菊花黄酮提取纯化与黄酮类化合物降血脂作用研究进展

◎ 何融艺，凡 信，徐 海，蔡苏川，王兆丹

（重庆三峡学院 生物与食品工程学院/渝东北特色生物资源开发利用工程中心，重庆 404100）

高脂血症是一种系统性的脂质代谢紊乱疾病[1]，在世界范围内严重危害人们的身体健康。高脂血症在我国的发病率呈逐年上升的趋势，慢性病已成为影响经济和社会发展的重要社会问题[2]。因此，预防和治疗高脂血症等重大慢性病显得极为重要，对保护居民的身体健康，实现《健康中国行动（2019—2030 年）》的总体目标具有重要的现实意义。

目前，贝特类和他汀类等降脂化学药物常用于高脂血症的治疗[3]。然而，它们有潜在的不良反应或药物依赖性。因此，从天然植物化学物成分中寻求具有降血脂作用的物质是目前研究的热点之一，也是未来发展的方向[4]。菊花是世界上最重要的药用花卉之一，已有2 000 多年的栽培历史。菊花是一种典型的药食两用植物，富含黄酮类、挥发油、微量元素等多种活性成分[5]。其中黄酮类化合物作为菊花主要活性成分一直是科研工作者们研究的重点。菊花乙醇提取物能够降低动物体内血脂水平已被证实[6]，但关于是菊花何种成分发挥降血脂作用以及降血脂的机制等问题尚不清楚。本文就近年来国内外在菊花黄酮提取纯化和植物黄酮降血脂作用方面的研究进行综述，以期能为菊花黄酮的提取、纯化，降血脂机制等研究提供参考依据。

1 菊花黄酮的提取

菊花黄酮常用的提取方法有溶剂提取法、加压提取法、微波提取法、酶法提取法、超声辅助提取法以及闪式提取法等[7-8]。溶剂提取法常用的溶剂是水、醇和低共熔溶剂[9]等。虽然水提法具有成本低、无毒的特点，但提取的纯度不高且易霉变，而乙醇提取法具有无毒无害、提取液不易霉变、溶剂易回收等特点，是比较适合的提取方法。韩成云等[10]采用水提取法提取了徽州大黄菊总黄酮，优化后的提取条件为料液比1 ∶68 g·mL-1、浸提时间38 min、浸提温度87 ℃，提取量为28.60 mg·g-1。李金凤等[11]也采用该方法对怀菊花总黄酮亚临界水提取工艺条件进行了优化，在提取温度130 ℃、提取时间46 min、液固比44 ∶1 mL·g-1的最优条件下，总黄酮提取量为（71.79±0.24）mg·g-1。由此可知，亚临界水提取明显优于水提取法。醇提取方法是目前提取菊花黄酮最常用的方法，已应用于野菊花、黄菊、沙生蜡菊、杭白菊、怀菊和滁菊等黄酮的提取。李怡玮等[12]利用正交实验得到了沙生蜡菊总黄酮最佳提取工艺为乙醇浓度60%、料液比1 ∶20、提取时间120 min，此条件下黄酮的提取量为46.57 mg·g-1。

在溶剂提取的基础上还可以结合微波、超声等外加物理场强化提取效果。微波辅助提取不但选择性高、提取时间短，而且节约溶剂、得率高，明显优于传统的提取方法。微波提取法因选择考察因素不同、提取条件不同，黄酮的得率出现了明显的差异。崔建强等[13]采用响应面法优化野菊花总黄酮的微波提取工艺，确定最佳提取工艺为乙醇体积分数80%、液料比30 ∶1（mL ∶g）、微波功率300 W、微波提取时间16 min，在此条件下，总黄酮提取率仅为0.47%，而钟娇娇等[14]微波提取的得率为8.5%。超声波提取法因其独特的提取机制和理想的提取效果，是近几年来最为流行的植物黄酮提取方法，已用于野菊花、万寿菊、黄金菊和怀菊等黄酮的提取。随着提取技术的革新，出现了许多新的黄酮化合物提取方法，如加压提取、闪式提取、超临界CO2提取以及超声微波协同辅助提取等。因此，应该根据需求，结合实际情况，选择合适提取方法。

2 菊花黄酮的纯化

萃取纯化、大孔树脂吸附法、聚酰胺柱和Sephadex LH-20 柱层析法、膜分离法以及制备型高效液相色谱法常用于菊花黄酮的纯化。萃取纯化是最基本方法，但是萃取效率低。陈菡等[15]利用液-液萃取技术纯化了野菊花粗黄酮，所得萃取物黄酮纯度仅为32.4%。而大孔树脂是目前最常用的方法，相比之下相关的研究较多。杨立刚等[16]采用AB-8 大孔吸附树脂实现了菊花总黄酮的分离纯化，采用30%乙醇进行洗脱，此条件下的黄酮纯度为84.5%。LI等[17]通过超声-微波协同萃取了泽兰总黄酮，并用AB-8 大孔树脂对其进行了纯化，黄酮含量增加了2.46 倍。同样ZHAO 等[18]证实了大孔树脂D101 纯化内生真菌总黄酮的效果优于有机溶剂。因大孔树脂纯化成本低、效果好，所以应用广泛。关于聚酰胺柱色谱法文献较少，张金杰等[19]研究表明利用聚酰胺对野菊花中蒙花苷分离纯化性能较高，纯度提高了5.2 倍。研究表明，无机陶瓷膜孔径0.5 μm、溶液温度50 ℃、操作压力0.30 MPa条件下，能使菊花黄酮达到较好的除杂和澄清效果，菊花总黄酮转移率达90%以上，提取固形物中黄酮含量为19.81%，同时纯化过程稳定[20]。LIN 等[21]采用Sephadex LH-20 柱层析法从菊花醇提物中成功分离得到木犀草素和木犀草苷。近年来也出现了制备型高效液相色谱法和快速逆流色谱法用于黄酮类化合物的纯化。田娜等[22]采用高效制备液相色谱法从荷叶中得到了3 种黄酮类化合物，分别为金丝桃苷、异槲皮苷和紫云英苷，纯度均在97%以上。WANG 等[23]建立了一种快速逆流色谱分离纯化大叶黄杨黄酮的方法，得到3 种黄酮类化合物，并鉴定为藤菊黄素-3-O-芸香苷、鼠李糖甙-3-O-芸香苷、脱氢霉素A。

3 黄酮类化合物降血脂作用机制

动物实验和细胞实验均已表明黄酮类化合物具有较好的降血脂效果，对于高脂膳食诱导高脂血症具有明显的预防改善作用[24]。目前已在野菊花总黄酮、柑橘皮总黄酮、罗曼果总黄酮、染料木黄酮、柑橘黄酮、金樱子黄酮、鬼针草黄酮、桑叶黄酮、枳壳黄酮等植物黄酮中得到证实[25-26]。其降血脂机制主要是通过调节脂代谢相关的酶，抑制脂质生物合成与吸收，促进脂质代谢和转运过程，抑制脂质的氧化以及改善肠道菌群等途径。深入了解和研究植物黄酮类化合物的调节血脂功效及其作用机制，对于开发黄酮类降血脂药物和保健食品可提供科学的实验数据，具有十分重要的现实意义。

3.1 调节脂代谢相关的酶

3- 羟基3- 甲基戊二酰辅酶A（3-Hydroxy-3-MethylGlutaryl-Coenzyme A，HMG-CoA） 是合成胆固醇的限速酶，对调节血脂十分重要，也是高脂血症临床药物的主要作用靶点。胆固醇7α-羟化酶（Cholesterol 7α-hydroxylase，CYP7A） 是胆汁酸合成途径的限速酶，其活性对胆汁酸的合成起至关重要的作用。二酰甘油酰基转移酶（Diacylglycerol acyltransferase，DGAT）催化二酰甘油合成甘油三酯（Triglyceride，TG）是该途径的最后一步，也是该代谢中最关键的酶。肝脂酶（Hepaticlipase，HL）是能够水解TG 和磷脂、清除乳糜微粒残骸，是TG 分解代谢过程中重要的酶。大量研究证明，调节脂质合成、分解代谢相关的酶可以明显降低高脂膳食诱导高脂血症动物模型的血脂水平[27]。赵文萃等[27]研究表明三七总黄酮具有较好的降血脂作用，可能作用机制与其降低DGAT、HMG-CoA 活性，升高CYP7A、HL活性有关。YU 等[28]采用高脂动物模型研究了猕猴桃总黄酮提取物降血脂作用，结果表明，猕猴桃黄酮提取物可以改善肝脏脂肪变性严重程度，降低HMGCoA 还原酶活性，其作用机制可能与HMG-CoA 还原酶活性降低有关。SUN 等[29]研究菊花黄酮类化合物的主要成分及其降血脂作用的初步机制发现，菊花黄酮、木犀草素和木犀草苷可以显著提升脂质分解代谢相关酶（FAβO、CYP7A1 和HL）的活性，显著抑制脂质合成相关酶（FAS、HMG-CoA 和DGAT）的活性，其降脂机制可能与参与肝脏脂肪酸、胆固醇和甘油三酯代谢的调节酶有关。

3.2 抑制脂质的吸收

在脂质代谢过程中胆汁酸起着非常重要的调节作用[30]。胆汁酸不仅助于脂肪的乳化，而且还能增强胰腺的脂解作用，加快肠道对脂质的吸收。此外，胆汁酸在胆固醇和三酰甘油的代谢中均有十分重要的作用。雷燕妮等[31]研究表明黄芩总黄酮可能通过抑制胆汁酸的重吸收，增加了粪便当中胆汁酸的含量，加速肝脏中胆固醇代谢过程，从而加大了肝脏从血液中摄取胆固醇的量，从而发挥其降脂的作用。SUDHEESH等[32]利用大鼠模型研究了龙葵果实中提取的黄酮类化合物的降血脂作用，结果显示肝脏和粪便胆汁酸以及粪便中性甾醇的浓度显著增加。综上所述，黄酮类化合物可以通过增加胆汁酸排出，减少脂质在体内吸收，从而起到降脂的作用。

3.3 抑制脂质的氧化

作为清除体内活性氧的抗氧化体系酶，谷胱甘肽过氧化氢酶（Glutathione Peroxidase，GSH-Px）、过氧化氢酶（Catalase，CAT）和超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）与脂质过氧化产物丙二醛（Malondialdehyde，MDA）均可以反映机体的抗氧化能力。诸多研究证明了黄酮类化合物具有很强的清除自由基能力和抗氧化能力，不同的植物黄酮其抗氧化能力也存在一定的差异，与其黄酮的含量有一定的关系[33]。阿依姑丽·艾合麦提等[34]研究结果显示，野山杏总黄酮可显著降低肝脏中的MDA 含量，显著提升肝脏中SOD 和GSH-Px 的含量，减轻肝脏损伤和显著抑制肝脏脂质过氧化。SUN 等[29]在探讨菊花黄酮类化合物的主要成分及其降血脂作用的初步机制时发现，抗氧化酶（GSH-Px、CAT、SOD）活性明显提高，而脂质过氧化产物（MDA）显著减少。菊花黄酮、木犀草素和木犀草苷降血脂作用可能与提高抗氧化体系酶的活性有关。以上研究结果与SHI 等[35]和SHAO 等[36]的研究结果一致。

3.4 LDL-R 途径

低密度脂蛋白受体（Lower-Density Lipoprotein Receptor，LDL-R）在调节胆固醇代谢中起重要作用。LDL-R 主要在肝脏表达，因ApoB、ApoE 均可作为LDL-R 的配体，所以LDL-R 也称ApoE 受体。近乎75%的循环LDL 由肝脏清除，而其中90%以上是靠LDL-R 途径。试验发现，高脂饮食可使大鼠肝组织中LDL-R 活性降低，而槐角总黄酮可以促使肝LDL-R活性升高，从而结合更多LDL、极低密度脂蛋白，获得胆固醇等，主要用于细胞增殖、固醇类激素合成和胆汁酸盐的合成等，从而起到降低血脂的作用[37]。

3.5 肠道微生物

黄酮类化合物还可以调节人体的肠道菌群，进而对健康起到促进的作用。研究发现，肠道菌群的多样性、微生物菌群的结构对脂质的代谢也有一定的调节作用。从热量受限的小鼠身上转移微生物群的小鼠能抵抗高脂饮食诱导的肥胖，并表现出代谢改善，如减轻肝脏脂质积聚，这表明小鼠体重减轻在一定程度上是由肠道微生物群介导的[38]。周敬凯等[39]研究了地菍总黄酮对高脂饮食大鼠体质量、血脂及肠道菌群的影响。结果显示，地菍总黄酮能减轻大鼠体质量，改善血脂水平，其作用机制可能与增加大鼠肠道菌群的多样性、调节肠道菌群结构有关。TAO 等[40]使用Emax精密微孔板阅读器检测了菊花提取物对不同肠道细菌生长的影响。结果表明，菊花提取物显著抑制了某些致病菌，如肠杆菌、肠球菌、梭状芽孢杆菌和类杆菌，而共生益生菌，如乳酸杆菌和双歧杆菌，被适度促进，证明了菊花对肠道菌群有改善作用。王方杰等[41]利用肥胖小鼠模型证实了胡柚黄酮对小鼠肠道菌群具有积极的调节作用，进一步揭示了黄酮类化合物可以通过调节肠道菌群的结构实现降脂作用。

3.6 改变血液流变学

有研究表明，黄酮类化合物降血脂作用可能与改变血液流变学特征有密切关系。卢秋玉等[42]研究结果显示，与模型组比较，木棉花总黄酮可以显著改善血清中脂质水平，降低全血黏度和血浆黏度，同时能显著性延长凝血酶原时间（Prothrombin time，PT）、活化部分凝血活酶时间（Activated Partial Thromboplastin Time，APTT）、凝血活酶时间（Thrombin Time，TT）及降低纤维蛋白原含量（Fibrinogen，FIB），其降血脂作用机制可能与调节载脂蛋白和改善血液流变学有关。宗惠[43]研究了雪菊黄酮对高脂血症大鼠血脂水平的影响，以及对大鼠血液流变学相关指标的影响。结果表明，雪菊黄酮可以显著降低血脂水平，并有效改善高粘滞血症模型大鼠血液流变学相关指标。

3.7 整体基因组角度研究黄酮的降血脂机制

利用基因芯片技术可快速对海量基因进行检测，这为研究植物黄酮降血脂机制提供了研究思路。李珉[44]采用国际上认可的高胆固醇饲料导致的高胆固醇血症小鼠模型，利用基因芯片技术从整体基因组的角度对针刺降脂的分子机理进行研究。研究发现这些差异表达的基因涉及代谢、逆境胁迫、免疫、信号传导、转录调控、运输、细胞凋亡、细胞周期、发育、细胞组成、细胞分化和细胞粘附等方面。基于基因芯片技术，冯云霞等[45]研究表明，葱白提取物可能通过调节CPT1B、CIDEA、LCN2、FGF21、SCD 等基因发挥降血脂的作用。董丽莎等[46]利用基因芯片技术研究了海地瓜酶解液对db/db糖尿病小鼠糖脂代谢的调节作用。结果表明，海地瓜酶解液可能通过调节slc2A4 基因的表达进而发挥其对db/db糖尿病糖脂代谢的改善作用。SEO 等[47]在高脂肪饮食诱导的肥胖小鼠中评估了富含类黄酮的葡萄籽粉对整体脂肪组织基因表达和肥胖诱导的胰岛素抵抗的影响，结果表明，葡萄籽粉可通过调节脂肪组织中的基因表达，改善高脂肪诱导的小鼠肥胖、胰岛素抵抗和葡萄糖耐受不良。

3.8 分子水平上的降血脂机制

利用与脂代谢相关的不同的细胞信号通路，通过直接或间接调节脂质代谢中关键酶（FAS，DGAT、LPL、HL）基因的表达情况，进而调控脂质的合成或分解；通过调节脂质转运蛋白基因的表达，进而影响脂质代谢过程中的转运速度，加快脂质代谢过程[48]；通过调节抗氧化相关基因的表达影响脂质代谢的外周环境[49]；通过调节PPAR、LXR、LDL-R 等相关转录因子以及上下游调控元件蛋白的表达水平而影响一些与脂代谢相关的关键基因的表达[50]，从而起到降血脂的作用。CUI 等[51]研究结果表明，菊花提取物能通过刺激肝脏中PPARα 表达，调节相关靶基因SREBP-1C、LPL、FAS 和CYP7A1 的表达水平，增加肝脏的抗氧化能力，进而抑制小鼠脂肪肝的形成。

4 结语

菊花等植物黄酮因具有抗炎、抗癌、抗氧化、降血糖等多种生物活性而备受国内外研究工作者的关注。但黄酮化合物成分复杂、分离纯化成本高等难点制约了对其深入的研究和开发。因此，未来重点研究和发展方向主要有以下几点。①利用现代分离和纯化技术从植物总黄酮化合物中分离纯化出单一活性成分进行功效研究。②深入研究黄酮类化合物及单一组分的作用机制研究，在动物实验和细胞实验基础上，需结合临床试验研究，进一步明确植物黄酮的降脂作用及机制，以期为其在医药、食品等行业的应用提供理论依据。③在现有菊花品种基础上，培育黄酮含量高、功效更好的菊花等植物品种。④开展高效、安全的植物黄酮提取工艺研究，为实现植物黄酮规模化生产提供一定的参考和依据。⑤基于植物黄酮绿色、安全、高效的特点，开展植物黄酮在现代动物健康养殖方面应用的相关研究。由此可见，黄酮类化合物具有多种功效，进行植物黄酮类化合物研究、开发和利用，势必具有较高价值和社会效益。