王育红 贾新彦 孙瑞林 马娇豪
摘要:枳椇子是我国传统的药食同源植物资源,在保健食品、调味品、医药等领域具有广阔的开发利用价值,黄酮类物质是其主要活性成分之一。在综述了目前枳椇子总黄酮的提取方法及生物活性研究基础上,展望了未来研究方向,为深入开发利用枳椇子资源提供支持。
关键词:枳椇子;黄酮类物质;提取方法;功效;研究进展
枳椇子为鼠李科枳椇属植物北枳椇、枳椇和毛果枳椇的干燥成熟种子,又称拐枣子、鸡爪子等,属药食同源资源。枳椇属植物在我国海拔2100m以下的开旷地、山坡林缘或疏林地带均有分布,也有作为庭院观赏树木栽种。枳椇子富含糖类、氨基酸等多种营养成分[1],而且还含有不少功能活性因子,例如,黄酮类、多糖、萜类等。据《本草纲目》记载,枳椇子具有“止呕逆、解酒毒、解虫毒”等功效。现代药理学证实黄酮类物质是枳椇子中的主要活性成分之一。
黄酮类化合物(Flavonoids) 原指是以2-苯基色原酮(现指具有C6-C3-C6结构) 为骨架衍生的一大类酚类化合物,广泛存在于自然界的植物中,属植物次生代谢产物。大量研究表明,黄酮类化合物具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、降血压、降血糖、抗胃溃疡、抗心肌缺血以及保护神经与生殖组织、改善记忆等药理作用[2]。
黄酮类化合物具有的较高生物活性,吸引了国内外大量学者和技术人员的关注,在其提取、分离纯化、成分鉴别、生物活性、改性修飾及应用等方面开展了大量研究。为了进一步拓宽黄酮类化合物应用资源范围,弥补传统药源的不足,有关枳椇子的方剂应用及其关键功效成分——黄酮类化合物的研究也如火如荼地开展起来。本文综述了近年来枳椇子在黄酮类化合物提取和活性方面的研究现状,为枳椇子资源的深度开发利用提供参考。
一、枳椇子中黄酮类物质的提取研究现状
黄酮类化合物在植物体内的存在形式有两种,分别是游离型和结合型,其中以与糖结合成苷的形式为主,将其从植物体内提取出来是开展后续研究的基础。目前,枳椇子总黄酮的提取方法主要有以下几种。
(一) 溶剂提取法
溶剂提取法是依据“相似相溶”原理,溶剂在渗透、扩散作用下,逐渐通过细胞壁渗入植物组织细胞内,黄酮类物质成分摆脱束缚溶解进入溶剂,从而得到提取[3]。
张会香等[4]研究了水和乙醇溶液两种不同溶剂对提取枳椇子中总黄酮的影响,研究结果发现,使用50%乙醇溶液的提取率比用水提高了39.65%,提取温度和溶剂使用量分别下降了20%与25%,并有助于保持黄酮物质结构的完整和后续浓缩的便利。
(二) 热回流提取法
仅采用溶剂提取有效成分,存在提取率低、目标成分选择性不高等不足之处。升高提取温度可以有效促进溶剂分子的运动速度,促进有效成分的溶出,减少提取时间,增加提取率。因而,目前总黄酮物质的传统提取方法多采用热回流提取法。
文为[5]等研究发现,采用75%乙醇溶液热回流提取枳椇子中总黄酮要优于水,浸膏得率增加了16.12%,且其中的总黄酮含量增加近一倍;采取正交设计法优化热回流提取工艺,最佳工艺条件为8倍量75%乙醇溶液,提取2h。该工艺与传统渗漉法相比,提取的总黄酮可明显降低肝匀浆中MDA(丙二醛) 的含量,活性更强。郭林平等[6]使用70%乙醇溶液热回流两次提取枳椇子总黄酮,也取得了较好的提取效果,其研究发现该法简单可靠,可进行推广生产。以上研究均采用热回流提取法,不同提取试剂试验结果证实,黄酮类化合物水溶性差,可溶于甲醇、乙醇或稀碱水溶液中,由于乙醇成本低、易回收、毒性小、环境影响小,作为其提取剂具有很好的经济性和可行性[7]。
(三) 微波辅助提取法
微波辅助提取法是将微波技术与溶液浸提法结合,借助微波能加热植物细胞内的水等极性物质,升高细胞内部温度,使水汽化导致细胞破裂,黄酮类物质成分摆脱束缚溶解进入提取溶剂,达到高效提取的目的[8-9]。
黎莉等[10]通过单因素试验和正交试验设计,分别研究了枳椇子浸泡时间、微波辐射功率、微波作用时间和乙醇浓度对枳椇子总黄酮提取率的影响,结果显示,使用50%的乙醇溶液浸泡枳椇子0.5h,在400W 的微波作用下提取0.4h,提取工艺最佳,总黄酮得率为2.18%,优于传统的热回流法。微波辅助提取法具有萃取时间短、提取溶剂少、提取效率高和绿色环保等优点。周兰姜[11]采用正交试验法筛选最佳工艺条件,试验结果是10倍量50%乙醇水溶液浓度、300W微波辐射0.33h,提取物中总黄酮含量为1.46%。试验表明,与热回流相比,微波辅助法具有缩短提取时间、提高提取效率等优势。
(四) 超声波辅助提取法
超声波辅助提取法是将超声波技术与溶液浸提法结合,借助超声波产生的机械振动作用和空化作用,加速植物原料中黄酮类物质成分的释放与溶出,从而提高提取率。
胡志林等[12]通过单因素以及正交试验对枳椇子总黄酮进行了超声波提取的工艺研究,研究表明,最佳工艺条件为8倍量的70%乙醇提取1.5h,重复三次,浸膏收率与总黄酮含量均最优。于修烛等[13]采用超声波辅助提取枳椇子总黄酮,并采用响应面设计法对提取条件进行优化,结果表明,超声波功率为374.4W、料液比为1∶69.4g/mL、乙醇水溶液浓度为64.5%,黄酮得率达到0.819%,提取效果最佳,具有应用优势。田智勇等[14]通过单因素和正交试验设计,对超声波辅助提取(20~40目) 干燥的枳椇子总黄酮的最佳提取工艺进行研究,结果显示,使用70%乙醇水溶液、料液比1∶14g/mL,在160W超声波作用下,保温70℃提取1h,粗提液中总黄酮含量最高,达到1.17mg/g。试验表明,超声提取优势明显,快速高效。张凰[15]在单因素的基础上选取乙醇浓度、提取温度、提取时间3个因素,采用响应面法优化枳椇子总黄酮提取工艺, 其最佳工艺条件为: 乙醇浓度68.9% , 提取温度50.24℃, 提取时间0.57h, 得率可达3.528%,研究表明,超声辅助提取技术具有高效、节能、省时、简便等特点。以上研究均采用超声波辅助法进行提取,提取效果和黄酮得率均优于热回流。因此,超声辅助法提取枳椇子黄酮完全可行。前人的研究结果可以作为后续提取工艺研究的参考范围,以便进一步优化工艺,获得更好提取效果。
二、枳椇子中黄酮类物质的生物活性和保健功能研究现状
(一) 抗氧化作用
有研究发现枳棋子的疗效与其含有的黄酮类等物质成分的抗氧化作用密切相关。黄蕭天等[16]研究发现,70%乙醇提取的粗黄酮浸膏(黄酮含量为7.75%) 和经精制的黄酮浸膏(黄酮含量为20.87%) 对DPPH·、超氧阴离子和羟自由基均有一定的清除作用,且呈明显的正相关。其中,枳椇子的粗黄酮和精制黄酮对DPPH·均具有高于Vc的强清除作用,当浓度0.05mg/mL时,其黄酮的清除率均达到85%,且在试验浓度范围内,两者的清除效果基本一致;枳椇子粗黄酮和精制黄酮对超氧阴离子自由基的清除效果要高于阳性对照Vc,且精制黄酮的效果最好,当浓度为2.00mg/mL时,最高清除率达到22.89%,总体来说清除超氧阴离子自由基的效果并不理想;在试验浓度范围内,两种黄酮对羟基自由基的清除效果总体弱于Vc,但在2.00mg/mL浓度时,精制黄酮清除能力却最强,达到36.03%。两种黄酮相比,精制效果显著高于粗制黄酮,且在1.2~2.0mg/mL时,两种黄酮清除率增长的趋势强劲。试验结果表明,枳椇子黄酮具有较高的体外抗氧化活性。谢三都[17]等研究了枳椇子黄酮物质清除羟基、超氧、DPPH·、ABTS等自由基的能力,研究结果表明,枳椇子黄酮物质与抗氧化能力有很强的相关性。
(二) 解酒作用
《本草纲目》记载了枳椇子可解酒毒的故事,而且其已用于多种解酒保肝组方,现在还有不少研究表明,枳椇子具有较强的解酒保肝活性[18],可能与其中的黄酮类化合物有关,但具体作用机制并不清楚。张会香等[19]研究枳椇子黄酮物质的体外酒精和动物试验发现,以一定比例将浓缩提取液与56%的白酒混合,并以纯水为对照,两种比例混合液的酒精浓度均有显著下降,表明枳椇子总黄酮具有较明显的体外解酒作用。构建小鼠醉酒动物模型,以一定浓度的枳椇子总黄酮浓缩液进行灌胃,以蒸馏水为空白对照,在小鼠灌酒后不同时间点采集其眼底静脉血,测定血醇体积分数,研究其解酒效果。在小鼠灌酒1.5h后,灌注浓缩液小鼠的血醇体积分数显著低于空白,说明其具有降低醉酒动物血中乙醇浓度的作用,但解酒机理尚不明确。
三、小结与展望
枳椇子是我国传统的药食同源原料,在我国分布广、资源丰富,但总体开发利用层次不高,深加工产品欠缺。随着我国迈入老龄化社会的加快,老年性疾病患者人数大幅增加,使用各种活性成分研发保健食品以提高居民免疫力、预防疾病和改善生活质量已是大势所趋。黄酮是枳椇子的主要活性成分,研究其提取工艺、生物活性及保健作用,对于开发枳椇子精深加工制品、提高产品附加值及延伸枳椇子的产业链条具有重要的现实意义。
从枳椇子总黄酮的研究现状来看,总体上还较为薄弱,提取方法仅限溶剂、热回流、超声波辅助、微波辅助等几种提取方法,而在其他品种黄酮提取中已应用的新型方法,例如,超临界萃取[20]、超高压萃取[21]、闪式技术[22]和酶法[23]等尚未见报道,这些方法一般具有高效、环保、提取产品活性强等优点,未来在枳椇子总黄酮的提取研究中发展空间巨大。同时,应深入拓展枳椇子黄酮类物质的生物活性研究,开展其成分鉴别、活性作用机制及生物利用度等方面研究,进一步明确其应用价值,为枳椇子相关产品的深层次开发提供依据。
参考文献:
[1]王彦平,袁贵英,陈月英,等.枳椇子营养成分和总黄酮含量分析及评价[J].食品研究与开发,2016,37(24):21-24.
[2]祁建宏,董芳旭.黄酮类化合物药理作用研究进展[J].北京联合大学学报,2020,34(03):89-92.
[3]张羽男,王存琴.天然药物化学实验教程[M].北京:中国医药科技出版社,2019:07.
[4][19]张会香,杨世军,张静.枳椇子总黄酮提取工艺及其解酒作用[J].食品与生物技术学报,2006(03):84-87.
[5]文为,张洪,曾嵘.枳椇子总黄酮提取工艺的优化[J].医药导报,2008(01):77-79.
[6]郭林平.枳椇子中总黄酮提取工艺研究[J].黑龙江科技信息,2014(18):134.
[7]李慧婷,伍振峰,万娜,等.浸提辅助剂在中药提取中的应用及研究进展[J].中国实验方剂学杂志,2017,23(23):212-219.
[8]高锦明,杨志.天然产品加工工艺学[M].咸阳:西北农林科技大学出版社,2018:03.
[9]简少芬,龚舒,马延红,等.佛手黄酮成分结构、提取工艺及生物活性研究进展[J].食品研究与开发,2021,42(06):198-204.
[10]黎莉,吕萌,方继德,等.微波辅助提取枳椇子黄酮工艺的优化[J].武汉工程大学学报,2012,34(12):13-15+20.
[11]周兰姜.枳椇子总黄酮微波提取工艺研究[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2010(12):309.
[12]胡志林,刘文娜,张永军.枳椇子中总黄酮提取工艺研究[J].中成药,2004(12):87-89.
[13]于修烛,王玲,杜双奎,等.响应面法优化枳椇子总黄酮超声波提取工艺[J].食品科学,2011,32(12):125-129.
[14]田智勇,柴郑,徐亚菲,等.正交设计优选枳椇子中总黄酮的提取工艺[J].河南大学学报(医学版),2015,34(04):247-251.
[15]张凰.枳椇子中总黄酮提取与分离纯化工艺的研究[D].武汉:武汉轻工大学,2014.
[16]黄萧天,邬雪莲,巴特,等.枳椇子黄酮的体外抗氧化活性研究[J].安徽农业科学,2020,48(06):152-155.
[17]谢三都,陈惠卿,张颖,等.枳椇子总黄酮提取工艺优化及其抗氧化活性研究[J].保鲜与加工,2021,21(10):56-63.
[18]王垠芸,罗绍忠,陶汝俊,等.枳椇子及其复方解酒保肝作用研究进展[J].亚太传统医药,2018,14(03):77-79.
[20]尹春光,宋文路,李明丽,等.石榴皮总黄酮超临界萃取及萃余物黄色素提取[J].食品研究与开发,2021,42(01):80-87.
[21]王雪竹,李梵,张国治.金花葵总黄酮的超高压提取工艺优化及抗氧化活性研究[J].粮食与油脂,2020,33(08):69-72.
[22]莫一凡,姚凌云,冯涛,等.无花果总黄酮闪式提取工艺优化及其抗氧化活性[J].食品工业科技,2020,41(12):186-191+220.
[23]王佰灵,陈雅烯,谢家星,等.超声波辅助纤维素酶提取金荞麦总黄酮工艺优化及其抗氧化活性研究[J].粮食与油脂,2021,34(04):123-128.
基金项目:2020年度河南农业职业学院科学研究一般项目“枳椇子中黄酮类物质的提取鉴别与体外抑制糖尿病关键酶的活性研究”,项目编号:HNCAKY-2020-06。
作者简介:王育红(1972-),男,河南汝阳人,副教授,研究方向:农产品精深加工。
(责任编辑 曹雯梅)