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余甘子种质资源及余甘子叶生物活性研究进展

2022-11-17程子贤郭思琪胡海娥李学莉白卫东

农产品加工 2022年13期
关键词:子叶提取物抗氧化

程子贤 ,郭思琪 , 姜 浩 ,2,3,胡海娥 ,李学莉 , 白卫东 ,2,3

(1.仲恺农业工程学院轻工食品学院,广东 广州 510225;2.广东省岭南特色食品科学与技术重点实验室,广东 广州 510225;3.仲恺农业工程学院现代农业工程创新研究院,广东 广州 510225;4.东鹏饮料(集团) 股份有限公司,广东 深圳 518055)

余甘子(Phyllanthus emblica L),俗称滇橄榄、油甘子、庵摩勒,隶属大戟科(Euphorbiaceae) 叶下珠属(Phyllanthus),在印度又被称为印度醋栗或amla,广泛分布于中国南部的亚热带和热带地区,尤其以干热河谷区分布最多,因其果实中含有多种药用成分,是我国著名的药用和食用植物,具有重要的药用前景[1-2]。余甘子植株主要为落叶小乔木和灌木,也有高杆乔木。其果实呈扁圆形、果皮薄、表面光滑。果实肉质多汁,初尝略带苦涩。《食物本草》记载,“庵摩勒、余甘子也,啖之,初觉味苦,良久更甘,故以名也。”

在营养学界,余甘子、山楂、白榄享有“世界三大杂果”的美誉;同时,因余甘子中维C 含量丰富,在医学界又有“天然维生素丸”的美称。如今,在联合国卫生组织发布的建议全世界推广的3种保健植物,余甘子便是其中之一,而中国科委更是将使用余甘子治疗疾病的价值推广计划正式列为“星火推广计划”[3]。因此,在当代盛行“回归自然”及习近平总书记的大健康理念下,将余甘子加工成不同功能的保健品和药品具有十分广泛的应用前景[4]。

1 余甘子种质资源分布及开发利用

余甘子在世界范围内皆有分布,原产地是印度、巴基斯坦、斯里兰卡、马来西亚、菲律宾、泰国等位于东经 70°~122°,北纬 1°~29°的亚热带和热带地区。目前,引种余甘子的国家主要是埃及、肯尼亚、古巴、南非、澳大利亚和美国等地,这其中又以印度和中国的种植面积最大,产量最多[5]。我国余甘子资源90%以上为野生和半野生状态,野生余甘子资源又以云南省最为丰富。在我国,率先开展余甘子良种栽培的地区是福建和广东,其中又以福建的人工种植、栽培面积最大[6]。通过对余甘子的地理气候差异、营养成分差异与其地理分布之间的相关性进行研究发现,我国余甘子种质资源与地理气候、营养成分具有显著的相关性。

1.1 受地理气候影响下的余甘子种质资源分布

中国林科院亚热带林业研究所通过对余甘子分布区的地理和气候因子进行分析,将余甘子的分布划分为湿润区、半湿润区和干热区。其中,分别是以云南元谋、元江和华坪为代表的干热河谷区,以云南会泽和四川西昌等地为代表的较湿润区,以及以广东、福建、广西和海南在内的湿润区[7]。福建地处于湿润区这一区的分布面积最大,湿润区内余甘子分布区域还包括广东、广西、海南及台湾。以云南元谋为代表的干热分布区零星分布于北纬23°30'以北的亚热带气候地区,光照充足热量丰富,但由于地形多为河谷,导致太阳辐射不易扩散,季风多被高耸的山峰阻挡,年蒸发量大于年降雨量,相对湿度也是余甘子分布区内最低(51%),因而形成干热气候。因地区气候条件恶劣,其他植物无法存活,而对环境具有较强适应能力的余甘子群落则分布较为广泛,余甘子林更是众多,该区余甘子叶尖小而厚且数量少,因为气孔密度为3 个地区中的最小,因此可以抵抗干旱的环境。以四川西昌为代表的半湿润区多数分布在1 000 m 以上,海拔较高、高温少雨、干湿季分明,以相对气温低、冬季温暖夏季凉爽,不分明的四季为主要特征。其地理条件复杂,植被类型多样,存在多种古代孑遗植物。该区的余甘子多生长在群落结构简单的草坡,余甘子叶较干热区相比大,但变化并不明显。最后,是以闽南为代表的湿润区,以该区为代表的主要包括广东、福建、海南及台湾地区。纬度较低,海拔也相对较低,多数在0~20 m,该地区年降雨量大、相对湿度大、温热条件好,因而分布面积是3 个地区最大,且余甘子叶相比前2 个地区来说,数量更多而且叶片更大[8]。熊仪俊等人[7]基于主分量分析和聚类分析把余甘子分布区域分为干热区、半湿润区和湿润区,这是相对于余甘子种群内部差异而言的,但从整体上来说,余甘子相比于其他植被而言,其所有生长区域均为气候条件较为恶劣的干热地区。

1.2 受营养成分影响下的余甘子种质资源的分布

王建超等人[8]基于对不同品种余甘子果实营养的主成分分析,发现综合得分排在前5 位的余甘子品种分别为“青皮‘兰丰1 号’甜种‘玻璃甘’榕甜”,其中广东省就占了4 个品种,表明广东省余甘子的营养品质较高。同时,通过主成分分析方法建立对福建漳州和广东潮州的16 份余甘子种质资源果实的综合品质评价模型,发现5 个品种(系) 综合评分最高,其中福建漳州就占了4 个品种,说明福建漳州的余甘子种质资源所含较多的抗坏血酸和有机酸,适宜作为功能食品加工原材料加以开发[9]。

2 余甘子种质资源开发利用的现状问题

相比于广东省来说,福建省的余甘子资源虽然栽培历史悠久,但存在树种退化、农户管理粗放,以及种植水平和科技含量相对较低等情况[8],另外福建省的余甘子资源相对丰富,但大多都是野生和半野生状态,缺乏全面的整理和发掘,虽然品种多样,但大多都是高度混杂,现有种类形状良莠不齐,商品价值也相对不理想,因而需要规范选育程序,筛选出性状优良的单株加以培育,建立良种品系,从而规范化种植和管理[10]。相比于此,广东省农科院从广东地方品种“矮种油甘”实生后代选出来的优良单株,2020年获广东省非主要农作物品种评定证书,并定名为“上湖仙油甘”,在广东揭阳地区大力推广种植[11]。

3 余甘子叶生物活性研究及利用

余甘子是维C 和各种矿物质的重要饮食来源,它还含有丰富的酚类化合物,如单宁、叶梅酚酸、叶梅酚、芦丁、姜黄素、杨梅酚、杨梅酚A 和杨梅酚B、没食子酸和鞣花酸等[12-13]。与此同时,该植物的不同部位具有抗糖尿病、抗菌、抗溃疡、保肝、胃和化学预防等特性[12,14]。

进入21 世纪以来,随着健康理念的增强,大众对保健食品的需求愈加增长。聚焦余甘子的功能性开发成为余甘子研究的热点。明《本草纲目》记载:“余甘果子,主补益气,久服轻身,延年益寿”。现代文献证明一些西亚国家,如伊朗、印度、阿富汗等地常将余甘子的果实、根和叶开发成为日常使用的药物[15]。现代药理研究结果表明,余甘子果实及树皮提取物具有调节脂质代谢、抗癌抗肿瘤、增强免疫、抗氧化、调节血脂异常、预防心脑血管疾病等多种生理活性功能。

余甘子果实提取物中的鞣酸主要通过阻断重组人CCAAT 增强子结合蛋白 (Recombinant Human CCAAT/enhancer binding protein ( C/EBP) Alpha,c/EBP-α) 的表达来抑制脂肪细胞的成熟,从而降低过氧化物酶体增殖物激活受体γ(Peroxisome proliferator-activated receptor γ,PPAR-γ) 的表达,最终抑制3T3-L1 脂肪细胞的生成,并诱导其死亡,从而达到调节脂质代谢的作用[16]。崔炳权等人[17]研究发现,余甘子提取物可以通过增加小鼠血清溶血素含量、促进T 淋巴细胞增殖,提高自然杀伤细胞(Natural killer cell,NK) 细胞活性等方式,显著增强小鼠免疫功能。现代医学证明,余甘子果实中维C含量极高且稳定性好,可以高度阻断N- 亚硝基化合物的合成,阻断率高达90%以上,有效预防了生物体致癌、致畸、致突变的可能,同时发现其所含超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD) 活性物质具有耐热、耐储藏特性、抗氧化、抗衰老等多方面的特性[18],因而受到人们的广泛关注。维C、钾等是衡量余甘子果实抗氧化能力的重要指标,故而是余甘子果实营养成分的重要指标,体现了余甘子果实可作为高维生素和高钾产品开发的潜能[8]。基于余甘子果实的开发利用为研究者研究余甘子副产物提供了理论依据,因此从余甘子的树皮中提取功能性成分成为了新的思路。

汪咏梅等人[19]从余甘子树皮提取物中发现其含有的原翠雀定- 原花青素混合物具有强抗氧化活性,可以抑制金属离子的络合和脂质过氧化。余甘子树皮提取物具备强抗氧化特性,因而余甘子树皮提取物在新型天然抗氧化剂和自由基清除剂开发过程中展示更多的可能性。黄燕等人[20]通过研究信号通路发现,余甘子叶中总黄酮通过抑制结肠癌潜在靶点因子表皮生长因子受体(Epidermal growth factor receptor,EGFR) 的活性,减少结肠癌的发生。传统医学体系中使用的药用植物,特别是余甘子在调节血脂异常和预防心血管疾病的治疗过程中展示了巨大的潜力,临床医学证明余甘子种子、果实及果肉提取物可以通过降低低密度脂蛋白和提高高密度脂蛋白水平有效地管理血脂异常,对于治疗血脂异常作用显著[21]。另外,纵观过往研究,可以发现针对余甘子种质资源的开发利用,主要围绕余甘子人工栽培和果实的加工利用,而对其副产物(余甘子叶子和树皮) 的生物活性研究未得到详细阐明。近年来,余甘子叶的化学成分研究逐渐成为热门话题,研究余甘子叶的功能活性,对于余甘子功能产品开发和种质资源创新利用有重要意义。

余甘子叶,又名油柑叶(《岭南采药录》),余甘子叶(广州部队《常用中草药手册》),是植物中药余甘子的干燥叶,也是余甘子重要的药用部位[22-25]。在印度医药治疗中,余甘子叶普遍被认为具有壮阳和清热的功能,同时还具有治疗呕吐、腹泻、慢性痢疾、哮喘及支气管炎的药用效果[26]。国内研究者的目光开始转向探究余甘子叶的功能性成分,周先丽等人[27]使用硅胶色谱法、Sephadex LH-20 凝胶柱色谱和高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography,HPLC) 等技术手段率先从余甘子叶中分离出corchoionoside C、2- 苯乙醇-β-D 葡萄糖苷、2- 苯乙基-D- 芸香苷、(7R,8S) -erythro-4,7,9,9'-tetrahydroxy-33'-dimethoxy-8-O-4'-neolignan-7-O-β-D-gl-ucopyranoside、 (7R, 8R)-threo-4,7,9-9'-tetrahydroxy-33'-dimethoxy-8-O-4'-neolignan-7-O-β-D-glucopyranoside 以及 quercetin-3-O-(4″meth-oxy)-α-L rahmnopyranosyl、naringenin-7-O-β-glucop-yranoside、杨梅苷、山奈甲黄素-3-O-α-L- 吡喃鼠李糖苷和quercetin-3-O-β-L-rhamnopyranoside,并证实了余甘子叶中还含有山奈酚-3-O-α-L- 鼠李糖苷。这对于指导余甘子叶化学成分的功能性应用提供了科学依据。随着对余甘子叶化学成分和药理学研究的深入开展,余甘子叶提取物具有的抗肿瘤、抗炎抑菌、抗氧化、增强免疫的生理功能逐渐走进人们的视野,并对调节人体生理健康发挥着极其重要的意义。根据现有的针对余甘子叶的生物活性药理研究进行如下综述。

3.1 抗肿瘤

现代医学证明,余甘子叶提取物可以在体内外均可通过诱导癌细胞的凋亡来抑制癌细胞的增殖。陈文雅研究发现余甘子叶中的总黄酮具有显著的抗肿瘤活性,对7种肿瘤细胞(即Bel-704、HepG-2、Hela、SGC7901、CNE-2、H460 和 A2780) 均有明显的抑制作用。且余甘子叶总黄酮可以通过提高特定蛋白质的Bax 的表达,从而达到肿瘤细胞增殖的效果,陈文雅[28]的试验结果显示余甘子叶总黄酮可以提高蛋白质Bax(Bcl-2-Associated X 的蛋白质,Bax)的表达,进一步降低Bcl-2 的表达量,进一步诱导细胞凋亡,最终达到抑制肿瘤细胞Bel-7404 增殖的目的。体内试验结果表明,余甘子叶总黄酮可以显著抑制Bel-7404 裸鼠移植瘤的生长。钟振国等人[29]研究余甘子叶中提取没食子酸和没食子酸乙酯的工艺过程,并从体外研究其提取物对于肿瘤细胞的抵抗作用。研究指出,没食子酸和没食子酸乙酯在体外对多种肿瘤细胞增殖有明显的抑制作用。同样,钟益宁首次对余甘子叶化学成分没食子酸进行抗人肝癌Bel-7404 药理作用研究,结果表明没食子酸能通过诱导癌细胞凋亡的方式来抑制人肝癌Bel-7404 细胞的增殖[30-31]。Zhao F 等人[32]发现可溶性余甘子提取物在50 mg/mL 时对至少3种细胞系 (MDA-MB-231、MDA-MB-435 和 MDA-MB-468) 都有有效的抗增殖活性,且从余甘子提取物中发现的槲皮素对于致癌物质的生长因子信号通路EGFR 具有显著的抑制作用,而槲皮素正是通过抑制EGFR 致癌生长信号PI3K 来实现这一作用的。

3.2 抗炎抑菌

纵观过往科学研究,发现余甘子叶提取物对于抑制细菌生长和抑制炎症具有奇特的功效,研究者对于其针对的菌株做了深入研究,并对其有效成分的具体部位做了详细的阐述。Ray 通过对印度本土105种植物抗微生物能力进行评估和筛选,发现当地作为传统应用药物的余甘果实可以抑杀较为常见的微生物(如金黄色葡萄球菌、沙门氏菌及霍乱弧菌等),但并没有对余甘子叶进行相关的抑菌研究,因而我国研究者对这一研究方向进行了深入挖掘。钟振国等人[33]的余甘子叶提取物体外抑菌试验结果表明,余甘子提取物对不同细菌均有同程度的抑制作用,常见的如对肺炎克雷伯杆菌、金黄色葡萄球菌敏感株、金黄色葡萄球菌耐药株、大肠杆菌、伤寒沙门菌、白色念珠菌等均有抑制作用。结果证实余甘子叶提取物具有抗菌作用,且有效成分集中在乙酸乙酯部位(又称cc 部位)。钟益宁[30]采用琼脂稀释法进行体外抗菌筛选试验,在前人的基础上进一步深入研究发现余甘子叶提取物各部位可以抑制6种致病菌株,而其中cc 部位对于金黄色葡萄球菌耐药株和肺炎克雷伯杆菌株的抑制作用最强。同时,通过建立慢性支气管炎并肺气肿大鼠模型,研究余甘子叶提取物cc 部位对慢性阻塞性肺疾病(COPD) 即慢性支气管炎并肺气肿大鼠的保护作用,结果表明余甘子叶提取物cc 部位对慢性支气管炎并肺气肿大鼠的支气管炎症及肺泡病理损害有明显保护作用,可以有效地减少支气管壁炎症细胞浸润及肺大疱形成,提高动脉血氧含量。有学者发现,用极性不同的溶剂去分别提取余甘子叶,并研究其抗炎活性。在此发现极性较大的提取物具有抑制因人体中性粒细胞迁移引起的脱颗粒作用;而乙醚提取物则能抑制血小板聚集,从而减少血液中的凝血中血栓烷B2的生成[34-35]。

3.3 抗氧化

抗氧化剂是一种通过与体内的自由基和其他活性氧发生反应保护体内的其他化学物质不受氧化反应的损害,从而阻碍氧化过程的物质。营养学家认为植物中含有的多酚类物质是天然抗氧化剂,而每一种抗氧化剂实际上都是一种氧化还原剂,在特定条件和浓度下都可能成为促进脂质过氧化和诱导DNA 损伤的氧化剂[36]。植物提取物的促氧化和抗氧化作用是由于两种活性的平衡,清除自由基的活性和对铁离子的还原能力[37]。前人的经验证明余甘子果实中所含的维C 抗氧化能力显著,而后续的研究者把目光转移到了废弃物余甘子叶的抗氧化能力上,研究显示余甘子叶联合药物提取液做成的功能性口服液可以有效改善小鼠机体抗氧化能力。郭富双等人[38]把余甘子叶提取物联合归芪补血口服液作用于小鼠,结果显示余甘子叶提取物联合归芪补血口服液通过降低丙二醛(Malondialdehyde,MDA) 水平,增加全血中谷胱甘肽(Glutathione,GSH) 含量,降低血清蛋白质羰基含量,显著提升总抗氧化能力(T-AOC) 含量和SOD 活力,从而有效改善小鼠机体抗氧化能力。

3.4 增强免疫

现代医学杂志证明余甘子叶提取物对于增强小鼠的非特异性免疫效果显著,黄燕等人[39-40]发现不同剂量的余甘子叶提取物均能明显增高荷瘤小鼠脾指数、胸腺指数、小鼠廓清指数、吞噬指数、NK 细胞活性、血清中人白细胞介素 2(Interleukin-2,IL-2)、肿瘤坏死因子TNF-2 的含量,这说明了余甘子叶提取物均能显著增强小鼠非特异性免疫。罗雪菲等人[41]通过研究余甘子叶提取物作用于荷瘤小鼠的外周T 淋巴细胞两大亚群CD4+、CD8+,一定剂量(0.991~1.982 g/kg) 就可使两大亚群比例回归正常值,从而调节外周T 淋巴细胞的相对值。

3.5 特殊生理活性功能

孟加拉达卡大学在研究余甘子叶的生理活性功能时发现,余甘子叶提取物可以恢复小鼠中砷介导的生长迟缓,部分恢复体重增加,降低砷毒性,保护小鼠的肝、肾和脾等器官[14]。这对于进一步探究余甘子叶对重金属介导的健康防治提供了方向。毒物学报告显示,余甘子叶水提物可以有效防治顺铂引起的大鼠肾毒性,改善顺铂引起的大鼠肾损伤[42]。以上研究者针对余甘子叶具有抗肿瘤、抗炎抑菌、抗氧化、增强免疫、防治重金属毒性的生理活性功能进行了深入的探究,为余甘子叶的开发利用提供指导意义。

4 结语

综合国内外的研究发现余甘子在防治癌症、抗菌抗炎、抗氧化、增强免疫、调节血脂异常等方面发挥奇特功效,这些独特的性质为余甘子在食品和医药领域的开发提供广阔的应用前景,随着国内外对余甘子的研究不断深入,从果实提取物到副产物(叶子) 提取物,余甘子的开发和利用将会进行全方位的开展,为未来对于植物提取物在生物医药领域的广泛应用提供理论参考。随着现代科技成果和高新技术产业的不断进步,将进一步为开发高品质的余甘子新产品提供技术支持,从而提高其生物利用率和产业附加值,促进天然产物资源的合理利用和地区经济的可持续发展。

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