达到抑制肿瘤发展的作用;丁香酚能够增加乳腺癌MCF-7细胞在化疗过程中的氧化破坏、膜改变和核酸损伤,以此增加乳腺癌MCF-7细胞对化疗的敏感度,提高化疗的效果[26]。
5 食用药用玫瑰花发展前景
5.1 食用玫瑰花产品
在众多药食同源的食物中,玫瑰花应用广泛、产品种类繁多,我国食用玫瑰花的历史悠久、方式多样。玫瑰花从作为食品佐料增香提味开始,逐渐发展为食品主料被制成玫瑰花酒、花露酒、花饼、花饮料、花酱、花茶、凝胶软糖等。在云南,玫瑰常被作为食品原料制成玫瑰鲜花饼,是用清水将新鲜的玫瑰花瓣洗净后腌制,加糖搅拌,做成玫瑰馅儿,再与发酵后的面团混合做成圆饼形烤制而成。玫瑰花茶是我国特有的传统花茶之一,其含有芳樟醇、醇类化合物、萜烯类化合物等香气成分,因此具有馥郁玫瑰花香的独特香气。在我国,用玫瑰花制酒也有悠久的历史,李祥睿等[27]研究了玫瑰花制酒工艺,发现当玫瑰花瓣与水的比例为1∶90时,浸提温度50℃下保持6 h,加入果酒酵母及11%~12%糖、pH值4.5的玫瑰花瓣浸提液,在22~25℃的发酵温度下,玫瑰花酒的颜色、香气、口感最佳。
5.2 食用药用玫瑰发展前景
我国拥有2000多年的玫瑰栽培历史,拥有大量玫瑰花种植园,是玫瑰生产大国,种植的玫瑰花品种达100余种,其中以北京妙峰山玫瑰、甘肃苦水玫瑰、四川玫瑰花及山东平阴玫瑰最为有名。近年来,各地政府都在关注绿色食品的开发,但是我国部分玫瑰花食用产业当前仍停留在附加值较低的初级加工、粗加工阶段,部分种植园直接销售玫瑰花蕾,极大限制了该行业的高科技、高价值发展。应当充分利用玫瑰花的营养和药用特性,进一步提高对其食用和药用价值的认识,将玫瑰花的研发重点从基础食品制作延伸至深加工和综合利用方面,融合高新技术,聚焦玫瑰花高附加值加工产业,从高附加值食品、药品、化妆品着手,全方位创新拓展,开发系列产品,延伸玫瑰的全产业链,带动整个花卉产业的发展。
随着我国经济和科技水平的高质量发展,玫瑰花及其副产物的产品开发、质量评价、加工技术均有明显提高。在玫瑰精油的提取技术研究和提取设备研制等关键技术方面,已接近国际领先水平。利用高新分离技术可以提取玫瑰花中的芳香油、黄酮等功效成分,将这些活性成分用于化妆品、食品、医药行业,可以大幅提高玫瑰花全产业链的附加值,提高行业水平。