葛根的化学成分、生物活性及加工利用研究进展

范春华，常 磊

（1.山东省济宁市任城区唐口街道农业综合服务中心，山东济宁 272061；2.山东省济宁市任城区农业农村局，山东济宁 272100）

葛根（Puerariae lobataeRadix）是豆科植物野葛（Pueraria lobata(Willd.)Ohwi）的干燥根，粉葛是豆科植物甘葛藤（P.thomsoniiBenth）的干燥根，二者均味甘、辛，性凉，归脾、胃、肺经，在中医古籍中皆称为“葛”[1]，在临床应用中均作“葛根”使用。葛属植物还包括食用葛、峨眉葛、三裂叶野葛、须弥葛等，在广东、云南、四川、贵州等地均有种植。葛根中含有丰富的营养成分，《神农本草经》中记载葛根可“主消渴、身大热、呕吐、诸痹、起阴气、解诸毒”[2]。现代医学研究表明其在心血管疾病的治疗中具有显著作用，也被应用于解酒、免疫调节、肝脏保护、抗糖尿病、抗肿瘤、抗病毒、抗炎等方面[3]。作为良好的食品资源，葛根被用于日常烹饪和饼干、馒头、冰激凌等的加工中。

葛根在我国种植范围广，资源丰富，但是由于存储和加工技术的缺乏，导致其营养功能和食用价值没有充分发挥和利用。为进一步提高葛根的资源利用度和新产品的开发，本文对葛根的化学成分、生物活性及加工利用现状进行了综述，为深入葛根系列功能性产品的研究和经济效益的提高提供参考。

1 葛根的化学成分

葛根中存在诸多化学成分，除淀粉外，还有异黄酮类、三萜类、香豆素类、皂苷类、生物碱类、多糖类及人体所必需的氨基酸和矿物质等[4]。

1.1 异黄酮类

异黄酮类是葛根主要的生物活性成分，来源于葛根木栓层的外部薄壁组织。异黄酮又被称为植物雌激素，属于植物次生代谢产物。目前，从葛根中分离出的异黄酮类化合物包括3′-羟基葛根素、葛根素、葛根素芹菜糖苷、3′-甲氧基葛根素、葛根素-6′′-O-木糖苷、大豆苷、染料木苷、芒柄花素、大豆苷元、3′-羟基新葛根素、3′-甲氧基葛根素、补骨脂异黄酮（Corylin）、5-Hydroxy-2,3,4,5-tetrahy-dro-1H-benzo [c]azepin-1-one、4-O-β-D-吡喃葡萄糖氧基苯甲酸、7,2′,4′-trihydroxyisoflavone、3′-methoxy daidzein、6a,11a-脱氢紫檀素-葛檀素三种异黄酮、3′-methoxyneopuerarin A 和3′-methoxyneopuerarin B[5-9]。其中葛根素是葛根中异黄酮的主要代表成分。在《中国药典》中，葛根素被用作葛根品质鉴别的评价指标。

1.2 萜类和皂苷类

萜类和皂苷类是葛属中存在的另一主要成分，具有抗肿瘤和保肝的作用。葛根中的三萜类化合物包括Soyasapogenol A、Soyasapogenol B、(6S,9R)-长寿花糖苷、3β-羟基-5α,6α-环氧-7-大柱香波龙烯-9-酮（3β-Hydroxy-5α,6α-epoxy-7-megastigmen-9-one）Blum-enol A、刺槐皂苷III（Kaikasaponin III）、葛酚苷（Pueroside）、3-O-[rhamnopyranosyl-pentosyl (1 →2)gluc-uronopyranosy]sophoradiol、槐二醇（Sophoradiol）、大豆皂醇（Soyasapogenol）[10-12]。此外，Chen 等[13]首次从葛根中分离得到了两种齐墩果烷型三萜皂苷，分别命名为pedunsaponin D 和pedunsaponin E。Arao 等[14]首次分离得到四个齐墩果烷型三萜苷，分别命名为kudzusaponins SA1、SA2、SA3 和C1。

1.3 淀粉和多糖

淀粉是葛根的主要营养成分，新鲜葛根中的淀粉含量约为15%～34.2%[15]。葛根淀粉粒较小，为不规则多边形，其粒径小于玉米淀粉，呈C 型晶型结构，直链淀粉和支链淀粉的含量分别为18.29%和77.24%。葛根淀粉糊具有黏性和弹性，在加热糊化初期呈透明状态，黏度高，淀粉凝胶在冷冻情况下不易脱水收缩，常作为食品配料，可代替亲水胶体[16]。翟建华[17]比较了葛根淀粉变性的酸处理条件，在分别加入3%盐酸、3%硫酸、1%草酸后得到透明度好、热糊稳定性好和凝胶性好的改性淀粉，说明酸的种类对葛根淀粉的变性起到关键作用。江慧娟[18]采用酶解、交联和酯化等方法制得结构性能稳定的交联酯化葛根多孔淀粉，包埋紫苏籽油后明显增强其抗氧化活性。

对葛根多糖的研究主要集中在提取分离工艺方法上。董洲[19]通过水提醇沉法结合阴离子交换柱层析和葡聚糖凝胶柱层析分离得到中性多糖GE-1 和酸性多糖GE-2。郭怡等[20]在料液比1∶50（g/mL）、压强300 MPa、保压时间3 min 条件下得到的多糖提取率为23.81 mg/g。许歆瑶[21]采用单因素和响应面法优化葛根多糖的超声提取工艺，并采用阴离子交换层析和高效凝胶色谱进行纯化，建立并使用柱前衍生-加压毛细管色谱法得出粉葛中的单糖组成为葡萄糖、甘露糖、鼠李糖和岩藻糖，柴葛单糖组成为葡萄糖和甘露糖。

1.4 香豆素类和其他成分

葛根中的香豆素多为简单的苯骈α-吡喃酮类。研究表明香豆素成分具有抗凝血、抗菌、抗氧化和抗肿瘤等作用[22]。目前从葛根中分离得到的有香豆雌酚（Coumestrol）、葛根酚（Puerarol）、槐香豆素A（Sophoracoumestan A）、3,9-dihydroxy-8-methoxy-7-(3-hydroxy-3-methylbutyl)-coumestan（mirificoumestanhydrate）、3,9 -dihydroxy -8 -methoxy -7 -(2,3 -dihydroxy -3 -methylbutyl)-coumestan（mirificoumestan glycol）等。除以上成分外，从葛根中分离得到成分还包括邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯、β-谷甾醇棕榈酸酯、β-谷甾醇、尿囊素、长寿花糖苷等。

2 葛根的生物活性

2.1 改善心脑血管功能

2.1.1 降血压

葛根中的异黄酮类成分具有扩张血管的作用，可起到降血压的功效。郭丽娜等[23]采用网络药理学发现葛根的有效活性成分可以作用于112 个靶点，推测TNF、VCAM1、IL6、ESR2、CYP3A4、PTGS1、PTGS2 等靶点可能涉及到葛根的作用机制，其中CYP3A4 可能与降血压有关。李心芯等[24]发现葛根提取物可通过调节肠道菌群，降低高盐饮食小鼠血压。

2.1.2 抗动脉粥样硬化、降血脂和改善心肌缺血

葛根中的多糖、葛根素及其衍生物具有改善和预防动脉粥样硬化的作用。Bao 等[25-26]研究表明葛根素抗动脉粥样硬化的作用机制主要有降低血液中动脉粥样硬化指数、抑制血管平滑肌细胞增殖、抑制泡沫细胞的形成、抗炎、抗凝和抗血栓和改善血管内皮功能等。阚晓月[27]将两种葛根多糖用于高血脂症的小鼠，发现多糖脂质体比多糖原料药的活性更好。赵甘剑[28]将葛根素给予压力超负荷心肌肥厚的大鼠，结果表明葛根素可调节Nrf2 抑制心肌肥厚，上调自身代谢。

2.1.3 抗心律失常

心律失常是冠心病、心肌梗死、心肌缺血等疾病的并发症。葛根素可延长心肌细胞动作电位，起到控制心率的效果，作用机制主要是抑制KvLQT1、Kir2.1 和Kir2.3的电流通路，阻滞整流钾通道的激活。徐浩[29]研究表明葛根素可延长大鼠心室肌细胞动作电位时程，通过直接作用于细胞膜内表面或间接作用于β肾上腺素受体-PKA-cAMP 信号通路，达到对KvLQT1 通道电流的抑制作用。刘功来等[30]研究表明葛根提取液在心肌缺血再灌注小鼠模型中，使心律失常的发生率明显降低，作用机制可能是提高了Na+-K+-ATPase 活性，调节膜两侧离子浓度平衡，还可能与葛根素的抗氧化能力有关。

2.2 抗肿瘤

葛根素对于部分肿瘤细胞具有抑制和诱导细胞凋亡作用。李冰等[31]研究表明葛根素可使PI3K/AKT/p53 信号通路的相关蛋白表达下调，减少部分mRNA 表达水平，抑制MG63 细胞增殖，诱导细胞凋亡。杨洁等[32]发现葛根素对MMP-2 和MMP-9 转移基因表达的抑制作用，可减弱小细胞肺癌的迁移。刘建军等[33]发现葛根素作用于肿瘤细胞的磷脂酰肌醇3-激酶/AKT 信号通路和丝裂原活化蛋白激酶信号通路，激活下游信号分子，促进肿瘤细胞凋亡，控制其转移和增殖速度，使细胞周期停滞。此外，张莉华等[34]阐明葛根是以多成分、多靶点、多通路的复杂形式发挥其抗肿瘤作用，其调控靶点包括CRABP2CR、HSD17B1 和TTR 等，以上靶点与诱导细胞凋亡有关，提示了葛根抗肿瘤机制的研究方向。

2.3 抗炎、抗氧化

葛根中的大豆苷元和染料木素等具有抗氧化和抗炎活性。Jin 等[35]发现羽扇豆酮和羽扇豆醇降低了一氧化氮的产生，羽扇豆醇还表现出对活性氧的抑制作用。Jeon等[36]研究表明葛根素可以下调NF-κB 和抑制促炎介质的分泌，调节Nrf2 的表达发挥抗氧化能力。Wang 等[37]研究发现葛根素显著抑制了eotaxin-3 的表达，具有预防过敏性炎症的作用。

3 葛根的加工利用现状

传统葛根常用于鲜食、炒菜、煲汤和饮茶，近年来，因其含有丰富的淀粉、异黄酮类和膳食纤维等营养成分，在国内外陆续出现了葛根系列产品的开发。

3.1 葛根粉制品

新鲜葛根的含水量高，不易储存，常干制成片或粉状，用于存储、销售和进一步加工。葛根粉作为配料已被添加在面条、馒头、蛋糕、面包和饼干中，可以获得独特的风味，提高产品的性能。苏光林等[38]在面粉中加入了葛根和山药粉，制得的挂面具有葛根的香气，口感爽滑。冯莉[39]采用葛根全粉和精粉作为辅料，制作了葛根蛋糕，全粉的黄酮保留率较高，质构优良。邱婧然等[40]采用模糊数学结合响应面法制作了葛根红枣饼干，其味道浓郁，形态美观，色泽优良。

3.2 葛根发酵制品

经过发酵制得的葛根醋、葛根酒、葛根乳制品具有较高的黄酮含量，提升了营养价值。赵红年等[41]以葛根和高粱为原料，酿造山西老陈醋，其葛根素含量达到75.5 mg/dL。赖盈盈等[42]以葛根粉、全脂奶粉和白砂糖为原料制作葛根酸奶，其抗氧化作用均高于原味酸奶。魏劲松等[43]以葛根为原料制作了葛根酒，检测出30 种香气成分，由醇类、酯类、酸类、醛类等成分相互协调，形成了其独特的风味。

3.3 葛根保健产品

具有保健作用的葛根天然功能饮料、果蔬复合饮料和醒酒保健饮料的开发也深受研究者和消费者的青睐。李晓彤[44]研发了以葛根和黄精为原料的保健型饮料，该饮料对羟自由基和DPPH 的清除率可达到92.27%和83.33%，并具有较低的血糖指数。向丽萍等[45]以葛根、魔芋、菠菜等为辅料添加至猕猴桃酒渣中，制作了适合糖尿病人食用的低糖、高纤维素和具有抗氧化作用的果酱。陈醇等[46]以枳椇子提取物、葛根提取物、牛磺酸、酵母粉和益生菌为原料混合配制成解酒复合配方，实验结果表明该配方具有短时速效解酒功能，且长期食用可预防酒精性肝损伤。

3.4 葛根加工副产物的利用

目前我国葛根产品类型得到了丰富，但是由于起步较日本等国家晚，对外出口产品以初级加工品为主，缺乏高附加值产品的开发。葛根渣作为葛根淀粉加工后的主要副产物，含有异黄酮等功能成分，具有较高的利用价值。李方桥等[47]以葛根渣和谷壳为基质，优选大球盖菇栽培的最佳配方，通过添加不同比例的葛根渣，大球盖菇实体的营养成分均提高，其中总黄酮含量均提高35%以上。李梦楚等[48]优化了葛根渣膳食纤维的制备条件，通过对比发现酶解温度66 ℃，时间30 min，按1∶3 的比例添加3%的复合酶可制备粒径为0.246 mm 的膳食纤维；酶解温度60 ℃，时间60 min，按1∶4 的比例添加3%的复合酶可制备粒径为0.147 mm 的膳食纤维。

4 展望

我国葛根的产地资源丰富，品种多样，具有很大发展潜力。目前在葛根化学成分和生物活性领域已取得了较大研究进展，其产品的多样性也逐渐丰富。但葛根产品依然以葛根粉、葛根淀粉为主，缺乏对生物活性成分利用及功能产品的开发推广，限制了葛根系列产品的优化和出口。因此，应进一步充分利用葛根资源，丰富和提高葛根高附加值产品的开发和规模化生产，为我国葛根产业的发展赋予新活力。