苦竹属植物生物活性及其应用研究进展

晏俊玲 ,李茂 ,张伟建,赵佳伟,陆培,郑佳,赵东

1.宜宾五粮液股份有限公司技术研究中心，四川 宜宾 644007；2.中国轻工业浓香型白酒固态发酵重点实验室，四川 宜宾 644000

苦竹属（Pleioblastus）植物，在四川、浙江、云南等地均有分布，资源丰富，是一类优良的笋材两用竹[1]。我国苦竹属植物种类繁多，有50 余种，包括苦竹（Pleioblastus amarus）及其变种[2]。并且苦竹属植物各个部位均有较高的利用开发价值，其笋营养丰富、清脆可口，是一种绿色健康的有机蔬菜，食用历史悠久，但因特殊的苦味，受众群体受到了限制，有研究证实，其笋的苦味与黄酮的含量有关[3]，这也说明苦竹属竹笋不仅营养丰富，而且还具有功能活性成分。而苦竹属竹枝、秆等可作为生活用品和工艺品等的原辅材料。此外，据我国传统医学中记载，苦竹属植物还具有药用价值，其叶有清心明目、利尿解毒的功效，是一种天然中草药资源，竹笋能除湿利水，竹根可以清热清痰等[2]。近几年，也有不少研究证实苦竹属竹叶、竹笋和竹秆等富含黄酮类、多糖类等多种活性成分，具有抗氧化、抗炎、降血糖、抑菌抗癌等功能[2-5]。但目前对于其产品应用价值主要集中在传统食品和医药保健品上，且大多处于试验初级阶段。此外，鲜有学者总结近年来苦竹属植物功能活性及应用的研究进展。因此本文对已研究报道的苦竹属植物的生物活性及其应用研究进行系统性概述，为将来苦竹属植物功能活性的系统深入研究和研制相关医药保健品等提供一定的理论指导。

1 苦竹属植物的生物活性

1.1 抗氧化作用

自由基能通过攻击生物大分子，破坏细胞的结构和功能，诱导机体发生氧化应激反应[6]。而抗氧化剂能通过清除自由基来防止自由基的形成，预防多种疾病的发生[7]。目前，抗氧化剂大多从植物中提取。苦竹属植物是一种良好的天然抗氧化植物。研究显示，苦竹属植物的叶、笋、笋壳、秆等部位均具有抗氧化特性，与其抗氧化活性相关的成分主要有黄酮类、酚类、多糖类等。苦竹属植物抗氧化活性研究整理汇总如表1 所示。由表可知，抗氧化试验模型主要为体外测定清除自由基、总抗氧化及还原能力等，其中以清除自由基为主，DPPH 自由基研究最多。同时研究最多的竹种是苦竹（Pleioblastus amarus），苦竹竹叶的DPPH 自由基IC50为0.097—1.53 mg·mL-1，苦竹竹笋的DPPH 自由基IC500.041—0.64 mg·mL-1，苦竹笋壳的DPPH 自由基IC500.37—2.47 mg·mL-1，同一竹种的同一部位，不同学者得到的DPPH IC50值有所差异，这可能跟原料的采集地有一定关系。而对比苦竹不同部位的最优试验结果可知，苦竹竹笋的DPPH 自由基IC50最小，为0.041 mg·mL-1。另外，何跃军[4]测得宜兴苦竹（Pleioblastus yixingensis）竹叶挥发油清除DPPH自由基IC50为7.50 mg·mL-1，相比之下，苦竹竹叶清除DPPH 自由基的效果较佳。同时，姚曦[5]等对比了不同竹种竹秆提取物的DPPH 清除能力，结果表明，清除DPPH 自由基能力：实心苦竹（Pleioblastus solidus）>杭州苦竹（Pleioblastus amarusvar.hangzhouensis）>斑苦竹（Pleioblastus maculatus）>长叶苦竹（Pleioblastus chinovar.hisauchii）>丽水苦竹（Pleioblastus maculosoides）。此外，也有学者从苦竹中分离新的化合物，并评价了其抗氧化活性，如Sun 等从苦竹中分离得到的一种含有丁内酯环的二氧螺环[4.4]壬烷衍生物，该化合物清除DPPH 自由基的IC50为20.60 μg·mL-1[8]。

1.2 抑菌活性

苦竹属植物的提取物具有一定的抑菌性，对水稻白叶枯菌、金黄色葡萄球菌、番茄青枯菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、白色假丝酵母和变异链球菌等均表现出抑菌活性。表2 整理了苦竹属植物抑菌活性研究，[5]斑苦竹竹秆提取物对水稻白叶枯菌和大肠杆菌的抑菌性能最佳，实心苦竹对金黄色葡萄球菌表现出最佳的抑菌性能，而长叶苦竹竹秆提取物对番茄青枯菌的抑菌圈直径最大，达19.33 mm[5]。另外，抑菌活性的研究模型大多是体外抑菌试验，主要结果多以抑菌圈直径进行诠释，并未计算最小抑制浓度（MIC），仅王慧霞[16]等在苦竹提取物的抑菌试验中发现，金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌和变异链球菌MIC 分别为 3.12、6.25 和12.50 mg·mL-1。而在苦竹属植物抑菌有效成分研究方面，何跃军[4]等对宜兴苦竹叶挥发油进行抑菌研究，其他研究者只是探讨苦竹属植物粗取物的抑菌性能层面。此外，虽然苦竹属植物被发现具有很广泛的抗菌谱，但其抗菌机制未见研究报道。所以在发挥抑菌活性的成分方面及抗菌活性具体作用机制还有待进一步研究深入。

表2 抑菌活性Tab.2 Antibacterial activity

1.3 抗炎活性

炎症是机体应对各种刺激的一种保护性反应，也是糖尿病、心血管疾病、关节炎等多种常见疾病的发病机制[17,18]。近年来，有研究显示，苦竹属植物中的苦竹可通过抑制 NO 和其他类似细胞因子的诱导发挥抗炎活性，其中功能成分有生物碱、黄酮等。由表3 可知，现阶段苦竹属植物抗炎活性的研究模型主要是通过建立诱导小鼠RAW 264.7 细胞炎症模型，以脂多糖LPS 为对照，在体外测定NO 的产量及一些炎症因子的表达量，如一氧化氮合酶（induucible nitric oxide synthase,iNOS）、环氧合酶-2（cyclooxygenase-2,COX-2）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α,TNF-α）和白细胞介素-1β（interleukin-1β,IL-1β）等。且目前大多研究者的关注点在苦竹上，未见其他苦竹属竹种的研究报道。如党艺航[19]等运用Griess 法测定小鼠RAW 264.7 细胞上清液中NO 产量，发现苦竹竹枝总黄酮提取液能显著抑制NO 释放，当样品浓度为0.01 μg·mL-1，NO 产生抑制率可达到62.85%，且在一定范围内与提取液中总黄酮类浓度呈正相关。另外，也有学者对苦竹竹笋中分离得到的单体酚类化合物（3-O-阿魏酸奎宁酸）进行了抗炎活性评价，结果显示，当该单体化合物浓度为400 μg·mL-1时，NO 抑制率可达到60.92 %，并且还可显著抑制IL-1β、IL-6、iNOS、COX-2 和核因子-κB（nuclear factor κB,NF-κB）促炎介质的分泌[20]。另外，Ren[21]等对比苦竹竹笋及其笋壳的抗炎活性，结果表明，笋壳生物碱提取物对NO 和一些炎症因子的抑制效果优于笋。

表3 苦竹不同位有效成分的抗炎活性Tab.3 Anti-inflammatory activity of different active ingredients from P.amarus

1.4 降血糖功能

糖尿病是一种因机体或代谢紊乱，胰岛素分泌不足或生物胰岛素功能受损而引起的常见慢性疾病，易诱导引发多种并发症，威胁人们身体健康。研究证实苦竹属中的苦竹具有降血糖的功效（见表4），苦竹中发挥降血糖活性的有效成分有黄酮、酚类、多糖。目前研究较多的是苦竹竹叶及笋壳的降血糖活性，如孟爱莲[22]等通过测定体外α-淀粉酶和 α-葡萄糖苷酶活性对不同极性苦竹竹笋壳提取物的降血糖活性进行了评价，其中乙酸乙酯相对α-葡萄糖苷酶（IC50为0.16 mg·mL-1）和 α-淀粉酶（IC50为0.10 mg·mL-1）的抑制活性最强。此外，也有学者通过建立胰岛素抵抗（IR）HepG2 细胞模型（IRM）或小鼠糖尿病模型来探究苦竹降血糖功能，如潘静[23]等学者建立Ⅱ型糖尿病小鼠模型，研究苦竹竹叶多糖的降血糖活性，证明苦竹竹叶多糖能通过提高糖尿病小鼠血清胰岛素水平和体内血清丙二醛含量等发挥降血糖活性，对Ⅱ型糖尿病有一定的治疗效果，而对正常小鼠的代谢和糖耐受量无影响。但目前仅有苦竹的研究报道，后续可对其他苦竹属竹种进一步评价。

表4 苦竹不同部位有效成分的降血糖活性Tab.4 Hypoglycemic activity of different active ingredients from P.amarus

1.5 抗肿瘤抗癌活性

苦竹属植物中与抗肿瘤抗癌特性有关的活性成分有黄酮类和多糖类。但目前仅有苦竹竹叶的抗肿瘤抗癌活性研究。潘静[27]等探讨苦竹竹叶多糖对肿瘤细胞增殖的抑制作用。结果显示，苦竹竹叶多糖在浓度为100-600 μg·mL-1时对三种人恶性肿瘤细胞（子宫颈癌 HeLa 细胞、肺癌 A549 细胞、人胃癌SGC7901 细胞）均有明显抑制作用。并且当苦竹竹叶多糖浓度为 600 μg·mL-1时，作用 96h 后，对人胃癌 SGC7901 细胞增殖抑制作用最强，其 IC50值达0.39 mg·mL-1。上述研究是以苦竹竹叶多糖粗提物作为目标物质，随着近几年对苦竹活性的研究深入，解析粗提物细分后的组分及分离得到的单体物质的抗肿瘤活性研究报道相继出现。如李夏冰[28]对苦竹竹叶叶醇提物中黄酮类化合物进行研究发现，其中木犀草素、槲皮素、芹菜素、山奈酚、苜蓿素、异牡荆苷均对脂肪合酶（FAS）和人乳腺癌（MDAMB-231）细胞有显著的抑制作用。另外，魏琦从苦竹竹叶分离鉴定得到的木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4’-O-葡萄糖苷对子宫颈癌HeLa 细胞、结肠癌HT-29 细胞及肝癌HepG2 细胞的体外抑制作用的IC50值分别为0.59、1.71 和2.06 mg·mL-1[3]。

1.6 杀虫活性

化学农药的长期使用不仅容易使有害生物产生耐药性，而且还存在残留情况，造成环境污染，引发人畜中毒和食品安全等问题。而从天然植物中提取生物活性成分，进而开发环境和谐农药（environmental friendly/acceptable pesticicles）显得尤为重要。近年来，已有学者对苦竹属植物提取物的杀虫活性进行了评价。操海群[29]等以萝卜蚜(Lipaphis erysimi)为供试体，探讨苦竹竹叶和竹枝提取物的拒食活性和触杀作用，当样品质量浓度为 10 g·L-1时，苦竹和巨县苦竹对蚜虫的拒食作用（24 h）分别是68.08 %和63.04%，而作用48 h 后，苦竹和巨县苦竹对蚜虫的拒食作用分别是65.22 %和59.55%；在触杀作用测定中，苦竹提取物24 h 和 48 h 校正死亡率分别为77.55%、76.74%，巨县苦竹提取物24h 和48h 校正死亡率分别为85.42%、90.51%。由此可知，苦竹对蚜虫的拒食作用略强于巨县苦竹，但巨县苦竹的触杀作用较强。

而后，章晴[30]等进一步探究了苦竹竹叶提取物的杀虫（烟叶蚜虫，Myzus persicae）活性。结果表明，当苦竹竹叶提取物浓度为5.0 g·L-1时，分别处理24 h 和 48 h，校正死亡率分别达 82.91%和 94.20%，该结果与操海群[29]等研究者的相比，触杀作用更强，这可能跟苦竹产地及蚜虫类型的不同有关。此外，郭芳[31]对苦竹竹秆粗提物不同极性部分的海虾卵致死率进行了研究。结果发现，苦竹粗提取总相、乙酸乙酯相、石油醚相对海虾卵均有一定的致死率，其IC50值分别为0.15、0.073、0.042 mg·mL-1。综上，目前虽已有不少苦竹属植物提取物杀虫活性的研究报道，但多停留在苦竹和巨县苦竹的竹叶、秆和枝的粗提物研究层面，对其他苦竹属竹种及其部位的杀虫活性及发挥杀虫活性的有效成分还未明晰。因此，后续有待进一步研究深入。

1.7 抑制亚硝化和免疫功能

N-亚硝基化合物是引发90%癌症的重要原因之一。张超[13]等对苦竹竹笋不同溶剂提取物的体外抑制亚硝化活性进行比较研究。结果显示，苦竹竹笋各提取部位均有一定的抑制亚硝化活性，其中苦竹竹笋水提物质量浓度为30 mg·mL-1时，对亚硝酸盐的清除率和亚硝胺的阻断率分别为69.58%和96.30%，表现出最强的抑制亚硝化活性。免疫功能是机体维持内环境平衡，识别与清除外来物质的天然防御机制，是机体健康的重要标志[32]。Wang 等研究发现从苦竹竹叶中分离得到的pleiosidesA-C 三种新物质在体外能通过抑制小鼠T 细胞增殖、刺激B 细胞增殖，从而增强小鼠的免疫调节活性[33]。此外，Cheng 等用从苦竹竹笋中提取分离得到一个单体化合物（taxiphyllin (1)），该化合物在体外能明显抑制酪氨酸酶活性，是一个强有效的酪氨酸酶抑制剂[34]。

2 苦竹属植物的应用现状

2.1 传统食品

苦竹属植物在传统食品中主要应用在酿酒及笋制品上。目前已有不少苦竹竹酒的研究，其他苦竹属竹种未见报道，主要酿酒工艺是苦竹竹秆、叶等粉碎后与粮食（高粱、大米、糯米、小麦和玉米等）混合发酵蒸馏后得到基酒，一部分基酒灌入生长的苦竹中，让该酒随竹生长而陈酿，一部分基酒浸泡苦竹竹叶、竹笋等得到浸提液，或者将生长灌酒所用的苦竹粉碎后，与酒糟、粮食混合进行蒸馏得苦竹酿液，最后将苦竹酿液或浸提液与在竹中陈酿后的酒进行勾调组合得到苦竹竹酒[35-37]。苦竹属植物中竹笋食用价值是各个部位中最高的，我国很多地区都有食用苦笋的习惯，食笋历史早在殷商时期的文献中就有记载。苦竹属植物笋部位为纯天然季节性蔬菜，周期短，常进行初步保鲜处理或发酵、酸渍、盐渍等加工以增长其保质期。高琚[38]等研究了苦竹竹笋的无硫保鲜工艺，最佳工艺为5%食盐、50%白糖、0.2%抗坏血酸、0.5% CaCl2混合配制渗透液，脱水处理4 h，先100 ℃真空干燥4 h，再50 ℃真空干燥4 h。成品复水后不仅新鲜嫩白，色泽亮丽，口感清脆，而且该工艺技术无硫参与，更加的绿色安全。杨维维等也对苦竹竹笋进行酸渍和发酵处理，并对其品质对比分析，证明发酵苦竹竹笋营养价值及产品品质要优于酸渍苦竹竹笋[39]。苦竹竹笋经过加工处理后，方便即食，保质期延长，极大地提升苦竹竹笋的附加值。但目前产品相对单一，系列产品开发还需深入研究。

2.2 医药保健食品

苦竹属植物中含有丰富的天然活性成分，除了可进行传统食品的研发外，更重要的研究价值在于开发出系列的功能性食品，或提取其中活性成分作为食品添加剂或中药物制剂应用于市场，提升苦竹属植物的附加值。目前研究者的关注焦点主要集中在苦竹的应用上，而斑苦竹、宜兴苦竹等其他苦竹竹种有待研究。在保健品方面，苦竹属植物主要用于制备保健饮料、茶和保健酒，如张俊辉[40]等学者以苦竹为主要原料，结合葛花研发出具有特殊风味的苦竹保健饮料。苦竹茶主产于龙溪县汤川乡赤墓村的腾峰山一带，产史悠久。陈中志[41]等以苦竹为主要原料，将苦竹瓤、片或粉放入开水中烫泡制得苦竹茶汤，茶汤不仅保留独特的竹香，而且具有美容养颜、生津消渴、助眠健脑等作用。或者将苦竹搭配草果等原料，经脱苦、浸提、浓缩和调配而制成复合型的苦竹草果药保健茶[42]。此外，罗福仲[43]将鲜苦竹片与蒸熟后的紫薯饭经酶解后一起拌入黄酒曲进行发酵而酿制成一款苦中带甘、色泽清澈红亮、富含花青素和硒等的保健紫薯苦竹黄酒。

苦竹属植物的叶、花、根等均为传统的中药，药用历史悠久，本草记载苦竹属植物性寒味苦，有清热明目，治疗口疮、目痛、烦热等功效[44]。因此，目前已有不少文献资料报道了苦竹属植物在医药方面的研究。如章云[45]等研发治疗风湿骨痛病的紫荆花足浴粉，其中就用到苦竹花。此外，以苦竹竹秆、竹根和花等原料，并复合其他药材还可研制治疗哮喘、肝胆胰疾病及癌转移灶、湿热痹阻型关节炎和风湿性关节炎药等的药物，药材简单易得[46-49]。如倪朝洪[46]将去枝的苦竹竹秆切割成0.35—0.7m 长度的苦竹段，并用明火烤30—90 min 以接收鲜竹沥溶液，然后在鲜竹沥溶液加入老姜末和蜂蜜等，混合均匀后加热至沸腾，从而制得一种治疗哮喘的中药组合物。

2.3 其他

苦竹属植物除了在食品与医药领域的应用外，在白酒除杂、发酵饲料和生态种植等方面也有所应用。如以苦竹竹叶和竹笋为主要原料，再辅以甘草、无花果等，制备一种能降低白酒中杂质的纯天然调和剂，运用该调和剂后，白酒杂质含量降低，该酒饮用后无脾胃不适、头昏头痛等不适症状[50]。此外，竹加工废弃物中因含有大量的木质素，消化困难，通常被焚烧或直接丢弃，造成资源浪费，韦峰学者先将苦竹竹屑中木质素通过物化等方法处理再经水解发酵等加工后，不仅能分解木质素还能产生糖类，将其添加到饲料中，从而提高动物饲料的营养价值[51]。苦竹花多糖还可作为营养液，杨凯发明的富硒胡萝卜的种植方法中就用到苦竹花多糖[52]。

3 结语

苦竹属植物是我国一类优良的笋材两用竹，兼具食用价值和药用价值，具有较大的开发利用价值。近年来，不少学者对苦竹属植物的生物活性及其应用进行了研究报道。研究表明，苦竹属植物各部位的提取物具有一定的抗炎、抗氧化、抑菌和降血糖等活性，主要应用于传统食品、保健品和医药品等领域。但所涉及的苦竹属竹种较少，主要集中在苦竹上，鲜有斑苦竹、宜兴苦竹和杭州苦竹等的研究报道。此外，大多研究苦竹属植物粗提物的功能活性，而发挥生物活性的有效成分还未完全明细，且苦竹属植物生物活性的作用机制仍不清楚。苦竹属植物的应用也多停留在试验初级阶段，制备苦竹酒、苦竹茶、即食（发酵、酸渍、盐渍）苦笋和苦竹饮料，或用作中药制剂的原料等，种类较为单一。而深入剖析苦竹属植物中功能性成分及具体作用机制、研发相应功能食品或有关疾病预防或治疗的药剂，发挥苦竹属植物的价值，这将是现代研究学者思考的难题。