藜蒿主要化学成分及活性研究进展

2020-09-08 02:37:24黄小芮何聪芬
中国野生植物资源 2020年8期
关键词:奎宁黄酮类挥发油

黄小芮,何聪芬

(北京工商大学 北京市植物资源研究开发重点实验室,北京 100048)

藜蒿,又名蒌蒿、芦蒿,是被子植物门菊科蒿属蒌蒿系植物的多年生草本。藜蒿嫩茎叶为青绿色,老叶为深绿色,茎为根状,整株直立生长[1]。藜蒿具有特殊的蒿香,全草可入药,有止血、消炎、镇咳和化痰之效。现代科学研究表明,藜蒿的药理功效得益于其丰富的生物活性物质,如多酚类、黄酮类、挥发油、多糖和萜类等[2]。目前我国的藜蒿已实现人工种植,价格低廉,在医药、农业方面有广泛的应用。在医药方面,近年来有研究发现发现藜蒿可用于治疗黄胆型或无黄胆型肝炎;作为食用食材,藜蒿嫩茎可作菜蔬食用、嫩叶部分可用来炮制茶叶以及腌制酱菜。而目前藜蒿的根、老茎和老叶部分尚未得到有效的利用和开发,相关研究表明藜蒿的根茎和叶同样含有黄酮和多糖等丰富的生物活性物质,将藜蒿的根茎和叶处理后,可应用于化妆品研发,具有一定的开发前景。本文总结了近年来关于藜蒿化学成分和和生物活性的研究成果,并对藜蒿已检测的天然产物及研究进展总结如下。

1 主要化学成分

1.1 多酚类化合物

多酚类化合物按化学结构可分为水解单宁和缩合单宁两大类。水解单宁包括没食子单宁和鞣花单宁等酚酸,缩合单宁包括黄烷-3-醇、黄酮醇、黄酮、异黄酮、黄烷酮和花青素类等[3]。藜蒿多酚类化合物主要的成分为黄酮类化合物,其次是酚酸类化合物。

藜蒿的多酚含量较高。谢星[4]采用90%乙醇提取的野生藜蒿叶多酚含量为30.12 mg/g;张露[5]采用50%乙醇及微波辅助提取的藜蒿多酚含量为40.30 mg/g;庞晨等人[6]采用福林酚比色法测定藜蒿叶水提物的酚类化合物含量,得总酚占藜蒿5.02±0.87%左右;涂宗财[7]采用30%乙醇、超声辅助提取藜蒿多酚,得率为1.86±0.023%;段和祥[8]等人采用95%乙醇提取藜蒿,利用有机溶剂萃取,从乙酸乙酯部分分离鉴定得到11种化合物,包括10种多酚和毛蕊花糖苷;10种多酚分别为反式白藜芦醇、反式肉桂酸、咖啡酸、绿原酸、没食子酸、木犀草素、异鼠李素、7-甲氧基香豆素、槲皮素和7-甲氧基-4′-羟基异黄酮。

1.2 黄酮类化合物

在藜蒿黄酮类化合物的相关研究报道中,主要为总黄酮提取工艺优化及总黄酮功效研究,部分为黄酮成分分析。

吴存兵[9]等人研究水提藜蒿茶的黄酮含量,发现随着水温的升高浸提出的黄酮总量相应增多,在水温为70、80、90和100℃的条件下,浸出黄酮总量分别为2.01%、2.43%、3.22%和3.56%;张露[5]采用50%乙醇提取藜蒿叶的总黄酮含量为11.11 mg/g,并且先后利用氯仿、乙酸乙酯和正丁醇萃取藜蒿粗提物,乙酸乙酯相中具有最高的总黄酮含量为65.44 mg/g;扶庆权等人[10]采用70%乙醇、提取温度80℃、料液比1:100和提取时间180 min回流的工艺提取藜蒿叶,总黄酮得率为6.58%。Lin[11]对三个产地(洞庭湖、云南和江苏)的藜蒿生药材中芦丁的含量进行了检测,得芦丁的总含量分别为9.90、6.23、5.56 mg/g;李思慧[12]采用70%乙醇提取藜蒿的总黄酮含量为382.80±0.28 mg/g,同时利用液相色谱-质谱串联分析技术(LC-MS)技术分析藜蒿醇提物中主要单体成分为芦丁等黄酮类物质;黄宇玫[13]等人采用40%乙醇提取藜蒿茎和藜蒿叶,并用1.10 g/L浓度的纤维素酶辅助,在51℃温度、pH=5.2条件下总黄酮的提取率为5.07%。涂宗财[14]等人采用71.2%乙醇提取鄱阳湖野生藜蒿叶、提取温度72℃、料液比1∶45、超声辅助提取39.5 min、提取2次得到的总黄酮含量为3.62%。

蒋红[15]采用95%乙醇、超声辅助提取藜蒿中的化学成分,利用聚酰胺柱层析法、凝胶柱色谱法分离和纯化藜蒿中的黄酮苷类单体化合物,并鉴定了两个黄酮苷类的单体化合物;邹峥嵘[16]采用65%乙醇提取后,再利用石油醚、氯仿、乙酸乙酯、水饱和正丁醇萃取,经硅胶柱层析分离和纯化鄱阳湖新鲜野生藜蒿,鉴定了5种化合物,其中包括3种黄酮类化合物;张健等人[17]采用90%乙醇提取藜蒿叶,利用石油醚脱脂,经大孔树脂和硅胶柱色谱分离得12个黄酮类化合物;Zhang[18]等人用50%乙醇提取藜蒿,利用高效液相色谱-四级杆-飞行时间串联质谱分析技术(HPLC-Q-TOF-MS)从藜蒿提取液中分析出16种黄酮类物质,包括7种槲皮素衍生物、6种山奈酚衍生物和其它3种黄酮类化合物。

鉴定的黄酮类化合物主要分为7大类,分别为芦丁及其异构体、木犀草素及其衍生物、芹菜素及其衍生物、山奈酚及其衍生物、槲皮素及其衍生物、二氢黄酮类和其他黄酮类化合物,将其整理如表1所示:

表1 藜蒿黄酮类化合物成分

续表1 藜蒿黄酮类化合物成分

1.3 酚酸类化合物

酚酸是藜蒿提取物中的主要抗氧化成分。

张露[5]采用50%乙醇提取藜蒿,利用UPLC-Q-TOF-MS鉴定出10种酚酸类化合物,包括:

4-肉桂酰奎宁酸、奎宁酸、1-咖啡酰奎宁酸、绿原酸、新绿原酸、3,5-二咖啡酰奎宁酸、3,4-二咖啡酰奎宁酸、1,5-二咖啡酰奎宁酸、4,5-二咖啡酰奎宁酸和5-肉桂酰奎宁酸,其中绿原酸、3,5-二咖啡酰奎宁酸和1,5-二咖啡酰奎宁酸为藜蒿中含量最高的酚酸。

沈月峰等人[19]采用53%乙醇提取藜蒿茎,利用UPLC-Q-TOF-MS鉴定出6种咖啡酰奎宁酸,分别为:绿原酸、 新绿原酸、3,5-二咖啡酰奎宁酸、3,4-二咖啡酰奎宁酸、1,5-二咖啡酰奎宁酸和4,5-二咖啡酰奎宁酸。

Li等人[20]采用70%乙醇提取藜蒿叶,分别利用乙酸乙酯、正丁醇洗脱,用UPLC-Q-TOF-MS检测出藜蒿叶共含有6种咖啡酰奎宁酸,其中乙酸乙酯相检测出新绿原酸、3,5-二咖啡酰奎宁酸、3,4-二咖啡酰奎宁酸、和4,5-二咖啡酰奎宁酸,含量分别为5.69±0.03、15.65±0.24、106.65±0.83和28.08±0.82 mg/g;正丁醇相检测出4,5-二咖啡酰奎宁酸、新绿原酸、1,3-二咖啡酰奎宁酸、3,5-二咖啡酰奎宁酸、3,4-二咖啡酰奎宁酸、和4,5-二咖啡酰奎宁酸,含量分别为3.22 ± 0.55、16.57 ± 0.23、4.49 ± 0.01、7.35 ± 0.11、16.86 ± 0.24和6.41 ± 0.13 mg/g。

谢星[4]采用90%乙醇提取藜蒿根,利用HPLC鉴定出6种咖啡酰奎宁酸。分别为3,5-二咖啡酰奎宁酸、3-咖啡酰-5-阿魏酰奎宁酸、1,3-二咖啡酰奎宁酸、新绿原酸、4-阿魏酰-5-咖啡酰奎宁酸和3,5-二咖啡酰奎宁酸甲酯。成分总结对比如表2所示:

表2 藜蒿酚酸类化合物成分

续表2 藜蒿酚酸类化合物成分

1.4 挥发油

藜蒿挥发油主要成分包括烯烃、萜类、芳香化合物、醇、醛和酯等,不同部位和不同提取方法的藜蒿挥发油成分有一定的差异。

Deng[21]采用微波蒸馏-固相微萃取(MD-SPME)提取新鲜鄱阳湖藜蒿,利用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对藜蒿中的挥发油成分进行了分析,共分析鉴定了49种挥发性成分;邹峥嵘[16]采用无水乙醇回流法提取藜蒿茎挥发油,利用GC-MS分析得出该挥发油一共有26种挥发性成分,主要成分有二萜类和长链脂肪酸类化合物;李阳[22]等人采用顶空-固相微萃取技术(HS-SPME)提取新鲜藜蒿挥发油,利用GC-MS分析该挥发油含有49种挥发性成分,包括烯烃26种、醇类8种、酯类7种、烷烃类3种、酮类3种和醛类2种,主要成分为烯烃类化合物,相对含量为44.4%。于真[23]采用无水乙醇提取干藜蒿嫩叶和藜蒿茶,利用GC-MS分别分析其挥发油,结果显示藜蒿嫩叶挥发油含有41种挥发性成分,主要成分为烷烃类化合物和烯烃类化合物,其中烷烃类化合物有9种,相对含量为47.22%,烯烃类化合物为19种,相对含量为35.52%;藜蒿茶挥发油含有28种挥发性成分,其中主要成分为烷烃类化合物和酯类化合物,烷烃类化合物有13种,相对含量为60.70%,酯类化合物有4种,相对含量为25.32%;徐中海[24]等人采用水蒸气蒸馏法提取洞庭湖区野生藜蒿和人工种植藜蒿的挥发油,利用GC-MS分别分析其挥发油,野生藜蒿一共鉴定出48种化合物,人工种植藜蒿一共鉴定出40种化合物;陈莉莉[25]等人采用水蒸气蒸馏法提取藜蒿嫩叶,利用GC-MS分析其挥发油,一共鉴定出26种化合物,占挥发油总重的94.63%;孙菲[26]等人利用水蒸气蒸馏法分别提取云南藜蒿茎和叶,经GC-MS分析其挥发油,鉴定得藜蒿茎含有46种化合物,藜蒿叶含有41种化合物。

整理文献中鉴定出的挥发油成分,根据挥发油化合物的相对含量由大到小的顺序排列,整合主要的化合物成分及其相关信息总结如下表3所示:

表3 藜蒿挥发油成分鉴定结果

续表3 藜蒿挥发油成分鉴定结果

其他活性成分

1.4.1 多糖

藜蒿含有丰富的多糖,付明[27]等人采用纤维素酶提取藜蒿多糖,最佳工艺(纤维素酶用量1.2 g/L、酶解温度40℃、pH5.5和酶解时间120 min)下提取得率为9.75%;毛沅文[28]使用纤维素酶提取藜蒿老茎多糖,最佳工艺(纤维素酶用量1.5%、酶解温度50℃、pH6.0、酶解时间2 h)下提取率为4.77%;吴雨龙[29]等人采用纤维素酶提取藜蒿多糖,最佳工艺(超声时间40 min、超声温度50°C、纤维素酶用量1.5%、酶解时间1 h和料液比1∶40)下, 藜蒿多糖的提取率为37.19%;吴存兵[9]等人研究水提藜蒿茶的多糖含量,发现随着水温的升高浸提出多糖总量相应增多,在水温为70、80、90和100℃的条件下,浸出多糖总量分别为3.16%、3.43%、3.89%和4.23%;Wang[30]等人在超声功率146 W、提取时间14.5 min和提取温度60℃条件下提取藜蒿叶多糖,并柱层析分离和纯化出两种多糖ASP1和ASP2,其平均分子量分别为125.4和184.1 kDa,组成单糖有葡萄糖(83.01%)、半乳糖醛酸(48.87%)、木糖(0.80%)和甘露糖(1.73%)。

1.4.2 生物碱

庞晨[7]采用水提取藜蒿,通过敲出/敲入模式,结合HPLC-MS分析确定了活性成分丹参二醌类和萘啶酸类,包括脱氢丹参酮ⅡA、丹参酮ⅡA和丹参酮Ⅰ以及2种萘啶酸衍生物,以上物质均为首次从藜蒿植株中发现;李芳清[31]等人用80%乙醇提取野生藜蒿,用硅胶柱色谱洗脱分离得到黄色生物碱单体,用液相色谱-电喷雾质谱串联分析技术(LC-ESI-MS)鉴定其相对分子质量为241。

1.4.3 萜类

辛欣等人[32]用采90%乙醇提取藜蒿茎, 在提取温度70℃、提取时间45 min和料液比1∶10条件下,重复提取两次,得到藜蒿三萜的含量为0.19%;吴存兵等人[33]采用80%乙醇提取藜蒿茎,在常温浸泡65 min、超声30 min、超声功率257 W和液料比34 mL/g的条件下提取藜蒿三萜的含量为18.26±0.10 mg/g。

2 生物活性作用

藜蒿丰富的生物活性作用包括抗炎、抑菌、抗氧化、抗肿瘤作用、降血压、降血糖和护肝等。在化妆品行业中,主要研究植物的抗炎、抑菌和抗氧化功效。

2.1 抗炎作用

黄酮和酚酸等物质具有抗炎作用,研究已经表明藜蒿含有丰富的抗炎物质,Kim等人[34]依次利用硅胶、Sephadex LH-20和LiChroprep RP-18分离藜蒿的地上部分得到10种化合物,以酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测结果表明其中的Artanomaloide、Canin和Isoquercitrin对TNF-α刺激后MG-63细胞产生的炎症因子IL-6有抑制作用;除此之外,对藜蒿相关抗炎作用的研究仍较少,可参考以下研究成果,对藜蒿的抗炎作用和抗炎机制进一步研究分析:

牛犇[35]采用家兔模型检测得艾蒿黄酮具有抗实验性角化、活血化瘀、抗炎、免疫抑制和抗雄激素样等作用,可用于治疗痤疮;李伟[36]等人发现纯化后的大豆异黄酮苷元能显著降低脂多糖诱导R264.7巨噬细胞产生的NO、TNF-α、IL-1β和IL-6,最高抑制率分别为80.65%、75.94%、78.52%和85.84%(p<0.01),具有极显著抗炎效果;Chanput等人[37]研究表明随着黄酮化合物(槲皮素、杨梅酮、圣草酚、木樨草素和芹黄素)浓度(10、20和50 mg/L)的增加,炎症因子IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α基因表达降低;韩贵芳[38]和曾满红[39]分别研究淫羊藿总黄酮和红景天总黄酮,均发现黄酮化合物能降低机体内炎性因子及相关蛋白的表达,通过抑制NF-κB的表达来减轻氧化应激诱导的细胞损伤,改善组织炎症反应;杨斌等人[40]研究了山银花绿原酸的抗炎机制,用绿原酸作用于炎症大鼠腹腔巨噬细胞,ELISA法检测出山银花绿原酸可抑制TNF-α和IL-6等炎症因子的表达。

2.2 抑菌作用

藜蒿含有多酚、黄酮和挥发油等抑菌活性物质。辛欣等人[32]通过体外抑菌测试得藜蒿三萜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌有良好的抑菌效果;郑功源等人[41]发现藜蒿水提物对细菌中的某些肠道菌(痢疾杆菌、大肠杆菌)、巨大芽孢杆菌和真菌中的面包酵母有良好的抑制作用;乔海霞等人[42]的试验结果表明东北藜蒿水煎剂及醇提物对13种常见菌群,如表皮葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、乙型副伤寒沙门菌、大肠埃希菌、痢疾志贺菌等均有不同程度的体外抗菌作用;曾长立[43]采用90%乙醇溶液在95℃温度下浸提75 min的藜蒿茶对大肠埃希菌、枯草芽孢杆菌、产气杆菌、普通变形杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌均有良好的抑菌作用。满德慧[44]通过实验得出以大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌和副溶血性弧菌等5种微生物为供试菌,得出复配液最佳复配比,即当竹荪、地肤子、鱼腥草和藜蒿的比例为4:6:6:3时有最佳的抑菌效果,可作为天然生物防腐剂。

2.3 抗氧化作用

藜蒿中的多酚、黄酮、三萜和多糖等均被证明有抗氧化活性,藜蒿三萜提取物有明显的抗氧化和抑菌效果。辛欣等人[32]进行了体外抗氧化试验,结果表明藜蒿三萜化合物对肝匀浆脂质过氧化有良好的抑制作用;付明等人[45]证实,在0.01-0.20 g/L浓度之间藜蒿绿原酸的抗脂质过氧化作用随浓度增高不断增强;涂宗财等人[7]发现,藜蒿多酚粗提液的抗氧化能力随多酚浓度的增加而增强;李晓明[46]等人发现藜蒿各部位提取物抗氧化清除自由基的能力,由强到弱排序为叶提取物>花提取物>茎提取物>秸秆提取物;毛沅文[28]通过体外抗氧化实验得藜蒿叶黄酮粗提液和精提液具有良好的清除自由基能力,藜蒿老茎粗多糖和精制多糖都具有一定的抗氧化能力。

2.4 抗肿瘤、降血压、降血糖和护肝作用

藜蒿已经证实具有医药活性。曹俊等人[47-48]研究发现藜蒿黄酮提取物可以抑制人肝癌细胞株SMMC7721的生长和迁移,并且可以诱导该细胞凋亡;何观平等人[49]采用藜蒿黄酮提取物顺铂联合用药作用SMMC7721细胞,协同提升了细胞的抑制率,呈化疗增敏效应;黄国华、王可等人[50-51]均研究发现藜蒿提取液对鼠结肠癌细胞株CMT-93的生长有抑制作用;付斌[52]研究发现藜蒿生物碱可体外抑制乙肝病毒;余宙等人[53]采用动物实验和人体试食实验,研究发现野生藜蒿提取物具有明显的的降血压作用;邓荣华等人[54]研究发现藜蒿秸秆提取的黄酮类化合物可以抑制糖基化终产物,可用来预防和减轻糖尿病及其并发症;辛欣[55]发现藜蒿三萜可以降低AAP肝损伤小鼠血清中ALT活性,结合清除自由基试验、抗脂质过氧化和抑菌试验,表明藜蒿对化学性和细菌性肝损伤可能具有保护作用。

3 总结与展望

至今,藜蒿研究报道主要集中在以下几方面:藜蒿活性成分提取工艺研究与优化;利用各类色谱定性定量分析藜蒿的活性成分单体化合物;研究藜蒿的可应用在农业和医药行业的生物活性作用。

目前尚未有藜蒿在化妆品行业的应用的研究报道,但根据以上研究成果表明藜蒿具备了开发为化妆品原料的条件:一是其提取工艺较简单且提取成本较低,二是其含有大量具有护肤作用的活性成分。具体来说,藜蒿含有可治疗痤疮的活性物质丹参酮,对可导致痤疮的金黄色葡萄球菌的有一定抑制作用,因此未来可结合抗炎和抗氧化试验来验证和开发藜蒿的潜在祛痘功效。

此外,还可继续研究如何优化藜蒿的活性成分的提取工艺,进一步探讨藜蒿生物活性物质与药理作用之间的关联,为藜蒿在医药行业和农业的深入研究和应用提供参考。

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