檳榔花綜合利用研究進(jìn)展

柏先澤，周明璽，湯興宇，唐淑芬，李羅明，2，3，*

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙410128；2.食品科學(xué)與生物技術(shù)湖南省重點(diǎn)實驗室，湖南長沙410128；3.國家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心，湖南長沙410128）

檳榔（Areca catechu Linnaeus）是一種廣泛分布于熱帶、亞熱帶地區(qū)的棕櫚科檳榔屬多年生喬木，在我國有著悠久的種植歷史和廣大的種植面積。有資料顯示[1]至2015年底，海南省檳榔種植面積達(dá)93 000 hm2。2018年海南經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況新聞發(fā)布會指出2018年海南省檳榔產(chǎn)量達(dá)27.42萬噸。檳榔已經(jīng)成為我國熱帶農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，是海南省僅次于橡膠的第二大經(jīng)濟(jì)作物。檳榔花具有雌雄異花同株，開花多，產(chǎn)量高，花期長[2]的特點(diǎn)，富含檳榔多酚、檳榔堿等多種生物活性物質(zhì)，作為檳榔的副產(chǎn)物，具有較大的精細(xì)化加工價值。隨著檳榔種植規(guī)模的不斷擴(kuò)大，檳榔花產(chǎn)量也在不斷增加，秋后存在大量無雄花或者雌花不能發(fā)育為檳榔果的檳榔花序，為保證檳榔果的品質(zhì)和質(zhì)量，在檳榔的生長過程中也會摘除大量花序，檳榔花資源豐富[3]。檳榔花作為檳榔果樹的一部分，其中含有相對豐富的檳榔堿、檳榔多酚、氨基酸、黃酮類物質(zhì)等活性成分，具有較高的精深加工開發(fā)利用價值。但現(xiàn)階段對于檳榔花的綜合利用研究尚不深入，仍停留在較為初級的工藝加工階段，多用作食材或是作為檳榔花茶沖泡，檳榔花中的活性成分沒有得到充分的利用。對檳榔花進(jìn)行精深加工研究亟待開展。檳榔花可作為提取檳榔多酚、檳榔堿和黃酮物質(zhì)等活性成分的原料，通過不斷優(yōu)化提取工藝方式和方法，獲得更多分目標(biāo)物質(zhì)。本文對檳榔花的化學(xué)成分、綜合利用技術(shù)及其提取物的生理活性進(jìn)行闡述，為檳榔花進(jìn)一步的精深加工研究提供理論依據(jù)，以期提高檳榔花的食品工業(yè)加工或藥用價值。檳榔花和檳榔果見圖1、圖2。

圖1 檳榔花Fig.1 Areca catechu flower

圖2 檳榔果Fig.2 Areca catechu nut

1 檳榔花的化學(xué)成分

檳榔多酚類物質(zhì)是檳榔代謝過程中的一種次級代謝產(chǎn)物，是分子中具有多個羥基的酚類總稱。檳榔花中含有相對豐富的檳榔多酚。張春梅[4]測定了乙醇提取物，冷水提取物、檳榔花沸水提取物的總酚含量分別為：0.314 6、0.589 3、0.623 6 mg/mL，其多酚中表兒茶素、沒食子酸和香豆酸的含量相對較高。Shen xiaojun等[5]對比了檳榔花、檳榔莖、檳榔根水提物的總酚含量，檳榔花中總酚含量最高，為（3.26±0.03）μgGAE/mL（250 g原料提取后定容至250 mL），檳榔莖和檳榔根多酚含量分別為（1.48±0.02）、（0.63±0.03）μgGAE/mL。Zhang等[6]對比了檳榔花、殼、籽中的多酚含量，分別為（20.09±1.21）、（59.22±1.48）、（114.14±3.41）mg/g。陳曦等[7]測定了15種海南源產(chǎn)地檳榔雄花和雌花的總酚和生物堿含量，結(jié)果表明雄花和雌花總酚和生物堿含量差異不大，檳榔雌花的抗氧化能力普遍低于雄花。雖然檳榔籽展現(xiàn)出最高的檳榔多酚含量，但檳榔花比檳榔籽更易獲得且價格更低，同樣具有較高的檳榔多酚開發(fā)利用潛力。

檳榔堿是檳榔中的主要活性成分之一，其主要成分為檳榔堿有檳榔次堿、去甲基檳榔堿和去甲基檳榔次堿等8種[8]。李梁[9]測定了不同花期的檳榔花中的檳榔堿含量，花苞期含量最高，盛花期其次，末花期最低，這與戰(zhàn)晴晴等[10]的研究結(jié)果相似，即初花期（4.96±0.067）mg/g、盛花期（4.26±0.14）mg/g和末花期（2.02±0.16）mg/g，隨著檳榔花的不斷成熟，檳榔堿含量不斷降低。閆志英等[11]以氫溴酸檳榔堿為指標(biāo)檢測了11種市售檳榔花，其中10種檳榔花的檳榔堿含量在2.8 mg/g～5.0 mg/g范圍內(nèi)，從而擬定檳榔花藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，檳榔堿含量不得小于2.5 mg/g（以氫溴酸檳榔堿計）。劉蕊等[12]通過化學(xué)組織定位和冷凍切片方法研究了檳榔花中檳榔堿的分布情況，雄花中檳榔堿主要存在于纖維束和花粉粒中，在花序梗/果柄、子房、花被、果皮中，主要存在于纖維束、維管束及周圍的薄壁細(xì)胞中。在鮮檳榔花中雄花中檳榔堿含量最高，為（8.07±0.01）mg/g。因此若以檳榔堿為目標(biāo)提取物質(zhì)，以花苞期雄花為原料可提得含量較高的檳榔堿。

檳榔花除了擁有含量較高的活性成分外，還具有豐富的香味物質(zhì)。Shen xiaojun等[5]通過氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（gas chromatography mass spectrometry，GC-MS）分析了檳榔花和檳榔花梗水蒸氣蒸餾提取物的成分，分別檢測到了44和24種揮發(fā)性成分，檳榔花提取物中主要成分是苯甲醇（14.39%）、1-庚醇（13.84%）、6-乙基四氫-2，2，6-三甲基-2H-吡喃-3-醇（7.5%）等；張明等[13]利用固相微萃取技術(shù)（solid-phase microextraction，SPME）與GC-MS聯(lián)用分析新鮮檳榔花的香氣成分，鑒定出雄花中含有47種香氣成分，主要為乙酸異戊酯（36.24%）、苯乙烯（8.44%）、2-甲基丁酸-3-甲基丁酯（7.41%）、丙酸異戊酯（5.62%）、3，7-二甲基-2，6-辛二烯-2-甲基丁酸酯（4.11%）、乙酸己酯（3.93%）等。李梁[7]分析了石油醚（60℃～90℃）檳榔花提取物呈香物質(zhì)，含有33種呈香化合物，主要成分為棕櫚酸、鄰苯二甲酸二丁酯、9-十六碳烯酸、檳榔堿、戊乙二醇、2-羥基肉豆蔻酸等，其相對含量分別為36.51%、31.56%、6.11%、4.84%、3.45%、1.95%。不同的前處理方式和提取方式對檳榔花的香氣成分和含量的影響較大，在檳榔花的加工過程中的保香增香技術(shù)的研究與開發(fā)值得開展。

2 檳榔花及其提取物的生物活性研究

2.1 降血糖血脂膽固醇

糖尿病是人類健康面臨的主要問題之一，據(jù)推測在2025年全球糖尿病人數(shù)將達(dá)到3.33億，到2030年將達(dá)到全球人數(shù)的7.8%即4.38億人。但目前糖尿病的致病機(jī)理尚不明確，現(xiàn)階段的主要研究方向是從天然植物中尋找具有治療糖尿病的物質(zhì)，以降低藥物的副作用。Najmi A K等[14]將檳榔列入具有抗糖尿病潛能的藥用植物之一，在相關(guān)研究中檳榔也被評價為具有抗血脂活性的中草藥[15]。而針對于檳榔抗糖尿病的研究，主要集中于對于檳榔中主要活性成分檳榔堿的研究。Ghate R[16]通過檳榔花的水提物、70%乙醇提取物和石油醚提取物喂養(yǎng)四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病小鼠模型，結(jié)果表明，水提物和乙醇提取物喂養(yǎng)21 d后糖尿病小鼠的血糖水平、血清甘油三酯、血清膽固醇、血清尿素水平顯著降低，對照組無明顯變化，說明檳榔花水提物和乙醇提取物具有抗糖尿病作用，其中水提物的作用最為顯著，作者推測是由于提取物中含有黃酮類物質(zhì)導(dǎo)致。因為黃酮類物質(zhì)和甾醇類物質(zhì)被證實具有抗糖尿病作用[17]。Sung-June Byun[18]將檳榔經(jīng)95%乙醇提取后，將提取液用不同溶劑萃取，將提取物加入到小鼠的高膽固醇飼料中，發(fā)現(xiàn)正丁醇和水相提取物能顯著抑制胰腺膽固醇酯酶（pancreatic cholesterol esterase，pCEase）的活性，從而降低了大鼠血液中的膽固醇和甘油三酯的水平，但并沒有對提取物成分進(jìn)行分析。凌宏艷等[19]則研究了檳榔堿的抗糖尿病作用，1、5 mg/kg的檳榔堿能改善2型糖尿病鼠的胰島素抵抗，顯著降低糖尿病大鼠體重、空腹血糖、空腹胰島素、血脂和糖代謝相關(guān)基因及炎癥相關(guān)因子mRNA水平，提高肝臟組成型雄甾烷受體、孕甾烷X受體mRNA水平及p-AKT、GLUT4蛋白水平，但值得注意的是，10 μg/kg以上檳榔堿劑量則具有毒性作用。因此，對于檳榔花提取物的抗糖尿病活性，可能是檳榔花中檳榔堿、黃酮類等物質(zhì)協(xié)同作用的結(jié)果，具體相互作用效果需要進(jìn)一步研究。

2.2 抗氧化性

檳榔花的抗氧化性人們早有研究。Zhang等[6]通過體外抗氧化性試驗對檳榔殼、籽和檳榔花的抗氧化性進(jìn)行了測定，結(jié)果表明檳榔殼、檳榔籽、檳榔花均具有抗氧化能力，檳榔花對羥自由基表現(xiàn)出最高的清除能力。蘇林梁[20]的試驗結(jié)果表明檳榔花茶水提物能夠降低血清低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）含量，與chen[21]的試驗結(jié)果相似，檳榔花提取物能抑制Cu2+誘導(dǎo)的人體低密度脂蛋白過氧化，同時蘇林梁還指出檳榔花茶提取物還能輔助保護(hù)亞急性酒精肝損傷。cheng[22]對比了檳榔花沸水提取物、常溫水提物和乙醇提取物對H2O2誘導(dǎo)的人血清蛋白氧化損傷的保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)檳榔花的沸水提取物具有最好的抗氧化效果。宋菲等[23]用人皮膚成纖維細(xì)胞（human skin fibroblast，HSF）建立了氧化損傷模型，研究檳榔花多酚中3種主要酚類物質(zhì)的抗氧化性，結(jié)果表明檳榔花中的表兒茶素和沒食子酸能降低HSF細(xì)胞的氧化損傷，而香豆酸則沒有該效果。周亞奎等[24]研究了不同提取方法和溶劑對檳榔花茶提取液清除DPPH自由基能力的影響，以乙酸乙酯為溶劑，采用加速溶劑萃取技術(shù)得到的提取物擁有最強(qiáng)的DPPH自由基清除能力（IC50=113.2 μg/mL）。Lin 等[25]測定了檳榔花水提物和50%甲醇提取物的超氧自由基清除能力和還原力，檳榔花50%甲醇提取物表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抗氧化性。20 μg/mL的檳榔花50%甲醇提取物對超氧自由基的清除率達(dá)（87.4±0.1）%。Lin還通過計算指出檳榔花50%甲醇提取物75.2%的清除超氧自由基能力來自于檳榔多酚和黃酮類物質(zhì)。由于檳榔花提取物優(yōu)良的抗氧化性，擁有較好的清除自由基能力，這就使得檳榔花提取物具有了一定的抗衰老[26]、美白[27]等功效。檳榔花具有很強(qiáng)的天然抗氧化劑和保健食品開發(fā)潛力。

2.3 抗菌活性

雖然目前市面上有著許多的化學(xué)抗菌藥物，但由于藥物的安全性和細(xì)菌的耐藥性，尋找新的無毒的具有抗菌活性的天然藥物成分是人們一直在研究的課題。檳榔花展現(xiàn)出了良好的抗菌活性。Shen[5]用紙片擴(kuò)散法證明了檳榔花水提物的抗菌活性，試驗結(jié)果表明檳榔花提取物對受試細(xì)菌（E.coli ATCC 25922，C.albi－cans ATCC 10231，E.coli O157：H7 ATCC 33150，S.aureus ATCC 2392）均具有抑制作用，其中檳榔花水提物對 E.coli O157：H7 ATCC 33150 和 S.aureus ATCC 2392的抑菌活性比檳榔花軸提取物和檳榔根水提物更強(qiáng)。除S.aureus ATCC 2392外，檳榔花水提物對其他3種菌的抗菌活性均比5 μg/mL的青霉素強(qiáng)。雖然青霉素濃度更低，但檳榔花水提物只是粗提物，對檳榔花水提物成分分離提純后，可展現(xiàn)更高的抑菌活性，為新型抑菌藥物的開發(fā)提供了新思路。

2.4 其他生理活性

其他研究多集中于檳榔花主要活性物質(zhì)檳榔堿和檳榔多酚。現(xiàn)研究表明檳榔堿具有抗炎[28]、改善認(rèn)知行為[29]、降脂[30-31]、促進(jìn)腸道消化[32]等生物活性，而榔多酚則展現(xiàn)出除口臭、抗突變[33]等作用。對于檳榔花其他成分的研究則開展較少，僅有少數(shù)的檳榔多糖和黃酮類物質(zhì)的研究。除此之外，檳榔花還具有健胃、止咳、清涼去火等藥理活性，《中藥志》中記載：檳榔花“為芳香健胃，清涼止渴藥”，《廣東中藥》則提到檳榔花“與豬肉煲湯，治療咳嗽”。

3 檳榔花綜合利用技術(shù)研究現(xiàn)狀

3.1 干燥

檳榔主要生長在熱帶及亞熱帶地區(qū)，氣溫較高，氣候潮濕，檳榔花采后易發(fā)生褐變、腐敗，不耐貯藏，對檳榔花進(jìn)行干制是解決其不耐貯藏的主要方法之一。宋菲等[34]以新鮮檳榔花為原料，研究其在熱風(fēng)干燥過程中的水分變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)檳榔花在整個干燥過程中處于降速干燥階段，干燥溫度越高，干燥速率越快，并建立了檳榔花的干燥動力學(xué)模型。Fei Song等[35]還通過對文獻(xiàn)中的8種不同的干燥模型進(jìn)行非線性回歸分析，確定了Verma等的模型最能反映檳榔花干燥的變化規(guī)律，通過計算表明在干燥過程中，檳榔花序干燥的有效擴(kuò)散系數(shù)為 2.756×10-7m2/s～6.257×10-7m2/s，活化能為35.535 kJ/mol，在40℃～60℃條件下，檳榔花序的熱量要求為50.57 kJ/kg～60.50 kJ/kg。黃玉林[36]測定了不同干燥方法對檳榔花中檳榔多酚的影響，表明炒干影響最小，熱風(fēng)干燥對檳榔多酚影響最大。李梁[7]也研究了熱風(fēng)干燥對檳榔中活性成分的影響，對于雄花50℃熱風(fēng)干燥檳榔堿損失19.21%，檳榔多酚損失42.17%；對于雌花，檳榔堿損失54.55%，檳榔多酚損失42.59%；檳榔花桿在50℃熱風(fēng)干燥下檳榔堿和檳榔多酚的損失分別為66.67%和32.06%。李汴生等[37]研究發(fā)現(xiàn)，檳榔堿具有易溶于水、在高溫下易分解、能隨著水蒸氣的揮發(fā)而揮發(fā)的特點(diǎn)。檳榔花在熱風(fēng)干燥的過程中，檳榔堿受熱分解，隨水蒸氣揮發(fā)，從而造成了檳榔堿損失。低溫?zé)犸L(fēng)干燥耗時長，溫度低，為檳榔多酚氧化提供了條件，熱風(fēng)干燥加大了檳榔多酚的損失率。因此，針對檳榔堿受熱易分解，檳榔多酚易氧化的特點(diǎn)，改良傳統(tǒng)風(fēng)干技術(shù)，采用冷凍干燥、真空干燥的方法，可以避免檳榔多酚和檳榔堿的損失，較好的保護(hù)檳榔花中的活性成分。

3.2 提取

植物提取物提取方法繁多，不僅包括傳統(tǒng)的水浸提法和溶劑萃取法，還包括正在被廣泛運(yùn)用的超臨界CO2萃取和同時蒸餾萃取法等等。Liang Li等[38-39]通過單因素試驗和響應(yīng)面法分析，確定了檳榔花提取的最優(yōu)工藝條件，以60℃～90℃石油醚為溶劑時最優(yōu)提取工藝條件為萃取溫度60℃，萃取時間為90 min，料液比為15∶1（g/mL），提取率為2.52%，水浸提時最佳浸提條件為料液比 1∶50（g/mL），浸提時間 21 min，浸提溫度80℃，該條件下水浸提物檳榔堿、游離氨基酸和檳榔多酚含量分別為3.226、0.228、1.073 mg/g。戰(zhàn)晴晴等[40]以氫溴酸檳榔堿提取含量作為指標(biāo)，通過正交試驗得出在熱回流提取方法中，檳榔花中檳榔堿的最優(yōu)提取工藝為提取時間30 min、料液比1∶80（g/mL）、提取次數(shù)為3次。黃玉林[16]通過水熱浸提取法，以檳榔多酚含量為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面分析法確定最佳提取工藝為料液比1∶15（g/mL）、提取溫度95℃，徑粒大小為0.5 mm～1.0 mm，檳榔多酚驗證值為25.97 mg/g。目前在檳榔花相關(guān)研究中，利用乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑和水浸提提取檳榔花活性物質(zhì)進(jìn)行研究的較多，而利用超臨界CO2萃取[41]、微波輔助提取等新型提取方式提取檳榔花精油進(jìn)行分析研究則亟待開展。表1匯總了檳榔中主要活性成分即檳榔多酚和檳榔堿的提取方法和工藝參數(shù)，為檳榔花的加工利用提供借鑒。

目前人們對于檳榔花的利用多以作為食材為主，將檳榔花曬干清洗后，用以煲湯或作為檳榔花茶沖泡，致使許多生物活性物質(zhì)經(jīng)高溫加熱分解或揮發(fā)，難以為人體吸收利用。

3.3 主要活性物質(zhì)分離純化

對檳榔多酚和檳榔堿進(jìn)行純化處理可以為進(jìn)一步理論研究和檳榔堿檳榔多酚商業(yè)化提供條件?，F(xiàn)階段檳榔多酚分離純化方法主要為改變提取工藝參數(shù)得到較高濃度的目標(biāo)物質(zhì)或通過吸附解析進(jìn)行分離。Chavan等[56]通過響應(yīng)面法得到了最佳的超聲波輔助甲醇提取工藝條件，在最佳工藝條件下得到了最高的檳榔多酚含量與檳榔堿含量，分別為362.59 mgGAE/g、3.12 mg/g。Chavan等[51]還優(yōu)化了搖床震蕩甲醇提取工藝參數(shù)，得到了最高檳榔多酚含量為407.47mgGAE/g，最低檳榔堿含量為1.73 mg/g。檳榔多酚吸附純化是通過大孔樹脂吸附，乙醇溶液解吸進(jìn)行純化。普義鑫[50]通過篩選選用AB-8型號的大孔樹脂對檳榔多酚進(jìn)行純化，通過響應(yīng)面試驗得到最佳吸附條件為上柱液的檳榔多酚濃度 2.23 mg/mL，體積6.6 BV，pH=2.2，該條件下吸附率達(dá)93.81%，最佳解吸條件為解吸液為77.4%乙醇，體積6.5 BV，pH=3.8，解吸率為92.74%。吳秋生[57]也采用AB-8大孔樹脂吸附檳榔多酚，經(jīng)60%乙醇洗脫，將多酚純度為2.7%檳榔花提取物純化，得到了純度為34.6%的檳榔多酚。對于檳榔堿的分離提純則多為吸附解析法和氫溴酸結(jié)晶法。羅士數(shù)[58]采用硅膠層析法對檳榔堿提取物進(jìn)行純化，用甲醇-氯仿梯度洗脫，得到了純度為94.62%的檳榔堿。劉文杰[43]通過H103型大孔樹脂對檳榔堿溶液進(jìn)行吸附，用75%乙醇溶液進(jìn)行吸附解吸，將檳榔堿含量從0.341%提高到0.988 9%。高曉婷[59]則是通過優(yōu)化氫溴酸結(jié)晶法純化檳榔堿，得到了系統(tǒng)的結(jié)晶工藝，從而提取得到了純度為92%的氫溴酸檳榔堿。檳榔花中含有相對較高的檳榔堿和檳榔多酚含量，可將檳榔花作為原料，通過不同的提取純化工藝得到檳榔堿和檳榔多酚，提高其利用價值。

表1 檳榔多酚、檳榔堿提取加工工藝Table 1 Extraction process of areca polyphenols and arecoline

4 總結(jié)與展望

現(xiàn)階段，對于檳榔花的開發(fā)利用還停留在較為初級的加工利用階段，其生理活性研究也并不深入。就目前的研究來看，檳榔花展現(xiàn)出了較為優(yōu)秀的生理活性和開發(fā)利用潛力。鑒于近年來檳榔的種植面積和產(chǎn)量不斷加大，檳榔花作為檳榔的主要副產(chǎn)物之一，值得進(jìn)一步的研究與開發(fā)利用。可通過改進(jìn)檳榔花的加工工藝，盡可能的防止檳榔花中的活性成分在加工過程中的損失，以提高其可利用性；也可通過以檳榔花為原料，提取、分離純化檳榔花中的活性成分，為保健食品和相關(guān)藥品的開發(fā)提供原料，開發(fā)新的藥物和產(chǎn)品，從而提高檳榔花的附加值。目前檳榔相關(guān)安全性成為熱議的話題，因此，在檳榔花開發(fā)利用研究開展的同時，檳榔花的相關(guān)安全性研究也值得開展。