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      涼粉草功能活性成分及其生物活性研究進(jìn)展

      2016-04-05 00:19:19林麗華黃莉鑫謝建華
      食品工業(yè)科技 2016年20期
      關(guān)鍵詞:仙草涼粉果酸

      林麗華,黃莉鑫,謝建華

      (南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西南昌 330047)

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      涼粉草功能活性成分及其生物活性研究進(jìn)展

      林麗華,黃莉鑫,謝建華

      (南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西南昌 330047)

      涼粉草又名仙人草、仙人凍、薪草,系唇形科仙草屬一年生草本植物,在我國(guó)具有多年食用和藥用歷史。近年,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)涼粉草功能活性成分和生物活性進(jìn)行廣泛研究。涼粉草以多糖、黃酮、萜類和酚類等活性成分為主,具有抗氧化、降血糖、降血脂、降血壓、抗病毒、抗缺氧等生物活性。本文系統(tǒng)的介紹了涼粉草功能活性成分及其生物活性等方面的研究概況,為合理開(kāi)發(fā)與利用涼粉草這一寶貴資源提供理論依據(jù)。

      涼粉草,化學(xué)成分,生物活性

      涼粉草(Mesonachinesis)又名仙草、仙人草、仙人凍、薪草,系唇形科仙草屬一年生草本植物[1],全世界有8~10種涼粉草屬植物,中國(guó)目前有2種,分為涼粉草和小花涼粉草(《中國(guó)植物志》)。涼粉草主要分布在印度、越南、緬甸等東南亞國(guó)家,我國(guó)以福建省和廣東省的栽培面積最大,廣泛分布于江西、廣東、福建、廣西、云南等地[2]。作為藥食兩用植物資源,涼粉草具有很高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和潛在醫(yī)療保健作用,主治中暑、熱毒、糖尿病、燒燙傷、黃疸、痢疾、關(guān)節(jié)肌肉疼痛、腎臟病等[3]。涼粉草主要含有多糖、黃酮、萜類、酚類、揮發(fā)性成分、有機(jī)酸等[4]。國(guó)內(nèi)涼粉草資源豐富,價(jià)格低廉,有廣闊的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)利用前景[2]。本文就涼粉草功能活性成分及生物活性等方面進(jìn)行綜述,為進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)涼粉草資源提供理論依據(jù)。

      1 功能活性成分

      作為藥食同源植物資源,涼粉草含有豐富營(yíng)養(yǎng)成分,含17種氨基酸,碳水化合物、脂肪、纖維、黃酮類、酚類、色素和礦物質(zhì)元素等[5]。

      1.1 多糖

      多糖是涼粉草中重要生物活性成分之一,具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、降血糖等多種生理功能[6]。不同提取方法對(duì)涼粉草多糖結(jié)構(gòu)及活性均有一定影響。目前,涼粉草多糖的提取方法有纖維素酶提取法、傳統(tǒng)水煮法、熱水堿提法,也有在堿提基礎(chǔ)上,采用高溫高壓、微波輔助、超聲輔助提取,提取率18.93%~43.84%[7]。

      涼粉草多糖成分較復(fù)雜,為雜聚糖。超高效液相色譜串聯(lián)四極桿質(zhì)譜測(cè)得涼粉草多糖由葡萄糖(26.5%)、甘露糖(7.4%)、木糖(10.6%)、鼠李糖(5.7%)、半乳糖(16.4%)、核糖(4.2%)、葡萄糖醛酸(0.9%)和半乳糖醛酸(28.4%)8種單糖組成[8]。Feng等[9]用離子交換樹(shù)脂凝膠柱分離得到中性糖和酸性糖兩種均一性組分,中性糖占0.5%,酸性糖占90%。通過(guò)高效凝膠過(guò)濾色譜測(cè)得中性糖的相對(duì)分子量為5272 u,酸性糖的相對(duì)分子量為6566 u。紅外光譜表明,中性糖結(jié)構(gòu)中只有β糖苷鍵,而酸性糖結(jié)構(gòu)中既有β糖苷鍵,也有α糖苷鍵。兩者單糖組成都含有半乳糖、葡萄糖、木糖、鼠李糖、甘露糖和阿拉伯糖,中性糖不含糖醛酸而酸性糖含有大量糖醛酸。糖醛酸含量高賦予中性糖在水溶液中分子具有更擴(kuò)展構(gòu)象、更高流體力學(xué)體積,流變學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示在剪切速率0.1~100 s-1內(nèi)酸性糖表現(xiàn)出明顯的剪切變稀流變學(xué)性質(zhì),而中性糖為牛頓流體,且相應(yīng)濃度的表觀粘度,中性糖都遠(yuǎn)小于酸性糖,說(shuō)明酸性糖增稠性更佳。

      涼粉草同一品種不同部位(根、莖、葉)的多糖含量有較大差異,以葉中多糖含量較高,其次分別為根、莖。不同的品種(直立性與匍匐型)及不同產(chǎn)地涼粉草多糖含量、特性黏度、質(zhì)構(gòu)等均有一定差異[10]。

      1.2 黃酮

      黃酮類化合物大多帶有酚羥基,顯酸性[11],具有抗癌、抗?jié)?、抗氧化、抗病毒、抗炎等多種生物活性,其癌癥預(yù)防、舒心降壓、鎮(zhèn)痛等藥理作用已應(yīng)用于多種藥物研究中[12]。涼粉草黃酮含量豐富,占5.47%~6.21%,具有抗氧化、抗衰老等功效,可作抗炎、抗菌、抗病毒和健胃消食類藥物的主要成分[13]。涼粉草黃酮對(duì)羥自由基和1,1-二苯基-2-苦苯肼(DPPH·)均有較強(qiáng)清除能力[14]。從涼粉草中分離出高山黃芩素和山奈酚兩個(gè)黃酮類化合物具有較好的抗缺氧活性[15]。采用高效液相色譜法測(cè)得涼粉草中槲皮素含量為0.1813 mg/g,為涼粉草黃酮類物質(zhì)主要成分,具有祛痰、止咳、平喘作用[16]。

      1.3 萜類

      涼粉草含有熊果酸、齊墩果酸等多種萜類化合物。萜類是一類重要天然產(chǎn)物,主要以游離或與糖結(jié)合成苷形式存在于植物中,具有抗腫瘤、抗炎、抗菌、抗HIV及護(hù)肝等藥理活性[12]。涼粉草莖、葉均富含熊果酸和齊墩果酸,熊果酸為3.911~3.915 mg/g之間,熊果酸含量是齊墩果酸含量的2.5~2.8倍,兩者能抑菌、消炎,對(duì)CCl4引起的大鼠急性肝損傷有顯著保護(hù)作用[17-18]。

      1.4 酚類

      酚類化合物主要由酚酸、類黃酮和單寧等三類物質(zhì)構(gòu)成,具有抗氧化、抗菌、抗炎等生物活性[19-20]。涼粉草水溶性成分多為酚酸類化合物,HPLC指紋圖譜顯示涼粉草藥材中含有咖啡酸、異槲皮苷、紫云英苷、迷迭香酸苷和迷迭香酸[21]??Х人峋哂锌咕⒖共《竞湍裙π?涼粉草中以咖啡酸含量最高,乙醇萃取得涼粉草咖啡酸含量為0.03%[22]。

      1.5 揮發(fā)性成分

      植物揮發(fā)性成分是植物新陳代謝過(guò)程中所產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物,分子量在100~300之間,種類繁多,包括烷烴類、醇類、醛類、酮類、酸類、菇烯類、芳香類、含氮化合物以及有機(jī)硫化合物等,濃度低,具有重要的藥理作用[23]。涼粉草含有揮發(fā)性香氣成分。Feng等[24]通過(guò)GC-MS和電子鼻相結(jié)合方法,得到?jīng)龇鄄菽z和大米淀粉混合膠的揮發(fā)性化合物,含有酮類(莰酮、2-丁酮)、醛類(乙醛、3-甲基-正丁醛、壬醛及苯甲醛)、吡咯、哌嗪、呋喃及檸檬烯等草本香氣成分。經(jīng)計(jì)算機(jī)譜庫(kù)與自建香料譜庫(kù)檢索分析,鑒定出涼粉草中含有石竹烯(52.57%)、丁香酚(6.98%)、苯乙醛(3.74%)以及氧化石竹烯、甲位石竹烯、2,3-丁二酮等59種揮發(fā)性成分[25]。加強(qiáng)對(duì)涼粉草香氣成分研究,有助于開(kāi)發(fā)更多人們喜愛(ài)的涼粉草產(chǎn)品。

      1.6 有機(jī)酸

      有機(jī)酸指含一個(gè)或幾個(gè)羧基基團(tuán),含碳?xì)溲踉氐挠袡C(jī)化合物,包括脂肪酸和芳香酸,低分子量有機(jī)酸種類居多,如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸、酒石酸和水楊酸等。苯甲酸廣泛分布于自然界植物中,能抑菌、防腐,普遍應(yīng)用于食品防腐、藥品和美白化妝品中[26]。板藍(lán)根中苯甲酸具有較強(qiáng)抗內(nèi)毒素活性。堿提、高效液相色譜分離檢測(cè)出涼粉草含有苯甲酸,含量0.078~0.138 g/kg,因產(chǎn)地而異,打粉存放2年后苯甲酸含量均顯著下降[27-28]。

      1.7 其他化學(xué)成分

      涼粉草色素呈咖啡色,為純天然色素,富含黃酮、花青素等諸多生物活性成分,對(duì)熱、光、氧化劑(H2O2)、還原劑(Na2SO3)均有較強(qiáng)耐受能力,食鹽、蔗糖和苯甲酸鈉對(duì)涼粉草色素?zé)o影響,而檸檬酸加入使其顏色變深[29]。

      植物體內(nèi)無(wú)機(jī)元素含量一般較低,但與人體健康有密切聯(lián)系,某些微量元素缺乏或過(guò)量都會(huì)導(dǎo)致疾病發(fā)生[30]。涼粉草根、枝和葉中K、Mg、Ca、Na、Mn含量豐富,含量均大于50.000 μg/g[31]。

      涼粉草含有氨基酸,因產(chǎn)地而異,以福建漳州含量最高,富含谷氨酸。各種氨基酸含量差異不顯著,谷氨酸、天門(mén)冬氨酸、亮氨酸含量較高,胱氨酸含量最少[5]。

      2 生物活性

      2.1 抗氧化

      涼粉草多糖、豆甾醇、β-谷甾醇、齊墩果酸、熊果酸、多酚粗提液等具有良好抗氧化活性,其抗氧化性優(yōu)于生育酚和BHT[32]。涼粉草黃酮對(duì)超氧陰離子和羥自由基的清除率分別為54.85%和96.95%[33]。涼粉草多糖具有抗脂質(zhì)過(guò)氧化作用,對(duì)DNA氧化損傷有較好保護(hù)作用,是一種有效的外源性抗氧化劑[34]。

      2.2 降血糖、降血脂、降血壓

      涼粉草水、醇提取物均能使腎上腺素引起的高血糖和外源性葡萄糖引起的血糖升高得到降低,說(shuō)明涼粉草可能具有促進(jìn)葡萄糖氧化分解、促進(jìn)糖原合成、抑制糖異生等作用。急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,小鼠對(duì)涼粉草耐受量大,表明其具有毒性小、服用安全等特點(diǎn)[35]。

      涼粉草、刺玫果、北芪和茉莉花研制而成的涼粉草降脂茶可顯著降低實(shí)驗(yàn)家兔血清膽固醇(TC)和三酰甘油(TG)含量,對(duì)正常血脂未見(jiàn)影響,這對(duì)預(yù)防和治療高血脂冠心病有重大意義[36]。

      涼粉草水提物對(duì)自發(fā)性高血壓大鼠有良好治療效果,自發(fā)性高血壓大鼠口服6周涼粉草水提物后,其肝的抗氧化酶活性增強(qiáng),血壓、血漿和肝的丙二醛水平降低[37]。將涼粉草作為藥用資源,研制出一種新的天然降血糖、降血脂、降壓藥物,具有良好的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。

      2.3 抗菌

      涼粉草中的熊果酸、槲皮素和色素等能抑制病原微生物繁殖,具有抑菌作用[38]。涼粉草煎液不僅使禽體抗病力提高,還能全面調(diào)理禽體的各項(xiàng)生理機(jī)能,禽體日增重、料肉比、死亡率均有顯著改善[39],表明涼粉草在鴨養(yǎng)殖中替代抗生素,具有一定發(fā)展?jié)摿Α?/p>

      2.4 抗缺氧

      缺氧指因組織的氧氣供應(yīng)不足或攝氧出現(xiàn)障礙,而導(dǎo)致組織的代謝、功能和形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生異常變化的病理過(guò)程,缺氧會(huì)引發(fā)心腦血管疾病、心肌梗死等[40]。涼粉草中咖啡酸、咖啡酸乙酯、豆甾醇、山奈酚、熊果酸、高山黃芩素、2-十六烷基-十八烷酸和烯丙酸8個(gè)單體化合物對(duì)大鼠腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤克隆化細(xì)胞株有較好的抗缺氧活性[15]。

      2.5 其他

      涼粉草薄荷醇、薄荷酮和丁香烯具有清涼、消炎作用[41]。水、乙醇、乙酸乙酯提取涼粉草活性成分具有細(xì)胞抗癌活性,其水提取物對(duì)糖尿病大鼠的腎臟具有較好保護(hù)作用,能促進(jìn)小鼠體液和特異性細(xì)胞免疫功能,對(duì)HepG2細(xì)胞酒精性損傷有一定保護(hù)作用[42-45]。

      3 展望

      國(guó)內(nèi)涼粉草資源豐富,價(jià)格低廉,有助于涼粉草的開(kāi)發(fā)利用和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。但目前在食品方面,涼粉草集中于涼茶飲料生產(chǎn),少量用于藥品生產(chǎn),一些新研制產(chǎn)品尚在實(shí)驗(yàn)階段。涼粉草活性成分提取工藝已有大量研究,各活性成分的生物活性更多地停留在體外實(shí)驗(yàn)階段,在機(jī)體內(nèi)吸收、分布及作用機(jī)制有待深入研究。各活性成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)是其生物活性的基礎(chǔ),隨著現(xiàn)代儀器分析技術(shù)不斷提高和化學(xué)手段不斷深入,首先,應(yīng)拓寬涼粉草研究范圍,使其根、莖、葉、花、果等不同部位活性成分及生物活性得以闡明;其次,深入研究各活性成分的生物活性作用機(jī)制,深入研究細(xì)胞水平上各活性成分調(diào)控和識(shí)別機(jī)制,從而充分證明生物活性與其物質(zhì)基礎(chǔ)之間的關(guān)系。因此,今后在高效提取涼粉草活性成分基礎(chǔ)上,進(jìn)一步揭示其作用機(jī)制,挖掘其潛在藥效,使其更好應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn),為人類的營(yíng)養(yǎng)健康服務(wù)。

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      Review on main chemical constituents and biological activities ofMesonachinensis

      LIN Li-hua,HUANG Li-xin,XIE Jian-hua*

      (State Key Laboratory of Food Science and Technology,Nanchang University,Nanchang 330047,China)

      Mesonachinensisalso named Hsian-tsao,Herb Jelly andMesonachinensisbenth,is an annual herbaceous plant from Lamiaceae family. In China,it has been used as an medical and edible plant resource for many years. In recent years,domestic and foreign scholars have done extensive studies on active ingredients and biological activities ofMesonachinensis.Mesonachinensismainly contains polysaccharides,flavonoids,terpenoids,and polyphenols and it has biological activities of antioxidant,antidiabetics,antilipidemic,antihypertension,antiviral and anti-hypoxic. In this paper,the main active ingredients and biological activities ofMesonachinensiswere systematically reviewed. The aim of this paper is to provide a scientific basis for expanding the application ofMesonachinensis.

      Mesonachinensis;active ingredients;biological activities

      2016-04-11

      林麗華(1992-),女,碩士研究生,研究方向:食品加工與安全,E-mail:708999620@qq.com。

      *通訊作者:謝建華(1982-),男,博士,研究員,研究方向:功食品化學(xué)與營(yíng)養(yǎng),E-mail:jhxie@ncu.edu.cn。

      國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31566024);江西省自然科學(xué)基金青年重大項(xiàng)目(20152ACB21004)。

      TS202

      A

      1002-0306(2016)20-0000-00

      10.13386/j.issn1002-0306.2016.20.000

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