木本海棠活性物質(zhì)研究進(jìn)展

莊雨涵，王榮，杜茜

（南京師范大學(xué)泰州學(xué)院 化學(xué)與生物工程學(xué)院，江蘇泰州 225300）

海棠是蘋果屬（Malus）多種植物和木瓜屬（Chaenomeles）幾種植物的通稱與俗稱[1]，通常蘋果（Apple）的果實(shí)直徑大于5 cm，而海棠（Crabapple）的果實(shí)直徑小于5 cm[2]。木本海棠廣泛分布在歐洲、亞洲和南美洲[3-4]，我國(guó)擁有非常豐富的海棠資源，擁有最多的蘋果屬植物種數(shù)和特有種種數(shù)，是世界海棠的多樣性中心。木本海棠的花、果實(shí)和葉片等器官中富含多種活性物質(zhì)，具有抗菌消炎、抗疲勞、抗氧化以及降血糖等作用[5-15]，常被制成保健茶和保健飲料等飲品[16]。

本文綜述了木本海棠植物體內(nèi)所含類黃酮、類胡蘿卜素、氨基酸、酚類、單寧類、有機(jī)酸和多糖等生物活性物質(zhì)的研究進(jìn)展，為拓展海棠種質(zhì)資源及海棠功能性產(chǎn)品研發(fā)提供一定的參考。

1 主要活性物質(zhì)

1.1 類黃酮

類黃酮化合物（Flavonoids）又名生物類黃酮化合物（Bioflavonoids），廣泛存在于高等植物的根、莖、葉、花、果實(shí)等組織與器官中，其中許多花、果實(shí)和葉片的顏色是由類黃酮所形成的[17]。

目前，從蘋果屬植物中鑒定出的類黃酮類化合物有70 種，木本海棠中的類黃酮化合物主要包括花色苷、黃酮醇、二氫查爾酮、黃烷醇和二氫黃酮醇等[18]。

李娜[19]以119 個(gè)觀賞海棠品種作為研究對(duì)象，并利用光譜測(cè)定法進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)海棠各品種葉片中均含有花色苷，花色苷含量是影響海棠葉片呈色的重要原因之一。王耀峰等[20]對(duì)湖北海棠葉片中總黃酮提取工藝進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)使用乙醇浸提法效果最佳，所提取的總黃酮含量達(dá)到4.5720%。湯努爾·瓦力拜[21]以三葉海棠的綠色、黃色和紅色系葉片為實(shí)驗(yàn)材料，利用紫外分光光度計(jì)法和高效液相色譜法檢測(cè)了色素種類與含量，發(fā)現(xiàn)綠色葉片總黃酮含量為45 364.01 mg/kg，紅色葉片總黃酮含量為57 254.28 mg/kg，三葉海棠葉片中的色素有花色苷。張往祥等[22]利用UV-2450 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)和Unispec-SC 光譜分析儀的反射光譜指標(biāo)測(cè)定發(fā)現(xiàn)海棠花內(nèi)富含花色苷，粉色系的B2 子色系在大蕾期色彩紅艷，花色苷含量為0.090 mg/g。劉小微[23]以4種果肉顏色不同的海棠果實(shí)和紅富士蘋果作為材料，分析了黃酮的種類與含量，發(fā)現(xiàn)紅果肉海棠總黃酮含量為（24 559.51±161.79）mgRE/100 g，紅麗海棠總黃酮含量為（17 537.89±194.15）mgRE/100 g。

1.2 類胡蘿卜素

類胡蘿卜素廣泛合成于所有光合生物中，在光合生物光合器官中，類胡蘿卜素與葉綠素都是光合成與光保護(hù)必需色素；在非光合器官中，則發(fā)揮抗氧化、清除自由基等生物活性[25]。

鄭恬靜等[26]以王族海棠（Malus royalty）和光輝海棠（Malus radiant）秋季（8—10 月）成熟葉片為試驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)類胡蘿卜素的含量變化導(dǎo)致了光輝海棠葉色的變化。龔洪泳等[27]以34 個(gè)海棠（Malus spp.）品種為試驗(yàn)材料，用光譜法與溶液法測(cè)定了葉片中類胡蘿卜素的含量，發(fā)現(xiàn)類胡蘿卜素絕對(duì)含量與相對(duì)含量擬合的相關(guān)系數(shù)為R2=0.999 4。湯努爾·瓦力拜等[28]以三葉海棠的綠色、黃色和紅色系的葉片為材料，利用紫外可見(jiàn)分光光度法和高效液相色譜法對(duì)色素進(jìn)行了定性定量檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)三葉海棠葉片中的色素有類胡蘿卜素。韓玲玲等[29]以包頭地區(qū)引種的6 個(gè)海棠品種為試材，采用比色法測(cè)定了海棠葉片的色素，發(fā)現(xiàn)葉片內(nèi)含有類胡蘿卜素。李玲等[30]利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、薄層層析色譜法、高效液相色譜儀二極管陣列檢測(cè)器（HPLC-DAD）鑒定了王族海棠葉片色素，發(fā)現(xiàn)王族海棠葉片內(nèi)含有類胡蘿卜素。裘靚[31]以77 個(gè)觀賞海棠品種為實(shí)驗(yàn)材料，采用光譜法和高效液相色譜測(cè)定發(fā)現(xiàn)海棠的花瓣中含有類胡蘿卜素。

1.3 氨基酸

氨基酸是人生命活動(dòng)中不可或缺的重要基礎(chǔ)物質(zhì)，也是影響色、香、味等品質(zhì)指標(biāo)的重要因素之一[32-34]。某些必需氨基酸的種類、含量及相互比例往往決定著植物果實(shí)中蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

王海英等[35]測(cè)定了變?nèi)~海棠（Malus toringoides）和花葉海棠（Malus transitoria）葉片和果實(shí)中的蛋白質(zhì)和氨基酸含量，發(fā)現(xiàn)變?nèi)~海棠的蛋白質(zhì)含量為25.16%，花葉海棠的蛋白質(zhì)含量為27.50%，二者果實(shí)中都含有l(wèi)7 種氨基酸，其中包括7 種必需氨基酸。關(guān)愛(ài)年等[36]利用氨基酸自動(dòng)分析儀，分析了12 種果樹砧木種子，發(fā)現(xiàn)黃海棠中含有較多的氨基酸。張計(jì)育[37]以湖北海棠為試驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)其中含有較多的氨基酸。云金虎等[38]采集15 個(gè)海棠品種的嫩芽并制作成海棠葉茶，利用全自動(dòng)氨基酸分析儀檢測(cè)了其中游離氨基酸的含量和種類，發(fā)現(xiàn)15 個(gè)海棠品種葉茶都含有17 種氨基酸，游離氨基酸的總量為655.12 ～3 059.69 mg/100 g，必需氨基酸占氨基酸總量的8.49%～37.53%。

1.4 酚類

多酚是植物資源中含量較高的活性物質(zhì)，影響著動(dòng)物的代謝和生化過(guò)程。王瑩[39]以茶山海棠的春、夏、秋葉為研究對(duì)象，分別以自然沖泡法和磨碎浸提兩種方式采用分光光度法測(cè)定多酚類的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，發(fā)現(xiàn)茶山海棠的多酚類質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.51%～1.55%。劉小微[23]以4 種不同果肉顏色的海棠果實(shí)和紅富士蘋果作為試驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)海棠果實(shí)單體酚含量都高于蘋果。王猛[40]以16 個(gè)蘋果屬的海棠品種為試驗(yàn)材料，分析了這些海棠的花、葉、果實(shí)中的抗氧化活性成分，發(fā)現(xiàn)海棠中的主要酚類物質(zhì)有根皮苷、綠原酸、香草酸和蘆丁。李嬡等[41]測(cè)定了4 種海棠果實(shí)提取物的總多酚含量為405.99 ～663.30 mgGAE/100 g，發(fā)現(xiàn)5 種果實(shí)多酚提取物中單體酚主要有原花青素B1、原花青素B2、兒茶素、表兒茶素等。李楠等[24]以14種海棠果實(shí)為材料，發(fā)現(xiàn)多酚含量為62.96 ～87.86 mgGAE/100 g 鮮質(zhì)量，其中貼梗海棠多酚含量最高。張磊[43]采用了反相高效液相色譜法測(cè)定了19 個(gè)蘋果屬（品）種葉片、花瓣和果實(shí)中酚類物質(zhì)的含量和組成，在19 個(gè)蘋果屬（品）種不同器官中一共檢測(cè)到了17 種酚類物質(zhì)。

1.5 單寧類

單寧是一類在紫外線光區(qū)有強(qiáng)烈吸收能力的天然物質(zhì)，海棠中的單寧能夠有效地抑制酪氨酸酶活性，可用于食品保鮮及皮膚美白等方面。

王蕊[44]以海棠果為試驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)海棠果單寧由縮合單寧和水解單寧共同組成。張亮[45]采用柱色譜來(lái)分離化合物，分析了昆明山海棠單寧的化學(xué)成分。蓋瑞等[46]以48 個(gè)雜交海棠株系的果實(shí)為試驗(yàn)材料，測(cè)定了海棠果實(shí)的單寧含量，發(fā)現(xiàn)單寧含量最高可達(dá)到蘋果的33.4 倍。韓偉等[47]研究分析了貼梗海棠扦插后插穗內(nèi)部單寧的含量，發(fā)現(xiàn)單寧含量先上升后下降。謝瓊等[48]公布了FD 顯色分光光度法測(cè)定新疆海棠果中單寧的測(cè)定方法。許曉崗等[49]以垂絲海棠（Malus halliana）和楸子（Malus prunifolia）的生根過(guò)程為研究?jī)?nèi)容，選取不同插穗類型、不同時(shí)期的生長(zhǎng)枝插穗以及不同芽位生長(zhǎng)枝插穗，并測(cè)定其單寧含量。

1.6 有機(jī)酸

海棠中富含有機(jī)酸，可補(bǔ)充人體的細(xì)胞內(nèi)液，從而具有生津止渴的效果，此外還具有促進(jìn)消化的作用。

王文元等[50]研究分析了15 個(gè)觀賞海棠品種的8 個(gè)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸含量為第1 主成分的主要代表。穆茜等[51]以揚(yáng)州市江都區(qū)國(guó)家種質(zhì)資源圃中主栽的16 個(gè)海棠品種果實(shí)為試材，對(duì)其進(jìn)行聚類分析，發(fā)現(xiàn)海棠成熟果實(shí)中有機(jī)酸積累以蘋果酸為主。薛玉梅等[52]采用中和法測(cè)定了不同產(chǎn)地木瓜中有機(jī)酸的含量，含量最低為3.33%。賈旭梅等[53]以2 年生垂絲海棠苗為試材，通過(guò)盆栽澆灌Hogland 營(yíng)養(yǎng)液的方法，模擬5 種不同濃度鹽堿復(fù)合脅迫對(duì)其光合色素、光合參數(shù)、葉綠素?zé)晒鈪?shù)及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸在100 mmol/L 濃度下達(dá)到峰值，脯氨酸可作為評(píng)價(jià)垂絲海棠耐鹽堿能力的有效指標(biāo)。

1.7 多糖

多糖廣泛存在于動(dòng)植物及微生物中，具有多種生物活性，包括改善便秘、調(diào)節(jié)腸道菌群和增強(qiáng)免疫等功效，且具有一定的體外促凝血活性，可作為一種潛在的止血藥。

賈琳斐[54]以海紅果為試驗(yàn)材料，提取其中的海紅果多糖，并用現(xiàn)代分離技術(shù)進(jìn)行分離純化，獲得了均一組分多糖。衛(wèi)強(qiáng)等[55]在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken 中心組合實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面分析法，研究了提取時(shí)間、超聲波功率、液料比對(duì)垂絲海棠葉多糖含量的影響，發(fā)現(xiàn)垂絲海棠葉多糖（超聲）還原Fe3+能力較強(qiáng)。王錦紅等[56]采用硫酸苯酚法，以無(wú)水葡萄糖為對(duì)照品，于485 nm 處測(cè)定吸光度，測(cè)定秋海棠藥材中多糖的含量，發(fā)現(xiàn)地下部分中多糖的含量最高，地上部位和全草含量較低。衛(wèi)強(qiáng)等[57]在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken 中心組合實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面分析法，研究提取時(shí)間、微波功率、料液比對(duì)垂絲海棠花中多糖含量的影響，確立最佳提取工藝，發(fā)現(xiàn)微波輔助提取較常規(guī)提取具有效率高、時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)。

2 主要功效

2.1 抗氧化

大量研究表明，海棠類黃酮、多糖、多酚和類胡蘿卜素在體內(nèi)外均有抗氧化能力。郭東艷等[58]以48只成年雌性大鼠為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)湖北海棠總黃酮對(duì)卵巢早衰大鼠卵巢及骨質(zhì)疏松具有一定的治療保護(hù)作用，其作用機(jī)制可能與體內(nèi)抗氧化能力、增強(qiáng)顆粒細(xì)胞內(nèi)雌激素受體的表達(dá)密切相關(guān)。賈琳斐[54]以海紅果為原料，對(duì)海紅果多糖進(jìn)行提取，并用現(xiàn)代分離技術(shù)進(jìn)行分離純化，發(fā)現(xiàn)海紅果粗多糖具有較強(qiáng)的還原能力。王汝華等[42]以冬紅海棠果實(shí)為試驗(yàn)材料，進(jìn)行了DPPH 和羥基自由基清除實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)酚類化合物具有很強(qiáng)的抗氧化活性，且冬紅海棠多酚對(duì)過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的紅細(xì)胞氧化損傷有保護(hù)作用。李嬡[59]以西府海棠、朱砂海棠和王族海棠3 個(gè)海棠品種為試驗(yàn)材料，測(cè)定了其清除DPPH 及ABTS 自由基能力，發(fā)現(xiàn)其具有抗氧化能力。李楠[60]以10 種不同的野生型海棠果實(shí)為試材，發(fā)現(xiàn)海棠類胡蘿卜素物質(zhì)在體內(nèi)外均有抗氧化能力，在非光合器官具有抗氧化、清除自由基等特性[25]。

2.2 抗凝血

康文藝等[61]提取垂絲海棠花多糖進(jìn)行凝血試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)垂絲海棠花多糖具有一定的體外促凝血活性，可作為一種潛在的止血藥。崔麗麗[62]以垂絲海棠花為材料，鑒定出了7 個(gè)化合物，以活化部分凝血酶時(shí)間（APTT）、凝血酶原時(shí)間（PT）、凝血酶時(shí)間（TT）、纖維蛋白原（FIB）評(píng)價(jià)各部位和化合物抗凝血活性，發(fā)現(xiàn)垂絲海棠花70%乙醇總浸膏、40%甲醇部位、60%甲醇部位、甲醇部位和化合物17 均具有較好的體外抗凝血活性。肖莉等[63]采用小鼠扭體法、熱板法及斷尾出血時(shí)間（BT）、最大耐受量（MTD）測(cè)定法，發(fā)現(xiàn)盾葉秋海棠根莖乙醇提取物（ALE）具有顯著的鎮(zhèn)痛及抗凝血作用。

2.3 抗腫瘤

研究表明海棠多酚類物質(zhì)在體內(nèi)外均有抗腫瘤能力。劉小微[23]以4 種果肉顏色不同的海棠果實(shí)（亞當(dāng)海棠、西府海棠、紅麗海棠和海紅果）和紅富士蘋果作為試驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)4 種海棠果實(shí)和紅富士蘋果中5 種醇提物對(duì)人結(jié)腸癌細(xì)胞SW480、食管癌細(xì)胞CaEs-17、胃癌細(xì)胞BGC-803 等都具有不同程度的抑制細(xì)胞增殖的作用。當(dāng)達(dá)到最佳濃度時(shí)，其抑制率可以達(dá)到70%左右。其中，紅果肉海棠（亞當(dāng)、紅麗）對(duì)腫瘤細(xì)胞的毒性作用強(qiáng)于黃果肉海棠（海紅果、西府海棠），紅富士蘋果對(duì)腫瘤細(xì)胞的毒性作用最低。

2.4 其他生物活性

研究表明，海棠單寧物質(zhì)在體內(nèi)外均有抑制酪氨酸酶活性能力，可用于食品保鮮及皮膚美白等方面。王蕊[44]以海棠果為材料，發(fā)現(xiàn)海棠果單寧是一種混合單寧，由縮合單寧和水解單寧共同組成，能夠有效地抑制酪氨酸酶活性。

另外，研究表明海棠單寧物質(zhì)在體內(nèi)外均有耐鹽、清除亞硝酸鹽能力。王瑩[39]以茶山海棠的春、夏、秋葉為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)夏葉具有更強(qiáng)的清除亞硝酸鹽的效果。

3 展望

我國(guó)木本海棠資源豐富，全國(guó)各地均有分布，尤其是該屬植物中如湖北海棠、垂絲海棠（M. halliana）等少數(shù)幾個(gè)品種還是我國(guó)的特有品種。然而國(guó)內(nèi)外對(duì)于木本海棠的研究多集中于其種質(zhì)資源與觀賞特性，研究其活性物質(zhì)也僅集中于少數(shù)幾個(gè)品種上。因此，為提高木本海棠種質(zhì)資源的利用率，從中尋找具有良好生物活性的化學(xué)成分，創(chuàng)制生物活性物質(zhì)含量高的海棠種質(zhì)，并利用海棠活性物質(zhì)的各種功效研究出海棠功能性產(chǎn)品，有必要對(duì)該植物的其他品種進(jìn)行系統(tǒng)的研究分析，建議當(dāng)前應(yīng)從以下3 個(gè)方面著手研究。

3.1 海棠果實(shí)加工利用

海棠果實(shí)中含有較高的多糖、花青素、類黃酮物質(zhì)以及人體必需氨基酸?；ㄇ嗨睾皖慄S酮物質(zhì)具有很強(qiáng)的抗氧化能力，多糖類在食品加工等方面具有良好的作用，還可以作為乳化劑等[64]。因此，對(duì)海棠果實(shí)進(jìn)行加工利用，制成果醬、水果罐頭和果汁等，能夠?yàn)楣δ苄蕴烊痪G色植物開(kāi)辟一條新的途徑。

3.2 嫩葉制茶

茶是世界三大飲料之一，作為一種保健飲料深受人們的歡迎。目前，市面上已經(jīng)開(kāi)發(fā)少數(shù)品種海棠嫩葉制茶。如云金虎等[38]采集海棠嫩芽并制作成海棠葉茶，其必需氨基酸占氨基酸總量的8.49%～37.53%。

3.3 花香純露的制備

環(huán)境污染極易造成皮膚干燥和老化，自由基及其誘導(dǎo)的氧化反應(yīng)也是導(dǎo)致衰老和某些疾病的重要因素。目前在美容化妝領(lǐng)域使用合成抗氧化劑已非常普遍，但研究發(fā)現(xiàn)合成抗氧化劑有潛在的生物毒副作用。芳香植物中存在天然抗氧化物質(zhì)，可高效清除體內(nèi)自由基，因此從天然藥用植物中尋找合適的抗氧化劑已成為研究熱點(diǎn)。海棠花瓣中含有類黃酮、花色苷等物質(zhì)，具有較好的抗氧化作用，制備海棠純露可以應(yīng)用于化妝品、保健品、日常生活用品等諸多方面，因此具有較高的商業(yè)價(jià)值。