盐生药用植物黑果枸杞研究进展

雷春英， 彭钼植，刘 畅，吉小敏， 陈怡彤，姜 黎*

(1． 新疆林科院造林治沙研究所，新疆 乌鲁木齐 830063； 2. 新疆精河荒漠生态系统国家定位观测研究站，新疆 精河 833300； 3. 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830011；4. 南京野生植物综合利用研究院，江苏 南京211111)

黑果枸杞(Lyciumruthenicum)为茄科(Solanaceae)枸杞属(Lycium)多年生带刺灌木，株高为20～150 cm，浆果，成熟时呈紫黑色。我国宁夏、青海、新疆、内蒙古等地均有分布，为我国干旱区重要的野生药用植物资源[1-2]。黑果枸杞为盐生植物，能耐寒、耐干旱、耐盐碱，可以适应荒漠地区严苛的生存环境，具有优良的水土保持与土壤改良等生态价值[3]。同时，黑果枸杞也作为药物和营养浆果而受到广泛关注，作为传统藏药的治病历史已有2000多年，果实富含花青素、多糖、氨基酸等多种活性营养物质，具有抗氧化、抗癌、抗炎、降血糖等多种功效[4-5]。近年来，黑果枸杞具有极高的经济价值，在日益重视健康养生的社会背景下，成为广受欢迎的保健食品。因此，在土地相对贫瘠的西北荒漠区，经济价值与生态价值的兼具使得黑果枸杞在沙产业的应用与推广中极具潜力。本文主要从黑果枸杞的生态价值与经济价值，简述了黑果枸杞的耐盐性与耐旱性及在逆境条件下的调控机制；概述了黑果枸杞中重要的药用与营养成分，包括这些活性成分的种类、提取检测方法，以及不同来源的果实中此类物质的差异等，以期为黑果枸杞更有效的科学保护和合理开发提供参考依据。

1 黑果枸杞的生态价值与抗逆性

黑果枸杞多分布在荒漠、半荒漠的盐碱干旱地区，常以群落形式存在，抗逆性强，且在严苛环境下能够生根进行无性繁殖。其枝条繁盛、根系发达，具有保持水土、防风固沙、盐碱土改良等特性[6]。Jialali等[7]对黑果枸杞生长地区的土壤性质进行分析，结果表明土壤的C、N、P、Mg等元素相较于其周围无植被生长的地区有明显的提高。除此之外，黑果枸杞还可作为研究盐生植物抗逆机制的优势植物和抗逆基因资源库。

1.1 耐盐性

黑果枸杞在生长的各个阶段均表现出一定的耐盐性。种子萌发阶段，黑果枸杞种子对盐胁迫的耐受范围约为0～300 mmol/L NaCl，且不同来源的种子对盐分的耐受程度不同。适当的盐分处理可促进黑果枸杞种子萌发，但盐含量一旦超过适宜浓度，种子萌发则会受到显著抑制[8-9]。植物幼苗时期也为对盐敏感时期，例如王静等[10]研究黑果枸杞幼苗对盐胁迫下的生长响应，结果表明黑果枸杞幼苗在200 mmol/L NaCl处理下生长未受到显著抑制，同时杨万鹏等[11]研究结果表明了150 mmol/L NaCl能显著增加黑果枸杞的株高、地径及生物量。相比于中性盐，1～2.5 mmol/LNaCO3对黑果枸杞萌发的促进作用更佳，这说明低浓度的碱性盐土有利于黑果枸杞的种子繁殖[9]。许多农艺措施对黑果枸杞的耐盐性产生影响，例如外源施加Ca2+[12]、水杨酸[13]、甜菜碱[14]均可在种子的萌发阶段和幼苗生长阶段提高黑果枸杞对盐胁迫的耐性。

1.2 耐旱性

黑果枸杞对干旱具有一定的耐受能力，但是干旱胁迫不利于黑果枸杞种子的萌发，种子萌发耐受范围约为-0.4 MPa ～ -0.9 MPa[15]。适度的干旱胁迫有利于黑果枸杞幼苗胚根和胚芽生长，而随着干旱胁迫的加剧，幼苗胚芽的生长受到抑制[16]。有研究表明，采用农艺措施可提高黑果枸杞的抗旱能力。例如韩多红等[17]发现施用稀土微肥可以显著提高黑果枸杞幼苗的抗旱能力；Rao等[18]通过秋水仙素对黑果枸杞进行处理得到了同源四倍体，发现该同源四倍体的耐旱性显著高于原二倍体。

1.3 抗逆机制

盐碱地区土壤中较高的盐离子含量会使植物根系的外部存在较低的渗透势，植物极易失水且吸水困难，引起生理干旱效应[16]。由于盐碱胁迫与干旱胁迫对植物都会造成植物缺水，故而植物在逆境中的许多调控策略同时兼具了抗盐碱与抗干旱的功能。这些调控机制通常包括两种方式：减少水分的流失、抵御氧自由基的伤害。

1.3.1 减少水分流失

1)黑果枸杞具有典型的旱生植物的叶片特点：叶片小而厚，表层细胞排列紧密，外附较厚的角质层，内有贮水组织，使得叶片既能够贮水又不易失水，抵抗干旱的同时贮存的水分又能缓解盐胁迫造成的损害[19]。2)在盐碱或干旱胁迫条件下，黑果枸杞会下调叶片中的叶绿素和胡萝卜素含量，从而减少叶片对光能的获取，减缓光合作用的发生，以降低机体水分的需求，并减少水分的散失[20-21]。3)在盐碱或干旱胁迫条件下，黑果枸杞中的脯氨酸、甜菜碱、可溶性蛋白等的含量均被检测到上升，这些可溶性物质可以降低细胞内的渗透压，使得黑果枸杞不会因为外部过高的盐浓度而轻易失水，并保持从环境中吸水的能力[22-23]。Rao等[24]在黑果枸杞四倍体中检测到与脱落酸ABA合成和代谢相关的通路表达量上调，ABA进而激活下游某些渗透调节蛋白表达，从而提升四倍体黑果枸杞的抗旱能力。

1.3.2 抵御氧自由基的伤害

植物在逆境中会产生许多氧自由基，这些氧自由基的积累会造成DNA断裂、细胞膜损伤，对植物细胞造成极大的危害，因此还原性物质的合成和积累与植物的抗逆性息息相关。在盐胁迫与干旱胁迫初期，黑果枸杞细胞会提高SOD、CAT、POD等抗氧化酶的表达，帮助黑果枸杞抵抗盐胁迫产生的活性氧积累带来的伤害[22-23]。此外，会下调叶片中叶绿素含量，降低光合作用的发生，也可以减少光合反应中氧自由基的产生[20-21]。

除以上两类调控策略外，黑果枸杞能够在恶劣的环境条件中极大程度地保全生命力，这也是其能够在干旱盐渍环境中存活繁衍的原因。即使在逆境中萌发受到抑制，一旦外界环境的胁迫解除，黑果枸杞种子的萌发能力又能恢复如初。李海云等[25]的研究表明，盐胁迫解除后黑果枸杞种子的相对复萌率几乎达到100%。

2 黑果枸杞的经济价值与活性成分

黑枸杞是一种传统中药，常用于治疗心脏疾病、月经不调以及尿道疾病等。黑果枸杞也是极佳的营养保健食品，有研究报道其具有抗疲劳、抗衰老、增强免疫等功效[4]。例如给昆明鼠饲喂黑果枸杞可以明显提高它们抵抗辐射伤害的能力[26]；给大鼠长期喂食黑果枸杞，可以改善它们的肠道菌群，并增强肠道的屏障作用[27]。与传统养生食物红果枸杞相比，黑果枸杞具有更高的花青素、多糖含量与抗氧化活性[28-29]，但推广程度远不如前者。黑果枸杞浆果良好的药用与营养价值主要归功于它所富含的各类活性物质，如花青素、原花青素、花色苷、多糖、氨基酸、脂类等[1,4]，研究者对各类物质进行了分离纯化，并对它们所具有的功效进行了深入研究。

2.1 活性成分

2.1.1 原花青素、花青素与花色苷

黑果枸杞是自然界中原花青素最高的野生果实。原花色素具有抗氧化、抗癌、抗炎杀菌等诸多功效，还可以预防心血管疾病、延缓衰老，是极佳的保健营养品[30]。原花青素是花青素的前体物质，在植物体内可以转化成花青素[31]，而花青素在体内并不稳定，常以糖基化形式存在，称为花色苷[32]。花青素和花色苷均是十分优质的天然色素，不仅是化妆品、食品生产中的优秀着色剂，同时也具有极高的保健价值[32-33]。现已从黑果枸杞中分离出来的花青素多达30余种，包括芍药花素、牵牛花色素、天竺葵素等。其中，鲜果的花青素中含量占比最高的是牵牛花素，占比高达95%[33-34]。在细胞实验中，牵牛花素被观察到可以修复神经元样大鼠嗜铬细胞系的过氧化损伤，并促进细胞增殖[35]。在食品工业中，食物的变质通常伴随着pH值的变化，而花青素能够随环境pH值的变化而改变颜色，使其成为极佳的天然无毒pH测试剂。Liu等[36]将从黑果枸杞中提取出来的花青素用来检测牛奶的变质情况，而Qin等[37]将黑枸杞花青素用于合成新的包装材料，使得这种材料既可以拥有抗氧化活性，同时又可以显示内部食品的新鲜程度。

2.1.2 多糖

黑果枸杞多糖也是研究的热点，在鲜果中的含量约为56.1±3.1 mg/g，多为阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖等单糖的聚合物[38]。Ni等[39]认为黑果枸杞多糖可以改变细胞中某些酶的活性，从而减缓脂类的氧化反应，从而起到对细胞膜的保护效果。Peng等[40]对黑果枸杞中的多糖进行分离纯化与活性分析，发现黑果枸杞多糖LRPG3可以抑制鼠巨噬细胞的TLR4/NF-κB信号通路，从而抑制炎症反应。而LRPG5在体外实验中则可以促进巨噬细胞的增殖，从而被推测具有增强机体免疫的功效[41]。 Zhang[42]从黑果枸杞中分离出一种果胶多糖LPR3-S1，并观察到它可以抑制胰腺癌细胞的生长。在活体动物实验中，黑枸杞多糖也被认为可以提高免疫缺陷大鼠的免疫力[43]。

2.1.3 油脂

黑果枸杞种子中含有丰富的油脂，其中包括一些不饱和脂肪酸(如亚油酸)。这些不饱和脂肪酸也是极佳的保健食材，具有抗氧化、降血糖、抗癌等多种活性[44]。另外，还包含一部分的植物甾醇，此类物质已被证实可以显著降低人体血液中的胆固醇含量，从而降低心血管疾病的患病风险[45]。

2.2 活性成分的提取与检测

对黑果枸杞中花青素的提取可以选择水、乙醇及其他有机溶剂，谭亮等[46]采用亚临界流体四氟乙烷对花青素进行萃取也取得了不错的效果。花青素在碱性与中性环境中易失活，故在提取溶剂中加入酸有助于在提取过程中保持花青素的稳定性。适当升高溶剂的温度和超声、微波辅助可以提高花青素提取的效率[47]。而多糖的提取溶剂除了可以选择水和有机溶剂外，还可以选择酸和碱[48]。

对黑果枸杞粗提液中活性物质后续的分离纯化方法包括分子筛法、膜分离法和高效液相色谱法[49-50]。花青素在500 nm左右、多糖在400 nm～500 nm之间有紫外吸收峰，故可以通过紫外分光光度计对提取液中花青素和多糖的吸光值进行检测，并通过与标准品的对照进行定量[46-48]。对于黑果枸杞中抗氧化物质的活性可以通过DPPH法、ABTS法等抗氧化分析实验进行检测[38, 51-52]。

2.3 活性成分含量与种子质量

黑果枸杞果实中各种功效性成分的含量及活性是果实质量综合评价中的重要内容，而这些物质的合成与积累与黑果枸杞的生长环境密切相关，土壤性质、温度和光照都会对其产生影响。因此，不同产地和不同栽培条件下产出的黑果枸杞存在品质差异。宋亮等[53]对甘肃地区收集了野生和人工栽培的黑果枸杞，并对其中的花色苷含量进行了测定，结果表明人工种植的黑果枸杞中花色苷含量(16.01 mg/g)显著高于野生黑果枸杞(6.14 mg/g)。汪洋等[54]的研究得到了类似的结果，也发现人工种植的黑果枸杞中原花青素含量显著高于野生。汪洋等同时比较了新疆、青海、内蒙古来源的野生和人工种植的黑果枸杞中原花青素的含量，发现野生黑果枸杞中含量最高的来自青海，可达到72.71 mg/g，而内蒙古来源的野生黑果枸杞中原花青素含量只有14.26 mg/g。赵子丹等[55]对新疆、青海等地的十个不同来源的黑果枸杞中的花青素含量进行了检测，其中花青素含量最高的果实来自青海，达到11.00 mg/g，含量最低的来自甘肃，只有3.91 mg/g。顾美英等[55]对不同土壤中生长的黑果枸杞的营养成分进行了比较，发现较高的土壤pH值、土壤盐分和丰富的微生物组成均可以促进黑果枸杞果实中抗氧化活性物质的积累。

同一产地微环境的差异、提取方法的不同和取样的随机性均可影响花青素含量的检测结果，故并不能根据研究者的结论直接判定何种产地的黑果枸杞质量最佳。但在同组实验中进行比较可以推测出环境因子对黑果枸杞活性物质含量的影响趋势：水肥条件相对较好的环境有利于黑果枸杞内花青素和多糖等营养物质的积累，这可能是因为在这类环境下黑果枸杞拥有较好的生长发育条件，拥有较为充足的原料来进行营养物质的合成[52-53, 57]。同时，适度的胁迫条件(如盐碱胁迫)同样有利于黑枸杞内活性物质的积累，因为这些活性物质的抗氧化作用可以帮助植物抵抗逆境胁迫[55, 58]。在其他植物中多有报道，强光照可以促进植物体内花青素的合成与积累，而较低的温度可以帮助花青素保持活性[59]。因此，我国西北的黑果枸杞主产区，如新疆、甘肃、青海、西藏、宁夏，此类具有强光照、长日照时间、盐碱性土壤、较低气温的地区具有产出优质黑果枸杞的先天条件，再配合以科学合理的水肥管理就能得到更优质的黑果枸杞果实。

3 黑果枸杞应用与开发前景

3.1 科学价值

黑果枸杞因具有很高的耐盐性，可作为一种新型耐盐灌木模式植物[36]。到目前为止，从分子或基因层面研究黑果枸杞耐盐机制的报道较少，应该加强其耐盐机制研究。

3.2 药食价值

黑果枸杞作为一种重要的药材，其根皮可解热止咳，果实具有滋补强壮、益精助阳、明目等功效，被称为藏药“旁玛”，用于治疗心热病、心脏病、妇科病等病症；维药中用果和根皮治疗齿龈出血、癣疥、尿道结石等病症；民间亦将其作为滋补强壮药及降压药使用。

3.3 生态价值

黑果枸杞作为药食同源植物资源，在生态修复方面有其独特的优势，具有显著生态效益。同时，因其为典型的根蘖类植物，其发达的根系和顽强的生命力使其成为干旱区水土保持的先锋物种之一；耐盐、耐干旱特征使其成为改良盐碱地和防风固沙的优势本土植物。

3.4 经济价值

黑果枸杞中富含蛋白质、氨基酸、超氧化物歧化酶、脂肪、枸杞多糖、生物碱、微量元素、维生素、类胡萝卜素与花青素、甾醇类、莨菪亭、香豆酸、葡萄糖、胡萝卜苷、甜菜碱、半萜烯等100余种成分，因而具有不可估量的经济价值和开发利用价值。黑果枸杞果实富含紫红色素(约0.4%)，且具有较高的食用安全性，可作为化妆品、制药、饮料和食品的着色剂，具有广阔的开发利用前景。迄今为止，黑果枸杞作为含原花青素最高的植物，是名副其实的原生态天然抗氧化剂，可作为提取原青素的理想植物资源，因而被誉为“高原奇珍”，为植物“软黄金”、 “黑钻石”和“花青素之王”。

3.5 饲用价值

黑果枸杞的粗蛋白质、无氮浸出物和粗灰分含量均较高，但粗纤维含量比较低，作为一种盐生氮碳型饲料，具有较高的营养价值和饲用价值，可直接作为饲料。其鲜叶柔软多汁，家畜四季均可采食。黑果枸杞风干物的总能，对家畜的消化能、代谢能、可消化蛋白质含量均较高。黑果枸杞比较适于放牧利用，也可取嫩枝叶饲喂家畜或晒制干草制成草粉，但最好在开花前利用。

综上所述，黑果枸杞作为干旱地区的盐生植物，具有抗旱、抗盐碱、耐寒的特性，使其天然具有增强地表盖度、涵养水土、防沙治沙的功能，但其生态价值却一直被忽视。对于黑果枸杞在增强土壤碳储量、改良土壤盐碱度、增强土壤菌群丰富度、增强植被多样性等生态方面的功能缺乏精准、综合的评价。未来的研究可更多地关注于黑果枸杞对其生长环境的影响与改变，更好的评估和挖掘黑果枸杞的生态价值。黑果枸杞的药用活性成分一直是研究者关注的焦点，人们对于其中的多种成分也进行了分离纯化和针对性药理研究，但对于这些活性物质在细胞中的合成相关基因、加工与代谢的通路、在不同生理状态下的调控方式等依旧知之甚少。未来还需要更多基因组学、转录组学与代谢组学的数据来进一步的分析，这不仅是对盐生药用植物在理论认识上的拓宽，也对培育稳定的、高质量黑果枸杞果实具有重要的指导意义，是未来能够利用基因工程与发酵工程将这些活性物质在体外扩大生产的前提。

目前市面上的黑果枸杞多为野生采摘，但野生采摘存在产量和质量不稳定、人工采摘不便等缺陷，同时也会对野生黑果枸杞资源造成破坏，对黑果枸杞产品的开发和推广造成阻碍。如何规范化发展以黑枸杞为主的沙产业还缺乏科学系统的指导。未来的研究可以更多的关注于干旱盐碱地区黑果枸杞的规模化种植技术，探讨单一环境因子和复合环境因子对黑果枸杞树苗生长、果实质量的影响；寻找合理规范的种植方法，在水肥条件相对苛刻的背景下，既能保证树苗的存活率，同时又考虑果实的数量、质量及有效成分的含量与活性，探索兼顾生态价值与经济价值的最合适的措施。