樹(shù)莓籽與樹(shù)莓葉副產(chǎn)物的開(kāi)發(fā)進(jìn)展

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(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,吉林長(zhǎng)春 130118; 2.北京電子科技職業(yè)學(xué)院生物工程學(xué)院,北京 100029)

樹(shù)莓(RubusidaeusL.)是薔薇科(Rosaceae)懸鉤子屬(RubusL.)多年生落葉小灌木植物,分類(lèi)學(xué)上樹(shù)莓包括樹(shù)莓和黑莓,樹(shù)莓屬于空心莓亞屬,黑莓屬于實(shí)心莓亞屬[1-2]。根據(jù)國(guó)外園藝栽培生產(chǎn)的樹(shù)莓品種,將其分為三大種群,分別是露莓種群(Dewberry)、黑刺莓種群(Blackberry)和樹(shù)莓種群(Raspberry)。根據(jù)成熟果實(shí)的顏色,可分為紅樹(shù)莓、黃樹(shù)莓、黑樹(shù)莓和紫樹(shù)莓[3]。

樹(shù)莓果實(shí)為聚合漿果,柔嫩多汁、口感酸甜爽口、香氣濃郁獨(dú)特、色澤艷麗誘人,樹(shù)莓果肉含有豐富的樹(shù)莓酮、鞣花酸、花青素等功能因子,對(duì)癌癥、糖尿病、炎癥和組織氧化損傷等疾病有抑制作用,是第三代水果的代表,在英國(guó)享有“生命果”的美譽(yù)[4-5]。

樹(shù)莓中的功能因子豐富,保健作用顯著,樹(shù)莓主要功能性成分的高效提取和有效應(yīng)用將是加速樹(shù)莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效途徑之一。本文對(duì)樹(shù)莓葉和樹(shù)莓籽中主要功能性成分及研究進(jìn)展進(jìn)行闡述,為日后樹(shù)莓葉、樹(shù)莓籽的高效利用和加工提供理論依據(jù)。

1 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

基于CNKI(中國(guó)知網(wǎng)),SIPO(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局)數(shù)據(jù)庫(kù),檢索發(fā)現(xiàn)關(guān)于樹(shù)莓籽與樹(shù)莓葉的相關(guān)研究較少。由圖1可見(jiàn),近十年來(lái),樹(shù)莓籽相關(guān)論文研究總計(jì)12篇,樹(shù)莓葉相關(guān)論文總計(jì)32篇,自2010年起,對(duì)樹(shù)莓籽的相關(guān)研究才剛剛起步,由此可見(jiàn),樹(shù)莓副產(chǎn)物的基礎(chǔ)研究較少。近十年關(guān)于樹(shù)莓籽與樹(shù)莓葉提取物的產(chǎn)品專(zhuān)利共計(jì)8項(xiàng),隨著樹(shù)莓的大量栽培,樹(shù)莓副產(chǎn)物加工產(chǎn)品開(kāi)發(fā)緩慢,為填補(bǔ)國(guó)內(nèi)理論研究和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的空白,樹(shù)莓副產(chǎn)物的開(kāi)發(fā)與利用成為新的研究方向。

圖1 國(guó)內(nèi)近十年樹(shù)莓副產(chǎn)物相關(guān)論文數(shù)量Fig.1 The numbers of domestic raspberry-products paper

2 樹(shù)莓籽

樹(shù)莓籽油中含有豐富的脂肪酸,在樹(shù)莓籽的利用上多以樹(shù)莓籽油為主要研究對(duì)象,其保健效果明顯,具有積極的生理功效作用。

2.1 樹(shù)莓籽油功效成分

目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)樹(shù)莓籽油的研究重點(diǎn)在于提取方法、化學(xué)成分以及抗氧化性能等方面。

同是懸鉤子屬的黑樹(shù)莓與紅樹(shù)莓籽油在成分上有顯著差異,以環(huán)己烷為溶劑提取樹(shù)莓籽油,發(fā)現(xiàn)黑樹(shù)莓籽油呈深棕色,紅樹(shù)莓籽油呈深黃色,主要是由于籽油中葉綠素與類(lèi)胡蘿卜素所決定的,黑樹(shù)莓中總?cè)~綠素含量3 mg/g,高于紅樹(shù)莓0.2 mg/g,而總類(lèi)胡蘿卜素含量33 mg/kg,低于紅樹(shù)莓40 mg/kg[6]。

樹(shù)莓籽油的含量約占10.7%(DW),其中C18∶2n-6(54.5%)亞油酸、C18∶3n-3(29.1%)亞麻酸、C18∶1n-9(12.0%)油酸、C16∶0(2.7%)棕櫚酸。此外還檢測(cè)出類(lèi)胡蘿卜素含量23 mg/100 g,α-生育酚71 mg/100 g,γ-生育酚272 mg/100 g,δ-生育酚 17.4 mg/100 g,相當(dāng)于總維生素E 97 mg/100 g[7]。

在生物體中,脂肪酸會(huì)影響細(xì)胞中脂肪分解酶和氧化合成酶的活性和代謝速度,在體內(nèi)產(chǎn)生多重影響[8]。尤其是月桂酸、肉豆蔻酸,能夠增加低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)組分和總膽固醇(total cholesterol,TC)水平,促進(jìn)血液凝固,SFA的過(guò)量攝入會(huì)增加冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病等心血管病風(fēng)險(xiǎn)[9]。醫(yī)學(xué)上常用多不飽和脂肪脂肪酸/飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid/saturated fatty acid,PUFA/SFA)比率來(lái)評(píng)價(jià)高膽固醇血癥的效果[10]。

Banning等人研究發(fā)現(xiàn),n-3和n-6不飽和脂肪酸具有顯著的生理作用,其中n-3脂肪酸與血液中的甘油三酯(Triglyceride,TG)作用,降低血漿TC水平并起到血壓調(diào)節(jié)作用[11]。Patterson 通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明n-6不飽和脂肪酸對(duì)降低TC和LDL總濃度有顯著效果,對(duì)擴(kuò)張血管和抗血栓有積極作用[12]。在補(bǔ)充單不飽和脂肪酸(monounsaturated fatty acid,MUFA)后,血液中的LDL水平和TC含量降低[13]。

Hyelin等人以樹(shù)莓籽油為原料,對(duì)高脂白鼠進(jìn)行喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn),通過(guò)對(duì)凝血因子7、12,5-羥色胺,血栓素B2,活化全血凝固時(shí)間的監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)樹(shù)莓籽油降低血漿TG和TC含量的效果顯著,能夠抑制血管過(guò)度凝血作用,并提高血液的流動(dòng)性[14]。

2.2 樹(shù)莓籽油的穩(wěn)定性

Micí D M等人通過(guò)差示掃描量熱法(differential scanning calorimetry,DSC)和熱重分析(thermogravimetric analysis,TG)技術(shù)對(duì)樹(shù)莓籽油分析,當(dāng)溫度高于210 ℃時(shí),籽油開(kāi)始熱氧化分解,黑樹(shù)莓與紅樹(shù)莓籽油分別在低于-57.02 ℃和-60.56 ℃時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生結(jié)晶物質(zhì),加工前保藏最佳溫度分別為-24.02 ℃和-26.44 ℃,樹(shù)莓籽油較高的穩(wěn)定性使其在功能食品與化妝品領(lǐng)域有極高的商業(yè)價(jià)值[18]。

2.3 樹(shù)莓籽提取物

樹(shù)莓種子中不僅脂溶性的籽油具有活性,水溶性提取物也同樣具有很高的生理功能。

人體中血漿銅藍(lán)蛋白(ceruloplasmin,CP)是一種鐵氧化酶,能夠準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)肝臟、腎臟、肺部的健康程度[19]。Gryszczyńska等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,樹(shù)莓籽水溶性提取物含有大量的多酚物質(zhì),能夠促進(jìn)CP的活性,降低血漿中游離的鐵離子的濃度,進(jìn)而減輕下肢慢性動(dòng)脈硬化的癥狀。通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了這一點(diǎn),并發(fā)現(xiàn)樹(shù)莓籽提取物(raspberry seed extract,RSE)含量與CP有一定的劑量關(guān)系[20-21]。

此外,樹(shù)莓種子不經(jīng)溶劑提取,也有一定的保健作用,通過(guò)喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),樹(shù)莓種子是很好的腸道發(fā)酵底物,能夠促進(jìn)大鼠盲腸發(fā)酵過(guò)程,并產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸(short chain fatty acids,SCFA)和丁酸,降低血清致動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)(atherogenic index,AI)[22]。

2.4 樹(shù)莓籽油的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

近年來(lái),國(guó)內(nèi)以樹(shù)莓籽油為原料開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品及申請(qǐng)的專(zhuān)利較少,由于樹(shù)莓籽油具有很好的穩(wěn)定性和抗氧化性,又是天然原料,具備很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,在國(guó)外化妝品及藥品領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用。

Mark等人以倉(cāng)鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,發(fā)現(xiàn)精制的樹(shù)莓籽油使血漿中TG含量降低了46%,高于精制菜籽油的29%,這與籽油中富含大量的α-亞麻酸相關(guān),能夠替代魚(yú)油作為降脂的補(bǔ)充劑[23]。

Oomah等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,樹(shù)莓籽油在UV-B區(qū)和UV-C區(qū)內(nèi)有很強(qiáng)的光譜吸收能力,可以作為紫外線防護(hù)劑。Niculae等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,樹(shù)莓籽油的防曬系數(shù)(SPF)為13,紅斑紫外線防護(hù)系數(shù)(euva-pf)為34.9，并與米糠油復(fù)配后以10.5%的總量添加到防曬霜中,形成以脂質(zhì)納米為載體的球狀復(fù)合物,并在-25.5～-32.4 mV區(qū)間內(nèi)物理穩(wěn)定性好,分別反射91%和93%的UV-A區(qū)和UV-B區(qū)射線,是一種新型納米級(jí)別的抗氧化產(chǎn)品[6,24]。

表1 樹(shù)莓葉中的功效成分Table 1 Functional compositions of raspberry leaves

向多泡乳液中添加0.5%～1%(W/W)的紅樹(shù)莓籽油,能夠?qū)Ω纳坪妥o(hù)理皮膚起到一定作用,而向潤(rùn)膚劑添加7%的紅樹(shù)莓種子油能夠減少眼睛周?chē)母∧[,滋養(yǎng)皮膚,減少眼睛周邊的皺紋/裂紋,通過(guò)低溫高壓榨油機(jī)制備的樹(shù)莓種子油,黑/紅樹(shù)莓種子油復(fù)合占比36%添加到外用類(lèi)固醇噴霧劑,可以代替吡啶硫酮鋅、十一烯酸等,起到治療皮膚炎癥的作用[25-27]。

3 樹(shù)莓葉

3.1 樹(shù)莓葉功效成分

樹(shù)莓葉中主要的功效成分是多酚類(lèi)和黃酮類(lèi)物質(zhì)。Aleksandra等人對(duì)塞爾維亞的樹(shù)莓葉進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)有很高的總酚含量84.64～144.20 mg/g(DW),通過(guò)超高效液相質(zhì)譜聯(lián)用儀(UPLC-MS),檢測(cè)出鞣花酸、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯、蘆丁、阿魏酸、綠原酸、對(duì)羥基苯甲酸、咖啡酸、秦皮甲素等,其中鞣花酸含量較高1.57～2.88 mg/g(DW)[28]。此外,Gevrenova等人以保加利亞樹(shù)莓葉為材料,還檢測(cè)到對(duì)香豆酸、阿魏酸、金絲桃苷、山奈酚香豆?；咸堰拎沁?、異槲皮苷等多種酚酸[29]。

通過(guò)結(jié)構(gòu)鑒定,發(fā)現(xiàn)樹(shù)莓葉中含有部分二萜和三萜類(lèi)化合物,二萜及其苷多以貝殼杉烷為母核,三萜及其苷化合物是以齊墩果烷和烏蘇烷為母核,以下是已檢測(cè)到的部分功效成分,見(jiàn)表1，其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖2。

由圖2可見(jiàn),樹(shù)莓葉功效成分結(jié)構(gòu)中都有大量的羥基,具有很高的生理活性。Aleksandra等人發(fā)現(xiàn)樹(shù)莓葉提取物有較好的自由基清除能力(38.05%～83.77%)和足夠的FRAP(59.74～92.80 umol/L),良好的超氧陰離子自由基清除活性(28.43%～39.87%),較低的金屬螯合能力(1.55%～8.86%),總酚酸含量與ORAC呈線性關(guān)系[35-36]。

3.2 樹(shù)莓葉提取物

樹(shù)莓葉中含有大量的鞣花酸,能激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng),減小肝臟的氧化損傷,調(diào)節(jié)脂肪的代謝紊亂[37]。Vera等人以甲醇為溶劑,通過(guò)層析和分離得到樹(shù)莓葉提取物,含有的olean-18-ene-1β,2α,3α-triol三萜類(lèi)化合物能夠舒張豬平滑肌活性[38]。Costea等人通過(guò)對(duì)Hep G2肝癌細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)表明,樹(shù)莓葉提取物能夠增強(qiáng)氧化應(yīng)激,保護(hù)肝臟[39]。

Jouad等人研究證明,樹(shù)莓葉水提物可以顯著降低正常和糖尿病模型動(dòng)物的血糖濃度,LD50>8.1 g/kg[40]。Han Na等人以70%乙醇為溶劑對(duì)樹(shù)莓葉的提取物進(jìn)行體內(nèi)和體外抗血栓活性實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明樹(shù)莓葉中含有的山奈酚、槲皮素和椴樹(shù)苷能夠明顯延遲血漿復(fù)鈣時(shí)間,減緩血栓形成[41]。

Jan等人通過(guò)HPLC-MS對(duì)樹(shù)莓葉提取物進(jìn)行檢測(cè),多酚含量達(dá)到12.24%(w/w),其中槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸含量7.55%,而1 umol/L能有效減少活性氧(reactive oxygen species,ROS)的過(guò)量生成并逆轉(zhuǎn)線粒體膜電位下降,可以下調(diào)IKKβ與NF-κB的磷酸化水平,降低IL-6和TNF-α的蛋白合成,從而抑制內(nèi)皮炎性反應(yīng)的發(fā)生[42]。

3.3 樹(shù)莓葉的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

利用樹(shù)莓葉泡茶來(lái)對(duì)孕婦進(jìn)行助產(chǎn)已有幾十年的傳統(tǒng),研究表明,3.2 mg/mL時(shí),可降低催產(chǎn)素,誘導(dǎo)子宮收縮,隨著飲用樹(shù)莓葉茶劑量的增長(zhǎng),胎兒體重逐漸升高,但研究表明使用過(guò)程中并不是無(wú)害的。在今后研究中,應(yīng)加大樹(shù)莓葉的安全性評(píng)價(jià)和毒理學(xué)評(píng)價(jià)[43-45]。

Pradeepa等人通過(guò)硝酸銀溶液與樹(shù)莓葉水提取物的反應(yīng)制備銀納米材料,電鏡觀察顆粒均小于100 nm,銀納米粒子附著在細(xì)胞膜上,干擾細(xì)胞的滲透性,抑制呼吸作用,導(dǎo)致細(xì)胞死亡,75 uL提取物對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有很好的抑制性,可以作為一種有效的抗菌傷口愈合劑[46]。

圖2 樹(shù)莓葉中功效成分化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.2 Structures of function components in Rubus idaeus

4 結(jié)論與展望

目前,國(guó)內(nèi)對(duì)樹(shù)莓果實(shí)的研究十分廣泛,但缺乏樹(shù)莓副產(chǎn)物的開(kāi)發(fā)利用,還屬于起步階段,大多停留在檢測(cè)及粗提物的功能性評(píng)價(jià)方面,但隨著食品科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和國(guó)外專(zhuān)利技術(shù)的應(yīng)用,樹(shù)莓副產(chǎn)物的天然活性物質(zhì)的提取會(huì)有突破性的進(jìn)展,在國(guó)外樹(shù)莓副產(chǎn)物的研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)多樣化,已經(jīng)開(kāi)發(fā)出具有防紫外線的乳液、減肥效果的提取物膠囊等深加工產(chǎn)品。

通過(guò)多年對(duì)樹(shù)莓的種植,美國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)采用有機(jī)模式種植的樹(shù)莓具有較高的抗氧化能力和黃酮含量。此外,有機(jī)樹(shù)莓提取的精油能夠有效地提高抗氧化酶的活性,檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有機(jī)樹(shù)莓精油中含有的紫蘇醛、茴香腦、香芹酚和肉桂醛對(duì)提高其抗氧化能力有積極作用,因此天然有機(jī)的樹(shù)莓產(chǎn)品更具開(kāi)發(fā)價(jià)值[47]。

綜上所述,天然產(chǎn)物的開(kāi)發(fā)利用已成為各領(lǐng)域的研究重點(diǎn),隨著提取技術(shù)和加工行業(yè)的不斷進(jìn)步,是開(kāi)發(fā)新功能產(chǎn)品的良好機(jī)遇。我國(guó)樹(shù)莓資源豐富,不斷深化研究樹(shù)莓副產(chǎn)物加工利用的新技術(shù)、新方法、新工藝,有利于生產(chǎn)出具有特殊功能的產(chǎn)品,完善天然副產(chǎn)物產(chǎn)品體系。因此樹(shù)莓副產(chǎn)物的開(kāi)發(fā)前景廣闊,作為具有天然保健功能的安全原料,可廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域,潛力巨大,樹(shù)莓副產(chǎn)物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢(shì)在必行。

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