檳榔的化學(xué)成分及其功能活性研究進(jìn)展

趙佳亮，田田，劉元法，徐勇將

（江南大學(xué)，江蘇 無錫 214000）

檳榔（Areca catechu L.）是現(xiàn)今世界上公認(rèn)僅次于咖啡因、酒精和尼古丁的第四大最普遍的精神活性物質(zhì)。近年來，檳榔中越來越多的未知成分被鑒定出來。研究發(fā)現(xiàn)，檳榔中主要富含多酚、生物堿、脂肪酸、三萜、甾體和氨基酸等物質(zhì)。檳榔中的多種生物活性主要來源于多酚和生物堿類物質(zhì)，具有抗炎驅(qū)蟲、促腸道消化、抗抑郁、抗衰老、抗氧化和抑菌防腐等一系列生物活性[1]。但是隨著檳榔產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，其潛在的食品安全問題也逐漸引起了人們的重視。世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)將檳榔列為一級(jí)致癌物。研究表明，大部分口腔癌患者有咀嚼檳榔的習(xí)慣。此外，檳榔對(duì)人體的生殖系統(tǒng)和身體器官也有一定影響[2]。因此，為了提高人們對(duì)檳榔的認(rèn)識(shí)，并促進(jìn)檳榔產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，本文對(duì)檳榔的功能性成分及生物活性和毒理學(xué)研究進(jìn)行綜述，以期為檳榔資源的開發(fā)和利用提供參考。

1 主要化學(xué)成分

1.1 生物堿

檳榔中含有多種類型的生物堿，其中最主要的是吡啶類生物堿，是檳榔的主要功能性成分之一[3]。檳榔中的主要生物堿包括檳榔堿、檳榔次堿、去甲基檳榔堿、去甲基檳榔次堿[4]。Jain 等[5]建立一種液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（liquid chromatography-mass spectrometry，LCMS）方法同時(shí)定量4 種生物堿，并將該方法應(yīng)用于一系列檳榔產(chǎn)品。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，4 種生物堿中，去甲基檳榔次堿含量最高（1.39～8.16 mg/g），其次是檳榔堿（0.64～2.22 mg/g），檳榔次堿（0.14～1.70 mg/g）和去甲基檳榔堿（0.17～0.99 mg/g）。不同來源的檳榔中，生物堿含量具有一定的差異，其中，巴基斯坦和印度檳榔的總生物堿含量分別3.302 mg/g 和2.936 mg/g，高于我國檳榔（青果和煙果分別為2.302 mg/g 和2.255 mg/g）[6]。此外，煙酸甲酯N-甲基-1，2，5，6-四氫吡啶-3-羧酸乙酯、煙酸乙酯、尼古丁和N-甲基哌啶-3-羧酸乙酯等物質(zhì)在檳榔中被檢測(cè)出[1]。Tang 等[7]以海南檳榔為原料，采用綜合光譜和圓二色譜鑒定出3 種新生物堿A～C。Cao 等[8]采用1D 和2D 核磁共振等方法發(fā)現(xiàn)了檳榔中的兩種新型未知生物堿D、E。

1.2 多酚

多酚是檳榔的重要活性成分，檳榔中多酚的含量約為31.1%。檳榔中多酚的含量隨其生長時(shí)期的變化而變化，研究發(fā)現(xiàn)，檳榔從早期生長到成熟期后，多酚種類和數(shù)量均有所上升，相較于檳榔皮，檳榔果仁中多酚種類和數(shù)量均更高。其中檳榔仁中含量較高的酚類物質(zhì)是兒茶素和單寧酸，表沒食子兒茶素、表兒茶素、表沒食子兒茶素沒食子酸酯和沒食子酸也被檢測(cè)到[9]。Fan 等[10]采用超聲-微波協(xié)同萃取方法提取檳榔殼和檳榔種子中的酚類化合物，從中鑒定出對(duì)羥基苯甲酸、對(duì)香豆素酸和一系列原花青素多聚體。何瑞平等[11]采用溶劑萃取法提取檳榔殼中的成分，發(fā)現(xiàn)表沒食子兒茶素和異鼠李素-3-O-半乳糖苷為檳榔殼提取液的主要成分。楊文強(qiáng)等[12]對(duì)檳榔種子提取液進(jìn)行分離純化，鑒定出異鼠李素、槲皮素、阿魏酸等化合物。

1.3 脂肪酸

檳榔種子中油脂含量豐富，具有廣闊的開發(fā)前景。張偉敏等[13]提取檳榔籽油并進(jìn)行工藝優(yōu)化，分析其成分，利用氣相質(zhì)譜法（gas chromatograohy-mass spectrometry，GC-MS）鑒定出棕櫚酸、油酸、肉豆蔻酸、亞油酸等脂肪酸，占檳榔籽油脂肪酸總量的99.99 %。王燕等[14]研究發(fā)現(xiàn)，檳榔鮮果的主要化學(xué)成分為亞油酸、6-十八碳烯酸、肉豆蔻酸以及棕櫚油酸，并對(duì)鼠傷寒沙門氏菌有良好的抑菌活性。周文化等[15]提取檳榔果仁中的脂肪酸，并采用GC-MS 分析其成分，發(fā)現(xiàn)檳榔中亞油酸是含量最高的脂肪酸，其次是棕櫚酸和油酸。這與一般的植物油脂成分有明顯差別，值得進(jìn)一步探究。另外，檳榔油中含有大量人體必需的不飽和脂肪酸，具有多種對(duì)人體有益的功能特性，如維持脂蛋白平衡、預(yù)防心血管疾病等，這為后續(xù)檳榔油的開發(fā)利用明確了方向[16]。

1.4 三萜、蒽醌和甾體

何細(xì)新等[17]采用超臨界CO2流體萃取技術(shù)對(duì)海南檳榔殼進(jìn)行提取，運(yùn)用硅膠、葡萄糖凝膠色譜法進(jìn)行分離，采用波譜分析方法對(duì)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析，最終鑒定到五環(huán)三萜和蒽醌類大黃酚、大黃素甲醚。易鑫[18]對(duì)檳榔殼進(jìn)行甲醇加熱回流提取，采用柱層析法純化后，對(duì)其中的化學(xué)成分進(jìn)行分析，從中鑒定到β-谷甾醇。

1.5 氨基酸

王豪[19]采用LC-MS 法分析檳榔化學(xué)成分，鑒定到3 種氨基酸，分別為賴氨酸、酪氨酸和色氨酸。李梁等[20]通過單因素試驗(yàn)優(yōu)化檳榔花有效成分提取條件，優(yōu)化后，水浸提檳榔花中可得到平均含量0.228 mg/g的游離氨基酸。檳榔中分離的化合物信息如表1 所示。檳榔中分離的化合物結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 檳榔中分離的化合物結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of compounds isolated from Areca catechu L.

表1 檳榔中分離的化合物Table 1 Compounds isolated from Areca catechu L.

2 生物活性

2.1 驅(qū)蟲作用

檳榔生物堿是檳榔發(fā)揮驅(qū)蟲作用的有效成分。人絳蟲病是一類常見的人獸共患疾病，被全世界廣泛關(guān)注[21]。Mubarokah 等[22]研究發(fā)現(xiàn)，以53 mg/mL 給藥檳榔粗水提物后，家雞空腸內(nèi)蟲體數(shù)量相較于空白對(duì)照組顯著降低，說明檳榔粗水提物具有驅(qū)蟲活性。檳榔還具有驅(qū)除吸蟲的作用。Yamson 等[23]采用不同濃度的檳榔提取物對(duì)肝吸蟲進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)40%檳榔提取物處理后，肝吸蟲的活動(dòng)時(shí)間顯著縮短，且顯微鏡觀察結(jié)果顯示，肝吸蟲的身體結(jié)構(gòu)有較嚴(yán)重的損傷，表明檳榔提取物具有殺滅肝吸蟲的功效。此外，李韋[24]通過建立雞球蟲病模型，將檳榔提取物添加到雞飼料中，飼喂21 d 后，發(fā)現(xiàn)檳榔提取物能夠有效緩解感染雞球蟲的雞的腸道損傷，并且雞血清中白細(xì)胞介素-2（interleukin 2，IL-2）、干擾素-γ（interferon γ，IFN-γ）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等細(xì)胞因子濃度有所上調(diào)，表明檳榔提取物可以有效防治雞球蟲病，增加機(jī)體免疫力。

2.2 對(duì)消化系統(tǒng)的作用

檳榔堿可以起到調(diào)節(jié)胃腸道系統(tǒng)的作用。賀佳佳等[25]對(duì)胃黏膜損傷模型小鼠灌胃不同劑量的檳榔堿，發(fā)現(xiàn)檳榔堿可以顯著降低胃潰瘍指數(shù)，增加潰瘍抑制率，并呈現(xiàn)劑量依賴性。檳榔堿高劑量組胃黏膜損傷得到有效修復(fù)，推測(cè)檳榔堿抗胃黏膜損傷可能與其抑制胃酸的分泌及降低胃蛋白酶的活力有關(guān)。李習(xí)雄[26]研究發(fā)現(xiàn)，焦檳榔可促進(jìn)大鼠的胃腸運(yùn)動(dòng)，提高大鼠血清胃動(dòng)素（motilin，MTL）含量和抑制慢性應(yīng)激大鼠小腸和下丘腦膽囊收縮素（cholecystokinin，CCK）mRNA 的表達(dá)。還有研究表明，檳榔可以增強(qiáng)胃排空能力，促進(jìn)腸道推進(jìn)，提高胃蛋白酶活性，起到促進(jìn)消化的作用[27]。

2.3 抗抑郁作用

檳榔中的酚類物質(zhì)和生物堿類物質(zhì)是抗抑郁活性的主要來源。研究表明，檳榔中存在可以阻斷多巴胺和5-羥色胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的物質(zhì)，從而表現(xiàn)出抗抑郁活性[28]。Abbas 等[29]對(duì)大鼠灌胃檳榔果乙醇提取物，并進(jìn)行急性強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同劑量的乙醇提取物均可以顯著縮短大鼠的不動(dòng)時(shí)間。同時(shí)使大鼠海馬體中5-羥色胺和去甲腎上腺素升高，表明檳榔可以有效改善大鼠的抑郁狀態(tài)。裴海月等[30]通過行為學(xué)實(shí)驗(yàn)和利血平拮抗實(shí)驗(yàn)探究檳榔的抗抑郁作用，發(fā)現(xiàn)灌胃檳榔粉中、高劑量組（320、640 mg/kg）后，能夠顯著縮短小鼠的懸尾不動(dòng)時(shí)間。灌胃檳榔粉低、高劑量（160、640 mg/kg）后，由利血平導(dǎo)致的體溫降低有所緩解；且灌胃檳榔粉3 個(gè)劑量后，由利血平引起的小鼠眼瞼下垂均有所緩解，說明檳榔可以起到良好的抗抑郁作用。

2.4 抗炎作用

檳榔的甲醇提取物具有良好的抗炎活性，對(duì)于脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）刺激的小鼠單核巨噬細(xì)胞白血病細(xì)胞（RAW264.7），檳榔的甲醇提取物能夠顯著抑制其白細(xì)胞介素-6（interleukin 2，IL-6）的產(chǎn)生[31]。唐敏敏等[32]優(yōu)化檳榔多糖提取工藝，發(fā)現(xiàn)檳榔多糖可以抑制LPS 誘導(dǎo)的RAW264.7 細(xì)胞內(nèi)NO 的生成。此外，研究發(fā)現(xiàn)檳榔籽中含有大量的兒茶素和原花青素，并且對(duì)小鼠TNF-α、IL-6 等均具有抑制作用[33]。

2.5 抗衰老、抗氧化作用

皮膚的胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）由纖維蛋白組成，它們連接在一起以增強(qiáng)和維持皮膚的外觀。這些成分的破壞或下調(diào)會(huì)導(dǎo)致暴露于紫外線輻射后活性氧（reactive oxygen species，ROS）活性升高，從而導(dǎo)致皮膚衰老的明顯跡象。研究發(fā)現(xiàn)，檳榔提取物能夠有效抑制彈性蛋白酶和膠原酶，對(duì)正常人真皮纖維細(xì)胞無毒性作用，并且能夠有效清除DPPH 自由基和ABTS 陽離子自由基，表明檳榔提取物具有潛在的抗衰老和抗氧化作用[34]，且經(jīng)過干燥后，檳榔的抗氧化能力會(huì)有所變化。袁源等[35]研究發(fā)現(xiàn)，檳榔在經(jīng)過干燥后，總酚含量、總黃酮含量和抗氧化能力相較于新鮮樣品均顯著升高，而檳榔堿含量顯著下降，因此推測(cè)檳榔的抗氧化能力主要來源于酚類物質(zhì)，與檳榔堿無顯著關(guān)聯(lián)。

2.6 抑菌作用

Shen 等[36]制備檳榔不同部位的水溶膠，并采用紙片擴(kuò)散法評(píng)價(jià)檳榔水溶膠的抑菌性能，發(fā)現(xiàn)檳榔花和檳榔莖的水溶膠能夠有效抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌。Jam 等[37]研究發(fā)現(xiàn)，檳榔甲醇提取物對(duì)革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均有抑制作用，并且對(duì)大腸桿菌的抗菌效果更為明顯，最低抑菌濃度低至1.56 mg/mL，并且研究檳榔甲醇提取物在烤餅中的抑菌活性發(fā)現(xiàn)，在100 mg/mL 濃度下對(duì)所有病原體抑菌效果最好。這些研究為檳榔提取物作為天然防腐劑應(yīng)用于食品行業(yè)奠定了理論基礎(chǔ)，以滿足消費(fèi)者對(duì)于食品中天然防腐劑的需求，進(jìn)一步提高了食品安全性。

2.7 其他

檳榔還具有預(yù)防高原肺水腫的作用。研究發(fā)現(xiàn)，檳榔中的多酚能夠?qū)9C2 細(xì)胞在低氧條件下產(chǎn)生的損傷起到緩解作用，對(duì)高原肺水腫模型大鼠給藥檳榔多酚提取物后，大鼠在常壓密閉缺氧實(shí)驗(yàn)中的存活時(shí)間顯著延長，并且模型大鼠的低氧血癥和血液酸堿度失調(diào)也有所緩解，肺部含水量降低，肺部損傷有所緩解[38]。此外，Huang 等[39]使用環(huán)磷酸腺苷（cyclic adenosine phosphate，cAMP）/地塞米松刺激原代小鼠肝細(xì)胞，并用檳榔提取物處理，發(fā)現(xiàn)檳榔提取物可以劑量依賴性地抑制糖異生并降低兩種糖異生關(guān)鍵酶磷酸烯醇-丙酮酸羧激酶（phosphoenol pyruvate carboxyl kinase，PEPCK） 和葡萄糖-6-磷酸酶（glucose-6-phosphatase，G6Pase）的mRNA 表達(dá)；并且灌胃4 周檳榔提取物可以降低小劑量多次鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ）誘導(dǎo)糖尿病小鼠的空腹血糖水平，表明檳榔提取物具有改善高血糖的潛力。

3 毒理學(xué)作用

3.1 口腔黏膜下纖維化

口腔黏膜下纖維化（oral submucous fibrosis，OSMF）是一種慢性和潛在的惡性疾病，上皮下組織的纖維化和透明化是OSMF 最重要的臨床病理特征，臨床表現(xiàn)為黏膜變白、灼熱感增加、出現(xiàn)特征性纖維帶等，導(dǎo)致患者的嘴部逐漸無法張開，嚴(yán)重影響了患者的正常生活[40]。盡管OSMF 的確切病因和發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，但目前公認(rèn)的致病因素是咀嚼檳榔[41]。Adil 等[42]研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)檳榔產(chǎn)品對(duì)正常人牙齦成纖維細(xì)胞（HGF-1）具有細(xì)胞毒性，但是對(duì)口腔鱗狀癌細(xì)胞（CAL-27）相對(duì)無細(xì)胞毒性，反而促進(jìn)癌細(xì)胞的生長，這表明檳榔可能會(huì)減弱HGF-1 細(xì)胞對(duì)口腔上皮細(xì)胞的保護(hù)作用，進(jìn)一步導(dǎo)致口腔癌的發(fā)生。Sumeth 等[43]在大鼠模型系統(tǒng)中的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，大鼠在食用檳榔3 年后，口腔黏膜產(chǎn)生了類似于口腔黏膜下纖維化的變化。有研究表明，轉(zhuǎn)化生長因子-β 是檳榔介導(dǎo)的影響導(dǎo)致口腔黏膜下纖維化的關(guān)鍵因子，檳榔作用于毒蕈堿酸受體釋放鈣并激活Ca2+/鈣調(diào)蛋白活化激酶II（calmodulin dependent protein kinase II，CaMKII），同時(shí)誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)ROS 的上調(diào)。CAMKII 和ROS 一起激活c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK），隨后磷酸化激活轉(zhuǎn)錄因子2 （activating transcription factors 2，ATF2）和c-Jun 轉(zhuǎn)錄因子。這2 個(gè)轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGFβ）啟動(dòng)子。翻譯后的TGF-β 蛋白激活SMAD 信號(hào)通路，并在上皮細(xì)胞中自動(dòng)誘導(dǎo)TGF-β 和其他靶標(biāo)[44]。

3.2 生殖毒性

檳榔中的檳榔堿會(huì)對(duì)人體的生殖系統(tǒng)造成損傷，研究發(fā)現(xiàn)，工作地點(diǎn)長期位于檳榔加工廠的女性，隨著工齡的增加，其月經(jīng)周期紊亂、痛經(jīng)和自然流產(chǎn)率也隨之增長[45]。劉書偉等[46]研究了檳榔鮮果果皮、果仁和全果的水提液對(duì)小鼠的生精細(xì)胞凋亡指數(shù)、Bcl-2蛋白與Bax 蛋白表達(dá)量的影響，其中在生精細(xì)胞凋亡過程中，Bax 蛋白促進(jìn)生精細(xì)胞凋亡，Bcl-2 蛋白抑制細(xì)胞凋亡，結(jié)果表明果仁和全果處理組的小鼠生精細(xì)胞凋亡指數(shù)顯著上升，并且在果仁處理后，小鼠Bax 蛋白表達(dá)顯著上調(diào)，Bcl-2 蛋白表達(dá)顯著下降。說明檳榔存在著一定程度的生殖毒性。

3.3 對(duì)器官的損傷

檳榔中的檳榔堿具有心臟毒性。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，大鼠腹腔注射檳榔堿[50 mg/（kg·d）]21 d 后，采用超聲心動(dòng)圖和免疫印跡技術(shù)研究心臟功能和生化指標(biāo)的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腹腔注射檳榔堿后，大鼠心臟中的腦鈉肽、鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶和活化T 細(xì)胞核因子3（nuclear factor of activated T-cells，NFATc3）的水平上調(diào)，說明檳榔堿對(duì)心臟有顯著的毒性作用[47]。此外，長期咀嚼檳榔堿還可能誘發(fā)肝硬化，翟婷等[48]發(fā)現(xiàn)，檳榔堿顯著抑制了大鼠肝臟MDR1A mRNA 的表達(dá)，導(dǎo)致肝細(xì)胞內(nèi)的毒性代謝物無法完全泵出細(xì)胞，進(jìn)而誘發(fā)肝中毒。

3.4 急性毒性

不同的加工方式會(huì)對(duì)檳榔的急性毒性產(chǎn)生影響。何曉燕[49]采用生檳榔、炒黃檳榔、炒焦檳榔和炒炭提取液分別灌胃小鼠，發(fā)現(xiàn)檳榔經(jīng)過炒制過后，小鼠半數(shù)致死量逐漸增大，說明炒制后檳榔的毒性逐漸降低，且炒炭檳榔組最大給藥量120 g/kg 并未出現(xiàn)小鼠死亡的情況。黃曉霞等[50]通過經(jīng)口急性毒性試驗(yàn)方法探究檳榔成品、檳榔鹵水溶液、檳榔腌果和檳榔干果提取液對(duì)小鼠的急性毒性效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各個(gè)樣品對(duì)于小鼠的半數(shù)致死量均低于34.88 g/（kg bw），結(jié)論顯示幾種樣品均屬于實(shí)際無毒級(jí)。

3.5 其他

檳榔堿對(duì)胚胎中后期發(fā)育具有致畸性，朱思睿等[51]利用離體器官技術(shù)培養(yǎng)大鼠胚胎后肢芽，并用檳榔堿對(duì)其進(jìn)行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)檳榔堿處理后，會(huì)顯著影響增殖軟骨細(xì)胞和肥大軟骨細(xì)胞的增殖分化，從而影響肢芽指掌與肢臂的發(fā)育，并且軟骨增殖分化放緩。此外，有研究表明，如果增加檳榔的攝入量，可能會(huì)引起急性毒性癥狀，例如呼吸困難、心跳過速、心慌、血壓下降、胸悶、惡心、嘔吐、腹部絞痛，嚴(yán)重甚至導(dǎo)致心肌梗塞和昏迷等[52]。

4 小結(jié)與展望

檳榔是我國“四大南藥”之首，也是我國傳統(tǒng)的中藥材之一，具有悠久的藥用和食用歷史。其具有明確的驅(qū)蟲、助消化、抗抑郁、抗氧化、抗炎、保護(hù)心血管等功效。但大量研究表明，檳榔也存在一定的毒性作用，在高劑量或長期大量嚼食檳榔的條件下可能導(dǎo)致腹痛、惡心嘔吐、昏睡等不良反應(yīng)，也可能引起口腔黏膜下纖維化、致癌、生殖毒性和基因毒性，因此長期嚼食檳榔的習(xí)慣應(yīng)當(dāng)受到控制，但由于其毒性的詳細(xì)機(jī)制和在體內(nèi)產(chǎn)生毒性反應(yīng)過程中起主要作用的具體化學(xué)成分還不完全明確，加上國內(nèi)外諸多研究主要集中于其藥理研究，在毒理研究上大多數(shù)停留在檳榔堿純品，缺乏對(duì)檳榔整體的全面毒理評(píng)價(jià)和劑量標(biāo)準(zhǔn)，且對(duì)于檳榔不同食用部位的量效關(guān)系及檳榔活性物質(zhì)的構(gòu)效關(guān)系還缺乏清晰的研究。因此在未來的研究中，可以使用多組學(xué)研究方法，配合一些新型化學(xué)分析手段，例如全球天然產(chǎn)物分子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，進(jìn)一步明確檳榔的化學(xué)組成，建立檳榔化學(xué)信息庫，探究檳榔生物活性及毒性的具體作用機(jī)制，發(fā)掘其中的有益物質(zhì)，開發(fā)新型加工工藝，降低檳榔中有害物質(zhì)的含量，實(shí)現(xiàn)食用檳榔安全的可控與可防，通過科學(xué)引導(dǎo)消費(fèi)，為人類健康及疾病防治提供科學(xué)依據(jù)，也為檳榔的新用途及檳榔產(chǎn)業(yè)的未來走向提供新思路，重塑檳榔價(jià)值鏈。