麥芽的化學成分及功能活性研究進展

劉紋紋，孔 娜，劉 雙，王 曉，董紅敬，耿 煒

（1. 山東中醫(yī)藥大學 藥學院，山東 濟南 250355；2. 齊魯工業(yè)大學（山東省科學院） 山東省分析測試中心，山東 濟南 250014；3. 山東省婦幼保健院，山東 濟南 250014）

麥芽（Hordei Fructus Germinatus）為大麥的成熟果實經發(fā)芽、干燥獲得的炮制加工品[1]，別名大麥芽、大麥蘗、麥蘗，始載于陶弘景《名醫(yī)別錄》，是一種“藥食同源”產品，在全國各地區(qū)均有分布。麥芽性平，味甘，歸脾、胃、肝經，有行氣消食、健脾開胃、退乳消脹、疏肝解郁等功效。根據炮制方式麥芽分為生麥芽、炒麥芽、焦麥芽，應用歷史悠久，具有重要的食品、保健、醫(yī)藥價值。麥芽作為啤酒生產的重要原料已有上千年歷史[2-3]。麥芽還可制成麥芽山楂飲、大麥茶、麥芽神曲砂仁湯、麥芽回乳湯、大麥芽紅提姜果醋等發(fā)揮食療保健作用[4]?！兜崮媳静荨酚涊d，麥芽寬中，下氣，止嘔吐，消宿食，止吞酸吐酸，止瀉，消胃寬膈，并治婦人奶乳不收，乳汁不止。此外，《本草綱目》、《本草匯言》和《藥性論》等均有相關記載。

目前國內外已經對麥芽的化學成分和功能活性進行了相關研究。研究表明，麥芽的化學成分主要包括多糖、酶、生物堿、維生素、氨基酸、蛋白質、黃酮、葉酸、酚類等多種化學成分[5]。麥芽功能活性研究主要集中于行氣消食、健脾開胃、退乳消脹等傳統(tǒng)功效，而對于抗炎、抗菌、降血糖、降血脂及調節(jié)腸道微生物群等現(xiàn)代功能活性的相關研究較少[6]。本文對麥芽的化學成分和功能活性進行綜述，以期為麥芽在食品、保健、醫(yī)藥等領域的深入開發(fā)和應用提供參考。

1 化學成分

麥芽屬于禾本科植物，麥芽中的化學成分主要包括酶類、生物堿類、酚酸類、蛋白質類、氨基酸類、糖類、黃酮類等。

1.1 酶類

酶類是麥芽重要的活性成分，主要包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、β-葡聚糖酶[7]、極限糊精酶、轉化糖酶、催化酶、過氧化異構酶、蛋白酶等[5,8]。Peng等[9]通過硫酸銨沉淀法、陽離子交換色譜法和兩步陰離子交換色譜法，首次在麥芽中分離純化出內切-1, 4-β-木聚糖酶，該酶是內源放線酶，純化后的木聚糖酶具有3.94 U/mg的特異活性，相對分子質量約58 000。經液相色譜-串聯(lián)質譜（LC-MS/MS）鑒定顯示，純化的酶與小麥中的糖苷水解酶10（GH10）結構域匹配度最高。

1.2 生物堿類

麥芽中的生物堿類化合物主要包括大麥芽堿（hordenine）、大麥芽新堿A（hordatine A）和大麥芽新堿B（hordatine B）[10]、蘆竹堿、辛弗林[11]、N-benzoyl-phenylalanine-2-benzoylamino-3-phenylpropylester[12]等，結構見圖1。它們的結構特點是氮原子不在環(huán)狀結構內，屬于有機胺類生物堿。

圖1 麥芽中生物堿類成分結構

1.3 多酚類成分

多酚類化合物是麥芽的重要組成部分，主要包括（+）-兒茶素、（-）-表兒茶素、阿魏酸、七葉皂苷、傘形花序酮、東莨菪內酯、蘆丁、槲皮素和沒食子酸、原兒茶酸、對羥基苯乙酸、香蘭醛、綠原酸、咖啡酸、丁香酸、對香豆酸、芥子酸等[13]，結構見圖2。根據存在形態(tài)，酚酸類化合物可分為游離態(tài)多酚和結合態(tài)多酚[14]。Dvo?áková等[13]研究麥芽中游離態(tài)和結合態(tài)酚酸類成分，結果顯示，麥芽中多酚類物質的存在形態(tài)主要是結合態(tài)。

圖2 麥芽中酚類成分結構

1.4 蛋白質類

蛋白質是大麥的主要營養(yǎng)成分，含量在8 %～14 %[15]，主要由18種氨基酸組成，其中谷氨酸、脯氨酸和亮氨酸所占比例最高，分別約占2.9 %，1.2 %和1.0 %[16]。Sun等[17]采用離子交換色譜和分子排阻色譜，從麥芽中分離純化出一種新的蛋白質，即大麥α-淀粉酶/枯草桿菌蛋白酶抑制劑（barleyα-amylase/subtilisin inhibitor，BASI），該酶對麥芽中多種內源水解酶的活性有重要調節(jié)作用。

1.5 氨基酸類

氨基酸也是麥芽中的營養(yǎng)成分。麥芽中含多種氨基酸，總含量為8.69 %，其中必需氨基酸占比為3.29 %[18-19]，主要包括[20]甘氨酸（Gly），精氨酸（Arg），組氨酸（His），γ-氨基丁酸（γ-GABA），脯氨酸（Pro），酪氨酸（Tyr），纈氨酸（Val），蛋氨酸（Met），丙氨酸（Ala），亮氨酸（Leu），苯丙氨酸（Phe），色氨酸（Trp），異亮氨酸（Ile），蘇氨酸（Thr），賴氨酸（Lys）等。

1.6 糖類

現(xiàn)已在麥芽中分離出的單糖主要有阿拉伯糖、葡萄糖、木糖、半乳糖、鼠李糖、甘露糖等[21-22]。此外，麥芽中還包括低聚糖類化合物。Sun等[23]分離出一種新低聚糖，它由4個（1→3）連接的葡萄糖組成。該糖的比旋度為+45°，相對分子質量為666。

1.7 黃酮類

黃酮類化合物在自然界中分布廣泛，是以C6-C3-C6為基本骨架的一系列化合物，常以苷類或碳糖基形式存在[24]。目前從麥芽中分離得到的黃酮類化學成分主要包括槲皮素、兒茶素、楊梅素、山奈酚[25]、麥黃酮[11]等，結構見圖3。

圖3 麥芽中黃酮類成分結構

1.8 其他化學成分

凌俊紅等[12]通過多種分離純化方法等方法從麥芽中分離純化出4個化學成分：豆甾-5-烯-3β-醇-7-酮、5-羥甲基糠醛（5-HMF）、β-谷甾醇和胡蘿卜苷。

張曉娟等[26]結合多種色譜方法從麥芽活性部位分離出4個單體化合物，分別為3-甲基-1-十八烯酸乙酯甘油酯、3-甲基-1-十六烯酸乙酯甘油酯、1,4-環(huán)己二烯-3-十五烷酸甲酯生物堿、3-十七烷酸-環(huán)己-1, 4-二烯酯。

徐勇等[27]通過高效液相色譜法（HPLC）證明炒麥芽中的α-溴隱亭成分可被吸收入血，實驗數據顯示炒麥芽含藥血清中α-溴隱亭含量是（0.0702±0.01）μg/ml。

此外，麥芽中還含有葉酸[28]、維生素B、D、E、細胞色素、花青素[29]、精油、鞣質、丙烯酰胺、類黑色素[30]等多種物質。

2 功能活性研究

麥芽性平、味甘，其傳統(tǒng)功效為行氣消食、疏肝解郁、健脾開胃、退乳消脹等，臨床常用于食積不消，脘腹脹痛，脾虛食少，乳汁郁積，乳房脹痛，婦女斷乳等?，F(xiàn)代藥理學研究表明，麥芽具有抗氧化、抗腫瘤、回乳、催乳、消食、調節(jié)腸道菌群、保肝護肝、降血糖、抗炎等功能活性。

2.1 基于行氣消食功效的功能活性研究──調節(jié)消化酶活性和分泌量、調節(jié)腸道菌群、抗炎、抗腫瘤

《本草匯言》有云：“大麥芽，和中消食之藥也。補而能利，利而又能補，如腹之脹滿，膈之郁結，或飲食之不納，中氣之不利，以此發(fā)生之物而開關格之氣，則效非常比也”。麥芽不僅可通過行氣達到肝氣條達的目的，同時可改善脾虛、助胃養(yǎng)胃進而起到消食的作用[31-32]。大麥芽中含豐富的α-淀粉酶和β-淀粉酶等水解酶。淀粉在前者的水解作用下形成糊精，而后者將糊精分解為麥芽糖，進而促進機體對營養(yǎng)成分的吸收?？敌埏w等[33]將麥芽煎液灌注至無消化病史的成人胃內，對受測者的胃液成分進行檢測。結果表明，麥芽煎液可輕度促進胃酸和胃蛋白酶的分泌。

研究表明麥芽纖維有對腸道菌群有調節(jié)作用。Ogawa等[34]研究發(fā)現(xiàn)，麥芽纖維可改善腸道微環(huán)境，起到治療胃腸道疾病的作用。Kanauchi等[35]將CD4+CD45RBhighT細胞轉移至聯(lián)合免疫缺陷（SCID）小鼠，構建結腸炎小鼠模型，評價了麥芽類食品對結腸炎小鼠結腸上皮免疫應答的影響。結果發(fā)現(xiàn)，麥芽類食品可能通過抑制白介素6（IL-6）、干擾素γ（IFN-γ），促進轉化生長因子β（TGF-β）表達，調節(jié)小鼠體內腸道菌群，進而減輕炎癥。Cristina等[36]研究證實大麥膳食纖維能顯著改善腸道微生物多樣性。Aljahdali等[30]評估了富含黑色素的大麥麥芽對小鼠腸道微生物群的影響，結果表明富含黑色素的大麥麥芽可增加雙歧桿菌、阿克曼菌和乳酸桿菌等有益微生物含量，進而調節(jié)小鼠腸道微生物群，這也表明富含黑色素的大麥麥芽具有顯著的益生元潛力。

大麥芽中的谷膠酚胺和半纖維素等營養(yǎng)成分對潰瘍性結腸炎有較好的治療作用。Kanauchi等[37]研究大麥芽對結腸炎小鼠病癥持續(xù)惡化的調節(jié)作用，同時考察黏膜轉錄激活因子3（STAT3）表達量、核因子κB（NF-κB）活性、小鼠膽汁酸濃度等多項指標。結果表明，大麥芽能抑制STAT3 的表達，降低NF-κB的活性，從而提高膽酸鹽的吸收，減輕結腸炎小鼠病癥的惡化。Fukuda等[38]比較麥芽與抗生素對潰瘍性結腸炎雄性大鼠的治療效果，結果表明，麥芽或其纖維成分可能通過增加短鏈脂肪酸，改善潰瘍性結腸炎大鼠的腸道菌群，明顯改善結腸炎癥狀，證明麥芽在治療結腸炎方面具有應用潛力。

Chen等[39]比較生麥芽、炒麥芽、焦麥芽中不同酚類物質的抗氧化活性，并評價其對Caco-2、HepG2、MDA-MB-231 等腫瘤細胞增殖作用的影響，結果表明，焦麥芽游離酚能有效抑制Caco-2細胞的增殖。Zhu等[40]研究幾種去殼青稞中酚類物質與HepG2細胞的相互作用，結果發(fā)現(xiàn)，游離態(tài)多酚和結合態(tài)多酚均能抑制HepG2細胞增殖，且游離態(tài)多酚比結合態(tài)多酚有更強的抗增殖能力，抗增殖作用的物質基礎是綠原酸和(+)-兒茶素。Rao等[41]研究發(fā)現(xiàn)高濃度的大麥中酚類化合物能誘導直腸癌細胞SW480凋亡，其機制可能是酚類物質激發(fā)了p53蛋白的表達，引發(fā)的級聯(lián)效應可激活胱天蛋白酶3（caspase-3） 和胱天蛋白酶7（caspase-7），最終使癌細胞凋亡。此外，大麥中還含有抗癌活性的lunasin活性肽[42-43]。大麥中富含的必需氨基酸賴氨酸[44-45]具有提高免疫力而間接抗腫瘤的功效。胡晶[14]評價了不同程度炒制后麥芽不同蛋白對Caco-2細胞、HepG2細胞、HeLa細胞等腫瘤細胞的抗增殖作用，結果發(fā)現(xiàn)，不同類型的麥芽蛋白對癌細胞增殖的抑制作用存在差異。炒麥芽和焦麥芽水溶蛋白對HeLa細胞增殖具有抑制作用；生麥芽鹽溶蛋白對Caco-2細胞和HepG2細胞的增殖具有抑制作用；3種麥芽的醇溶蛋白對HepG2細胞增殖和HeLa細胞的增殖具有抑制作用，且炒制有利于提高對腫瘤細胞增殖的抑制作用；3種麥芽的堿溶蛋白對HeLa細胞增殖均有抑制作用，且未除酚組蛋白樣品對癌細胞增殖的抑制作用優(yōu)于除酚組，推測麥芽蛋白的抗腫瘤活性可能與酚類化合物有關。

2.2 基于退乳消脹功效的功能活性研究──調節(jié)泌乳素含量

麥芽中含生物堿，具有回乳作用。李麗嬌[46]的研究證實生物堿是麥芽治療高泌乳素血癥（HPRL）的藥效物質，進一步研究發(fā)現(xiàn)，其機制是通過減少大鼠腦垂體泌乳素（PRL）陽性細胞，使PRL細胞中mRNA的表達下調，進而降低大鼠體內PRL。Tao等[47]利用網絡藥理學篩選麥芽治療HPRL的機制途徑，結果證明，大麥麥芽總生物堿在體外通過介導多巴胺受體D2（DRD2），進而治療HPRL。郭潤竹等[48]研究證實大麥芽堿可顯著抑制HPRL大鼠的PRL分泌。Gong等[49]研究證明，大麥生物堿通過作用于DRD2和蛋白激酶A靶點抑制PRL分泌，進而起到治療HPRL的效果。此外，閔建新等[50]研究證明生麥芽、炒麥芽均可降低HPRL模型大鼠的PRL含量。虞芳等[51]通過臨床試驗證明，生、炒麥芽均能使精神病藥物所致的男性HPRL患者的PRL水平降低，進而達到治療HPRL的作用。

2.3 基于疏肝解郁功效的功能活性研究──保肝

近年肝臟類疾病的治療取得了有效進展，但鑒于普通化藥易引起不良反應，使得肝臟類疾病的針對性治療和有效性預防的效果差強人意，因此迫切需要更有效更安全的保肝護肝藥物。《本草求原》記載：“凡麥、谷、大豆浸之發(fā)芽，皆得生升之氣，達肝以制化脾土，故能消導。凡怫郁致成膨膈等癥，（麥芽）用之甚妙，人知其消谷而不知其疏肝也”。麥芽中豐富的酚類化合物在作為天然保肝藥物方面有很好的應用前景。Quan等[52]通過給CCl4中毒小鼠灌胃給予大麥游離酚提取物來評價大麥游離酚提取物的體內保肝作用，結果表明，大麥游離酚提取物能顯著降低CCl4中毒小鼠血清中丙氨酸轉氨酶、天冬氨酸轉氨酶、堿性磷酸酶、總膽紅素、總膽固醇和總甘油三酯等水平。此外，大麥游離酚提取物還可通過提高超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶的活性來增加肝臟抗氧化酶水平，進而發(fā)揮保肝作用。大麥游離酚提取物還能減少CCl4誘導的肝細胞凋亡和損傷，起到保護肝臟的作用。因此，大麥有可能作為一種功能性食品來預防肝損傷。

2.4 基于其他功效的功能活性研究

2.4.1 抗氧化 酚類化合物是抗氧化作用的物質基礎。麥芽中酚類化合物含量豐富，表現(xiàn)出較強的抗氧化[53]、抗自由基[54]等活性。Ge等[29]分析麥芽發(fā)芽過程中的花青素含量并評價其抗氧化活性，結果表明，裸麥發(fā)芽和熱風干燥相結合是提高麥芽抗氧化性能的有效方法。朱麗麗等[55]評價了7種大麥及其麥芽的抗氧化力，并對總多酚和 10 種單酚進行含量測定，結果顯示，不同大麥和麥芽的抗氧化能力差異顯著，且各單酚的抗氧化活性不同，其中，兒茶素的抗氧化能力最強；總多酚含量與DPPH自由基的清除活性呈線性相關。

2.4.2 降壓、降血糖 麥芽在降壓方面具有應用潛力。Gangopadhyay等[56]測試大麥全蛋白提取物、大麥蛋白水解物在1 mg/ml濃度下對血管緊張素轉化酶（ACE）的抑制活性。結果顯示，全蛋白提取物的抑制率為37.90 %，而超濾后的分子量≤3 kD的水解物的抑制率則高達70.37 %。張月圓等[57]對麥芽清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白的胃蛋白酶水解物的ACE抑制活性進行評價，數據表明，濃度為0.01 mg/ml的清蛋白酶解產物的抑制率為33.28 %，醇溶蛋白、球蛋白的酶解產物在體外也能抑制ACE活性。

目前關于麥芽降血糖的研究較少。麥芽中含有β-葡聚糖，該糖能降血糖、血脂、膽固醇，預防心血管疾病[58]。楊延超[59]考察大麥芽粗多糖對四氧嘧啶糖尿病小鼠模型的降糖作用，結果表明大麥芽粗多糖能降低小鼠空腹血糖。此外，楊雪瑩[21]通過體外實驗證明麥芽低聚糖具有降血糖活性。

2.4.3 其他功能活性 麥芽中黃酮類化合物具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抑制膽固醇與血脂質增加、抑制血糖上升、提高免疫能力、預防心血管疾病等藥理作用[38]。麥芽中的麥黃酮還具有治療老年癡呆癥、改善記憶的功能[60-61]。

3 小結

目前對于麥芽的研究還存在一些問題，化學成分方面，麥芽酶類、蛋白質類、多糖類等的相關研究較少；功能活性方面，目前對麥芽的研究多集中在傳統(tǒng)功效和機制的驗證和闡明，而對于現(xiàn)代藥理作用的研究與開發(fā)相對較少，需進一步深耕研究相關物質基礎和作用機制。