菊花黃酮提取純化與黃酮類化合物降血脂作用研究進(jìn)展

◎ 何融藝，凡 信，徐 海，蔡蘇川，王兆丹

（重慶三峽學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院/渝東北特色生物資源開發(fā)利用工程中心，重慶 404100）

高脂血癥是一種系統(tǒng)性的脂質(zhì)代謝紊亂疾病[1]，在世界范圍內(nèi)嚴(yán)重危害人們的身體健康。高脂血癥在我國的發(fā)病率呈逐年上升的趨勢，慢性病已成為影響經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要社會(huì)問題[2]。因此，預(yù)防和治療高脂血癥等重大慢性病顯得極為重要，對保護(hù)居民的身體健康，實(shí)現(xiàn)《健康中國行動(dòng)（2019—2030 年）》的總體目標(biāo)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前，貝特類和他汀類等降脂化學(xué)藥物常用于高脂血癥的治療[3]。然而，它們有潛在的不良反應(yīng)或藥物依賴性。因此，從天然植物化學(xué)物成分中尋求具有降血脂作用的物質(zhì)是目前研究的熱點(diǎn)之一，也是未來發(fā)展的方向[4]。菊花是世界上最重要的藥用花卉之一，已有2 000 多年的栽培歷史。菊花是一種典型的藥食兩用植物，富含黃酮類、揮發(fā)油、微量元素等多種活性成分[5]。其中黃酮類化合物作為菊花主要活性成分一直是科研工作者們研究的重點(diǎn)。菊花乙醇提取物能夠降低動(dòng)物體內(nèi)血脂水平已被證實(shí)[6]，但關(guān)于是菊花何種成分發(fā)揮降血脂作用以及降血脂的機(jī)制等問題尚不清楚。本文就近年來國內(nèi)外在菊花黃酮提取純化和植物黃酮降血脂作用方面的研究進(jìn)行綜述，以期能為菊花黃酮的提取、純化，降血脂機(jī)制等研究提供參考依據(jù)。

1 菊花黃酮的提取

菊花黃酮常用的提取方法有溶劑提取法、加壓提取法、微波提取法、酶法提取法、超聲輔助提取法以及閃式提取法等[7-8]。溶劑提取法常用的溶劑是水、醇和低共熔溶劑[9]等。雖然水提法具有成本低、無毒的特點(diǎn)，但提取的純度不高且易霉變，而乙醇提取法具有無毒無害、提取液不易霉變、溶劑易回收等特點(diǎn)，是比較適合的提取方法。韓成云等[10]采用水提取法提取了徽州大黃菊總黃酮，優(yōu)化后的提取條件為料液比1 ∶68 g·mL-1、浸提時(shí)間38 min、浸提溫度87 ℃，提取量為28.60 mg·g-1。李金鳳等[11]也采用該方法對懷菊花總黃酮亞臨界水提取工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，在提取溫度130 ℃、提取時(shí)間46 min、液固比44 ∶1 mL·g-1的最優(yōu)條件下，總黃酮提取量為（71.79±0.24）mg·g-1。由此可知，亞臨界水提取明顯優(yōu)于水提取法。醇提取方法是目前提取菊花黃酮最常用的方法，已應(yīng)用于野菊花、黃菊、沙生蠟菊、杭白菊、懷菊和滁菊等黃酮的提取。李怡瑋等[12]利用正交實(shí)驗(yàn)得到了沙生蠟菊總黃酮最佳提取工藝為乙醇濃度60%、料液比1 ∶20、提取時(shí)間120 min，此條件下黃酮的提取量為46.57 mg·g-1。

在溶劑提取的基礎(chǔ)上還可以結(jié)合微波、超聲等外加物理場強(qiáng)化提取效果。微波輔助提取不但選擇性高、提取時(shí)間短，而且節(jié)約溶劑、得率高，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的提取方法。微波提取法因選擇考察因素不同、提取條件不同，黃酮的得率出現(xiàn)了明顯的差異。崔建強(qiáng)等[13]采用響應(yīng)面法優(yōu)化野菊花總黃酮的微波提取工藝，確定最佳提取工藝為乙醇體積分?jǐn)?shù)80%、液料比30 ∶1（mL ∶g）、微波功率300 W、微波提取時(shí)間16 min，在此條件下，總黃酮提取率僅為0.47%，而鐘嬌嬌等[14]微波提取的得率為8.5%。超聲波提取法因其獨(dú)特的提取機(jī)制和理想的提取效果，是近幾年來最為流行的植物黃酮提取方法，已用于野菊花、萬壽菊、黃金菊和懷菊等黃酮的提取。隨著提取技術(shù)的革新，出現(xiàn)了許多新的黃酮化合物提取方法，如加壓提取、閃式提取、超臨界CO2提取以及超聲微波協(xié)同輔助提取等。因此，應(yīng)該根據(jù)需求，結(jié)合實(shí)際情況，選擇合適提取方法。

2 菊花黃酮的純化

萃取純化、大孔樹脂吸附法、聚酰胺柱和Sephadex LH-20 柱層析法、膜分離法以及制備型高效液相色譜法常用于菊花黃酮的純化。萃取純化是最基本方法，但是萃取效率低。陳菡等[15]利用液-液萃取技術(shù)純化了野菊花粗黃酮，所得萃取物黃酮純度僅為32.4%。而大孔樹脂是目前最常用的方法，相比之下相關(guān)的研究較多。楊立剛等[16]采用AB-8 大孔吸附樹脂實(shí)現(xiàn)了菊花總黃酮的分離純化，采用30%乙醇進(jìn)行洗脫，此條件下的黃酮純度為84.5%。LI等[17]通過超聲-微波協(xié)同萃取了澤蘭總黃酮，并用AB-8 大孔樹脂對其進(jìn)行了純化，黃酮含量增加了2.46 倍。同樣ZHAO 等[18]證實(shí)了大孔樹脂D101 純化內(nèi)生真菌總黃酮的效果優(yōu)于有機(jī)溶劑。因大孔樹脂純化成本低、效果好，所以應(yīng)用廣泛。關(guān)于聚酰胺柱色譜法文獻(xiàn)較少，張金杰等[19]研究表明利用聚酰胺對野菊花中蒙花苷分離純化性能較高，純度提高了5.2 倍。研究表明，無機(jī)陶瓷膜孔徑0.5 μm、溶液溫度50 ℃、操作壓力0.30 MPa條件下，能使菊花黃酮達(dá)到較好的除雜和澄清效果，菊花總黃酮轉(zhuǎn)移率達(dá)90%以上，提取固形物中黃酮含量為19.81%，同時(shí)純化過程穩(wěn)定[20]。LIN 等[21]采用Sephadex LH-20 柱層析法從菊花醇提物中成功分離得到木犀草素和木犀草苷。近年來也出現(xiàn)了制備型高效液相色譜法和快速逆流色譜法用于黃酮類化合物的純化。田娜等[22]采用高效制備液相色譜法從荷葉中得到了3 種黃酮類化合物，分別為金絲桃苷、異槲皮苷和紫云英苷，純度均在97%以上。WANG 等[23]建立了一種快速逆流色譜分離純化大葉黃楊黃酮的方法，得到3 種黃酮類化合物，并鑒定為藤菊黃素-3-O-蕓香苷、鼠李糖甙-3-O-蕓香苷、脫氫霉素A。

3 黃酮類化合物降血脂作用機(jī)制

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)均已表明黃酮類化合物具有較好的降血脂效果，對于高脂膳食誘導(dǎo)高脂血癥具有明顯的預(yù)防改善作用[24]。目前已在野菊花總黃酮、柑橘皮總黃酮、羅曼果總黃酮、染料木黃酮、柑橘黃酮、金櫻子黃酮、鬼針草黃酮、桑葉黃酮、枳殼黃酮等植物黃酮中得到證實(shí)[25-26]。其降血脂機(jī)制主要是通過調(diào)節(jié)脂代謝相關(guān)的酶，抑制脂質(zhì)生物合成與吸收，促進(jìn)脂質(zhì)代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)過程，抑制脂質(zhì)的氧化以及改善腸道菌群等途徑。深入了解和研究植物黃酮類化合物的調(diào)節(jié)血脂功效及其作用機(jī)制，對于開發(fā)黃酮類降血脂藥物和保健食品可提供科學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3.1 調(diào)節(jié)脂代謝相關(guān)的酶

3- 羥基3- 甲基戊二酰輔酶A（3-Hydroxy-3-MethylGlutaryl-Coenzyme A，HMG-CoA） 是合成膽固醇的限速酶，對調(diào)節(jié)血脂十分重要，也是高脂血癥臨床藥物的主要作用靶點(diǎn)。膽固醇7α-羥化酶（Cholesterol 7α-hydroxylase，CYP7A） 是膽汁酸合成途徑的限速酶，其活性對膽汁酸的合成起至關(guān)重要的作用。二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶（Diacylglycerol acyltransferase，DGAT）催化二酰甘油合成甘油三酯（Triglyceride，TG）是該途徑的最后一步，也是該代謝中最關(guān)鍵的酶。肝脂酶（Hepaticlipase，HL）是能夠水解TG 和磷脂、清除乳糜微粒殘骸，是TG 分解代謝過程中重要的酶。大量研究證明，調(diào)節(jié)脂質(zhì)合成、分解代謝相關(guān)的酶可以明顯降低高脂膳食誘導(dǎo)高脂血癥動(dòng)物模型的血脂水平[27]。趙文萃等[27]研究表明三七總黃酮具有較好的降血脂作用，可能作用機(jī)制與其降低DGAT、HMG-CoA 活性，升高CYP7A、HL活性有關(guān)。YU 等[28]采用高脂動(dòng)物模型研究了獼猴桃總黃酮提取物降血脂作用，結(jié)果表明，獼猴桃黃酮提取物可以改善肝臟脂肪變性嚴(yán)重程度，降低HMGCoA 還原酶活性，其作用機(jī)制可能與HMG-CoA 還原酶活性降低有關(guān)。SUN 等[29]研究菊花黃酮類化合物的主要成分及其降血脂作用的初步機(jī)制發(fā)現(xiàn)，菊花黃酮、木犀草素和木犀草苷可以顯著提升脂質(zhì)分解代謝相關(guān)酶（FAβO、CYP7A1 和HL）的活性，顯著抑制脂質(zhì)合成相關(guān)酶（FAS、HMG-CoA 和DGAT）的活性，其降脂機(jī)制可能與參與肝臟脂肪酸、膽固醇和甘油三酯代謝的調(diào)節(jié)酶有關(guān)。

3.2 抑制脂質(zhì)的吸收

在脂質(zhì)代謝過程中膽汁酸起著非常重要的調(diào)節(jié)作用[30]。膽汁酸不僅助于脂肪的乳化，而且還能增強(qiáng)胰腺的脂解作用，加快腸道對脂質(zhì)的吸收。此外，膽汁酸在膽固醇和三酰甘油的代謝中均有十分重要的作用。雷燕妮等[31]研究表明黃芩總黃酮可能通過抑制膽汁酸的重吸收，增加了糞便當(dāng)中膽汁酸的含量，加速肝臟中膽固醇代謝過程，從而加大了肝臟從血液中攝取膽固醇的量，從而發(fā)揮其降脂的作用。SUDHEESH等[32]利用大鼠模型研究了龍葵果實(shí)中提取的黃酮類化合物的降血脂作用，結(jié)果顯示肝臟和糞便膽汁酸以及糞便中性甾醇的濃度顯著增加。綜上所述，黃酮類化合物可以通過增加膽汁酸排出，減少脂質(zhì)在體內(nèi)吸收，從而起到降脂的作用。

3.3 抑制脂質(zhì)的氧化

作為清除體內(nèi)活性氧的抗氧化體系酶，谷胱甘肽過氧化氫酶（Glutathione Peroxidase，GSH-Px）、過氧化氫酶（Catalase，CAT）和超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）與脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛（Malondialdehyde，MDA）均可以反映機(jī)體的抗氧化能力。諸多研究證明了黃酮類化合物具有很強(qiáng)的清除自由基能力和抗氧化能力，不同的植物黃酮其抗氧化能力也存在一定的差異，與其黃酮的含量有一定的關(guān)系[33]。阿依姑麗·艾合麥提等[34]研究結(jié)果顯示，野山杏總黃酮可顯著降低肝臟中的MDA 含量，顯著提升肝臟中SOD 和GSH-Px 的含量，減輕肝臟損傷和顯著抑制肝臟脂質(zhì)過氧化。SUN 等[29]在探討菊花黃酮類化合物的主要成分及其降血脂作用的初步機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，抗氧化酶（GSH-Px、CAT、SOD）活性明顯提高，而脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物（MDA）顯著減少。菊花黃酮、木犀草素和木犀草苷降血脂作用可能與提高抗氧化體系酶的活性有關(guān)。以上研究結(jié)果與SHI 等[35]和SHAO 等[36]的研究結(jié)果一致。

3.4 LDL-R 途徑

低密度脂蛋白受體（Lower-Density Lipoprotein Receptor，LDL-R）在調(diào)節(jié)膽固醇代謝中起重要作用。LDL-R 主要在肝臟表達(dá)，因ApoB、ApoE 均可作為LDL-R 的配體，所以LDL-R 也稱ApoE 受體。近乎75%的循環(huán)LDL 由肝臟清除，而其中90%以上是靠LDL-R 途徑。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高脂飲食可使大鼠肝組織中LDL-R 活性降低，而槐角總黃酮可以促使肝LDL-R活性升高，從而結(jié)合更多LDL、極低密度脂蛋白，獲得膽固醇等，主要用于細(xì)胞增殖、固醇類激素合成和膽汁酸鹽的合成等，從而起到降低血脂的作用[37]。

3.5 腸道微生物

黃酮類化合物還可以調(diào)節(jié)人體的腸道菌群，進(jìn)而對健康起到促進(jìn)的作用。研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群的多樣性、微生物菌群的結(jié)構(gòu)對脂質(zhì)的代謝也有一定的調(diào)節(jié)作用。從熱量受限的小鼠身上轉(zhuǎn)移微生物群的小鼠能抵抗高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖，并表現(xiàn)出代謝改善，如減輕肝臟脂質(zhì)積聚，這表明小鼠體重減輕在一定程度上是由腸道微生物群介導(dǎo)的[38]。周敬凱等[39]研究了地菍總黃酮對高脂飲食大鼠體質(zhì)量、血脂及腸道菌群的影響。結(jié)果顯示，地菍總黃酮能減輕大鼠體質(zhì)量，改善血脂水平，其作用機(jī)制可能與增加大鼠腸道菌群的多樣性、調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)有關(guān)。TAO 等[40]使用Emax精密微孔板閱讀器檢測了菊花提取物對不同腸道細(xì)菌生長的影響。結(jié)果表明，菊花提取物顯著抑制了某些致病菌，如腸桿菌、腸球菌、梭狀芽孢桿菌和類桿菌，而共生益生菌，如乳酸桿菌和雙歧桿菌，被適度促進(jìn)，證明了菊花對腸道菌群有改善作用。王方杰等[41]利用肥胖小鼠模型證實(shí)了胡柚黃酮對小鼠腸道菌群具有積極的調(diào)節(jié)作用，進(jìn)一步揭示了黃酮類化合物可以通過調(diào)節(jié)腸道菌群的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)降脂作用。

3.6 改變血液流變學(xué)

有研究表明，黃酮類化合物降血脂作用可能與改變血液流變學(xué)特征有密切關(guān)系。盧秋玉等[42]研究結(jié)果顯示，與模型組比較，木棉花總黃酮可以顯著改善血清中脂質(zhì)水平，降低全血黏度和血漿黏度，同時(shí)能顯著性延長凝血酶原時(shí)間（Prothrombin time，PT）、活化部分凝血活酶時(shí)間（Activated Partial Thromboplastin Time，APTT）、凝血活酶時(shí)間（Thrombin Time，TT）及降低纖維蛋白原含量（Fibrinogen，F(xiàn)IB），其降血脂作用機(jī)制可能與調(diào)節(jié)載脂蛋白和改善血液流變學(xué)有關(guān)。宗惠[43]研究了雪菊黃酮對高脂血癥大鼠血脂水平的影響，以及對大鼠血液流變學(xué)相關(guān)指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，雪菊黃酮可以顯著降低血脂水平，并有效改善高粘滯血癥模型大鼠血液流變學(xué)相關(guān)指標(biāo)。

3.7 整體基因組角度研究黃酮的降血脂機(jī)制

利用基因芯片技術(shù)可快速對海量基因進(jìn)行檢測，這為研究植物黃酮降血脂機(jī)制提供了研究思路。李珉[44]采用國際上認(rèn)可的高膽固醇飼料導(dǎo)致的高膽固醇血癥小鼠模型，利用基因芯片技術(shù)從整體基因組的角度對針刺降脂的分子機(jī)理進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn)這些差異表達(dá)的基因涉及代謝、逆境脅迫、免疫、信號(hào)傳導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、運(yùn)輸、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期、發(fā)育、細(xì)胞組成、細(xì)胞分化和細(xì)胞粘附等方面?；诨蛐酒夹g(shù)，馮云霞等[45]研究表明，蔥白提取物可能通過調(diào)節(jié)CPT1B、CIDEA、LCN2、FGF21、SCD 等基因發(fā)揮降血脂的作用。董麗莎等[46]利用基因芯片技術(shù)研究了海地瓜酶解液對db/db糖尿病小鼠糖脂代謝的調(diào)節(jié)作用。結(jié)果表明，海地瓜酶解液可能通過調(diào)節(jié)slc2A4 基因的表達(dá)進(jìn)而發(fā)揮其對db/db糖尿病糖脂代謝的改善作用。SEO 等[47]在高脂肪飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠中評(píng)估了富含類黃酮的葡萄籽粉對整體脂肪組織基因表達(dá)和肥胖誘導(dǎo)的胰島素抵抗的影響，結(jié)果表明，葡萄籽粉可通過調(diào)節(jié)脂肪組織中的基因表達(dá)，改善高脂肪誘導(dǎo)的小鼠肥胖、胰島素抵抗和葡萄糖耐受不良。

3.8 分子水平上的降血脂機(jī)制

利用與脂代謝相關(guān)的不同的細(xì)胞信號(hào)通路，通過直接或間接調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝中關(guān)鍵酶（FAS，DGAT、LPL、HL）基因的表達(dá)情況，進(jìn)而調(diào)控脂質(zhì)的合成或分解；通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)，進(jìn)而影響脂質(zhì)代謝過程中的轉(zhuǎn)運(yùn)速度，加快脂質(zhì)代謝過程[48]；通過調(diào)節(jié)抗氧化相關(guān)基因的表達(dá)影響脂質(zhì)代謝的外周環(huán)境[49]；通過調(diào)節(jié)PPAR、LXR、LDL-R 等相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子以及上下游調(diào)控元件蛋白的表達(dá)水平而影響一些與脂代謝相關(guān)的關(guān)鍵基因的表達(dá)[50]，從而起到降血脂的作用。CUI 等[51]研究結(jié)果表明，菊花提取物能通過刺激肝臟中PPARα 表達(dá)，調(diào)節(jié)相關(guān)靶基因SREBP-1C、LPL、FAS 和CYP7A1 的表達(dá)水平，增加肝臟的抗氧化能力，進(jìn)而抑制小鼠脂肪肝的形成。

4 結(jié)語

菊花等植物黃酮因具有抗炎、抗癌、抗氧化、降血糖等多種生物活性而備受國內(nèi)外研究工作者的關(guān)注。但黃酮化合物成分復(fù)雜、分離純化成本高等難點(diǎn)制約了對其深入的研究和開發(fā)。因此，未來重點(diǎn)研究和發(fā)展方向主要有以下幾點(diǎn)。①利用現(xiàn)代分離和純化技術(shù)從植物總黃酮化合物中分離純化出單一活性成分進(jìn)行功效研究。②深入研究黃酮類化合物及單一組分的作用機(jī)制研究，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，需結(jié)合臨床試驗(yàn)研究，進(jìn)一步明確植物黃酮的降脂作用及機(jī)制，以期為其在醫(yī)藥、食品等行業(yè)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。③在現(xiàn)有菊花品種基礎(chǔ)上，培育黃酮含量高、功效更好的菊花等植物品種。④開展高效、安全的植物黃酮提取工藝研究，為實(shí)現(xiàn)植物黃酮規(guī)?；a(chǎn)提供一定的參考和依據(jù)。⑤基于植物黃酮綠色、安全、高效的特點(diǎn)，開展植物黃酮在現(xiàn)代動(dòng)物健康養(yǎng)殖方面應(yīng)用的相關(guān)研究。由此可見，黃酮類化合物具有多種功效，進(jìn)行植物黃酮類化合物研究、開發(fā)和利用，勢必具有較高價(jià)值和社會(huì)效益。