牛奶子相关研究概况

苏日磊，王涛，胡海涛，杨玲

（浙江师范大学化学与生命科学学院，浙江 金华 321004）

牛奶子（Elaeagnus umbellate Thunb.）属于胡颓子科胡颓子属植物，又称秋橄榄、小叶胡颓子、斑楂等，在我国山区广泛分布。其果实呈卵圆形，长6～8 mm，平均鲜质量0.13 g，熟时鲜红色，果实中含有丰富的营养物质，是一种具有很高开发价值的野生植物资源。笔者重点综述了牛奶子在浙江省的分布、果实营养成分、类胡萝卜素代谢基因研究以及蛋白质组学、果实品质研究等，并对牛奶子应用前景进行了展望。

1 牛奶子在浙江省的分布状况

牛奶子分布广泛，主要分布于长江流域、华北、华东、西北、西南等地[1]，常与其他灌木组成灌木层与其他乔木树种混生[2-3]。浙江地区野生牛奶子资源丰富。郭新伦等[4]通过收集标本、资料查阅，结合实地调查情况，发现野生牛奶子在浙北平原区、浙西中山丘陵区、浙东盆地低山区、沿海丘陵平原区、浙中丘陵盆地及浙南中山区均有分布。具体地点包括：杭州的清凉峰，绍兴下安山及张溪附近各山，台州华顶国家森林公园，舟山朱家尖大洞岙大领岗、小领岗及小坑山，衢州凤门山以及黄冈村周围地区，舟山普陀法雨寺附近、桃花岛茅山村、公前村李子根山、朱家尖西岙村及岱山岱东地区，宁波天童，湖州龙王山自然保护区等，但很少有成片集中分布。

2 牛奶子果实的营养成分研究

牛奶子果实具有很高的营养价值，其富含糖类、有机酸、矿质营养、粗蛋白、粗脂肪、多种维生素、多种氨基酸、番茄红素及核黄素等营养物质[5]。汪维云等[6]利用氨基酸自动分析仪分析发现，牛奶子丝氨酸含量最高，达到了15.73 mg/100g；脯氨酸和甲硫氨酸含量分别达到5.9 mg/100g和5.65 mg/100g；缬氨酸含量在2.0mg/100g以上。牛奶子矿质元素丰富，其中，钙的含量达到34.65 mg/kg，其他元素含量依次为Mn＞Zn＞Fe＞K＞Cu。牛奶子的微量元素也很丰富[6]。牛奶子果实中的维生素B1和B2的含量分别达到2.11，0.17 mg/100g，超过苹果等水果的几十倍；Vc含量与苹果等含量相当，达到5.71 mg/100g[6]。

牛奶子中含有丰富的糖类和有机酸，而影响果实品质的主要因子包括糖、酸、酚和萜类芳香物质等[7-9]。康毅等[9]在研究果梅品质时提出了T值概念（即糖酸比），T表示某种物质中还原糖（或总糖）含量与该物质总酸含量的比值，T＞20时，纯甜；T在8～20之间时为甜酸适度；T＜5时，可以感觉出明显的酸味。根据计算得出，牛奶子的T值为5.85，口感与水果中的杏接近。

牛奶子成熟果实中番茄红素含量丰富，是普通番茄的5～18倍[10]。Guo等[11]把牛奶子成熟期分为青、黄、粉、红4个时期，采用高效液相色谱分析显示，青果中的类胡萝卜素主要由叶黄素、β-胡萝卜素和紫黄素组成，其他类胡萝卜素含量极少，有的甚至检测不到。随着牛奶子果实进入转色期，叶黄素和β-胡萝卜素的含量快速下降，随后叶黄素含量一直保持下降趋势，而β-胡萝卜素在果实完全成熟期略有上升。紫黄素的含量随牛奶子果实的成熟急剧降低。从转色期到完全成熟的过程中，八氢番茄红素、α-胡萝卜素、玉米黄素及新黄质的含量均无法检测到，而番茄红素的含量急剧增加，在干果中，其含量占到总类胡萝卜素的98%以上，达到2345 μg/g。

3 牛奶子类胡萝卜素代谢基因的研究

番茄红素是一种脂溶性类胡萝卜素，具有较高的生物学功能，被誉为“植物黄金”。目前，已经能够运用超临界萃取、溶剂浸提等多种技术从牛奶子果实中提取番茄红素[12-13]。牛奶子中的番茄红素含量较高[14]。为研究牛奶子类胡萝卜素的合成代谢机制，Guo等[11]对牛奶子类胡萝卜素相关基因的表达模式进行了研究，通过基因的时空表达分析，发现类胡萝卜素相关基因在茎、叶、花等组织中均有表达。其中，EutPSY（八氢番茄红素合成酶）和EutBCH（β-胡萝卜素羟化酶）基因在花中的表达量最高，EutGGPS（牦牛儿牦牛儿焦磷酸合成酶）、EutLCY-b（番茄红素β-环化酶）和EutLCY-e（番茄红素ε-环化酶）基因在叶中的表达量最高。在牛奶子果实成熟过程中，番茄红素合成相关基因 EutGGPS，EutPSY，EutPDS（八氢番茄红素脱饱和酶基因），EutZDS（ζ-胡萝卜素脱饱和酶基因）的表达量均显示出上调，其中，番茄红素合成关键酶基因EutPSY表达量上调了3倍，EutPDS，EutZDS基因显示出先上调后下调模式。随着果实成熟和番茄红素的积累，番茄红素代谢基因EutLCY-b的表达逐步下调，而EutLCY-e在果实整个发育过程中完全沉默。综上所述，牛奶子番茄红素的大量积累是由合成基因EutPSY等的大幅上调与代谢基因EutLCY-e完全沉默共同作用的结果。这一研究为进一步探讨牛奶子高积累番茄红素机理奠定了基础。

4 牛奶子果实的蛋白组学研究

果实可溶性糖的含量是评价果实风味品质的基本标准。牛奶子果实的成熟过程是一个复杂的生理生化过程，不仅表现出果皮颜色的变化，还涉及到可溶性固形物和糖类的合成代谢、芳香类物质的合成、有机酸代谢、类胡萝卜素合成代谢等的变化。Wu等[15]利用双向电泳技术对牛奶子果实成熟过程中蛋白组变化进行了研究，发现与糖代谢、有机酸代谢、异戊二烯代谢以及防御、氧化胁迫等相关的一系列蛋白上调。牛奶子成熟果实中可溶性糖含量较高，以葡萄糖和果糖为主，蔗糖含量较低，而在青果期则以葡萄糖、果糖和蔗糖为主。

尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（UDP-glucose pyrophosphorylase，UGP）、葡萄糖磷酸变位酶、α-淀粉酶、酸性转化酶及磷酸丙糖异构酶共7个蛋白点与果实蔗糖代谢相关。牛奶子果实成熟过程中，α-淀粉酶、UGP、葡萄糖磷酸变位酶、磷酸丙糖异构酶这4种酶在蛋白水平表达上调，可能与葡萄糖和果糖积累有关。

5 牛奶子果实品质的研究

牛奶子果实品质直接关系到对其食用价值的开发。牛奶子野生种群的果实形状变异丰富，不同单株间果肉品质也有差异。倪穗等[16]研究发现，2个产地间的牛奶子果实平均果肉率差异较小，相差仅5百分点，单果的平均鲜质量差异也较小。但是野生种群的果实性状变异丰富，而且不同单株间平均鲜果质量的极差达114.28%，鲜浆果平均果肉率的极差达32.07%。牛奶子果实中氨基酸含量丰富，不同单株间氨基酸含量相差较大，达到22.54%，而牛奶子中的番茄红素平均含量是普通番茄的6.13倍，最高要达到十几倍。因此，牛奶子番茄红素具有巨大的开发应用价值。

6 牛奶子的综合开发价值及前景

6.1 食用价值

牛奶子生长地的居民都有生食牛奶子果实的习惯。牛奶子果实味酸甜，富含糖、酸，且富含人体必需的氨基酸及多种矿质元素和维生素，是一种天然的饮料资源，可以开发利用其果实酿酒、配制果汁饮料，并可制作果酱等。近年来研究显示，其果实番茄红素含量丰富，远远大于番茄，为替代番茄工业生产番茄红素提供了资源，并且对开发纯天然饮料风味添加剂具有十分重要的意义。

6.2 药用价值

牛奶子的根、茎、叶、果实均可入药。其具有活血行气、止咳、止血、祛风等功效，主治肝炎、肺虚、跌打损伤及泻痢等症状。徐裕彬等[17]通过对牛奶子根的化学成分分析与测定，首次从牛奶子中分离得到β-谷甾醇、槲皮素和芦丁这3个化合物。据报道，β-谷甾醇具有抗癌和降低胆固醇的作用；槲皮素和芦丁能抑制血小板凝集，抑制胆碱酯酶等，这为牛奶子的活血行气作用提供了证据。牛奶子果核油含有较丰富的不饱和脂肪酸，有益于人体健康。例如从胡颓子中提取的5-羟色胺，可用于治疗风湿性疾病[18]。牛奶子叶的提取液可以杀死棉蚜虫。Sabir等[19]进一步研究证实，牛奶子叶、花等多个组织的提取液不仅能杀死金黄色葡萄球菌、枯草杆菌，还能杀死革兰氏阴性菌包括大肠杆菌和铜绿假单胞菌等。这一研究也为牛奶子提取液在临床医药方面发挥作用奠定了基础。

6.3 保持水土，改良土壤

牛奶子的生长适应能力很强，耐逆性强，其根具有固氮作用[20]，而氮是植物生长的重要元素，不同的氮素形态对黄瓜等作物光合作用和果实品质都有着重要的影响[21]。牛奶子还是水土保持和防沙造林的良好树种[22]，其根系发达，造林后2～3 a即可郁闭成林。每株牛奶子可覆盖地面3 m2，据测定，根水平伸展可达6 m2，能固定30～40cm深的土壤，可有效地控制水土流失。

6.4 其他用途

牛奶子物种在人造纤维板、工业油、饲料原料加工、香精及植物源农药等方面具有重要的经济价值潜力[23-24]。牛奶子中类胡萝卜素含量丰富，尤其是番茄红素含量较高。番茄红素是一种天然的抗氧化剂，在维护人体健康方面有着重要的作用，具有防癌、抗癌、延缓皮肤衰老、调节机体代谢等重要功能。2007年，美国农业部贝兹维尔农业研究中心进一步对不同基因型牛奶子的抗氧化能力研究表明，牛奶子能强效地清除自由基，不同牛奶子品种都可检测到6种抗氧化酶较强的活性，包括谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶、脱氢抗坏血酸还原酶、单脱氢抗坏血酸还原酶[25]。另一项研究表明，牛奶子提取物能够抑制人类白血病HL-60癌细胞和人类肺上皮癌细胞的增殖，并能诱导HL细胞的凋亡[26]。牛奶子树不同部位的多糖对羟基自由基、超氧阴离子自由基均有清除或抑制效果，且存在较好的量效关系[26]。随着牛奶子番茄红素合成代谢相关基因的克隆和积累机制的研究，为利用分子生物学手段挖掘高产类胡萝卜素的新基因及改良番茄品质提供了无限可能。

［1］郑万钧.中国树木志：第1卷[M].北京：中国林业出版杜，1983.

［2］龚得福.甘肃森林[R].兰州：甘肃省林业厅，1998.

［3］周光裕.山东森林[M].北京：中国林业出版杜，1986.

［4］郭新伦，王长春，胡海涛，等.浙江省野生牛奶子资源调查[J].浙江师范大学学报：自然科学版，2008，31（3）：4.

［5］陈新.川渝地区胡颓子属药用植物资源研究[J].成都中医药大学学报，2001，24（2）：40-42.

［6］汪维云，高学玲.胡颓子属植物营养成分分析和开发利用研究[J].天然产物研究与开发，1996，8（3）：52-55.

［7］翟衡，杜金华.酿酒葡萄栽培及加工技术[M].北京：中国农业出版社，2001.

［8］李记明.关于葡萄品质的评价指标 [J].中外葡萄与葡萄酒，1999（1）：54-57.

［9］康毅，曾凡骏，邹华雄.果梅营养成分的测定和研究[J].天然产物研究与开发，1994，6（4）：62-66.

［10］FordhamI M，Clevidence BA，Wiley E R，et al.Fruit of autumn olive:a rich source of lycopene[J].Hort Science，2001，36（6）：1136-1137.

［11］Guo X L，Yang L，Hu H T.Cloning and expression analysis of carotenogenic genes during ripening of autumn olive fruit（E－laeagnus umbellata）[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2009，57（12）：5334-5339.

［12］Wang S Y，Bowman L，Ding M.Variations in free radical scavenging capacity and antiproliferative activity among different genotypes of autumn olive （Elaeagnus umbellata）[J].Planta Medica-Natural Products and Medicinal Plant Research，2007，73（5）：468-477.

［13］李京，惠伯棣.秋橄榄果实中番茄红素的超临界CO2萃取初探[J].食品科学，2006（11）：280-283.

［14］冯亦平，李珍，王健梅.工程菌β-胡萝卜素累积及提取条件优化的研究[J].山西农业科学，2010，38（4）：21-24.

［15］Wu MC，Hu H T，Yang L.Proteomic analysis of up-accumulated proteins associated with fruit quality during autumn olive（Elaeagnus umbellata）fruit ripening[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2011，59（2）：577-583.

［16］倪穗，李纪元，李辛雷，等.牛奶子果实性状及营养成分的产地与株间变异研究 [J].林业科学研究，2007，20（3）：404-407.

［17］徐裕彬，国兴明，周杰，等.牛奶子根化学成分的分离与测定[J].山地农业生物学报，2005，24（2）：138-141.

［18］晁无疾，张恩让，赵玉棋.秦巴山区野生胡颓子属植物资源及研究[J].中国野生植物，1990（4）：14-18.

［19］Sabir MS，Ahmad D S，Imtiaz H，et al.Antibacterial activity of Elaeagnus umbellata（Thunb.）a medicinal plant from Pakistan[J].Saudi Medical Journal，2007，28（2）：259.

［20］贾黎明.固氮树种与非固氮树种混交林研究现状 [J].世界林业研究，1998，11（1）：20-26.

［21］武新岩，郭建华，方正，等.不同氮素形态对黄瓜光合作用及果实品质的影响[J].华北农学报，2011，26（2）：223-227.

［22］姜长阳，宁淑香.牛奶子的组织培养及植株再生[J].植物生理学通讯，2001，37（1）：41-42.

［23］邓玉林，宫渊波.四川野生果用胡颓子生长区划及加工特性研究[J].四川农业大学学报，2000，18（2）：160-163.

［24］杨昌煦，熊济华.重庆胡颓子植物种质资源与利用研究[J].西南农业大学学报，2002，24（1）：26-29.

［25］Wang S Y，Fordham I M.Differences in chemical composition and antioxidant capacity among different genotypes of autumn olive（Elaeagnus umbellate Thunb.）[J].Food Technology and Biotechnology，2007，45（4）：402.

［26］程建国，张中社，李敏莲.中草药用植物种植新技术[M].杨凌：西北农林科技大学出版社，2005.