姜太玲,沈紹斌,周迎春,熊賢坤,劉 倩,段春芳,李月仙,張林輝,宋記明,劉光華
(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物研究所,云南保山 678000;2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)與種質(zhì)資源研究所,云南昆明 650205)
蔞葉(Piper betleLinn.),又名蘆子、蒟醬、青蒟等,為胡椒科胡椒屬攀援藤本植物,廣泛分布在印度、泰國(guó)、斯里蘭卡、馬來(lái)西亞、印度尼西亞、菲律賓以及中國(guó)的云南、廣西、海南、臺(tái)灣等地區(qū)[1-2]。蔞葉具有重要的經(jīng)濟(jì)和食用、藥用價(jià)值,在印度,蔞葉被稱為“green gold of India”[3],是最重要的商業(yè)作物之一,每年?duì)I業(yè)額估計(jì)為100億盧比[4],每年出口到加拿大、英國(guó)、尼泊爾、巴基斯坦、沙特阿拉伯等國(guó)家的葉子其價(jià)值約為3000~4000萬(wàn)盧比[5]。蔞葉葉子在亞洲是最受歡迎的第二大日常消費(fèi)品[6]。飯后咀嚼蔞葉葉子不僅能加速唾液、胃液和胰脂肪酶的分泌,助于消化,還能作為口腔清新劑,助于口腔衛(wèi)生[7]。在孟加拉國(guó),約有60~70%的人經(jīng)常食用蔞葉葉子[8]。《本草綱目》、《本草綱目拾遺》和《中藥大辭典》中均有記載,蔞葉的根、籽、葉皆可入藥,具有消腫止癢、行氣化痰和祛風(fēng)散寒等功效[1-2],葉子是阿育吠陀藥物中的一個(gè)重要成分,可用于治療疣[7]。民間蔞葉用于治療支氣管炎、哮喘、咳嗽、麻風(fēng)病、便秘、頭痛、耳炎、牙齦腫痛、風(fēng)濕、割傷等癥[9-10]。
目前,國(guó)外已對(duì)蔞葉的化學(xué)成分、生物活性進(jìn)行了大量研究,在化學(xué)成分方面,蔞葉中含有蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪等營(yíng)養(yǎng)成分[5,11]及萜類[12-14]、生物堿[15-16]、酚類[17-18]、黃酮類[19]等代謝成分,在生物活性方面,蔞葉主要具有抑菌[14]、抗氧化[20-21]、抗癌[22]、抗蟲[23]、抗炎[24]、抗瘧疾[25]、抗糖基化[26]等作用,而國(guó)內(nèi)對(duì)蔞葉的研究還較少。本文就蔞葉的化學(xué)成分和生物活性方面進(jìn)行綜合分析,以期為我國(guó)蔞葉的基礎(chǔ)研究及在食品、醫(yī)藥、化妝品等方面的精深加工和綜合利用提供參考。
蔞葉營(yíng)養(yǎng)成分豐富,含有蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)、脂肪、維生素等多種營(yíng)養(yǎng)成分[5]。由表1可知,蔞葉葉子中含有人體所需的七大營(yíng)養(yǎng)素,并且維生素、礦物質(zhì)種類豐富,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高。由表2可知,蔞葉干燥果實(shí)中,淀粉含量最高,可達(dá)39.7 g/100 g,不揮發(fā)性乙醚提取物、粗蛋白、不可溶性纖維均≥10%[11]。
表1 新鮮蔞葉葉子的營(yíng)養(yǎng)成分Table 1 Nutrients of fresh Piper betle leaf
表2 蔞葉干燥果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分Table 2 Nutritional composition in dried fruits of Piper betel L.
從蔞葉葉子中提取得到的精油顏色呈淺黃色至深黃色,帶有辛辣香氣,含量在0.1%~2%之間[4]。Basak等[12]采用水蒸氣蒸餾法提取印度蔞葉葉子精油,用GC-MS分離鑒定出45種成分,其中主要成分為蔞葉酚(22.0%)、草蒿腦(15.8%)、β-蓽澄茄油烯(13.6%)、胡椒酚(11.8%)和石竹烯(11.3%);廖超林[13]從泰國(guó)蔞葉葉子的精油中分離出64個(gè)成分,鑒定出的57個(gè)成分占精油含量的99%以上,其中主要成分為乙?;∠惴樱?1.768%)、反式-異丁香酚(28.322%)、乙酸對(duì)烯丙基苯酯(8.053%)、β-石竹烯(3.063%)、大牛兒烯 D(2.917%)、α-紫穗槐烯(2.520%)、α-畢橙茄醇(2.436%)、胡椒酚(1.994%);呂紀(jì)行等[14]從海南蔞葉葉子中提取的精油中檢測(cè)出23種成分,鑒定出的22種占精油含量的99.74%,含量較高的成分為異丁香酚(67.141%)、胡椒酚(13.453%)、乙酸異丁香酚酯(9.617%),由此可知,從不同產(chǎn)地提取的蔞葉葉子精油,化學(xué)成分及含量差異較大,這與土壤質(zhì)量、氣候和農(nóng)藝實(shí)踐等多種因素關(guān)系較大[27]。其中,葉子中特有的強(qiáng)烈芳香氣味是由于苯酚和萜類物質(zhì)的存在[7],胡椒酚是蔞葉中的一種芳香化合物,主要負(fù)責(zé)葉子的辛辣氣味。
蔞葉根、莖、葉中含有豐富的生物堿,包括有機(jī)胺類、哌啶類、吡咯類和異喹啉類等化合物,這些化合物可用甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮等有機(jī)溶劑提取得到,如表3、圖1所示。其中,不同的有機(jī)溶劑可提出不同的化合物,同一種化合物可用不同的有機(jī)溶劑提取得到(如胡椒堿)。頭花千金藤二酮A、馬兜鈴內(nèi)酰胺AII、馬兜鈴內(nèi)酰胺BII、胡椒內(nèi)酰胺A是從蔞葉根中提取而得,Guineensine、N-異丁基-2E, 4E-十二碳烯酰胺、墻草堿、Dehydropipernonaline、Dehydropipernonaline和胡椒堿是從蔞葉莖中提取而得,其余化合物可從蔞葉葉子中提取得到。
圖1 蔞葉中的生物堿化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structure of alkaloids in Piper betle L.
表3 蔞葉中生物堿化學(xué)成分Table 3 Alkaloids in Piper betle L.
甲醇、乙醇、乙酸乙酯通常用于從新鮮材料中提取酚類物質(zhì)[34]。由表4可知,從蔞葉的提取物中可鑒定出多種酚類化合物,4-烯丙基間苯二酚、羥基胡椒酚二聚體兩種化合物可從蔞葉根中提取得到,其余化合物均可來(lái)源于蔞葉葉子。不同的提取劑可提取出同種化合物,如胡椒酚、蔞葉酚、丁香酚、4-烯丙基間苯二酚和羥基胡椒酚。羥基胡椒酚、丁香酚、蔞葉酚和綠原酸是蔞葉中主要的酚類物質(zhì),研究成果頗多。其中羥基胡椒酚與丁香酚含量較高,Muruganandam等[34]用乙醇索氏提取蔞葉葉子,提取物中的羥基胡椒酚與丁香酚含量分別為69.464%、4.86%。Alia等[35]通過(guò)超聲波輔助乙醇提取葉子,其提取物中羥基胡椒酚與丁香酚的含量分別為66.55%、11.92%。Karak等[28]研究發(fā)現(xiàn),胡椒酚、γ-羥基異丁香酚、4-羥基肉桂酸、2,5-二羥基苯甲酸、DL-3,4-二羥基苯基二醇和綠原酸不是在所有產(chǎn)地的蔞葉中都能用同一種提取劑提取出來(lái)。γ-(γ'異羥基胡椒酚)-胡椒酚辛基醚不僅能表現(xiàn)出優(yōu)異的抗氧化性,對(duì)人口腔癌細(xì)胞系(AW13516和AW8507)、人肝癌細(xì)胞系(HEPG2和 PLC-PRF-5)、人胰腺細(xì)胞系(MIA-PACA-2)具有細(xì)胞毒性。3-丁基苯酚和1-正癸?;椒泳哂蠨PPH自由基清除活性,對(duì)人口腔癌細(xì)胞系(SCC-40和SCC-29B)具有細(xì)胞毒性[36]。蔞葉中的酚類化學(xué)成分具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 蔞葉中的酚類化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.2 Chemical structure of phenols in Piper betle L.
表4 蔞葉中的酚類化學(xué)成分Table 4 Phenols in Piper betle L.
蔞葉中的黃酮類化合物包括黃烷-3-醇類(編號(hào)52、53)、黃酮類(編號(hào) 54、55~58)、二氫黃酮類(編號(hào)59、60)等,這些化合物可從蔞葉葉子中用甲醇、乙醇等溶劑提取,如表5所示,結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖3。其中,(+)-表兒茶素是Bhattacherjee等[26]從蔞葉葉子中分離得到的黃酮類成分中含量最高的,占22.30%,蘆丁占16.24%,(+)-兒茶素水合物占14.41%。編號(hào)52~55這四種化合物均可通過(guò)水、乙醇提取得到。
圖3 蔞葉中的黃酮類化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.3 Chemical structure of flavonoids in Piper betle L.
表5 蔞葉中的黃酮類化學(xué)成分Table 5 Flavonoids in Piper betle L.
利用水、乙醇、乙酸乙酯、甲醇等溶劑從蔞葉中還可以提取出苯丙素類、甾體類等化學(xué)成分,如表6所示。其中編號(hào)61~64是苯丙烯類化合物、65是苯丙醇類、66是木脂素類,編號(hào)72~73為甾體類化合物,其余化合物為相關(guān)的酯類、酮類等,具體化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖4所示。在這些化合物中,松脂素來(lái)自蔞葉莖的提取物,豆甾-4-烯-3,6-二酮來(lái)自蔞葉根的提取物,其余化合物來(lái)自蔞葉葉子的提取物。其中,乙酸丁香酚酯、苯乙酸烯丙酯是從泰國(guó)蔞葉藤葉中用水蒸氣蒸餾所得精油中的主要成分,含量分別為31.77%、8.05%[13];乙酸異丁香酚酯是采集自海南蔞葉精油中的主要成分,含量為67.14%[14];4-二乙酰醇可用水、乙醇提取出來(lái),在印度葉子提取物中的含量為24%,在泰國(guó)蔞葉葉子提取物中的含量為62.33%[34,40];棕櫚酸甲酯、葉綠醇是蔞葉葉子的乙酸乙酯提取物中的主要成分,含量分別為12.93%、17.91%。
圖4 蔞葉中的其他類化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.4 Other chemical structures in Piper betle L.
表6 蔞葉中的其他化學(xué)成分Table 6 Other chemical constituents in Piper betle L.
續(xù)表 4
另外,Karak等[28]以甲醇作為提取劑,從印度西孟加拉邦收集到的8個(gè)蔞葉品種的葉子中還提取并鑒定出18種氨基酸、20種有機(jī)酸、3種脂肪酸、7種糖醇和14種糖類,其中蘋果酸、馬尿酸、甘油酸、L-別蘇氨酸、L-2-氨基己酸、丁二酸、葡萄糖酸內(nèi)酯、谷氨酸、蔗糖等是主要的代謝物。
國(guó)內(nèi)外研究顯示,蔞葉精油、有機(jī)溶劑提取物對(duì)多種真菌、細(xì)菌類微生物具有抑菌作用,且抑制效果非常明顯。呂紀(jì)行等[14]采用水蒸氣提取法獲得的精油對(duì)革蘭氏陰性菌(大腸桿菌)、革蘭氏陽(yáng)性菌(金黃色葡萄球菌、白色葡萄球菌、四聯(lián)球菌、藤黃八疊球菌、枯草桿菌、蠟狀芽孢桿菌)、霉菌(黑曲霉、毛霉、青霉)具有明顯的抑菌活性,最低的最小抑菌濃度(MIC)值可達(dá) 0.313 mg/mL。Zamhari等[9]用甲醇提取蔞葉葉子,其提取物對(duì)溶藻弧菌、鰻弧菌、哈維氏弧菌、副溶血弧菌、串珠鐮孢菌具有較強(qiáng)的抑菌作用,當(dāng)濃度為20 mg/mL時(shí),對(duì)細(xì)菌的抑菌作用其抑菌圈均大于18.00 mm,對(duì)真菌的抑制率為100%。Vyas等[52]的研究發(fā)現(xiàn),蔞葉葉子的石油醚、丙酮、甲醇和乙酸乙酯提取物對(duì)泡囊假單胞菌、糞鏈球菌、嗜水氣單胞菌、傷寒沙門氏菌、科氏葡萄球菌、沙雷氏菌、大腸桿菌均有抑菌活性,不同提取物的抑菌效果有差異。Yazdani等[38]用甲醇-氯仿從蔞葉葉子中提出的提取物,當(dāng)濃度為500 μg/mL時(shí),可以阻斷黃曲霉毒素的生物合成,從提取物中分離鑒定出羥基胡椒酚、蔞葉酚、蘆丁、羥基乙酰葡萄糖苷、乙基谷固醇、紫杉醇的衍生物、二乙基苯基庚二醇、芐基苯乙酮、Piperolide、異丁香酚甲醚、庚酮衍生物等化合物。蔞葉葉子的乙酸乙酯提取物在濃度為500 μg/mL時(shí),能顯著抑制粘質(zhì)沙雷氏菌中蛋白酶、脂肪酶、生物膜和胞外多糖的生成,提取物中主要的生物活性成分被鑒定出是葉綠醇,該化合物具有潛在的抗群體感應(yīng)[44]。蔞葉葉子的乙醇提取物對(duì)耐多藥細(xì)菌(耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、耐萬(wàn)古霉素腸球菌、耐碳青霉烯腸桿菌科-肺炎克雷伯菌、產(chǎn)金屬β-內(nèi)酰胺酶鮑曼不動(dòng)桿菌)[1]、耐藥的李斯特氏菌[47]、口腔病原體(白色念珠菌、戈登鏈球菌、變異鏈球菌、血鏈球菌)[53,40,32]等具有抑制作用,從提取物中分離鑒定出了4-(2-丙烯基)苯酚、重氮乙酸乙酯、七氟丁酸酯、三(三氟甲基)膦、3-氟-2-亞炔基、4-烯丙基苯-1,2-二醇、丁香酚、4-二乙酰醇等化合物,其中4種是醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)中還未提及的化合物。由此可見(jiàn),在蔞葉的精油、提取物中存在著多種抗菌成分,且具有廣譜抑菌性,在醫(yī)療保健、食品行業(yè)中具有重要的用途。
蔞葉的水、甲醇、乙醇、氯仿提取物具有明顯的抗氧化活性。Aliahmat等[20]首次通過(guò)Nrf2/ARE信號(hào)通路誘導(dǎo)細(xì)胞保護(hù)基因,揭示了大鼠在衰老過(guò)程中蔞葉水提物的抗氧化機(jī)制。Makpol等[21]用蔞葉水提取物通過(guò)降低與衰老相關(guān)的β-半乳糖苷酶表達(dá)、過(guò)氧化氫酶和超氧化物歧化酶活性,表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抗氧化活性。蔞葉葉子的水提取物還表現(xiàn)出良好的脂質(zhì)過(guò)氧化抑制活性,經(jīng)鑒定發(fā)現(xiàn),起抗氧化作用的物質(zhì)包括4-對(duì)香豆?;鼘幩?、對(duì)羥基苯甲酸[45]。Dutta等[54]的研究發(fā)現(xiàn),蔞葉葉子的甲醇提取物在濃度為200 μg/mL時(shí),總還原能力比抗壞血酸高1.12倍,DPPH自由基清除能力為89.68%;濃度在100 μg/mL時(shí),總抗氧化活性比抗壞血酸高2.26倍。蔞葉葉子的乙醇提取物對(duì)DPPH自由基清除能力可達(dá)97.57%,可能是由于天然抗氧化劑羥基胡椒酚和丁香酚的存在[35]。從蔞葉葉子的氯仿提取物中可分離出脫亞甲基角鯊烯脫氧頭孢拉酮-A、1-正十二烷氧基間苯二酚、雙胡椒酚十二烷酸酯、雙羥基胡椒酚十二烷酸酯,γ-(γ′-異羥基胡椒酚)-胡椒酚辛基醚、羥基胡椒酚,6種化合物與抗壞血酸相比均表現(xiàn)出優(yōu)異的DPPH自由基清除活性,其半抑制濃度(IC50)值分別為 7.14、8.08、12.67、1.08、4.61和4.12 μg/mL[31,55,49]。可見(jiàn),蔞葉提取物可能是一種天然抗氧化劑,應(yīng)用于食品加工業(yè)或作為食品添加劑具有很大的潛力。
蔞葉葉子、莖的提取物對(duì)人口腔癌細(xì)胞、人前列腺癌細(xì)胞、人肝癌細(xì)胞等具有抗癌活性。Preethi等[22]采用的蔞葉葉子甲醇提取物及丁香酚對(duì)KB口腔癌細(xì)胞均表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗癌活性,抗癌作用歸因于蔞葉葉中存在的酚類物質(zhì),當(dāng)提取物與丁香酚合成銀納米共軛物時(shí),抗癌作用顯著增加,但對(duì)非癌細(xì)胞無(wú)毒。甲醇提取物還能抑制人前列腺癌細(xì)胞的增殖,羥基胡椒酚可能是主要的生物活性成分[39]。從蔞葉葉子的氯仿提取物中分離出化合物1-正十七烷氧基間苯二酚[46],γ-(γ'-異羥基胡椒酚)-胡椒酚辛基醚[49]、羥基胡椒酚[49]對(duì)人口腔癌細(xì)胞具有細(xì)胞毒性,后兩種化合物對(duì)人肝癌細(xì)胞、人胰腺癌細(xì)胞具有顯著作用,羥基胡椒酚能抑制胰腺癌細(xì)胞的增殖和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[42]。蔞葉葉子的水提取物使得較低劑量的5-氟尿嘧啶發(fā)揮最大抑制結(jié)腸癌細(xì)胞HT29的生長(zhǎng)效果[56],水提物濃度高于500 μg/mL時(shí)對(duì)人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞具有細(xì)胞毒性[19]。蔞葉葉子提取物在體內(nèi)和體外可通過(guò)MAPKs調(diào)節(jié)p73途徑誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞Hep3B的死亡[57],還能在乙氧基甲烷誘導(dǎo)的雄性大鼠結(jié)腸癌中抑制β-連環(huán)蛋白和KRAS的表達(dá)[58]。從蔞葉莖中提取的對(duì)香豆酸龍腦酯在黑色素瘤細(xì)胞A2058和A375中存在抗腫瘤和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用[51]。可見(jiàn),蔞葉提取物可抑制多種癌細(xì)胞的增殖,作為新型藥物的開發(fā)具有較大潛力。
蔞葉莖、葉的提取物具有廣泛的殺蟲性。蔞葉莖的乙醇提取物不僅具有驅(qū)蟲性能,而且還能導(dǎo)致蠕蟲死亡,以阿苯達(dá)唑(40 mg/mL)為標(biāo)準(zhǔn)溶液,使蠕蟲的癱瘓和死亡的時(shí)間分別是2.34和5.68 min,在乙醇提取物中,使蠕蟲的癱瘓和死亡的時(shí)間分別是1.15和2.16 min,明顯比標(biāo)準(zhǔn)溶液用時(shí)少[23]。蔞葉葉子精油能顯著抑制斜紋夜蛾的發(fā)育并引起其行為的改變[59],對(duì)埃及伊蚊也具有殺蟲作用[60]。蔞葉葉子的水提物對(duì)番茄根結(jié)線蟲的第二階段幼蟲具有致死性,也能抑制卵孵化[61]。蔞葉葉子的乙酸乙酯提取物對(duì)甘薯象鼻蟲具有致死作用[62]。可見(jiàn),蔞葉的乙醇、水、乙酸乙酯提取物和蔞葉精油是一種效果明顯的生物農(nóng)藥,在驅(qū)蟲和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有開發(fā)潛力。
蔞葉根、葉的提取物具有抗炎活性。Lin等[18]研究發(fā)現(xiàn),蔞葉根的乙醇提取物表現(xiàn)出抗炎作用,從提取物中分離鑒定出的羥基胡椒酚二聚體、羥基胡椒酚這兩種化合物對(duì)人體中性粒細(xì)胞的超氧陰離子的產(chǎn)生和彈性蛋白酶的釋放方面具有顯著的抑制作用。蔞葉葉子中存在的烯丙基焦兒茶酚也具有抗炎作用[37],提取物中的胡椒新木脂素A、胡椒新木脂素B、羥基胡椒酚、對(duì)羥基肉桂醛、二烯丙基兒茶酚對(duì)脂多糖激活的小鼠巨噬細(xì)胞RAW 264.7細(xì)胞產(chǎn)生的一氧化氮具有抗炎活性,IC50值分別為9.87、45.94、4.80、26.40、40.45 μmol/L[24]。蔞葉葉子的70%乙醇提取物能夠降低引發(fā)炎癥過(guò)程的成纖維細(xì)胞IL-33、VCAM、CD248的表達(dá)水平,從而減少細(xì)胞壓力并促進(jìn)劃痕愈合[63]??梢?jiàn),根據(jù)蔞葉提取物的抗炎作用可進(jìn)行抗炎藥物的開發(fā)。
蔞葉的提取物中還具有多種生物活性,包括延緩衰老[64]、預(yù)防肥胖[65]、降血脂[66]、鎮(zhèn)痛[67]、抗疲勞[68]、抗動(dòng)脈粥樣硬化[42]、避孕[69]、抗過(guò)敏[70]、抗?jié)僛71]、抗瘧疾[25,72]、抗糖基化[26]等。在抗瘧疾作用中,鑒定出三種化合物,烯丙基焦兒茶酚、哌喹和Antymicin;在抗糖基化中,鑒定出的化合物包括綠原酸、3,4-二羥基苯甲酸、沒(méi)食子酸、阿魏酸、表兒茶素、兒茶素水合物。
蔞葉作為一種重要的“藥食同源”和經(jīng)濟(jì)作物,含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分和生物活性成分,包括氨基酸、有機(jī)酸、脂肪酸、糖醇和烯烴類、酚類、醇類、酯類等多種化合物(如上述表中所示),現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明,蔞葉具有抑菌、抗氧化、抗癌、抗蟲、抗炎、抗瘧疾、抗糖基化等生物活性。這些研究成果為蔞葉更好地應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域提供了依據(jù)。但目前對(duì)蔞葉的研究仍存在一些問(wèn)題,還有待進(jìn)一步探討。在化學(xué)成分研究方面,目前對(duì)蔞葉的研究多集中在葉子,根、莖、果實(shí)的研究較少;還需加強(qiáng)對(duì)提取物中起生物活性作用的化學(xué)成分進(jìn)行分離鑒定,豐富蔞葉的化學(xué)成分;在生物活性方面,需加強(qiáng)對(duì)分離得到的化學(xué)成分進(jìn)行活性測(cè)試,發(fā)現(xiàn)更多的活性成分,對(duì)已發(fā)現(xiàn)的活性成分,加大對(duì)其作用機(jī)制的研究。對(duì)于生物活性范圍廣、能從多種試劑中提取得到的化合物,如羥基胡椒粉、丁香酚、蔞葉酚、4-二乙酰醇等成分可進(jìn)一步深入研究,以便能更好地利用蔞葉,延長(zhǎng)價(jià)值鏈。