薛晓芳 ,赵爱玲 ,任海燕 ,王永康 ,弓桂花 ,李登科
(1.山西省农业科学院果树研究所,果树种质创制和利用山西省重点实验室,山西太原030031;2.山西农业大学园艺学院,山西太谷030801)
枣(Ziziphus jujubaMill.) 为鼠李科(Rhamnaceae)枣属(ZiziphusMill.)植物,原产于我国,是我国第一大干果和重要的经济林树种,其栽培历史悠久,品种资源丰富[1-2]。枣果实营养丰富,味道甜美,不仅含有糖、酸、蛋白质、矿质元素等一般营养成分,还含有多种生物活性物质,具有补气宁神、抑制肿瘤、抗氧化、抗过敏、保肝护肝、降脂护血管等多种医疗保健功能,被誉为药食同源食品[3-5]。由于枣果实具有丰富的营养价值和药用价值,其生物活性物质受到人们的日益关注。
本研究综述了枣种质资源果实多糖、氨基酸、类黄酮、环核苷酸、皂苷、生物碱、膳食纤维等生物活性物质的鉴定评价研究进展,旨在为提高枣种质资源的利用率、创制生物活性物质含量高的枣种质及枣功能性产品的研发提供科学依据。
枣多糖为枣果实中非常重要的生物活性物质之一,其主要为水溶性多糖,其中大部分为中性多糖和酸性多糖。枣多糖具有养心安神、缓和药性[6]、抗氧化[7-8]、抗衰老、增强机体免疫力[9]等功能。枣多糖的提取方法主要有热水浸提法[10]、超声波辅助提取法[11]、微波辅助提取法[12]、酶解提取法[13]、碱液提取法[14]、超临界流体技术提取法[15]、超高压提取法[16]等方法。目前,鉴定枣多糖主要采用苯酚-硫酸法、高效液相色谱法(HPLC)及液质联用、气相色谱法及气质联用等方法[17-19]。对枣多糖的鉴定评价主要从其总含量、组分、结构等方面进行。吴小燕等[20]对3个枣品种的多糖含量及抗氧化活性进行分析,结果发现,所测3个枣品种中,小米枣多糖总含量最高,为7.24 mg/g,且不同品种枣多糖的抗氧化性均与浓度呈正相关。赵爱玲等[21]对枣树不同品种、发育时期和器官的水溶性多糖含量进行了研究,结果表明,枣多糖含量在测试的24个品种间存在显著差异,范围在69.53~134.17 mg/g;枣的果肉中多糖总含量最高,平均值为124.06 mg/g,吊梗中含量最低,平均为8.63 mg/g;不同发育时期,白熟期含量最低,平均为48.78 mg/g,完熟期含量最高。对枣多糖组分的鉴定,主要是检测其多糖的单糖组成。曹金霞[22]采用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)测得不同发育时期和不同类型灵武长枣果实多糖的单糖组分主要为阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖、葡萄糖、甘露糖、木糖,其中,甘露糖和木糖含量较低。迄今为止,对枣多糖结构方面的研究较少,徐也等[23]建立了临泽小枣粗多糖(LZJP)提取的动力学模型,并对其结构特征进行分析,结果表明,实验数据与动力学模型吻合良好,LZJP3和LZJP4均为酸性多糖,且为β-吡喃型多糖。
氨基酸是人体生命活动不可缺少的重要基础物质,也是影响色、香、味等品质指标的重要因素之一[24-26]。氨基酸作为枣种质资源的生物活性物质之一,受到广大研究者的日益关注。目前,对枣氨基酸的研究主要集中在采用全自动氨基酸分析仪对其组成及含量的分析,对骏枣[27-28]、陕北红枣[29]、新疆不同产地红枣[30]、灰枣[31]的研究表明,枣果实中至少含有17种氨基酸,分别为天门冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、络氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸、脯氨酸。这些氨基酸可分为人体必需氨基酸、药用氨基酸、支链氨基酸、芳香族氨基酸、鲜味氨基酸、甜味氨基酸等不同类型。不同品种或同一品种不同地域的枣果各类氨基酸组成模式和含量存在差异,如若羌灰枣所含人体必需氨基酸组成模式优于新郑灰枣,交城骏枣人体必需氨基酸组成模式优于墨玉骏枣,不同产区骏枣中所含缬氨酸、亮氨酸、苏氨酸、赖氨酸和苯丙氨酸5种必需氨基酸含量间存在较大差异,陕北红枣果实中氨基酸总含量为4.57 mg/100 g。各种氨基酸是赋予枣果独特风味和医疗保健功能的重要因素。
类黄酮是指分子中含有C6-C3-C6基本骨架的化合物,依据其芳香环的氧化状态不同,可分为黄酮醇(falvonols)、查尔酮(chalcones)、黄酮(favones)、异黄酮(isof lavones)、花色素(anthocyanins)、原花色素(proanthocyanins)、黄烷酮(flavanones)、黄烷醇(flavanols或儿茶素 catechins)等[32],对植物颜色、果实品质及生物活性具有重要意义。类黄酮是枣重要的生物活性物质之一,具有很高的医疗保健作用。研究表明,枣黄酮具有降脂[33]、抗氧化[34]、保护神经[35]、提高免疫力[36]等多种医疗保健功能。目前,对枣种质资源类黄酮的鉴定评价主要是对其提取纯化方法、总含量及组分检测等。枣类黄酮的提取方法主要有有机溶剂提取法[37]、超声波辅助提取法[38]、酶解法[39-40]等,总量检测主要采用分光光度计法。周晓凤等[41]研究发现,10个枣品种果实总黄酮含量平均为3.07mg/g。枣类黄酮组分的检测主要采用(超)高效液相色谱法、液质联用等技术。师仁丽等[42]利用DAD-HPLC和LC-MS法检测到金丝小枣中含有杨梅素、芦丁、槲皮素、异鼠李素4种黄酮类化合物。不同枣种质资源,黄酮类物质组分和含量差异很大。
环核苷酸是核苷酸的衍生物,枣中的环核苷酸主要包括环磷酸腺苷(cAMP)和环磷酸鸟苷(cGMP),具有第二信使的作用,参与调节多种生理生化过程。cAMP和cGMP在基因表达、改善心肌缺氧、细胞增殖、扩张冠脉、抗过敏和抑制细胞癌变等40多种重大疾病中具有重要作用[43-44]。cAMP是枣果中最具特色的重要生物活性物质[45]。鉴定枣cAMP和cGMP最常用的方法是高效液相色谱法[46-48]。枣中cAMP的含量在已知动植物中最高,具有较好的开发利用前景[49]。刘孟军等[50]研究了枣和酸枣等14种园艺植物中cAMP的含量,结果发现,枣和酸枣成熟果肉cAMP含量最高,是梨、桃等果实的2 000多倍。赵爱玲等[51]采用高效液相色谱法分析了50个枣品种的cAMP和cGMP含量,结果发现cAMP含量 为 16.92~622.61 μg/g,cGMP 含 量 为 4.23~220.90 μg/g。
皂苷类化合物是枣重要的生物活性物质之一,具有镇静、催眠、降压、抗脂质过氧化、调节免疫等多种生理活性[52]。枣中的皂苷类物质以达玛烷型为主,主要存在于叶片、果实和种仁中,目前,从枣中检测到的皂苷类物质主要有jujubasaponinsⅠ~Ⅲ和jujubasaponinsⅣ~Ⅵ及酸枣仁皂苷A、B[53-55]。周晓凤等[41]分析了10个具有代表性的枣品种,其总皂苷含量为20.36~55.18mg/g,平均含量为30.50mg/g。张娜等[56]采用香草醛-高氯酸显色法测得和田玉枣总皂苷含量为5.73 mg/g。李喜悦等[57]采用高效液相色谱法测得枣叶中酸枣仁皂苷B含量为0.91~2.67 mg/g。成淑敏等[58]对邢台市酸枣资源测定发现,其果肉酸枣仁皂苷A含量为122~350 μg/g,酸枣仁皂苷B含量为30~133 μg/g。
生物碱是一类碱性含氮化合物,主要来自于植物界,含量一般小于1%。生物碱多数具有抗炎、保肝、抗菌、抗癌等方面的生理活性[59]。枣属植物中的生物碱主要分布于根、茎和种子等部位,其分为环肽类生物碱和异喹啉类生物碱。目前,从枣属植物中分离并鉴定的生物碱类化合物约100种,其中,环肽类生物碱依据其骨架结构主要分为3类:十三元环间柄型(Ⅰ型)和十四元环对柄型(Ⅱ型)和十五元环间柄型(Ⅲ型)[60-61]。枣属植物中目前分离到的异喹啉生物碱主要10多种,分属于苯基喹啉型、阿朴啡型、原阿朴啡型、吡咯烷型等[62-63]。韩婧等[64]研究了缅枣和无瓣枣2种枣属植物环肽生物碱,结果表明,从这2种植物根茎中共分离得到15个环肽生物碱,其中6个为新发现化合物,均为Ia和Ib型。
膳食纤维是人体健康所必需的重要物质,在平衡膳食结构中起着重要作用。红枣中含有丰富的膳食纤维,可调节血糖、帮助减肥、降低胆固醇、预防心脑血管病的发生,是枣重要的生物活性物质之一。枣膳食纤维主要分为可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维。目前,提取枣膳食纤维的常用方法是酶解法。对枣渣和残次枣膳食纤维的提取与有效利用,可提升枣深加工及副产物的综合利用[65-67]。
枣属植物含有丰富的生物活性物质,具有多种营养价值与医疗保健功能。目前,对枣生物活性物质的研究多集中在提取工艺、总含量及单体成分检测等方面。生物活性物质含量因品种、栽培管理方法、处理方法等不同而有差异[68]。另外,对生物活性物质的生物活性与作用机制、代谢途径及调控等方面研究较少。今后应从以下几方面开展相关研究。
目前,对枣主要生物活性成分如多糖、氨基酸、类黄酮、环核苷酸等已开展了大量研究,一些成分的抗氧化、抗炎、抑菌、保肝等生物活性功能已被证实。我国枣栽培历史悠久,品种资源丰富,研究表明,除枣果外,叶片、花、种仁等组织也含有丰富的生物活性物质,今后应对不同类型品种资源、不同组织部位、不同发育时期的生物活性成分进行全面系统的鉴定评价,阐明各生物活性成分的积累规律和在不同组织中的分布情况,为开展深加工和代谢机制研究奠定基础。
作为传统的重要药食同源果品之一,枣果由于其成熟期较集中、货架期较短,被大量用于加工。目前,枣果加工产品主要有干枣、果汁、果酒、蜜饯等。枣果加工过程中生物活性物质的变化情况及原因较复杂,应开展加工产品生物活性物质的鉴定评价工作。另外,应合理开展叶片、花、种仁等其他器官的应用,如开发枣叶茶等保健产品或用于医药领域。
目前,对枣生物活性物质的研究主要集中在提取工艺优化、分离纯化、成分含量检测等方面,多糖、环核苷酸、类黄酮等是枣主要的生物活性成分,它们在不同枣资源间的含量和种类差异很大,如能阐明其代谢通路的分子机制和调控机制,将有望通过基因工程创制出生物活性物质含量高的新种质,为功能性产品的研发与加工提供参考依据。