砂仁主要活性组分的研究进展

黄国中，王琴，马路凯，刘袆帆

（仲恺农业工程学院轻工食品学院，现代农业工程创新研究院，广东 广州 510230）

砂仁，姜科草本植物砂的成熟果实，主要分布于中国广东、云南等地，尤以广东阳春质量最佳。砂仁属于药食同源目录资源，在国内中草药的市场中占据着重要的位置[1]，随着人们对健康营养的寻求，其消费量和年产量也逐年增加。砂仁市场需求量逐年增加的同时，关于砂仁活性成分[2]、生理功效及相关产品开发已成为研究热点，近十年来关于砂仁的研究[3]逐年增加，且多集中在食品和医学领域。砂仁含有多种活性成分，主要包括多糖、黄酮和挥发油，本文对近年来砂仁主要活性成分的研究进展进行综述，以期为砂仁的研究及产品开发提供一定的帮助。

1 砂仁多糖研究

多糖是一种由单糖脱水缩合而成的物质，广泛存在于自然界不同植物中，具有抗肿瘤、降血糖、抗病毒、抗氧化以及提高免疫力等功效[4]，是一类具有重要生理功效的物质，多糖还可以进行分子修饰，且修饰过后活性提高[5]，国际上把21世纪称之为多糖的世纪。砂仁中同样富含多糖，有研究报道[6]其含量可达11.3%。砂仁多糖的研究也是目前砂仁活性物质中研究较多的成分。

1.1 提取工艺和结构解析

与其它植物源多糖如石斛多糖[7]、巴戟天多糖[8]和竹笋多糖[9]类似，关于提取工艺的研究也是砂仁多糖主要研究方向。在经历了最初的砂仁多糖成功提取[10]，目前研究多集中在提高提取率和提取效率等方面，樊亚鸣等[6]采用微波法优化砂仁多糖的提取工艺，通过单因素和正交试验确定了多糖最佳提取工艺为液固比10∶1、微波功率600 W、提取温度80℃、提取时间20 min，在此条件下提取率为11.3%。YAN等[11]比较了热水提取、超声辅助提取、微波辅助提取和酶辅助提取4种不同方法对砂仁多糖提取的影响，结果表明超声辅助提取法是最佳的提取方法（提取率13.2%）。ZHANG等[12]采用Box-Behnken响应面法优化了砂仁粗多糖的提取工艺后采用二乙氨乙基纤维素-52和葡聚糖凝胶Sephadex G-100对粗多糖进行纯化得到纯化多糖ASP-1、ASP-2和 ASP-3（得率分别为 12.26%、4.45%和3.17%）。樊亚鸣等[13]对纯化后的砂仁多糖进行结构解析，发现砂仁主要含两种多糖，其分子量分别为56 421及1 743，单糖组成为阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖及半乳糖（比例1.00∶0.68∶0.97∶0.86）。

截至目前，砂仁多糖的提取工艺还较为复杂，尤其是采取水溶液法提取的产物中杂质含量高，急需研究新的提取方法，实现去除杂质；此外现阶段提取工艺所得多糖产率不高，急需高通量提取方法，进而有利于实现工业化生产。

1.2 砂仁多糖的活性研究

多糖是天然活性物质之一，其中植源性多糖更是广泛存在于自然界植物细胞当中，对生物体的生理功效发挥重要作用，目前砂仁多糖的功能活性仅有少量报道。ZHANG等[12]发现砂仁多糖具有较好的自由基清除能力，显著抑制丙二醛的生成，增强抗氧化酶活性，进一步纯化得到3个组分（ASP-1、ASP-2和ASP-3），其中ASP-3对HepG2肝癌细胞的生长有较强的抑制作用，这一研究表明砂仁多糖具有较好的抗氧化活性，未来可用于抗氧化药物开发和食品开发中。ZHANG等[14]从杂交砂仁及其母本中分别提取水溶性多糖，发现二者具有相似的单糖组成和红外光谱特征，且二者在免疫应激方面没有显著差异。该研究结果表明杂交砂仁和纯种砂仁的多糖结构和活性相似，而杂交砂仁价格远低于纯种砂仁，因此杂交砂仁可作为纯种砂仁的小范围替代品，进行推广栽培。

然而目前对于砂仁多糖的生物活性研究并不多见报道，其具体抗氧化[15]机理也未有权威的说法，因此，对砂仁多糖的生物活性进行更深入的研究将具有深刻意义。

2 砂仁黄酮研究

黄酮类化合物是植物体内常见的天然多酚抗氧化剂[16]，是目前备受关注的天然活性物质之一。黄酮类[17]成分具有止咳、祛痰、平喘、抗菌的活性，护肝、解肝毒、抗真菌、治疗急慢性肝炎、肝硬化等作用[18]。另有研究发现，黄酮类化合物具有不容忽视的抗氧化能力，且其抗氧化能力比维生素C要强[19]，对于一些因氧自由基损伤所引起的疾病可能有治疗价值，对含脂食品的自动氧化的防止有一定的实用价值[20]。

2.1 提取工艺和结构解析

砂仁中的黄酮类物质于本世纪初成功提取，经结构鉴定主要为槲皮苷和异槲皮苷[21]。砂仁不同部位总黄酮含量存在差异，含量高低顺序为：种子团＞果实＞果皮[22]，由于总黄酮的含量[23]与槲皮苷、异槲皮苷的含量有相同趋势[24]，因此关于其提取工艺的研究多为总黄酮提取。

钟旭美等[25]探讨了甲醇体积分数、提取时间和提取温度3个单因素对总黄酮提取率的影响，采用Box-Behnken响应面法优化得到的最佳条件为提取时间101 min，提取温度73℃，甲醇体积分数85%，此时砂仁总黄酮的提取率为11.11%。在传统提取工艺基础上，王文杰等[26]选用乙醇作为提取溶剂，优化得到的最佳条件为乙醇浓度80%，提取温度60℃，液料比为1∶80，提取时间为2.5 h。此外采用乙醇提取还具有毒性较小，价格便宜，提取过程可同步去除亲水性蛋白及水溶性杂质。随后，谢文健等[27]比较超声处理、加热回流提取、索氏回流提取3种不同方法对砂仁总黄酮的提取效果，发现不同方法对黄酮提取率的影响较小，从成本和操作便捷角度选用超声提取方法。高林林等[28]在前人研究基础上考察不同浓度乙醇对砂仁黄酮的提取效果，发现使用60%乙醇提取砂仁黄酮时得率最高（3.55 mg/g），经AB-8大孔树脂分离，得到纯化后的砂仁黄酮（93.3%）为后续砂仁黄酮活性试验奠定基础。

由目前现有关于砂仁黄酮文献中得知，黄酮含量与多糖相当，但在优化提取工艺方面的研究不够深入，因此对砂仁黄酮提取工艺的研究仍将是研究热点。

2.2 砂仁黄酮的活性研究

砂仁黄酮具有酚羟基结构，具有一定抗氧化等功效。钟旭美等[29]以1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基（DPPH·）和羟基自由基（·OH）体外清除能力评价砂仁黄酮抗氧化性，以维生素C为对照，研究了砂仁黄酮抗氧化性，结果表明砂仁黄酮对DPPH·和·OH清除率分别达约88%和80%，而维生素C对应的数据均为约30%，说明砂仁黄酮具有较好的自由基清除能力；此外，其团队进一步研究发现砂仁黄酮对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌均有一定抑制作用，其中对大肠杆菌抑制效果更明显。除了抗氧化性和抗菌性，砂仁黄酮还具有一定抗肿瘤活性，高林林等[28]研究发现砂仁黄酮对小鼠移植肿瘤S180、H22具有一定的抑制作用。以上研究表明砂仁黄酮是一种具有潜在生理功效的活性物质。

相较于砂仁多糖而言，目前关于砂仁黄酮活性的报道较少。黄酮是一大类物质，目前砂仁中仅鉴定出槲皮素，是否还有其它黄酮类物质目前仍处于未知，且现有研究所选用的多为黄酮粗提物，这对准确界定砂仁黄酮的功能活性及作用机理将有一定的影响。在大健康时代背景下，对砂仁黄酮类物质的提取、纯化及活性机理等方面的研究将具有重要意义。

3 砂仁挥发油研究

挥发油是砂仁主要的药效组分，具有抗溃疡、抗炎、镇痛、止泻、抗菌等广泛的药理作用[30]，特别是砂仁提取液具有缓解腹痛胃胀功效[31]，还可以增强胃消化[32]，改善脾胃虚寒[33]等症状。砂仁提取液中挥发油的主要有效成分为乙酸龙脑酯（25%～30%）[34]。然而挥发油稳定性差，在制备与储存过程中极易挥发、氧化和变质，影响其安全性和有效性。为最大化保留砂仁挥发油的有效成分，改善其品质，目前多采用环糊精包埋、微胶囊化等处理[35]。

3.1 提取工艺和结构解析

砂仁挥发油是脂肪族、芳香族和含硫含氮化合物的总称，其中以萜类[36]及其含氧衍生物为主，难溶于水，通常采用加压热水萃取[37]和有机溶剂进行浸提。魏荣华等[38]在微波辅助条件下，采用不同溶剂萃取砂仁中挥发油，发现低极性低沸点的溶剂萃取效果较高，其中以乙醚效果最佳。樊亚鸣等[39]以乙醚为溶剂辅以微波加热法对砂仁挥发油的提取工艺进行优化，最佳提取工艺为固液比1∶5，萃取温度45℃，萃取时间180 s，此时得率为3.2%。王玲等[40]分别采用有机溶剂热浸法、微波浸提法提取砂仁中的挥发性成分，发现两种方法均能有效地提取砂仁挥发油，但微波浸提法提取率高（3.28%），且省时省力。张继斌[41]对挥发油中乙酸龙脑酯成分的提取进行优化，得到最佳提取条件是料液比为1∶15，浸泡时间30 min，提取时间6 h，此时得率为2.5%。陈河如等[42]采用液-液分级萃取分离砂仁挥发油中的不同极性成分，用气相色谱-质谱联用仪对不同成分进行分离和鉴定。发现液-液分级萃取可以将砂仁挥发油不同组分较好的分离，首次鉴定出2-甲基-3-丁烯-1-醇、吡喃、新二氢香苇醇、吉马烯、β-倍半菲兰烯、α-香柠醇等成分，为进一步从砂仁中寻找潜在临床先导化合物奠定一定基础。砂仁挥发油中组成复杂，成分众多。王玲等[40]发现砂仁挥发油主要化学成分为乙酸龙脑酯、樟脑、龙脑、古巴烯、匙叶桉油烯等。DAI等[43]对砂仁挥发油进行鉴定，发现主要为单萜烃（74.0%～89.7%）、含氧单萜烃（1.7%～5.8%）、倍半萜烃（4.6%～12.0%）和含氧倍半萜烃（0.6%～11.8%）。

就目前的研究中得知，砂仁挥发油是一类比较复杂的混合物[44]，但每个组分的挥发性存在差异，现阶段缺乏简单有效的提取工艺实现多组分的高效分离。

3.2 挥发油的活性研究

由于砂仁挥发油稳定性差，不利于进一步进行活性机理的研究，因此需要运用包埋技术[45]，将砂仁挥发油固定在一定范围内以提高其稳定性，目前多采用羟丙基-β-环糊精[46-47]对挥发油进行包埋，有研究证实砂仁挥发油可与β-环糊精形成稳定包埋物[48]。砂仁挥发油经包埋处理后，陈河如等[46]通过小鼠灌药后扭体次数的变化，发现包埋物对冰醋酸所致小鼠疼痛有明显的缓解作用。也有报道指出砂仁挥发油可对二甲苯致小鼠耳肿胀和卡拉胶所致大鼠足肿胀具有一定的抑制作用，其效果与吲哚美辛相当[49]。CHEN 等[50]以2，4，6-三硝基苯磺酸诱导的炎症性肠病大鼠为实验对象，研究了砂仁挥发油对T淋巴细胞免疫功能和肠道微生态的影响，发现砂仁提取物可预防肠道黏膜炎。由此可见砂仁挥发油对机体具有较为重要的功效。除此之外，还有研究发现砂仁挥发油具有驱虫[51]的功效，这将对食品的贮藏起到关键性作用。然而，挥发油所含组分众多，究竟是哪一种或哪几种成分在发挥生理功效作用，目前尚未进行深入探讨[52]。因此对砂仁挥发油不同组分功效进一步挖掘，明确砂仁挥发油的药效具有重要意义。

4 总结与展望

本文介绍了著名中药砂仁的主要活性成分多糖、黄酮和挥发油，并对其研究进展进行了归纳和分析。目前关于砂仁活性物质的研究主要集中在挥发油，而有关砂仁多糖、黄酮等研究目前还鲜有报道，且现有研究多为提取工艺的优化，缺乏对其相应功能活性的深入研究，而且功能活性试验中所用样品大多为未经过纯化处理的粗提物，这可能会对试验结果的准确性造成一定影响。此外，对砂仁的其它组分如蛋白、多肽、生物碱等的报道也较为少见，因此，为全面认知有“药食同源”之称的中药砂仁，应该继续深入挖掘其不同组分的含量、功效及药效机理。在追求大健康和食品安全的时代背景下，关于砂仁活性成分的绿色、快速、高效的提取工艺，以及潜在的构效关系、功能活性仍将是未来的研究重点。