天麻生物活性成分及功效研究进展

段 昊，闫文杰*

（北京联合大学生物化学工程学院，生物活性物质与功能食品北京市重点实验室，北京 100191）

天麻（Gastrodia elataBl.）为兰科天麻属植物，主要分布于我国云南、贵州、湖北、四川、陕西等地区，并在这些地区有悠久的食用历史。2020年，天麻被列入“食药物质”试点名单中。目前，云南和贵州两地也已发布食品安全地方标准，极大地促进了天麻在食品领域的应用，并为其在食品领域的合规使用提供了有效的依据。可以预见，随着试点工作的推进，将有效推动天麻在食品领域的研究和发展。因此，本文归纳了天麻在普通食品和保健食品等领域的使用依据，综述了天麻中的生物活性成分及功能的最新研究进展，并对天麻各功能的作用机制进行了系统的整理，以期为天麻在普通食品和保健食品领域的合规性应用及功能研究提供参考。

1 天麻的使用依据

天麻因其应用范围的不同，其使用依据也有所不同。目前天麻及相关商品主要应用的范围可大致分为4 类：地方特色食品、保健食品、药品（作为药材）、化妆品，各使用依据及其适用范围详见表1。

1.1 天麻作为地方特色食品的使用依据

2020年，国家卫生健康委员会和国家市场监督管理总局联合下发《关于对党参等9 种物质开展按照传统既是食品又是中药材的物质管理试点工作的通知》（国卫食品函〔2019〕311号），天麻位列其中。截至2022年10月，天麻已在云南、贵州、四川、重庆、安徽5 个省市开展了食药物质的试点工作。目前，云南、贵州两地已发布食品安全地方标准，其中云南推荐天麻的食用量为3 g/d，贵州推荐天麻的食用量为10 g/d。

综上，天麻目前可在云南、贵州两地作为食品使用，其使用依据须根据当地发布的食品安全地方标准的内容执行。同时，还需注意天麻作为食品原料使用时，其标签、说明书、广告、宣传信息等不得含有虚假内容，不得涉及疾病预防、治疗功能。其次，需明确孕妇、哺乳期妇女、婴幼儿及过敏体质等特殊人群不推荐食用，且仅可以用传统方式进行加工，如粉碎、切片、压榨、炒制、水煮、泡酒等。

1.2 天麻作为保健食品原料的使用依据

天麻作为保健食品原料使用时，其依据来源于原卫生部关于进一步规范保健食品原料管理的通知（卫法监发[2002]51号）附件2：可用于保健食品的物品名单。

同时，天麻提取物（醇提或水提）也可以作为保健食品原料使用，但须注意天麻提取物作为原料，在申报保健食品时，需提供详细的提取物生产工艺过程及参数说明，醇提物还需要有充分的安全性论证依据支持其符合保健食品长期食用、安全无毒等要求。同时，为保障天麻及其提取物原料在保健食品中使用的安全性及质量，还需制定科学合理的技术要求，并符合相应的、最新的食品安全标准。

1.3 天麻在药品及化妆品领域的使用依据

天麻作为中药材在药品中的使用依据为《中国药典（2020版）》一部，其规定天麻日用量为3～10 g。

天麻作为化妆品原料应用于化妆品中的使用依据为《已使用化妆品原料目录（2021年版）》的公告（2021年第62号），其规定应用于化妆品中的天麻原料共计两种，包括天麻根提取物和天麻提取物，均主要用于发用调理剂和皮肤调理剂。

2 天麻的生物活性成分

2.1 酚类化合物及其糖苷

酚类化合物是天麻中主要的活性成分物质，特别是其中被广泛应用和研究的天麻素（4-羟苄醇-4-Oβ-D-吡喃葡萄糖苷），在脑卒中、癫痫、阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）等神经系统疾病中应用效果十分明显，以天麻素制成的天麻素注射液也被广泛用于神经衰弱、神经衰弱综合征及血管神经性头痛等病症。据悉，目前已经从天麻中分离得到的酚类化合物及其糖苷达70多种（表2）。

表2 天麻中分离鉴定出的酚类化合物及其糖苷[1-2]Table 2 Phenolic compounds and their glycosides isolated and identified from Gastrodia elata[1-2]

1958年，刘星堦等[3]首次从天麻中分离得到香荚兰醇。1979年，冯孝章等[4]从天麻中分离出天麻素及其苷元对羟基苯甲醇等8 种成分。同年，周俊等[5-6]在天麻中分离出对羟基苯甲醇、对羟基苯甲醛等成分，并在天麻的后期研究中分离出3,4-二羟基苯甲醛、对羟苄基乙基醚等成分。1981年，Taguchi等[7]在天麻中发现了巴利森苷类化合物，并命名为tris(4-(β-D-glucopyranosyloxy) benzyl) citrate，其结构由3分子4-(β-D吡喃葡萄糖氧基)苄醇和1分子枸橼酸，经脱3分子H2O缩合而成。此后相继有学者分离得到了巴利森苷B、C、D、E、F、G等成分[8-10]。Huang等[11]从天麻中首次分离出具有神经保护作用的N6-(4-hydroxybenzyl)adenine riboside。郭庆兰等[12]利用MCI树脂吸附柱色谱、Sephadex LH-20凝胶柱色谱、硅胶柱色谱和制备型高效液相色谱等多种色谱分离手段，从天麻水提取物30% MCI树脂洗脱部位中分离得到4-羟基-3-(4-羟基-3-(4-羟基苄基)苄基)苄基乙基醚、4-羟基-3,5-二-(4-羟基苄基)苄基乙基醚、4-(4-(4-羟基苄氧基)苄基)苯酚等7 种化合物。

2.2 多糖类

研究表明，天麻多糖属水溶性多糖，结晶呈粉末状，是一种非还原性的非淀粉多糖[13]。目前，从天麻块茎中共分离得到了19 种多糖类化合物，详见表3。洪其明等[14]将天麻经过水提醇沉工艺，初步得到天麻粗多糖，再经DEAE-SePharose Fast Flow离子交换色谱柱层析和Sepharose CL-6B纯化获得均一多糖GBII，经鉴定，该多糖是由27 个葡萄糖组成的葡聚糖，以α-D-1,4葡萄糖苷键连接的葡萄糖构成主链，相对分子质量为4 300，水溶性好。李超等[15]首次从天麻中分离获得天麻多糖（GBP-I和GBP-II），两种多糖均由半乳糖、甘露糖、葡萄糖、鼠李糖、木糖组成。Qiu Hong等[16]从天麻中分离出两种α-D葡聚糖AGEW及WGEW。明建等[17]从天麻水溶性多糖中分离出WPGB-A-H，平均分子质量为28 840 Da，易溶于水，不含蛋白质、糖醛酸、核酸，属于非淀粉类多糖。

表3 天麻中多糖类化合物[1-2]Table 3 Polysaccharides in Gastrodia elata[1-2]

2.3 甾体及其苷类

目前，从天麻块茎中共分离得到了7 种甾体及其苷类化合物，详见表4。天麻新鲜块茎的甲醇提取物中分离出3-O-(4’-hydroxybenzyl)-β-sitosterol[18]。此外，从天麻中分离出的甾体类物质还有β-谷甾醇、β-sitosterol glucoside、豆甾醇、4-羟苄基-β-谷甾醇、胡萝卜苷。

表4 天麻中甾体及其苷类化合物[1-2]Table 4 Sterols in Gastrodia elata[1-2]

2.4 有机酸及其酯类

目前，从天麻块茎中共分离得到了7 种有机酸及其酯类化合物，详见表5。

表5 天麻中有机酸及其酯类化合物[1-2]Table 5 Organic acids and esters in Gastrodia elata[1-2]

从天麻的初生球茎中分离出几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶，两种酶均具有抑制木霉菌丝生长的活性[20]。Andersson等[21]从天麻水提物中分离出硫-(4-羟基苄基)谷胱甘肽。张伟等[22]从贵州大方林下栽培天麻中首次分离出3β,5α,6β-三羟基豆甾烷、7,8-dimethyl benzopteridine-2,4-(1H,3H)-dione。Wang Li等[23]从天麻中分离出天麻核苷、P-hydroxybenzyl adenosine。天麻中分离鉴定出的其他类化合物详见表6。

表6 天麻中其他化合物成分[1-2]Table 6 Other compounds in Gastrodia elata[1-2]

2.5 其他成分

除酚类及其糖苷、多糖类、甾体类和有机酸类物质外，天麻中还含有各种挥发油、氨基酸、多肽、微量元素及矿物质等成分，其中矿质元素含量研究实验表明，天麻中钾（K）和氮（N）的含量较高[19]。

在老油田周围深入勘探。这不仅包括已知油田的扩边和发现新的含油气区块，而且包括在老产层上下发现的新产层新产油层系。

3 天麻的功效研究进展

3.1 改善认知和学习记忆作用

天麻及其活性成分具有较好的神经保护、提高认知和改善记忆力的功能，并对痴呆症具有一定的改善作用。长期服用天麻素可有效抑制Aβ42低聚物和原纤维的聚集和解聚，减少Aβ42诱导的SH-SY5Y细胞神经毒性，降低Aβ斑块和Tau蛋白过度磷酸化，减轻胶质细胞和促炎细胞因子的激活水平，降低模型鼠氧化应激损伤，从而发挥改善认知障碍的作用[24]。Chen Tingting等[25]研究表明天麻素可通过抑制Ca2＋/CaMKII信号通路减轻血管性痴呆患者的认知障碍。据统计，目前很少有被批准用于血管性痴呆的药物，而巴利森苷制剂（药物名称为天麻苄醇酯苷片）经IIa期临床试验的研究数据表明，其具有较好的安全性和改善轻中度血管性痴呆（vascular dementia，VD）作用[26]，目前已被我国药品监督管理局批准进入IIb期临床试验阶段。

研究显示，天麻超微粉能显著改善VD大鼠的学习记忆障碍，其作用机制可能与上调胆碱乙酰转移酶（choline acetyltransferase，ChAT）、抑制乙酰胆碱酯酶（acetyl cholinesterase，AChE）、提高脑内乙酰胆碱（acetylcholine，ACh）含量相关[27]。天麻经进一步水提取后，能有效缩短东莨菪碱所致记忆障碍模型小鼠的逃避潜伏期、搜索距离，显著增加目标象限时间百分比，提高小鼠脑中胆碱能神经递质ACh含量及超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）含量，降低小鼠脑中丙二醛（malonic dialdehyde，MDA）含量，这表明天麻水提物可通过调节胆碱能神经系统中的神经递质传递、抑制脑部氧化应激损伤，从而发挥改善记忆的作用[28]。刘智慧等[29]进一步分析对比了天麻素、派立辛A和派立辛C对东莨菪碱所致学习记忆障碍模型鼠的改善作用，结果表明，10 mg/kgmb剂量的派立辛A及5 mg/kgmb剂量的派立辛C即可起到改善记忆的作用，而150 mg/kgmb剂量的天麻素对模型鼠并未有显著的影响。此外，香草醛和4-羟基苯甲醇可促进脑中内源性神经元增殖，降低东莨菪碱诱导的健忘症模型小鼠的学习记忆能力[30]。天麻水提物可改善昼夜节律紊乱所致的小鼠学习记忆障碍和氧化应激损伤[31]。以上研究表明，无论是天麻全粉还是其中的活性成分天麻素、巴利森苷类化合物，均可通过不同的途径发挥辅助改善记忆、改善学习记忆力的作用，这也进一步表明天麻在辅助改善学习及记忆力类健康食品市场中具有较大的开发潜力。

3.2 镇静、催眠作用

天麻在传统中医中被认为具有较好的安神作用。研究表明，天麻改善睡眠的作用机制可能与调节大鼠下丘脑和海马体单胺类神经递质含量有关[32]。胡鹏程等[33]研究发现，天麻可有效延长戊巴比妥钠诱导小鼠的睡眠时长，缩短模型小鼠入睡潜伏期，显著提高睡眠发生率，并能提高中枢多巴胺（dopamine，DA）及其受体各亚型的表达量，表明天麻可通过调节中枢DA系统活性改善睡眠。Choi等[34]研究表明，天麻乙醇提取物可有效延长模型鼠睡眠时长，有效缩短睡眠潜伏期，推测其改善睡眠的机制可能是通过激活机体内A型γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid type A，GABAA）传递实现。此外，对羟基苯甲醇衍生物可通过介导5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）和GABA发挥镇静催眠的作用[35]。还有研究发现，以鼻腔给药的方式给予小鼠天麻素、派立辛A、派立辛B及天麻素＋派立辛A、天麻素＋派立辛B均可有效延长戊巴比妥钠诱导小鼠的睡眠时长，缩短小鼠入睡潜伏期，增加小鼠脑内神经递质DA、5-HT含量，推测发挥改善睡眠作用的主要成分为天麻素[36]。从各项研究来看，天麻及其活性成分主要是通过调节中枢神经中相关神经递质的途径发挥镇静、催眠作用。

3.3 抗癫痫、抗惊厥作用

癫痫及惊厥是儿童时期常见的一类神经性疾病，具有高致残率及发病率的特点，若长期反复发作会影响大脑发育及神经元功能，严重时可诱发认知功能障碍[37-38]。大量研究表明天麻具有较好的抗癫痫、抗惊厥作用。

研究表明， 天麻素可有效改善戊四唑（pentylenetetrazole，PTZ）诱导的癫痫发作，并改善模型鼠的脑电图模式，其机制可能是调节丝裂原活化蛋白激酶相关的炎症反应[39]。同时，天麻素可有效降低癫痫模型鼠的急性癫痫发作，在急性和亚急性期对癫痫相关的海马神经元损伤表现出良好的神经保护作用，有效逆转模型鼠癫痫发作后GABAA受体的降解，表明天麻素可通过增强GABAA受体的表达水平及神经保护发挥抗癫痫作用[40]。此外，有研究对比了天麻破壁粉及冻干粉对PTZ诱导的癫痫大鼠的影响，结果表明，天麻冻干粉抗癫痫效果最佳，破壁粉次之，最后是普通粉，推测其抗癫痫作用机制与调节B淋巴细胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）基因、BCL2-Associated X蛋白（Bcl-2 associated X protein，Bax）、胱天蛋白酶3（caspase-3）表达水平有关[41]。GABAA受体活性下降会诱发兴奋性的神经性疾病，如焦虑、癫痫及失眠等，以上研究表明，天麻素可通过调节GABAA受体的表达水平发挥抗癫痫的作用。

天麻经蒸制后，可显著提高天麻中天麻素、总酚和类黄酮的含量，并表现出更强的抗氧化和抗炎活性，从而有效发挥抗惊厥作用[42]。陈露露等[43]研究发现，天麻的加工方式可影响其抗惊厥的效果，其中天麻冻干粉和天麻破壁粉抗惊厥及神经保护作用显著优于天麻普通粉，推测天麻抗惊厥机制可能与调节大鼠海马组织GABA-TmRNA及蛋白表达水平有关。以上研究表明，天麻经过不同方式处理，可以不同程度地提高其抗惊厥作用。这也进一步表明深入研究天麻的加工方式有利于促进其最大化发挥药理作用。

3.4 辅助改善血糖、血脂、血压作用

天麻在中医中常作为治疗眩晕和四肢麻痹的良药，在临床中主要用于扩张血管、增强血管弹性。研究显示，天麻及其活性成分可通过不同的作用机制发挥出辅助降血糖、降血脂、降血压的作用。

糖尿病属于胰岛素抵抗所致代谢紊乱综合征，目前暂无法治愈，并且容易导致糖尿病肾病、糖尿病足、视力减退等并发症[44]。天麻及其活性成分可通过减轻胰岛素抵抗、改善氧化应激损伤等途径发挥降低血糖、改善糖尿病及其并发症的作用。Bai Yu等[45]研究证实，天麻素可有效降低糖尿病大鼠空腹血糖水平、胰岛素敏感性指数，减轻模型鼠肝毒性及胰腺损伤；体外研究表明，天麻素可减轻胰岛素抵抗，上调胰岛素受体和泛素特异性蛋白酶4（ubiquitin specific protease 4，USP4）表达量，增加GATA结合蛋白1（recombinant GATA binding protein 1，GATA1）和蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/AKT）的磷酸化，表明天麻素可通过磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/AKT途径促进GATA1的磷酸化，增强GATA1转录活性及USP4的表达水平，从而减少胰岛素受体的泛素化和降解，最终改善胰岛素抵抗，发挥降血糖的作用。除天麻素外，还观察到糖尿病大鼠在连续口服香草酸6 周后，餐后血糖水平明显下降，氧化应激产物显著降低，组织病理学观察到肾组织损伤明显减少，推测香草酸主要是通过减轻模型鼠氧化应激，下调核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、环氧化酶（cyclo-oxygenase-2，COX-2）和上调肾组织中的核因子E2相关因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf-2）蛋白表达水平，从而发挥降血糖和改善糖尿病肾病的作用[46]。

高脂血症是指血浆中三酰甘油、胆固醇等血脂成分高于正常标准的一种疾病，高血脂可进一步导致动脉粥样硬化、脂肪肝、胰腺炎等疾病发生[47]。据报道，天麻及其活性成分能够降低总胆固醇（total cholesterol，TC）、低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C）等水平，具有一定的降血脂作用[48]。孙航等[49]参考参照《保健食品检验与评价技术规范》（2003年版）方法评价了天麻乙醇提取物对高脂血症模型大鼠血脂的改善作用，结果表明，天麻醇提取物能降低模型鼠的TC、LDL-C；降低血清及肝组织中天冬氨酸氨基转移酶（aspartate aminotransferase，AST）及肝组织中谷氨酸氨基转移酶（alanine aminotransferase，ALT）含量，并能减轻肝组织损伤，表明天麻醇提物具有辅助降血脂的功能。并且，高脂血症患者在常规饮食基础上每天增加6.75 g的天麻细粉片治疗45 d后，血脂水平得到了大幅度改善，治疗总有效率为96.55%，治疗期间无明显不良反应发生，表明天麻细粉片治疗高脂血症的临床疗效确切且十分安全[50]。

天麻及其活性成分可降低收缩压和舒张压，因而具有一定的降血压功能，其机制可能与抑制血管炎症物质的释放、改善氧化应激、保护血管有关。王焕军等[51]研究发现，天麻可通过抑制内皮细胞（endothelial cell，EC）中炎症因子分泌，减轻EC的损伤并进一步修复损伤的EC；同时，可以增强血管平滑肌的功能，从而发挥降血压的作用。给予高血压大鼠为期8 周的天麻素后，观察天麻素对模型鼠血压、血管保护作用及氧化应激反应，结果表明，天麻素可有效降低模型鼠收缩压，抑制血管内皮收缩因子血浆内皮素-1（endothelin-1，ET-1）生成，提高血管内皮舒张因子一氧化氮（nitric oxide，NO）水平，显著降低SOD、MDA含量，提示天麻素能通过清除自由基和抗氧化作用以及血管保护途径，发挥较好的降血压作用[52]。此外，天麻提取物可通过抑制内皮素转化酶活性、促进抗氧化活性发挥降血压的作用[53]。

3.5 其他功能

天麻中主要活性成分之一的天麻素在进入机体后，能迅速被降解为天麻苷元，并以高含量分布于人体的肾脏、肝脏、血液以及大脑、小肠中，然后发挥各种药理活性。因此，天麻在其他方面也表现出较好的药理作用。Tian Zhikai等[54]通过研究提出，天麻素具有一定的保护肾脏损伤功能。李逍遥等[55]研究表明，天麻素能缓解酒精引起的肝组织病变，改善小鼠酒精性肝损伤。Kim等[56]研究发现，天麻具有改善结肠癌和抗肿瘤的作用。Qin Wenbao等[57]的研究表明，天麻多糖对环磷酰胺诱导的免疫低下小鼠具有较好的调节免疫作用。此外，天麻多糖还具有较好的调节肠道菌群作用[58]。席蕴文等[59]研究发现，赤箭水提液和天麻水提液均有较好的调节免疫和调节肠道菌群作用。

天麻提取物药理活性作用机制总结如表7所示。

表7 天麻提取物药理活性作用机制Table 7 Pharmacological mechanisms of Gastrodia elata extract

4 结 语

现有研究表明，天麻及其活性成分主要有神经保护，改善学习记忆、认知，镇静、催眠，抗惊厥、抗癫痫，辅助降血糖、降血脂、降血压，改善肠道菌群、调节免疫，改善结肠癌、改善酒精性肝损伤、改善肾损伤，镇痛，耐缺氧、抗缺血，改善耳聋、耳鸣，抗血栓及保护心肌细胞等多种功能，营养及保健价值极高。据国家市场监督管理总局的特殊食品查询平台检索的数据显示，截至2022年9月，以天麻及其提取物为原料的保健食品共计120 种，其中使用天麻提取物为原料的产品有39 种，其余产品原料均为天麻。各产品声称其功能主要为改善睡眠、辅助降血压、调节免疫力，但具有改善记忆功能的产品仅有4 种。而目前研究显示，天麻具有较好的神经保护和辅助改善学习记忆、认知等作用。因此，建议今后可以加大对天麻在改善记忆方面的作用机制及安全性等方面的研究，充分挖掘和利用天麻的营养价值，为人们的健康提供更多的帮助。

目前有关天麻中的化合物研究主要集中在天麻素，对于其他成分的功能及机理研究还不够充分、深入。建议今后加大对天麻中其他活性成分的研究力度，深入挖掘提取方式对天麻有效成分的影响，充分调研天麻产地对其活性成分的影响，从而为开发天麻健康食品提供更为安全、可靠的数据支持。同时，天麻发挥药理作用的强弱与其生长环境、栽培技术、深加工技术、蜜环菌质量等因素有关。因此，建议今后在产品研发过程中对上述因素开展更加深入的研究工作。

本文综述了天麻应用于食品、保健食品、药品、化妆品的使用依据以及天麻中所含的化学成分，并对天麻及其活性成分功能的最新研究进展及作用机制进行了较为系统的梳理，可为天麻在食品领域的合规性应用及功能研究提供一定的参考。同时，随着食药物质试点工作的推进以及天麻相关的研究及推广工作不断取得新的进展，天麻的功效及价值将逐步得到人们的重视，这将有效推动天麻在大健康领域的发展和应用。