姜燕,鲍慧娟,张海悦
(长春工业大学化学与生命科学学院,吉林长春 130012)
花生红衣白藜芦醇的研究进展
姜燕,鲍慧娟,张海悦
(长春工业大学化学与生命科学学院,吉林长春 130012)
摘 要:介绍花生红衣中白藜芦醇的性质、提取和鉴定方法及应用,并对其今后的发展做了概述。
关键词:花生红衣;白藜芦醇;提取;鉴定;应用
花生又称落花生、番果、长寿果等,属豆科,一年生草本植物。花生红衣为花生的种皮,具有抗氧化作用,但在花生产品加工中通常被除去,我国对花生红衣的综合利用水平较低,有必要充分开发花生红衣中的活性成分,并将其用于食品、医药和保健品等行业。
花生红衣又称长果衣、落花生衣、红薄衣。主要成分包括:碳水化合物(12%~28%)、脂肪(10%~14%)、蛋白质(11%~18%)、水分(5%~9%)、灰分(8%~12%)、粗纤维(37%~42%)、当宁(7%)和多种色素等[1-2]。花生红衣中含有丰富的多酚类物质,如阿魏酸、原花色素、儿茶素等,还含有一些生物碱,这些物质都具有很强的抗氧化活性[1-2]。
另外,花生红衣还有一定的药理作用,它对多种出血具有良好的疗效,如能治血友病、类血友病、术后出血、肝病出血症、原发性及继发性血小板减少性紫癜、胃、肠、肺、子宫等出血,它含有丰富的甘油酯和甾醇酯,具有抑制纤维蛋白的溶解,促进骨髓制造血小板从而缩短出血时间,并且有提高血小板的质量,加强毛细血管的吸收性,调节凝血因子缺陷等功能[1-3]。
白藜芦醇是花生红衣中的非黄酮类多酚化合物,它是一种天然抗氧化剂,又称芪三酚,逆转醇,(E)-5-[2-(4-羟苯基)-乙烯基]-1,3-苯二酚,3,5,4-三羟基芪,化学式为C14H12O3。1939年,日本人从植物白藜芦的根中提取,直至上世纪90年代才备受关注。目前已在21科,31属,72种植物中被发现,如豆科的落花生属,决明属,槐属,百合科的芦醇属,桃金娘科的桉属,葡萄科的葡萄属等[4]。它广泛存在于虎杖、葡萄、花生和桑葚等植物中。不同植物中白藜芦醇的含量不同,且在一种植物中因品种的不同含量也有差异,如葡萄中葡萄皮是主要合成部位,白藜芦醇的含量高,花生皮中白藜芦醇的含量多于花生仁[5]。Sanders等[6]报道了成熟的可食用花生种子中白藜芦醇含量仅为0.03 mg/g~0.14 mg/g,而花生红衣中的含量0.65 mg/g。用反相高效液相色谱法测定4个品种(珠江1号、花育20、花育22、花育31)花生中白藜芦醇的含量,得到珠江1号花生根、种皮、壳、茎、叶和仁中的白藜芦醇平均含量分别是 90.37、86.20、78.01、58.56、38.21 μg/g 和 11.10 μg/g,其他各品种中均以根部最高,仁部最低,与花育20,花育22和花育31号相比,珠江1号的白藜芦醇含量最高,花育31号白藜芦醇含量最低[7]。
2.1.1 药用价值
已有研究证明限制热量摄取(caloric restriction,CR)能够延长寿命,CR引起的寿命延长与上调去乙酰化酶Sir2(silence information regulator2)分不开。在哺乳动物中Sir2的类似物是SIRT1,CR是SIRT1强诱导剂,CR能增加SIRT1在这些哺乳动物的脑、心、肾等器官和组织中表达,增加SIRT1的基因表达则可模拟CR所引起的生理变化,包括延长寿命,这表明CR所引起的寿命改变是通过SIRT1起作用的,而白藜芦醇可以作为SIRT1的激活剂,因而具有延长寿命的作用[8]。
姚煜等[9]通过建立小鼠的衰老模型,加入白藜芦醇干预,观测小鼠的抗衰老情况,实验结果是白藜芦醇干预组中小鼠的血清超氧化物歧化酶(SOD)含量升高;血清的丙二醛(MDA)含量降低;CD4+细胞数量不变,CD8+细胞数量升高;血清中IL-6,IL-8含量降低。SOD是清除体内自由基的关键酶,而自由基及代谢产物引起的脂质过氧化可导致老化和老年性疾病;MDA是自由基攻击生物体降解的产物,MAD的多少可以间接反映组织损伤程度;随着年龄的增长,胸腺细胞减少,分化出的T细胞数目也减少,吞噬和分泌干扰素能力下降,免疫功能也下下降,CD4+与CD8+比值降低说明白藜芦醇可以延缓胸腺萎缩;血清中的IL-6和IL-8也可反映组织损伤程度。这些结果均表明白藜芦醇具有一定的抗衰老作用。
另外,白藜芦醇还有抗癌和抗肿瘤的作用,白藜芦醇不仅可以抑制细胞肿瘤的活性,还能通过抑制细胞的分泌物质来抑制细胞增殖,从某种意义上来讲是通过加速细胞分化来控制细胞增殖和癌变[10-11]。另有研究报道,白藜芦醇对卵巢癌,结肠癌,乳腺癌,前列腺癌,胃癌,鼠肝细胞癌,白血病等多种癌细胞均有显著的抑制作用[12-18]。但目前为止,尚未对抗肿瘤活性的机制达成一致,从众多结果来看,白藜芦醇主要是通过抑制环氧合酶、细胞色素酶,诱导解毒酶,促进肿瘤细胞分化、凋亡等途径来达到抗肿瘤效果[19]。
2.1.2 热稳定性和光稳定性
用分光光度计和高效液相色谱法分别对不同条件下的白藜芦醇稳定性进行了测量,结果为反式白藜芦醇具有热不稳定性和光不稳定性,对光照非常敏感,在加热或光照下有一部分转化成顺式白藜芦醇,但加热并不影响白藜芦醇的清除自由基的能力,反而清除自由基能力增强,所以可以利用白藜芦醇这种性质,将其添加到化妆品中[20]。
2.1.3 其他作用
白藜芦醇还有抗炎症、抗过敏、调节新陈代谢、保肝、利肝等功效。在皮肤弹性和厚度的维持方面,有促进胶原蛋白分泌的功效[4]。可以将其作为添加剂用于化妆品和保健品中,成为一种新型的美容保健品,以延缓人的衰老,保持肌肤水分[21-22]。作为植物性雌性激素添加剂,可以防止女性在绝经后由于体内雌激素分泌不足而引起的一系列疾病,如骨质疏松,乳腺癌,子宫癌等[21]。
提取花生红衣中白藜芦醇的方法很多,目前常用的提取方法有纤维素酶提取法、碱提取法、溶剂提取法、微波和超声波辅助提取法。
3.1.1 纤维素酶法提取
纤维素酶能够水解纤维,促使植物细胞壁破裂,细胞的内含物充分释放出,有利于提取有效成分[23]。用纤维素酶法提取花生红衣中的白藜芦醇,最佳工艺条件是纤维素酶与红衣粗粉的比例1∶500,酶解温度50℃,pH为5.0,时间90 min,提取溶剂所用乙醇的体积分数为60%,与传统提取工艺相比,提取率提高4.43 倍[24]。
纤维素酶结合超声波辅助有机溶剂提取白藜芦醇,测得山葡萄渣中白藜芦醇含量为1.187 mg/g,最佳工艺条件是酶解温度55℃,超声处理时间5 min,料液比 1∶30,提取时间 4 h[25]。
3.1.2 碱法提取
杨伟强等[26]首次研究碱法提取花生红衣中白藜芦醇的工艺条件,其提取工艺为:花生红衣粉碎→称量→碱液→浸泡→匀速搅拌→过滤→反复浸提→合并滤液→紫外分光光度法测定吸光值→计算白藜芦醇得率。得出最佳的提取工艺条件为:pH为10,温度40℃,提取时间2 h,提取4次,在此条件下白藜芦醇的得率为0.196%。
3.1.3 溶剂提取法
溶剂提取法是一种最广泛的提取方法,常用的溶剂有乙醇、乙醚、水、甲醇和乙酸乙酯等。常用的方法有浸渍法、渗漉法、煎煮法和回流提取法。目前,用溶剂法从虎杖、葡萄等中提取白藜芦醇的研究较多,用80%乙醇和丙酮溶液按照1∶1的体积提取桑葚中白藜芦醇,而从花生红衣中用溶剂法提取白藜芦醇的研究较少[27]。用乙醇溶液作为提取剂,对葡萄中白藜芦醇进行提取,得到最佳提取提取工艺为温度70℃,料液比 1∶20,提取时间 5 h,溶剂的浓度 80%[28]。
3.1.4 微波和超声波辅助法提取
Ballard等[29]用微波辅助法提取花生红衣中的多酚类物质,提取最佳工艺条件为微波功率855 W、辐照时间30 s、花生红衣1.5 g,最佳料液比1∶25,以没食子酸作为标准,得到多酚的最大量为143.6 mg/g花生皮。与传统方法相比,微波辅助法具有节时、效率高、提取率高等优点。
采用超声波辅助乙醇提取花生红衣中的多酚类物质,最佳料液比1∶16(g/mL),乙醇溶液体积分数80%,提取时间10 min,提取功率240 W。花生红衣中多酚类物质对猪油的抗氧化活性最优质量浓度为150 mg/L,在同等条件下,配制相同质量浓度的VC、没食子酸,对猪油的抗氧化性进行对比,结果是花生红衣中多酚类物质的还原性大于相同浓度下VC和没食子酸的还原性[30]。通过超声波辅助提取花生红衣中白藜芦醇,乙醇作为提取剂,在最佳工艺条件下白藜芦醇的得率为0.036%,与传统热浸提取相比具有较高的效率,20 min就可以将有效成分提取完全[31]。
常用的鉴定方法有荧光光度法、紫外分光光度法、高效液相色谱法、反相高效液相色谱法、气相色谱法和颜色反应等。
3.2.1 荧光光度法、紫外分光光度法
荧光光度法检测白藜芦醇含量的最佳条件为:激发波长324.06 nm,发射波长400.00 nm,白藜芦醇在0~1.68×10-5mol/L范围内有良好的线性关系,此法的检出限为8.14×10-10mol/L[32]。该方法成本低、操作简单,准确率高,检测结果可靠,可用于生产和实验研究中白藜芦醇的测定。
紫外分光光度法测定虎杖中白藜芦醇的含量,在波长305 nm下,结果检测浓度在3 μg/mL~16 μg/mL范围内与吸光度线性关系良好(r2=0.999 0)[33]。
3.2.2 液相色谱法
采用反相高效液相色谱法,色谱柱为Ultimate-C18,流动相为乙晴∶水(0∶70),流速为 1 mL/min,在 306 nm的波长下进行检测,并用外标法定量。测得白藜芦醇在 1.22×10-5g/L~0.1 g/L范围内的检出限为 3.6×10-7g/L。这种方法具有灵敏度高、分析速度快、线性范围宽和重现性好的优点[34]。用同种方法测定4种花生(珍珠红1号、花育20、花育22、花育31号)中白藜芦醇含量,流动相为乙晴∶水(20∶80),在303 nm波长、30℃柱温、1 mL/min流速下进行色谱分析[7]。
朱祥瑞等[27]用高效液相色谱法测得桑葚果皮、桑葚的韧皮和木质部中白藜芦醇的含量,结果显示新鲜的桑树果皮中白藜芦醇的含量(0.128 mg/g)低于干燥的桑葚果皮中白藜芦醇的含量(0.144 mg/g),而在木质部中未检测到白藜芦醇。
3.2.3 薄层扫描法
利用荧光光谱层板上暗斑的荧光淬灭程度或者利用薄层色谱斑点(组分)发出的荧光强度进行定量分析[35]。陈敏等[36]用薄层扫描法测定了葡萄酒中顺、反白藜芦醇,样品用C18固相柱提取,固体相是聚酰胺薄膜,展开剂用苯-甲酸-苯(体积比为 10∶5∶1),先进行分离;再用荧光扫描法进行定量,所得的4组分呈较好的线性关系,相关系数为0.997 2~0.999 6,平均回收率为97.1%~98.5%,白藜芦醇测得率为2.0%~3.2%。
3.2.4 气相色谱法
气相色谱法对葡萄酒中的反式白藜芦醇进行分析测定,该法简便、样品用量少、损失小,适合实际样品的测定。实验测得市售的7种葡萄酒中白藜芦醇的含量,其中4种干红葡萄酒中的反式白藜芦醇的含量分别是 1.262、1.815、0.676、0.733 mg/L,而另外 3 种未检测到反式白藜芦醇的是红葡萄酒。由于干红葡萄酒是以红葡萄为原料直接发酵完全后制得的,而红葡萄酒是以干红葡萄酒为原料直接稀释得到的,所以干红葡萄酒中的白藜芦醇多于红葡萄酒中的白藜芦醇[37]。
3.2.5 颜色反应
白藜芦醇等黄酮类有些特征的颜色反应,将白藜芦醇用不同的试剂或者进行光照实验结果所得的颜色反应也不同,它的红外图谱在3 250 cm-1处有酚羟基吸收峰,在 1 620 cm-1、1 540 cm-1、1 500 cm-1处有苯环吸收峰,在965 cm-1处有反式—C C—的特征吸收,700 cm-1处是顺式—C C—的特征吸收[38]。
白藜芦醇具有抗炎、抗过敏、保肝、利肝等多种有益于人体的生理功能,所以在保健食品中得以应用,在国外已有白藜芦醇相关的保健品上市,有胶囊、片剂和口服液等类型。白藜芦醇是一种多酚类的抗氧化剂,将其用于化妆品中,可使皮肤延缓衰老且防止紫外线从而保护皮肤。无论是在食品、医药,还是在保健品行业,白藜芦醇都有着广阔的应用前景。而从通常会被废弃的副产品资源——花生红衣中提取,不仅可以充分利用资源,还能节约成本,为今后白藜芦醇的提供一种可靠的来源。另外,开发花生红衣中的白藜芦醇,不会像“药食同源”的虎杖那样,造成“与药争源”的矛盾。
目前,我国生产白藜芦醇主要从虎杖、葡萄皮等中提取进行研究,对花生红衣中白藜芦醇的研究较少,而从虎杖中提取的白藜芦醇受到工艺水平的限制,大多是使用粗产品,所以开发高纯度的白藜芦醇需要进一步的研究。花生红衣中白藜芦醇的提取方式较多,检测方法也较为成熟,但是真正纯化和分离出白藜芦醇低聚物的报道却较少,这有待于进一步的研究。大力开发白藜芦醇及含白藜芦醇的天然植物资源,可以促进种植业的发展并使资源得以充分利用,还可以促动农业发展,提高当地经济水平,具有良好的经济效益和社会效益。未来在低成本的花生红衣中提取出高含量的白藜芦醇,将在食品、保健品和医药等行业中得到更加广泛的应用。
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Review on Resveratrol from Peanut Skin
JIANG Yan,BAO Hui-juan,ZHANG Hai-yue
(SchoolofChemicalandLifeScience,ChangchunUniversityofTechnology,Changchun130012,Jilin,China)
Abstract:The extraction methods, identification, and applications of resveratrol from peanut skin were summarized.Research trends were also predicted.
Key words:peanut skin;resveratrol;extraction;identification;applications
DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2013.18.032
吉林省科技发展计划项目(YYZX201130-1)
姜燕(1981—),女(汉),讲师,博士,研究方向:食品包装材料,果蔬贮藏保鲜技术,天然产物开发。
2012-12-04