林丽莎, 张 珅, 詹岳霖, 王增焜, 林河通*
1.福建农林大学食品科学学院, 福州 350002;2.福建农林大学农产品产后技术研究所, 福州 350002;3.泰山企业(漳州)食品有限公司, 福建 漳州 363107
仙草(MesonachinensisBenth.),又名仙人草、凉粉草、黑豆腐草等,为唇形科(Labiatae)凉粉草属(MesonaBI.)多年生草本植物[1,2]。全世界凉粉草属植物有8~10种,其中中国有3种。中国是世界上最主要的仙草生产国,主要分布于中国福建、广东、广西、浙江、江西、台湾和云南等省(区),其中以福建省和广东省的栽培面积最大。仙草是传统的药食两用植物资源,具有较高的营养价值和清热解暑、利尿等医疗保健作用,中医常用之主治中暑、小儿酢疱、丹毒入腹、感冒、高血压、黄疸、肾脏病、糖尿病和关节肌肉疼痛等病症[3],深受消费者喜爱。中国仙草资源丰富,价格低廉,有较好的仙草产品开发利用前景。近年来,国内外科研工作者对仙草的化学成分、药理功效作用进行了广泛研究并取得了显著进展,本文就有关研究进展进行综述,旨在为充分利用中国丰富的仙草资源开发仙草功效保健食品和提高仙草经济效益、促进仙草产业发展提供参考。
仙草含有仙草胶(仙草多糖)、黄酮类化合物、三萜类化合物、酚类化合物等多种化学成分。
仙草胶是仙草中含有的具有凝胶性的多糖,仙草胶含量的高低是衡量仙草质量的重要指标。利用仙草胶的凝胶特性,将仙草用水煎熬数小时、过滤、取过滤液加入适量的淀粉后煮熟、冷却,即可得黑褐色、半透明的凝胶。由仙草提取的仙草胶具有很好的凝胶性、流变性和稳定性[4,5]。谌国莲等[6]报道,仙草胶具有超过一般食品胶的热稳定性, 具有很好的耐热性和耐碱性。因此,仙草提取液作为新型天然食品胶或增稠剂有广阔的开发前景。
不同地区生长的仙草,其仙草胶含量和凝胶性能有差异[7]。冯涛等[7]对生长在福建、江西两省的仙草提取的仙草胶的比较研究发现,福建产仙草胶的凝胶性能较好。仙草多糖是仙草胶的主要化学成分。仙草不同部位的仙草多糖含量不同,其中仙草叶的多糖最高,仙草根其次,而仙草茎的多糖含量最低[8]。仙草多糖具有清除自由基、抗脂质过氧化、增强人体免疫力等功效[9,10]。与生育酚(维生素E)、二丁基羟基甲苯(BHT)相比,仙草多糖有较强的清除超氧阴离子自由基和螯合Fe2+能力[10]。
仙草胶(仙草多糖)的高效提取方法和成分分离鉴定成为近年来的研究热点。伊怀霞等[11]利用高温高压(温度120±4℃,压力0.1±0.03 MPa)方法提取仙草胶,得出仙草胶提取最佳工艺条件为料液比1∶17.5、Na2CO3浓度0.4%、浸提时间2 h。刘富来等[8]确定的提取仙草多糖最佳工艺参数为Na2CO3浓度0.3%、料液比1∶25、浸提时间1.5 h。林少琴等[12]分离纯化了仙草多糖,得到酸性多糖,其单糖组成为葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖、半乳糖醛酸及一种未知单糖。Feng等[13]分离纯化仙草多糖得到一种中性多糖和一种酸性多糖。张维冰等[14]应用柱前衍生超高效液相色谱-串联四极杆质谱法测定仙草多糖组成及其含量,结果发现仙草多糖由甘露糖、鼠李糖、核糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖和木糖等8种单糖组成。 仙草胶的提取和成分组成主要与仙草来源及提取工艺方法有关。
黄酮类化合物是一种重要的植物生物活性成分,具有抗心脑血管疾病、抗衰老、抗氧化、消炎、镇痛、免疫调节和降血糖等多种功效[15]。仙草黄酮类化合物的主要成分为槲皮素[16],具有祛痰、止咳、平喘等功效。冯国金等[17]利用高效液相色谱法测定仙草的槲皮素含量为0.18 mg/g。
仙草黄酮类化合物的提取常用水或有机溶剂浸取法、碱溶酸沉法、超声波提取和微波提取等方法[18~23]。朱良等[24]报道,超声波辅助提取仙草黄酮类化合物的最佳提取工艺参数为超声波功率200 W、乙醇浓度 80%、提取温度 60℃、提取时间30 min,此条件下提取的总黄酮含量为20.5 mg/g。朱远平[25]优化了微波提取仙草总黄酮工艺,其最佳提取工艺参数为微波功率495 W、乙醇浓度80%、料液比1∶25、提取时间 90 s,此条件下提取的总黄酮含量为 16.00 mg/g。
仙草中含有熊果酸、齐墩果酸等多种三萜类化合物[26]。熊果酸、齐墩果酸都是五环三萜类化合物,为同分异构体,仅在E环上的一个甲基的位置不同[27]。
近年来的研究表明,熊果酸、齐墩果酸具有多种生物活性[28~30]。熊果酸具有镇静、抗炎、增强机体免疫力、抗菌、美白、抗癌、抗糖尿病、抗溃疡和降低血糖等多种功效。齐墩果酸具有消炎、抑菌、降转氨酶、对四氯化碳引起的大鼠急性损伤有明显的保护等作用;此外,齐墩果酸还有促进肝细胞再生、防止肝硬化、强心、利尿、升白、降血酯、降血糖、增强机体免疫功能和抑制变态反应等作用。
陈丰连等[31]建立了以高效液相色谱法(HPLC)同时测定凉粉草药材中熊果酸和齐墩果酸含量的方法,该方法简单、准确、可靠。利用该方法可测定不同采收期、不同产地等不同批次的仙草熊果酸和齐墩果酸含量。冷桂华[32]利用反相高效液相层析法(RP-HPLC)测定了仙草不同部位的熊果酸和齐墩果酸含量,发现仙草叶的熊果酸和齐墩果酸含量均高于仙草茎和全仙草的含量;同一部位仙草的熊果酸含量明显高于齐墩果酸含量,熊果酸含量约为齐墩果酸含量的2.5~2.8倍。
酚类化合物是一种重要的植物生物活性成分,广泛存在于水果、蔬菜和中药草等植物中。仙草中含有咖啡酸、表儿茶素等多种酚类化合物[33],其中以咖啡酸的含量最高。咖啡酸具抗菌、解毒、凝血和促进中枢兴奋等功效[34]。Hung等[35]报道,仙草中分离出的酚类化合物中的咖啡酸具有良好的抗氧化能力。冯涛等[36]研究确定了仙草酚类化合物的提取优化工艺参数为乙醇浓度25%、料液比1∶35、提取温度60℃、提取时间1 h。
仙草除了含有仙草胶(仙草多糖)、黄酮类化合物、三萜类化合物、酚类化合物外,还含有β-谷甾醇、谷甾烯醇和葡萄糖谷甾醇等植物甾醇,铁、钙、镁、锰、锌、钾等矿物质和氨基酸、维生素B等多种维生素、叶绿素、花青素,香精素等多种植物色素[16,37~40]。其中仙草中铁的含量为2 120 μg/g、镁的含量为3 720 μg/g、钙的含量为1 350 μg/g、锌的含量为84.9 μg/g[38]。
仙草性味涩、甘、寒,自古以来用作清暑解渴、凉血之良药。现代药理学研究表明,仙草具有抗氧化、抗损伤、抗缺氧、降血压、降血糖、降血脂、抗菌等多种功效。
陈鑫等[43]利用 Fenton 反应和邻苯三酚自氧化法测定仙草清除自由基的能力,发现仙草对羟自由基和超氧阴离子自由基有较强的清除作用,而且自由基清除能力与仙草提取液的浓度成正比。Yen等[44]报道,由于仙草提取物中含有大量的酚类化合物,因此,仙草具有较强的抗氧化、清除活性氧、保护细胞氧化损伤等作用。杨敏[45]报道,仙草提取物对原代培养脾淋巴细胞 H2O2所致的 DNA 氧化损伤有保护作用。Yen等[46]进一步的研究发现,仙草提取液具有比维生素E、二丁基羟基甲苯(BHT)更强的抗氧化作用。
秦立红等[47]通过大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤克隆化细胞株(PC12)实验,发现从仙草中分离出的咖啡酸、3-(4-乙氧基-3-羟基-苯基) 烯丙酸、咖啡酸乙酯、山奈酚、高山黄芩素、2-十六烷基-十八烷酸、熊果酸和豆甾醇等8个单体化合物有较高的抗缺氧活性。
高血压与胰岛素抵抗、肥胖、高尿酸血症、动脉粥样硬化、心血管疾病等多种慢性疾病有关[48]。目前,西方国家中有30%的成年人受高血压影响,全世界范围内由高血压引起的死亡和患病也逐年增多[49]。因此,开发天然的降血压植物资源非常迫切。Yeha等[50]以自发性高血压大鼠试验材料,研究发现仙草提取物可有效抑制老鼠血压上升。
高血糖是糖尿病的主要临床特征和致病因子之一。仙草中的齐墩果酸和熊果酸具有降血糖作用,此外,齐墩果酸具有明显升高肝糖元和血清胰岛素的作用。刘莹等[51]报道,仙草提取物能使由外源性葡萄糖、肾上腺素所致高血糖小鼠的血糖降低,这可能与仙草提取物促进糖原合成、促进葡萄糖氧化分解和抑制糖的异生作用有关。
高血脂可诱发人体高血压、心脑血管病、糖尿病、癌症等疾病。仙草可通过增强细胞活力、调节脂肪代谢、阻止脂质在血管壁沉积、增加冠脉血流量、降低心肌壁张力和脑血管外阻力而达到降低高血脂诱发的高血压、心脑血管等疾病。仙草中的熊果酸具有降血脂作用。目前开发的仙草降脂茶可显著降低家兔血清胆固醇(TC)和三酰甘油(TG)含量,能有效预防和康复治疗高血脂、心脑血管等疾病[52,53]。
刘富来等[54]报道,仙草根、茎、叶及全草的水和醇提取液对禽大肠杆菌有良好的抑菌作用;仙草全草煎液对鸭群的大肠杆菌和沙门氏菌也有较好的抑制效果[55]。
仙草中的植物甾醇和叶绿素具有较强的抗炎、消炎作用;仙草中的维生素能够调节和增强人体生理机能;仙草中的香精素具有镇静、清凉、解渴等功效[56]。仙草具有一定的保护肾脏功能[57],复方仙草胶囊具有保护肾小管功能,复方仙草胶囊配合西药能提高成人难治性肾病综合症的治疗效果[58]。此外,仙草具有一定的保肝、护肝作用[59,60],仙草提取物中的咖啡酸对肝纤维症有预防作用[59],仙草提取物中的槲皮素对CCl4引起的肝损伤有保护作用[60]。
仙草中含有丰富的营养物质及具有清暑解渴、抗氧化、抗损伤、抗缺氧、降血压、降血糖、降血脂、抗菌、消炎、保肝、护肝等多种保健功能。因此,可以利用仙草加工制成仙草冻、仙草降脂茶、仙草凉茶、仙草奶茶、仙草冲剂、新型仙草凝冻剂等多种功能性保健食品。
总之,仙草资源丰富,价格低廉,其生理活性极为广泛,而且使用安全无毒。因此,仙草的开发利用前景广阔。但目前有关仙草生物活性成分与药理作用之间的关系研究仍较少,同时以传统的加工方式制作的仙草食品使其生物活性成分降低。因此,今后应加强研究仙草生物活性成分与药理作用之间关系、开发保留较高生物活性成分的新型仙草食品加工技术,以便更充分地开发和利用丰富的仙草资源。
参 考 文 献
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