肖苏尧,陈雪香,陈运娇,王俊亮,汤 杰,曹 庸
(华南农业大学食品学院,广东广州 510642)
桉叶抗氧化作用研究进展
肖苏尧,陈雪香,陈运娇,王俊亮,汤 杰,曹 庸*
(华南农业大学食品学院,广东广州 510642)
桉树是我国重要的造林树种之一,种植面积很大,因而桉叶的生物量非常巨大。开发利用桉叶可提高桉树种植的经济效益,并能保护环境,具有重要意义。桉叶中具有多种生物活性成分,本文综述了国内外多年来对桉叶抗氧化成分及抗氧化活性的研究进展,系统地介绍了桉叶抗氧化作用的相关研究、开发和利用的情况及展望,旨在为桉叶抗氧化活性物质综合利用的相关研究提供参考。
桉叶,抗氧化成分,抗氧化活性
随着人们对健康的日益关注,安全性高的天然抗氧化剂受到了广泛关注,国内外都在大力研究开发新型的天然抗氧化剂。桉树在分类上属桃金娘科(Myrtaceae),种、亚种和变种共有945个,具有种类多、生长快和适用性强等特点,被引种到世界很多地方。目前,全球桉树人工林面积已达2046万hm2,其中我国的种植面积达到360多万hm2(居世界第3位,仅次于巴西和印度),已经成为我国重要的造林树种之一[1],广东、广西、云南、四川是我国桉树主要栽培区。桉叶作为桉树的副产物,生物量非常巨大,且研究表明桉叶中抗氧化活性成分含量非常高,已经有越来越多的人对其进行抗氧化进行研究,拟开发出高效天然抗氧化剂[2]。桉叶中化学成分按照挥发性可以分成挥发油组分和非油组分两类,桉叶油组分具有抗菌、抗炎、抗氧化和局部麻醉等作用。研究发现,桉叶油的抗菌抗炎等多种功能也主要与其抗氧化作用有关;桉叶非油组分包含丰富的强抗氧化活性成分,具有明显的抗衰老、抗肿瘤、抗糖尿病、抗过敏、减肥等功效,经确认还有防止色素褪色、消臭及抗菌作用,这些功效也与抗氧化活性有关[3-5]。
桉叶油的化学成分非常丰富,且对于不同的桉树树种,桉叶油的化学成分不尽相同,并具有多种生物活性,但目前研究结果表明它们的抗氧化活性都不强。Marzoug等人[6]对油桉(Eucalyptus oleosa Essential Oils)中提取到的桉油进行了成分分析和抗氧化/抗菌活性研究,结果显示,油桉的桉叶油中含量最多的是1,8-桉叶油素(47.0%),其次为斯巴醇(16.1%)和γ-桉叶油醇(15.0%);桉叶油对革兰氏阳性和阴性菌均具有较强的抗菌活性;但是对DPPH自由基和ABTS自由基的清除能力均不强,表明桉叶油的抗氧化活性较弱。田宏[7]等提取尾巨桉(E.urophylla×E.grandis)桉叶精油,并通过气相色谱-质谱(GC-MS)鉴定其化学成分及质量分数,结果从尾巨桉桉叶精油中鉴定出46种成分,占总离子流出峰面积的96.15%,主要成分为1,8-桉叶油素(35.98%),其次是α-蒎烯(26.32%)、α-松油醇乙酸酯(16.38%)、柠檬烯(5.07%)、反式-α-罗勒烯(2.46%);检测其对DPPH自由基的清除能力较弱,远低于对照组没食子酸。
但是,另有研究显示,桉叶油具有消炎镇痛作用,主要作用机理在于桉叶油可以消除引起炎症的羟基自由基从而改善炎症症状[8]。吕小琴等[9]研究发现,蓝桉油对脂多糖引起的大鼠慢性支气管炎具有一定的抗炎作用,并能抑制其气道黏蛋白高分泌现象。Saly等人[10]研究了桉叶精油对慢性支气管炎病人的脂质过氧化和脂质新陈代谢的影响,发现蓝桉油可通过激活红细胞中的过氧化氢酶起到抗过氧化作用。为了弄清楚桉叶油中什么成分在起主要抗氧化作用,田玉宏[11]采用DPPH自由基清除法分别评价了桉叶挥发性成分(油相成分和水溶性成分)的抗氧化性能,结果表明,桉叶的水溶性挥发成分对DPPH自由基的清除作用明显优于油相成分,分析主要是桉叶水溶性挥发成分中的酚类物质在起作用;同时,研究比较发现,不含酚类物质的挥发成分也有一定自由基清除作用。
目前发现的主要有萜类、黄酮类和鞣质等化学物质,并且已证明它们具有较强的抗氧化活性[12-15]。
2.1 化学成分
2.1.1 黄酮类化合物 桉叶中黄酮类化合物的研究较早,上世纪六十年代Hillis[16]曾对200余种桉叶中的黄酮类化合物进行了研究,表明大多含有槲皮素、杨梅素和山奈酚。沈兆邦等[17]对柠檬桉(Eucalyptus citriodora)中的黄酮类化合物进行了研究,发现主要含有槲皮素、杨梅树皮素以及相应的花青素(花青靛和翠雀靛)。Takasaki[18]等从桉属植物中得到了38个黄酮类化合物,其结构为黄酮或黄酮醇及其苷类、二氢黄酮或者二氢黄酮醇及其苷类。
2.1.2 酰基酚类及其衍生物 桉树植物中的酰基间苯三酚衍生物可分为四类:简单间苯三酚衍生物、酰基间苯三酚二聚物、酰基间苯三酚与单帖或倍半萜的结合物以及其他酰基间苯三酚衍生物。酰基间苯三酚与单萜或倍半萜的结合物为桉属植物特有的一类化合物[19]。Yamakoshi等[20]在蓝桉(E.globules labill)、巨桉(E.grandis)、大叶桉(Euca yptus robusta)、细叶桉(E.tereticornis Smith)、布氏桉(E.blakelyi)、厚桉(E. incrassata)、大果桉(E.macrocarpa Hook)和多枝桉(E.viminalis labill)中共分离得到44种酰基间苯三酚与萜类的结合物,一般将它们分为兰桉醛和大果桉醛两类。
2.1.3 三萜类及其苷类 Hillis等[16]从桉树中分离得到了39个三萜及其苷类化合物,主要包括乌苏烷型五环三萜、齐墩果烷型五环三萜、羽扇豆型五环三萜和一些四环三萜类化合物。其结构特点是:以五环三萜为主,有少量的四环三萜;在五环三萜中乌苏烷型的化合物相对较多,一般在28位具有羧基,部分化合物在11位或12位含双键。Santos等人[21]从蓝桉、赤桉(E. camaldulen-sis)、细叶桉(E.tereticornis Smith)、大叶桉和柠檬桉中分离得到了多种三萜、三萜酸及其酯类衍生物。
2.1.4 鞣质 鞣质是桃金娘科植物中含量较多的化学成分之一,Hillis等[16]对200多种桉树叶多酚类化合物进行了研究,发现大部分桉树叶中都含有鞣花酸,
有些还含有无色花色素和原花色素。由于分离技术和光谱技术的发展,Santos等[22]已经从蓝桉,赤桉、柠檬桉等中分离和鉴定出多种鞣质和相关多酚类化合物,它们的结构类型以可水解鞣质为主,也有少量的缩合鞣质和混合鞣质。沈兆邦等[23]对柠檬桉叶研究表明柠檬桉叶中含有倍酸、鞣花酸、栗木鞣花素等,并含有较多的C-甙类鞣花酸单宁。Yoshiaki等[24]从蓝桉叶中分离出没食子酸、鞣花酸及其衍生物等18种鞣质及相关的多酚类化合物。王俊亮等[25]从尾巨桉桉叶中分离出大量没食子酸、英国栎鞣花素、特里马素Ⅰ、路边青鞣质(gemin D)等多种水解鞣质。
2.2 抗氧化作用
桉叶非油组分含有丰富的强抗氧化活性物质,对桉叶抗氧化活性主要集中在非油成分的研究上。Osawa[26-27]用硫氰酸盐和TBA研究了从蓝桉中分到的正三十三烷-16,18-二酮、4-轻基三十三烷-16,18-二酮,结果表明其在水-醇系中均具有明显的抗氧化活性,其活性高于维生素E和丁羟胺尼唑。Lee等[28]从蓝桉茎中分离到7种抗氧化单体物质,分别鉴定为3’-甲基鼠李素、鼠李糖、柚皮素、圣草酚、槲皮(黄)素、双氢槲皮素、二氢山萘酚。并且这几种化合物对抗脂质过氧化作用的IC50为0.08~30mg/mL。Amakura[29]在19种桉属植物中发现赤桉叶的提取物抗氧化活性最强,并分离到9种活性化合物,发现所有具有没食子酰基的鞣质和酰化黄酮醇类化合物的抗氧化活性均显著高于合成的抗氧化剂,其中spirae oside和槲皮素-4’-葡糖基五倍子酸还显示出较高的抗过氧化物歧化酶活性。El-Ghorab等[30]对短缘赤桉的非挥发性成分抗氧化活性进行了研究,结果表明,用乙醇和用15%乙醇的超临界二氧化碳从短缘赤桉中提取的物质抗氧化活性最强,为鉴定其中主要物质,运用半制备高效液相,并收集峰,对其进行鉴定,结果表明没食子酸和鞣花酸及其衍生物为其主要抗氧化物质。Tatsuya Hasegawa等[31]从蓝桉叶中分离出2种没食子酸-单萜配糖体,进行活性检测表明有很强的清除DPPH自由基的能力,可以消除炎症,与人骨髓瘤细胞共培养可激发肿瘤坏死因子和白介素的产生,与黑素瘤B16F1细胞共培养还可抑制黑色素的生成。
桉叶多酚主要含有没食子酸、鞣花酸、多聚鞣酸等多酚类物质。近几年,研究表明其具有明显的抗氧化活性,并有相关产品开发应用。Swanston-Flatt SK等[32]的研究表明,桉叶是一种传统的治疗糖尿病的植物药,而Gray[33]和Alireza Nakhaee等[34]发现桉叶制备成的抗高血糖药主要通过对小鼠胰腺的作用达到抑制高血糖的作用,而且其作用机理在于桉叶中多酚类物质的强抗氧化作用。早在半个世纪前就有文献报道桉叶中提取的多酚混合物中各成分间具有明显抗氧化协同作用。日本研究将桉叶提取物作为一种天然的食品抗氧化剂,为了确定其中起主要作用的活性物质,Yoshiaki等[24]研究了蓝桉叶提取物中主要抗氧化活性物质,通过HPLC色谱比较了桉叶提取物与两种桉叶食品添加剂中的化学成分,确定乙酸乙酯萃取相与抗氧化食品添加剂成分相似,通过凝胶树脂进行分离鉴定,获得18种多酚类活性单体。日本将含0.5%桉多酚的LA桉多酚应用于美白保湿效果的化妆品,抗炎症、抗应变、减肥保健等生理功能的保健食品及抑制氧化、防止变色和品质劣化的添加剂,还用作驱蚊剂,混合在香水与芳香等化妆品中。
本课题组的研究结果显示,桉叶多酚具有很强的抗氧化活性,并从中分离得到的多种酚类抗氧化能力可与目前公认的天然抗氧化剂茶多酚相媲美[7],而急性毒性检测结果显示,提取的桉多酚对小鼠无急性毒性,因此桉叶多酚是一种潜在的安全、高效、天然的抗氧化剂。
随着合成抗氧化剂如BHT(二丁基羟基甲苯)、BHA(丁基羟基茴香醚)、TBHQ(叔丁基对苯二酚)等陆续被发现有一定的副作用,特别是BHA被发现具有致癌性,安全性高的天然抗氧化剂受到了越来越多的关注,国内外都在大力研究、开发新型的天然抗氧化剂。我国桉树的种植面积仅次于巴西和印度,为世界第三。我国南方桉树的轮伐期一般为6年,每年出产大量桉树木材,副产的桉叶生物量非常巨大。目前除了部分用于桉叶油的提取外,大部分都被废弃。因此对桉树叶中抗氧化活性成分进行系统研究,将会为开发新型天然抗氧化剂、提高桉叶综合利用价值提供基础。
[1]谢耀坚.中国桉树育种研究进展及宏观策略[J].世界林业研究,2011,24(4):50-54.
[2]Vazquez G,Fontenla E,Santos J,et al.Antioxidant activity and phenolic content of chestnut(Castanea sativa)shell andEucalyptus(Eucalyptus globulus)bark extracts[J].Industrial Crops and Products,2008,28(3):279-285.
[3]付文卫,赵春杰,王瑞杰,等.桉属植物的化学成分与生物活性[J].国外医药-植物药分册,2003,18(2):51-58.
[4]Vazquez G,Gonzalez-Alvarez J,Santos J,et al.Evaluation of potential applications for chestnut(Castanea sativa)shell andEucalyptus(Eucalyptus globulus)bark extracts[J].Industrial Crops and Products,2009,29(2-3):364-370.
[5]Kulkarni A,Suzuki S,Etoh H.Antioxidant compounds from Eucalyptus grandis biomass by subcritical liquid water extraction [J].Journal of Wood Science,2008,54(2):153-157.
[6]Hajer N B M,Mehrez R,Ahmed L,et al.Eucalyptus oleosaessential oils:chemical composition and antimicrobial and antioxidant activities of the oils from different plant parts(stems,leaves,flowers and fruits)[J].Molecules,2011,16(2):1695-1709.
[7]田宏,肖苏尧,曹庸,等.桉叶抗氧化物的提取与抗氧化性质研究[J].湖南林业科技,2009,36(2):25-29.
[8]Silva J,Abebe W ,Sousa,S M,et al.Analgesicand antiinflammalory effects of essential oils ofEucalyptus[J].Journal of Ethnopharmacology,2003,89:277-283.
[9]吕小琴,唐法娣,王砚,等.蓝桉油对脂多糖引起的大鼠慢性支气管炎及黏蛋白高分泌的影响[J].中国中药杂志,2004,29(2):168-171.
[10]Siurin S.Effects of essential oil on lipid peroxidation and lipid metabolism in patients with chromic bronchitis[J]. Klinicheskaia meditsina,1997,75(10):43-45.
[11]田玉红.广西桉叶挥发性成分分析及抗菌抗氧化性能研究[D].南宁:广西大学,2006.
[12]Vazquez G,Gonzalez-Alvarez J,Santos J,et al.Evaluation of potential applications for chestnut(Castanea sativa)shell andEucalyptus(Eucalyptus globulus)bark extracts[J].Industrial Crops and Products,2009,29(2-3):364-370.
[13]Kulkarni A,Suzuki S,Etoh H.Antioxidant compounds fromEucalyptus grandisbiomass by subcritical liquid water extraction [J].Journal of Wood Science,2008,54(2):153-157.
[14]Conde E,Cadahia R.Polyphenolic composition of bark extracts fromEucalyptus camaldulensis,E.globulusandE.rudis[J].European Journal of Wood and Wood Products,1996,54(3):175-181.
[15]陈婷,林红英,张继东.G9桉叶抗菌有效部位及活性成分分析[J].兽医医学杂志,2010(2):5-7.
[16]Hillis W,Isoi K.Variation in the chemical composition ofEucalyptus Sideroxylon[M].Phytochemistry,1966,6(5):1075.
[17]沈兆邦,徐建平.柠檬桉叶化学成分研究—黄酮类化合物的分离鉴定[J].林产化学与工业,1987(2):29-33.
[18]Takasaki M,Konoshima T,Kozuka M,et al.Euglobal-In-1,a new euglobal fromEucalyptus incrassate[J].Chem Pharm BμLl,1994,42:2113-2115.
[19]付文卫,赵春杰,裴玉萍,等.桉属植物的化学成分与生物活性[J].国外医药:植物药分册,2003(2):52-56.
[20]Yamakoshi Y,Murata M,Shimizu A,et al.Isolation and characterization of macrocarpal-B macrocarpal-G antibacterial compounds fromEucalyptus[J].Biosci Biotechnol Biochem,1992,56:1570.
[21]Santos G G.Phytochemistry[M].1997,44:1309.
[22]Santos S C.Fitoterapia[M].2001,72:95.
[23]沈兆邦.柠檬桉叶化学成分研究(四报)-单宁组分研究[J].林产化学与工业,1990,10(2):71-76.
[24]Yoshiaki A,Morio Y.Marker constituents of the natural antioxidantEucalyptusleaf extract for the evaluation of food additives[J].Biosci Biotechnol Biochem,2009,73(5):1060-1065.
[25]王俊亮.桉叶抗氧化成分的分离纯化、结构鉴定及活性研究[D].广州:华南农业大学,2011.
[26]Osawa KJ,Yasuda HU,Morita HS,et al.Configurational and con-formational analysis of macro-carpals H,I and J fromEucalyp-tus globulus[J].Chem Pharm Bull,1997,45(7):1216-1217.
[27]Osawa K,Namiki M.Natural antioxidants isolated fromEucalyptusleaf waxes[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,1985,33(5):777-780.
[28]Lee K Y,Yun B S,Kim J P,et al.Anti-oxidative compounds isolated from the stem bark ofEucalyptus globules[J].Korean Journal of Pharmacognosy,1998,29(3):163-168.
[29]Amakura Y,Umino Y,Tsuji S,et al.Constituents and their antioxidative effects in eucalyptus leaf extract used as a natural food additive[J].Food Chemistry,2002,77(1):47-56.
[30]El-Ghorab A H,El-Massry K F,Marx F,et al.Antioxidant activity of EgyptianEucalyptus camaldulensis var.brevirostris leaf extracts[J].Wiley-VCH Verlag GmbH,Weinheim,Germany,2003,47(1):41-45.
[31]Tatsuya H,Fumihide T,Takanobu T,et al.Bioactive monoterpene glycosides conjugated with gallic acid from the leaves ofEucalyptus globulus[J].Phytochemistry,2008,69:747-753.
[32]Swanston-Flatt S K,Day C,Bailey C J,et al.Traditional plant treatment for diabetes:studies in normal and streptozotocin diabetic mice[J].Diabetologia,1990,33:462-464.
[33]Gray A M,Flatt P R.Antihyperglycemic actions ofEucalyptusglobulus(Eucalyptus)are associated with pancreatic and extrapancreatic effects in mice[J].Journal of Nutrition,1998,128:2319-2323.
[34]Alireza N,Mohammad B,Mohsen S,et al.Attenuation of oxidative stress in streptozotocin-induced diabetic rats byEucalyptus globulus[J].Indian Journal of Clinical Biochemistry,2009,24(4)419-425.
Research progress in antioxidant activities of eucalyptus leaves
XIAO Su-yao,CHEN Xue-xiang,CHEN Yun-jiao,WANG Jun-liang,TANG Jie,CAO Yong*
(College of Food Science,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)
Eucalyptus is one of the most important plantation tree species in China,and the annual output of eucalyptus leaves is enormous.It is significant for improving the economy benefit and protecting environment to take full advantage of eucalyptus leaves.Eucalyptus leaves extraction is abundant in antioxidant activity constituents,such as terpenoids,flavonoids and tannins.In this paper,recent progress of antioxidant constituents and antioxidant activities at home and abroad were introduced.What’s more,some related research,development and utilization and prospects of antioxidant activities of eucalyptus leaves,were systematically introduced,so as to offer a reference for eucalyptus leaves further studies.
eucalyptus leaves;antioxidant constituents;antioxidant activities
TS201.2
A
1002-0306(2012)14-0396-04
2011-11-11 *通讯联系人
肖苏尧(1974-),女,博士,讲师,主要从事天然活性物质的研究。
国家自然科学基金(31100433);“林业重大公益性行业科研专项”(201104003-03)。