青錢柳葉片活性成分及其影響因素研究進(jìn)展

袁叢軍 劉 娜 謝 濤 黃安香 吳運(yùn)輝 丁訪軍

(1.貴州省林業(yè)科學(xué)研究院，貴州 貴陽 550005；2.黎平縣林業(yè)局，貴州 黎平 557300)

青錢柳(Cyclocaryapaliurus)系胡桃科青錢柳屬速生落葉喬木，是我國特有單種屬植物，也是珍稀藥食同源植物，其果實似銅錢，葉片味甘甜，因此別名搖錢樹、甜茶樹[1-2]。其集藥、食、觀賞、用材等較高價值于一身。青錢柳葉作為茶飲，其味道津甜，具有清熱消暑的作用，同時具有降血、降脂、降壓、降糖、和抗氧等多種保健功能[3]，被譽(yù)為植物界的大熊貓、醫(yī)學(xué)界的第二棵樹，引起大批學(xué)者對青錢柳展開研究。早期的研究主要集中在青錢柳化學(xué)成分方面，后期則對青錢柳藥理作用、藥用機(jī)制、活性成分影響因素等方面的研究較多。植物葉片活性成分作為評價青錢柳葉品質(zhì)的重要指標(biāo)，其受到內(nèi)在和外在等多種因素影響。本文綜述青錢柳葉片主要活性成分類型、組成與特征，分析總結(jié)青錢柳在生長過程中的水肥供給、光照條件與植物外源激素處理、地形因子、種源地、葉片采摘時間與加工工藝等因素對青錢柳葉片活性成分影響特征，并提出相應(yīng)的解決對策，旨在促進(jìn)青錢柳葉片資源高效開發(fā)與利用提供技術(shù)支撐。

1 青錢柳活性成分

1.1 多糖類

青錢柳多糖類物質(zhì)在抗病毒、抗炎、降血糖、降血脂、抗輻射等方面具有廣泛的藥理作用，已成為研究熱點之一。將向輝等[4]對青錢柳葉片的多糖組分分析顯示，青錢柳葉中單糖主要包括：半乳糖、甘露糖、鼠李糖、葡糖糖、阿拉伯糖、木糖、核糖，粗多糖含量為43.37mg/g，葡萄糖為其中主要的單糖，核糖和木糖峰面積比值可作為鑒定青錢柳葉藥材的特征指標(biāo)。

1.2 黃酮類

黃酮類化合物是青錢柳中主要的化學(xué)成分和活性物質(zhì)，目前從青錢柳中分離并鑒定出40余種黃酮類化合物，黃酮類物質(zhì)中最主要的單體為異槲皮苷、山奈酚和槲皮素[5]。

1.3 三萜類

三萜類化合物是青錢柳化學(xué)成分中數(shù)量最多的一類化合物，并鑒定出多個新天然化合物，其含量可作判斷青錢柳質(zhì)量的重要指標(biāo)。1992年，楊大堅等[6]在對青錢柳的甜味成分研究中，分離出一種新的天然甜味化合物，命名為甜茶樹甙A。鐘瑞建[7]和舒庚希[8]在1996年又陸續(xù)分離出5個新的三萜類單體化合物，分別命名為青錢柳甙Ⅰ、青錢柳甙Ⅱ、青錢柳甙Ⅲ、青錢柳酸A.青錢柳酸B。近年來，李夏蕾[9]從青錢柳葉中分離出4種環(huán)氧達(dá)瑪烷三萜類化合物并鑒定為新天然化合物。之后，崔保松[10]在青錢柳葉中又分離得到12個新的達(dá)瑪烷型三萜類化合物。這些新化合物的發(fā)現(xiàn)為天然化合物家族增添了新成員。

1.4 有機(jī)酸類

研究表明青錢柳中富含多種有機(jī)酸，包括香草酸[11]、苯甲酸[11]、山俞酸[8]、棕櫚酸[1]、硬脂酸[1]、軟脂酸[12]、咖啡酸[13]、沒食子酸[13]、逆沒食子酸[14]、原兒茶酸[15]等多種有機(jī)酸，但針對青錢柳中無機(jī)酸含量報道卻較少。

1.5 其他類

研究表明[16]青錢柳葉中含有胡蘿卜素，還含有豐富的維生素C和維生素E，同時含有多種人體必需的大量元素和微量元素，富含F(xiàn)e、Mn、Zn、Co、Cu等元素。舒任庚等[1]在青錢柳中首次分離出咖啡因(生物堿類)，為民間用青錢柳制茶提供科學(xué)依據(jù)，同時含有甾醇[1]、肌醇[8]、甾酮[17]、甾烷[18]等多種有機(jī)物質(zhì)。

2 活性成分的影響因素

2.1 生長處理

2.1.1施肥

許多研究表明施肥處理會顯著影響青錢柳中次生代謝產(chǎn)物的積累。劉盈盈等[19]研究發(fā)現(xiàn)低氮水平的混合肥和復(fù)合肥對提高葉片可溶性糖效果明顯；張小燕等[20]的研究表明中等偏低的施氮量會促進(jìn)青錢柳三萜類化合物的積累；岳喜良等[21]的研究認(rèn)為，低氮(0g/株)和高氮(6g/株)脅迫有利于青錢柳葉中總黃酮、總?cè)?、總多酚含量的積累，但均不利于青錢柳的生長；葉紫云等[22]和呂萌等[23]分別對青錢柳進(jìn)行根施硒肥和葉片噴灑硒肥處理，結(jié)果表明青錢柳葉片硒含量顯著提高，葉片鐵、鋅等微量元素含量增加，銅、錳含量降低；黃酮、皂苷和多糖等有效成分含量增加。礦質(zhì)營養(yǎng)是植物形態(tài)建成和代謝活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，施肥是提供植物礦質(zhì)營養(yǎng)的主要措施，這些研究將為青錢柳葉用型林分控肥管理經(jīng)營提供參考。

2.1.2光質(zhì)和光強(qiáng)

光質(zhì)和光強(qiáng)調(diào)控會使葉片次生代謝情況發(fā)生改變，從而影響活性成分的含量。劉洋[24]的研究認(rèn)為高光強(qiáng)的紅光處理有利于青錢柳中多糖類物質(zhì)的積累，而中高光強(qiáng)的藍(lán)光處理則有利于黃酮類和三萜類化合物的積累；陳培等[25]的研究結(jié)果表明：白光處理下酚類物質(zhì)積累較少，而藍(lán)光處理對青錢柳酚類物質(zhì)的積累最有利。遮陰會改變環(huán)境中溫度和濕度，從而影響青錢柳活性物質(zhì)的積累，中度遮陰促進(jìn)青錢柳苗的高生長，而隨著遮陰程度加大，黃酮類化合物、總?cè)啤⑷茊误w受到遮陰處理的抑制[26]。明確青錢柳活性物質(zhì)對光質(zhì)光強(qiáng)的響應(yīng)規(guī)律，為青錢柳林光照管理經(jīng)營提供參考。

2.1.3植物激素

吳亞萍等[27]比較稀土、水楊酸和赤霉素對青錢柳總黃酮和總?cè)祁愇镔|(zhì)含量的影響，結(jié)果表明：水楊酸對青錢柳總?cè)坪康拇龠M(jìn)作用顯著高于稀土和赤霉素，而1 mol/L濃度的水楊酸溶液對青錢柳總?cè)坪康拇龠M(jìn)效果最優(yōu)；王紀(jì)[28]的研究結(jié)果也表明：施加水楊酸對提高黃酮含量效果最好，施加納米TiO2則顯著提高Fe元素的含量。

2.2 地形

地形因子會影響植物可獲得的光照和水分條件等，從而影響內(nèi)含物質(zhì)的合成和積累。研究表明[24]年平均溫度和日照時數(shù)較長的青錢柳居群具有較高的三萜物質(zhì)含量，水溶性多糖含量與年降雨量成正比；坡度在10°～19°之間時青錢柳中多糖、黃酮和三萜類物質(zhì)含量較高，而當(dāng)坡度大于30°時，三類活性成分含量則較低，三種內(nèi)含物含量在海拔為600～800m之間最高[29]；根和莖中黃酮含量隨海拔升高呈先升后降的規(guī)律，而葉則是呈鋸齒狀變化[30]，葉片微量元素則沒有顯著地理變異規(guī)律[31]。

2.3 種源地

物種在長期的進(jìn)化過程中產(chǎn)生遺傳變異，會分化出種內(nèi)有差別的地理生態(tài)種源。多位學(xué)者對不同種源和家系青錢柳內(nèi)含物質(zhì)進(jìn)行了比較分析研究，部分研究結(jié)果見表1?？梢?，不同種源地內(nèi)含物含量差異較大，多糖含量范圍在3.5%～5.85%，總?cè)坪糠秶鸀?6.67 mg/g～44.63 mg/g，總多酚為10.53 mg/g～33.04 mg/g，天然居群黃酮含量范圍為6.79 mg/g～20.9 mg/g，要低于33個家系總黃酮18.0 mg/g～29.0 mg/g，章發(fā)盛等[32]的研究也表明青錢柳原始林(32.65 mg/g)黃酮含量低于人工林(32.65 mg/g)。開展青錢柳種資資源研究，提供多培育目標(biāo)優(yōu)良種源，為青錢柳產(chǎn)業(yè)開發(fā)奠定物質(zhì)基礎(chǔ)很有必要。

表1 不同種源地青錢柳活性物質(zhì)含量差異

2.4 采摘時間及部位

不同采摘月份對青錢柳活性物質(zhì)含量具有一定影響，以不同活性物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，青錢柳最佳采摘時間不同(表2)。由表可見，大部分地區(qū)青錢柳最佳的采摘時間都在9月至10月之間，章發(fā)盛等[32]發(fā)現(xiàn)：黃酮類物質(zhì)與樹齡密切相關(guān)，隨著樹齡增長而下降的趨勢，黃酮含量隨季節(jié)表現(xiàn)為馬鞍形折線變化，在夏初最高，在夏末至最低后上升。此外，不同生長年限下青錢柳中活性物質(zhì)含量也具有一定差異，王維等[35]通過對比不同生長年限青錢柳中糖類、萜類、槲皮素、山奈素的含量，通過綜合得分分析認(rèn)為，黔產(chǎn)青錢柳最佳生長年限為7年左右；郭亮等[36]以可溶性多糖為指標(biāo)，確定桂北地區(qū)青錢柳最佳采摘年限為4年左右。青錢柳老葉和嫩葉相比，兩者所含化學(xué)成分基本相同，但相對來說老葉中化學(xué)成分及含量較嫩葉中高[37]，從不同部位來看，在不同器官中次生代謝物含量表現(xiàn)為：葉片>幼根>樹皮>幼枝>老根>老枝>莖[38]。

表2 不同地區(qū)青錢柳最佳采摘時間

2.5 加工、測定與提取工藝

2.5.1加工工藝

不同加工工藝對青錢柳中活性物質(zhì)含量影響較大。鄒榮燦[33]比較了直接烘干、燙后烘干、邊搓變烘、燙后邊搓4種加工方法對青錢柳功能性成分含量的影響，不同加工方法下青錢柳總黃酮含量為17.20～134.10 mg/g，多糖含量為38.45～1116.63 mg/g，總?cè)坪繛?1.45～141.64 mg/g，進(jìn)行綜合分析后認(rèn)為，100 ℃和80 ℃邊搓邊烘處理的青錢柳功能性成分含量最高，80 ℃邊搓邊烘為青錢柳加工的最佳選擇。張黛[45]比較了微波殺青、鍋炒殺青、蒸汽殺青、微波蒸汽組合殺青4中殺青方式對青錢柳茶品質(zhì)的影響，結(jié)果表明微波殺青90 s得到的青錢柳茶多糖和黃酮含量最高，是青錢柳理想的殺青方式。

2.5.2含量測定和提取工藝

測定方法和提取工藝直接關(guān)系到活性物質(zhì)的利用率，研究青錢柳中活性物質(zhì)含量測定方法和提取工藝，對生產(chǎn)實際具有指導(dǎo)性意義。目前對青錢柳中活性物質(zhì)的測定方法主要包括比色法(苯酚-硫酸法、蒽酮-硫酸法、香草醛-高氯酸法、DNS比色法)和高效液相色譜法兩大類；而物質(zhì)提取的方法則較多，主要包括溶劑提取法、超聲波提取法、微波提取法三大類，為提高提取率，經(jīng)常利用超聲波、微波、高壓、生物酶等進(jìn)行輔助復(fù)合提取。不同提取方法下青錢柳活性物質(zhì)含量差異較大(表3)，多糖提取率從3.7%到10.02%，黃酮提取率從4.379%至9.227%，三萜類提取率從2.22%至9.19%。在實際應(yīng)用中，僅以提取率為指標(biāo)評價提取方法的優(yōu)劣并不可取，還應(yīng)考慮提取物質(zhì)的純度和活性等方面，應(yīng)根據(jù)自身實際選擇適宜的提取方法。

表3 不同提取工藝下青錢柳活性物質(zhì)提取率

3 總結(jié)與展望

青錢柳葉已被國家衛(wèi)生計生委列入新食品原料(食用部位為青錢柳葉子，食用方式為沖泡)[40]，葉制茶用是當(dāng)前青錢柳的開發(fā)利用主要方式，弄清青錢柳葉片內(nèi)主要活性成分的組成、含量及分布變化規(guī)律，是科學(xué)確定采收時間、加工工藝等方法，以提高葉片內(nèi)活性成分含量為定向培育目標(biāo)的科學(xué)管理，并針對不同功效成分的新產(chǎn)品研發(fā)具有重要實踐意義。

青錢柳中含有豐富的黃酮類、多糖、三萜等多種活性成分化合物，具有較大的市場開發(fā)前景。葉片活性成分作為評價青錢柳葉品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)，其受到內(nèi)在因素(基因型或地理種源、植株年齡等)與外在因素共同作用，包括植株所處的光照、溫度、水分，植株各種生長處理、葉片采摘時間與部位，葉片加工工藝等多種因素的影響。植物葉產(chǎn)量與品質(zhì)(黃酮類、多糖類、三萜類等目標(biāo)次生代謝產(chǎn)物含量)決定青錢柳葉片制茶資源化利用水平高低。如何加強(qiáng)青錢柳葉片有效活性成分的組成、分布、形成與調(diào)控機(jī)理等基礎(chǔ)研究，促使粗加工向精加工轉(zhuǎn)變，提高青錢柳葉片新產(chǎn)品的競爭力。然而有關(guān)研究仍然薄弱，成果轉(zhuǎn)化率不高，未來應(yīng)加強(qiáng)以下研究：(1)基于青錢柳葉片有效活性成分為主的葉質(zhì)量綜合評價研究；(2)基于葉用型青錢柳優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源篩選與評價，篩選優(yōu)質(zhì)葉用種源，采用微型根坨苗[57]、兩段育苗[58]等技術(shù)培育優(yōu)質(zhì)種苗，實現(xiàn)青錢柳葉用林定向培育，助推葉茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展；(3)青錢柳葉片有效活性成分分布、形成與調(diào)控機(jī)理；(4)青錢柳葉片關(guān)鍵有效活性物質(zhì)促增調(diào)控技術(shù)；(5)基于葉用型的青錢柳葉茶及復(fù)配茶飲品研發(fā)。此外，持續(xù)深入從選育、栽培、提取、加工、利用等各環(huán)節(jié)系統(tǒng)研發(fā)，加強(qiáng)青錢柳的開發(fā)利用和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，應(yīng)將理論研究成果進(jìn)行積極轉(zhuǎn)化，通過選育優(yōu)良基因型，調(diào)控外在影響因素提高目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)量、完善提取工藝增加產(chǎn)物利用率，進(jìn)行產(chǎn)品深加工多用途開發(fā)等，拓延青錢柳葉茶產(chǎn)業(yè)鏈，著力解決生產(chǎn)實際問題，提高青錢柳葉茶品質(zhì)與產(chǎn)品附加值，助推葉用青錢柳產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。