沙棘果生物活性成分及其功能的研究进展

董诗婷，陈 云，高群玉

（华南理工大学 食品科学与工程学院，广东 广州 510640）

沙棘（Hippophae rhamnoidesL.）又名醋柳、黑刺等，属于胡颓子科（Elaeagnaceae）沙棘属（Hippophae）的一类多年生落叶灌木或小乔木。一般分布于欧亚大陆的温带地区[1]。我国沙棘资源极为丰富，占世界沙棘资源的90%以上，主要生长地包括青海、甘肃、宁夏、西藏、新疆、陕西等省区[2-4]。沙棘植株具有耐旱、抗沙和易于栽培的特性，可通过其强大的繁殖能力和复杂的固氮根系，广泛应用在水土保持、沙漠绿化、防风固沙等生态领域[5]。

沙棘是一种具有极高利用价值的“药食同源”植物。自唐朝起，沙棘就被用于中医治疗，至今已有1 000多年的历史，在唐代《月王药诊》以及清代《晶珠本草》等药典中均有关于沙棘药用的记载[6]。沙棘的树皮、果实、叶子、种子以其独特的药用特性而闻名，其植物体的各个部位均含有丰富的生物活性物质，包括维生素（A、C和E）、类胡萝卜素、酚类物质、不饱和脂肪酸、矿物质（铁、镁、钠、钙）等[7-11]。其中，沙棘果实在多种生理活性成分上都体现出高含量。近年来，沙棘果提取物已被证明具有抗氧化、抑制肿瘤、降低血糖、降低血脂、免疫调节、缓解炎症、韧带损伤等功能。

目前，越来越多的研究集中于植物的营养成分和生物活性功能，沙棘果实因其丰富的生物活性成分也逐渐引起北美和欧洲各国的关注。随着沙棘工业化种植和沙棘果的利用率不断扩大和提高，迫切需要为食品和制药工业提供其成分信息，以便选择最佳的生产原料和加工工艺。然而，有关沙棘果成分和活性的研究十分有限，缺乏系统和完整的分析体系。该文归纳总结了近年来关于沙棘果实生物活性成分及其功能特性的国内外研究，并对其发展前景进行了展望，旨在为深入研究沙棘果活性功能提供参考，为其相关产品的开发及应用提供依据。

1 生物活性成分

沙棘果实是许多生物活性成分的来源，目前沙棘果中已发现的活性成分已达到近200种，主要包括黄酮（异鼠李素、槲皮素、山奈酚等）、酚酸（没食子酸、香草酸、对香豆酸等）、维生素C、维生素E、类胡萝卜素、氨基酸和矿物质（铁、钙、磷和钾）等。这些活性成分因在不同方面具有特殊的生理功能，发挥着愈来愈重要的利用价值。

1.1 酚类化合物

1.1.1 黄酮

沙棘中的黄酮主要存在于根、茎、叶、花和果实中，在果实中的含量（1 500～2 000 mg/kg）尤为丰富，逐渐成为当今学者们的研究热点。目前沙棘中被检出的黄酮组分超过30种，包括以异鼠李素（isorhamnetin）、槲皮素（quercitrin）、山奈酚（kaempferol）为母核、以葡萄糖、鼠李糖、槐糖为糖元的主要化合物（见表1）[12-13]。这些物质在一定程度上可以体现沙棘果的化学性质和生物活性。不同亚种之间，沙棘果的黄酮含量存在一定差异（见表2）。其中中国亚种（sinensis）和蒙古亚种（mongolica）之间存在明显差异，前者的总黄酮含量和各主要化合物含量均显著高于后者；但与此结果正好相反的是GUO R等[14]的研究：采用反相高效液相色谱法（reverse phase-high performance liquid chromatography，RP-HPLC）系统比较了中国亚种、蒙古亚种、云南亚种（Yunnanensis）以及土耳其亚种（Turkestanica）的沙棘果的酚类化合物组成和含量，得到了总黄酮含量的大小排序为云南亚种＞蒙古亚种＞土耳其亚种＞中国亚种，同时发现沙棘果黄酮一般以游离态形式出现，且异鼠李素-3-O-葡萄糖-7-O-鼠李糖苷的含量均最高，其值范围为112～187 mg/100 g。另外，MA X等[15]研究来自中国的中国亚种和来自芬兰和加拿大的蒙古亚种的沙棘果的黄酮含量与分布时，发现其甲醇提取物中含有以异鼠李素和槲皮素为主要苷元的26种黄酮，总含量达到23～250 mg/100 g。并且大部分沙棘果实的黄酮含量随海拔的升高和纬度的降低呈现上升趋势。在工业和实验研究中，若要对沙棘果进行更有效得评估和利用，仅使用一种鉴定方法可能无法全面检出沙棘果中的重要生物活性成分。此外，不同的果实来源和提取方式均会对结果产生差异，因此可以采集多个产地和不同亚种的沙棘果，以及比较多种分析和鉴定方法，从而得到相对可靠的结果。

表1 沙棘果的主要黄酮类物质Table 1 Main flavonoids in sea buckthorn berry

表2 不同亚种的沙棘果中黄酮类物质含量Table 2 Contents of flavonoids in sea buckthorn berry from different subspecies mg/100 g

1.1.2 酚酸

表3 沙棘果中的酚酸Table 3 Phenolic acids in sea buckthorn berry

酚酸是沙棘果中重要的生物活性物质。酚酸作为酚类化合物中另一种重要的成分，包括羟基苯甲酸和羟基肉桂酸两种基本结构，其碳环骨架分别为C6-C1和C6-C3[18]。表3总结了沙棘果中酚酸的主要种类和结构。研究上一般将酚酸分为3个部分：游离酚酸，从酯中释放的酚酸和从糖苷中释放的酚酸。沙棘果中的酚酸类型具有多样性。ZADERNOWSKIA R等[19]通过气相色谱-质谱联用技术（gas chromatography mass spectrometry，GC-MS）测定6种波兰沙棘果实的酚酸总含量，从中检测出17种酚酸，包括10种羟基苯甲酸衍生物和7种羟基肉桂酸衍生物。其中，水杨酸作为沙棘果中主要的酚酸，占总酚酸的55%～74.3%。另外，从酯类和糖苷键中释放的酚酸是沙棘果中酚酸的主要组成部分，分别占总酚酸的53.9%～66.6%与31.8%～44.2%。此外，在浆果类果实中，沙棘果是获取较高含量和较多组成的酚酸的最佳来源之一。HAJAZIMI E等[18]比较了欧洲越橘（bilberry）、越橘（lingonberry）、云莓（cloudberry）和沙棘的黄酮和酚酸，在沙棘中检出咖啡酸、阿魏酸、对香豆酸、没食子酸、香草酸，但未检出羟基苯甲酸（没食子酸、香草酸）。当然，因植物基因型和栽培条件的不同，其所含总酚含量与种类存在差异。HÄKKINEN S等[20]在来自芬兰的19种浆果中检测到沙棘的主要酚酸有对香豆酸、咖啡酸、阿魏酸和对羟基苯甲酸。FATIMA T等[21]检出来自加拿大的沙棘果实中含有4种酚酸（没食子酸、咖啡酸、对香豆酸和阿魏酸），其中对香豆酸的浓度是其他同类化合物的5～17倍，含量范围为7.2～13.4 mg/100 g，此结果与ARIMBOO R等[22]从喜马拉雅地区的沙棘中采集的成熟果实的酚酸分布和含量形成了鲜明对比，他们检测出没食子酸是主要的酚酸，且含量是没食子酸的19倍。由此可见，所选择的检测手段和提取方法，以及明确果实的培养国家和海拔地区，都是沙棘研究和试验过程中必不可少的考虑因素之一，对保存沙棘果中的酚酸成分非常关键。

1.2 维生素C

沙棘作为维生素C的丰富来源之一，其含量高于大部分水果，表4比较了沙棘果实与其他常见水果的维生素C含量。早在1997年，ROUSI A等[23]就开始对沙棘的维生素C进行了相关研究：来自芬兰的沙棘果实中维生素C含量范围为28～293.3 mg/100 g。FATIMA T等[21]通过检测确证了沙棘果的高维生素C含量（2 650～3 200 mg/100 g）。影响维生素C含量的主要因素是遗传因素和成熟度。对比不同采摘期的沙棘果实的维生素C含量的研究结果显示：间隔两年采摘的沙棘果的维生素C含量差异显著，且维生素C含量与果实的大小相关性较强[24]。对比不同产地和亚种的沙棘种群的维生素C含量的研究报道：在芬兰种植的中国沙棘果实的维生素C含量（900 mg/100 mL）明显高于同一地方种植的其他品种的沙棘果实（40～210 mg/100 mL）；中国沙棘果实的维生素C含量最高达到2 500 mg/100 g，含量较低的亚种是蒙古沙棘（40～300 mg/100 g）[25-26]，这些研究进一步验证了遗传背景是决定果实维生素C含量的最重要因素。另一方面，YAO Y等[27]测定了10类芬兰沙棘群体、71株灌木中的701个果实样本的维生素C含量。在不同的灌木间（28～201 mg/100 g）和群体间（60～122 mg/100 g）均发现了显著性差异，同样证明了维生素C受遗传因素控制。

表4 沙棘果实与其他常见水果的维生素C含量Table 4 Vitamin C contents in sea buckthorn berry and other fruits

1.3 类胡萝卜素

类胡萝卜素是由大多数动植物，细菌和真菌合成的重要的天然脂溶性色素。从沙棘的各种器官中提取类胡萝卜素的研究均被国内外报道过，其研究方向主要为探究沙棘中类胡萝卜素的组分以及提取方法。沙棘的类胡萝卜素主要分布在果实中，其次是果皮、果汁、种子和果渣。目前沙棘果中被检出类胡萝卜素的组分包括α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素、隐黄素、β-玉米黄质、月亮黄质、番茄红素、顺式番茄红素、玉米黄质等[7，34]。不同研究中，沙棘果实的类胡萝卜素的组成和含量存在差异性，这与遗传变异、气候和生长条件、年份变化、采收时的成熟度、贮藏条件和分析方法等因素均有一定关系[35]。YANG B R等[7]检测了中国沙棘果实的β-胡萝卜素含量为100～500 mg/100 g，而沙棘籽含量仅为20～100 mg/100 g。STAFFAN C A等[35]对4个沙棘品种进行了连续3年成熟过程的类胡萝卜素和叶绿素的监测分析，鉴定出沙棘果实中的类胡萝卜素化合物包括叶黄素、玉米黄质、β-隐黄素、胡萝卜素、番茄红素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素以及酯化类胡萝卜素，其总类胡萝卜素的含量为11.99～142.49 mg/100 g。袁旭红等[36]应用复合酶法提取和纯化沙棘果的类萝卜素，并对其最优条件进行探究，得到最佳条件为纤维素酶∶果胶酶2∶1（g∶g），酶解温度30 ℃，酶解时间25 min，酶添加量0.20%，酶解pH=7，此条件下类胡萝卜素提取率为89.88%。李洋等[37]则采用超声波提取法，控制不同的提取条件，得到最佳条件为提取剂丙酮∶石油醚2∶1（V/V），超声波功率300 W，料液比1∶5（g∶mL），室温条件下提取20 min，其类胡萝卜素提取率可以达到96.5%。

1.4 维生素E

维生素E作为一种脂溶性维生素，包括生育酚和三烯生育酚，各有α、β、γ、δ-4种同分异构体。调查显示，每100 g新鲜成熟果实中的维生素E约为2.5～160 mg，总生育酚含量在果渣中为28 mg，在果肉油中为100～160 mg[38-39]。另据报道，沙棘果中的维生素E含量明显高于芝麻、小麦胚、花生、玉米、大豆、沙棘等（见表5）。近年来，YANG B等[40]采用高效液相色谱法（high-performance liquid chromatography，HPLC）测定不同产地和收获期的野生和栽培沙棘维生素E含量。结果表明，中国亚种的沙棘果实中的生育酚和生育三烯酚含量（平均120 mg/kg）高于蒙古亚种2倍，并在9月上旬至中旬达到最高水平。KALLIO H等[26]研究发现，中国亚种和蒙古亚种的沙棘果中生育酚和生育三烯酚的总含量分别为5.6～15.0 mg/kg和0.15～0.81 mg/kg。其中，α-生育酚作为维生素E中活性最高的物质，占其总生育酚含量的76%～89%，同时还有少量的β-生育酚被检测出。ZADERNOWSKIR等[41]进一步研究了6个来自不同产地沙棘果的生育酚和维生素E的含量，发现了大量的α-生育酚（63.4～83.3 mg/100 g）和δ-生育酚（33.0～45.0 mg/100 g），而γ-生育酚的含量极少，β-生育酚未发现。此外，他们发现不同采集时间也对沙棘果实生育酚含量产生影响：9月份采集的沙棘果的总生育酚含量最高，为109.8 mg/100 g。和上述的活性成分相比，现关于沙棘果中的维生素E的研究相对较少。对其具体成分的鉴定与对比不同亚种活性成分的含量和分布，还有非常大的研究潜力。

表5 沙棘果与其他常见食物的维生素E含量Table 5 Vitamin E contents in sea buckthorn berry and other common foods

2 生物活性功能

近几十年来，科学工作者对沙棘果的药用价值开展了广泛的研究，研究证实，沙棘果的丰富生物活性成分，使得沙棘果的活性功能尤为多样和显著，主要包括抗氧化、抑制肿瘤、降血脂、降血糖、免疫调节等多个方面。

2.1 抗氧化活性

沙棘果中含有的生物活性成分，包括酚类化合物（黄酮和酚酸）、类胡萝卜素、维生素C和维生素E等，赋予其具有良好的抗氧化活性。这些生物活性成分作为天然抗氧化剂，主要通过抑制和清除自由基、抑制脂质过氧化反应、激活抗氧化系等方面来实现。在对比红树莓、黑莓、桑葚、枸杞、黑加仑、沙棘等浆果的多项抗氧化研究中均可以发现，沙棘果的抗氧化值、抗氧化活性系数、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除率等指标均呈现较高值。然而，对沙棘果抗氧化活性的原因和机制并未详细和深入研究[46-47]。另外，加工方式等外在原因会影响其抗氧化活性。热处理后的类胡萝卜素和多酚的热稳定性与抗氧化活性呈正相关[48]。这一结论可对工业上保存沙棘中的生物活性成分，以制备抗氧化剂提供一定参考。除此之外，GAO X等[49]观察到沙棘果提取物的总酚和抗坏血酸含量与抗氧化能力密切相关：随着果实成熟度的增加，酚类物质和抗坏血酸含量均明显减少，其总抗氧化活性和2,2-联氨-双（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）二胺盐（2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS）自由基阳离子的清除能力明显降低。但也有研究呈现出相反的结果，DANIEL R S等[16]从沙棘果中分离出酚类物质，发现在鉴定得到的7种黄酮中，易鼠李糖苷数量最多。但遗憾的是，电子自旋共振谱表明它们是较差的自由基清除剂，因而不能发挥显著的抗氧化活性，这一结果可能与提取方法、鉴定方式、材料来源等因素有关。另一方面，近年来各种文献相继报道了酚类化合物等生物活性成分呈现出显著的抗氧化活性，但同时也有少部分研究表现出了较差的生物利用率和快速代谢。因此，应理性分析和谨慎对待酚类化合物的抗氧化特性[33，50]，但是倘若能够优化沙棘果中活性成分的提取工艺，或明晰其在加工与贮藏条件下的变化规律和机理，就能为沙棘果提供足够的背景支撑，以进一步探究其抗氧化活性。

2.2 抑制肿瘤活性

沙棘对肿瘤的抑制和缓解已通过诸多模型实验和临床诊断所证实。焦岩等[51]利用四唑盐（methyl thiazolyl te trazolium，MTT）比色法和单细胞凝胶电泳技术（single cell gel electrophoresis，SCGE）分别测定沙棘果渣黄酮对HT29结肠癌细胞生长的抑制率和DNA的损伤情况，结果发现，沙棘果渣黄酮在质量浓度20～200 mg/L时对结肠癌细胞有明显的抑制作用，作用72 h的最大抑制率为81.28%；单细胞凝胶电泳显示大果沙棘果渣黄酮作用细胞48 h后可见明显的彗星状拖尾。这证实了沙棘果渣黄酮具有一定的抗肿瘤作用，但其细胞凋亡机理的途径和机制尚未深入研究。近年来一系列关于沙棘果的抗肿瘤研究表明，沙棘果的生物活性成分如黄酮、熊果苷等的浓度能够抑制结肠癌细胞HT29、Caco-2细胞、HepG2细胞细胞、乳腺癌细胞MCF-7和体外人前列腺癌PC-3细胞增殖并诱导细胞凋亡[52-55]。GEETHA S等[56]研究发现，沙棘果黄酮类化合物在100 μg/mL等质量浓度下可通过降低细胞内钙离子水平、半胱天冬酶活性，明显抑制叔丁醇诱导的淋巴细胞凋亡，并降低了叔丁醇诱导的DNA断裂形成。综上可见，沙棘果中的黄酮等活性成分对开发抗肿瘤药物具有一定的参考意义，如若继续在临床上得到验证与突破，并对最为安全有效的摄入量进行深入研究，就能进一步实现沙棘果的增值增效。

2.3 降血脂活性

沙棘果已被许多研究证实可以有效抑制高血脂症的发生。徐斌等[57]研究了沙棘果对高脂膳食大鼠血脂水平的影响及对肝脏的保护作用，结果显示：沙棘处理组降低了总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白-胆固醇水平、提高了高密度脂蛋白-胆固醇水平。YANG F等[58]从沙棘果中分离出黄酮，并以7～28 mg/kg的剂量诱导高血脂大鼠，结果表明，沙棘黄酮能够显著增强抗氧化酶的活性，降低血清脂质和血清肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和白介素-6（interleukin-6，IL-6）的水平。CHENG J等[59]比较沙棘果黄酮和阿司匹林对血栓形成和血小板聚集的影响，结果显示，沙棘黄酮与阿司匹林对体内血栓形成的影响相似——3.0 μg/mL质量浓度的黄酮能够明显抑制体外胶原诱导的血小板聚集，但不影响花生四烯酸和二磷酸腺苷诱导的血小板聚集。该研究认为沙棘黄酮具有抗血栓活性，能够缓解高血压、动脉粥样硬化等心血管疾病，或许可以作为阿司匹林替代品，应用于对阿司匹林不耐受的患者的临床研究中。因此，沙棘果在降低血脂方面具有较大的研究价值，继续探索沙棘果的生物活性和降血脂的具体作用机制势在必行。

2.4 降血糖活性

目前治疗糖尿病的方法主要是服用西药和注射胰岛素，但价格昂贵，副作用大，因此开发具有高效低毒的降糖天然药物成为国内外学者关注的重点。NEMES-NAGY E等[60]在使用蓝莓和沙棘浓缩物治疗30例I型糖尿病患儿的研究中，发现糖尿病并发症与氧化应激的关系：治疗2个月后的红细胞超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性和C肽浓度明显升高，糖化血红蛋白水平明显降低，谷胱甘肽过氧化物酶活性略有升高。结果证明，糖尿病人在服用沙棘提取物后，血糖和血脂水平均有明显改善。伊娟娟等[61]采用四氧嘧啶诱导糖尿病小鼠，以研究沙棘黄酮对其血糖水平的影响，结果显示：沙棘果黄酮对胰岛β细胞的损伤有一定的保护作用，提高小鼠的血清胰岛素水平和尿素氮含量，提高肝糖元含量和胰岛素水平。这表明沙棘黄酮对血糖水平具有控制和降低作用，能够发挥降血糖的功能。虽然多项试验证实了包括沙棘果在内的植物的生物活性成分具有降低血糖，改善胰岛素敏感性的作用，但在糖尿病治疗中的作用利弊与否尚无定论，其明确的结论需要研究人员和医学专家们的共同推进和证实。

2.5 免疫调节活性

柏慧敏[62]研究了沙棘黄酮对D-半乳糖致衰老大鼠免疫功能的影响，结果表明，与对照组相比，沙棘黄酮处理组均不同程度地提高了大鼠免疫器官指数，增加了白细胞数，增强了腹腔巨噬细胞吞噬活性，提高了大鼠酸性非特异性醋酶（acid α-naphthyl acetate esterase，ANAE）染色法标记的阳性淋巴细胞率、血清溶血素含量，表明沙棘黄酮可增强D-半乳糖致衰老大鼠的免疫能力。GEETHA S等[63]发现，沙棘果提取物能够抑制铬对淋巴细胞的增殖作用，推测其提取物刺激淋巴细胞的增殖能力是由于沙棘中存在促细胞分裂原，赋予其免疫调节特性，接着，他们在后来的研究中报道，沙棘果黄酮在质量浓度为100 μg/mL时可通过减少细胞内的钙含量，明显抑制了叔丁醇诱导的淋巴细胞的凋亡，降低半胱天冬酶活性。此外，沙棘果可提高15日龄的雏鸡对T-2毒素反应的免疫应答，而沙棘果和葡甘聚糖联合可作为抗T-2毒素的添加剂，应用于机体的免疫保护[56]。沙棘果的免疫功效一般是通过其生物活性成分刺激体内淋巴细胞增殖，激活特异性细胞介导的免疫应答。在未来的研究中，可以此为基础，对沙棘果的免疫调节机制进行深入的研究。

2.6 其他

除了上述功能外，从沙棘中提取的多糖可通过促进IL-10的表达抑制TNF-α和IL-6的表达，从而有效减轻扑热息痛诱导的肝细胞炎症损伤；沙棘黄酮可提高实验性肝损伤小鼠肝脏的SOD活性[64]；沙棘果中的高水平维生素C、维生素E、钙等活性成分被证实具有抗菌活性，并对部分毒性具有防御作用，既可以在在高海拔地区可以满足大部分的营养需求，也可在旅行、航海、军事等方面提供外用治疗[65]；沙棘果油可以促进组织再生，修复胃黏膜、十二指肠黏膜、生殖器黏膜及口腔黏膜等[66]。

3 总结与展望

沙棘以其耐旱，抗沙和易于栽培的特性，已成为生态和绿色领域的热点；沙棘果中所含的丰富的酚类化合物、维生素C、类胡萝卜素、维生素E等生物活性成分，使其成为医药方向的重点研究对象之一；沙棘果具有的抑制肿瘤、降血脂、降血糖、免疫调节等生物活性功能，可为开发理想的保健产品提供优质原料；同时沙棘果表现出的抗氧化、抗炎的特性，使其在化妆品领域拥有广阔的发展空间。

近年来，对沙棘果中生物活性成分的提取和鉴定等方面已取得较大的进展，但对其活性成分的应用和功能性产品的开发仍处于初始阶段；对其具体成分尚无明确的定性、定量的分析数据；对其功能特性、作用机制及结构与功能的构效关系尚不明朗；对其成分的高效提取、生产加工、临床试验需要进一步探索与实践。因此，沙棘果的未来研究方向可从以下两个方面进行：一是进一步分析和鉴定沙棘果中含有的具体生物活性成分；二是提高其提取纯化技术，以获取高水平的生物活性成分，为功能性产品研发和应用提供新思路。综上所述，沙棘果的潜力巨大，前景广阔。