摘要:苦笋是我国众多可食竹笋中极具特色的一种优质竹笋,其风味独特、苦后回甘,具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、降血糖等多种生理活性,是广受消费者喜爱的一种保健蔬菜。文章对苦笋中的主要生理活性物质进行了总结综述,包括蛋白质、氨基酸、多酚、生物碱、多糖、甾醇、膳食纤维等,并对其潜在的功能活性进行了重点论述。文章总结了近年来国内外对苦笋中生理活性物质的研究进展和成果,以期为苦笋的生理活性研究和相关功能性食品的开发提供理论指导。
关键词:苦笋;苦味;生理活性;蛋白质;多酚;生物碱
中图分类号:TS201.2""""" 文献标志码:A"""" 文章编号:1000-9973(2024)10-0210-06
Research Progress of Physiological Active Substances of
Pleioblastus amarus Shoots
ZHAO Xu1, CUI Chun1*, CHEN Zhi-cai2
(1.School of Food Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640,
China; 2.Guangdong Jingxiyuan Canned Food Co., Ltd., Jieyang 522000, China)
Abstract: Pleioblastus amarus shoots are a kind of high-quality bamboo shoots with great characteristics among various edible bamboo shoots in China. They have unique flavor, bitterness but with sweetness aftertaste, and various physiological activities such as antioxidation, anti-inflammation, anti-tumor, hypoglycemic effect, etc., which are a kind of health vegetable widely loved by consumers. In this paper, the main physiological active substances in Pleioblastus amarus shoots are summarized and reviewed, including protein, amino acids, polyphenols, alkaloids, polysaccharides, sterols, dietary fiber, etc., and their potential functional activities are emphatically discussed." The research progress and results of physiological active substances in Pleioblastus amarus shoots at home and abroad in recent years are summarized, in order to provide theoretical guidance for the study on physiological activities of Pleioblastus amarus shoots and the development of related functional foods.
Key words: Pleioblastus amarus shoots; bitterness; physiological activities; protein; polyphenols; alkaloids
苦笋(Pleioblastus amarus shoots)又名甘笋、凉笋,是禾本科竹亚科苦竹属苦竹的嫩芽,广泛分布在全国各地,其营养十分丰富,是一种低糖、低脂、高蛋白、高纤维的蔬菜,深受消费者的喜爱。新鲜的竹笋都有些许苦涩味,但苦笋的味道更独特,入口清香微苦后回甘,清甜润口,是竹笋中的上等佳品。苦笋多生长在高海拔地区,得天独厚的自然环境不仅造就了苦笋独特的风味和丰富的营养,而且使其具有一定的药用价值。苦笋不仅是东亚和东南亚国家的传统食用绿色健康蔬菜,而且因其独特的生理活性被作为药物广泛使用[1]。中医认为苦笋味苦且甘,性凉而不寒,具有消毒解毒、减肥健身、健胃消积等功效,《本草纲目》曾记载“苦笋味苦甘寒,主治不睡、去面目及舌上热黄,消渴明目,解酒毒、除热气、益气力、利尿、下气化氮,理风热脚气,治出汗后伤风失音”,是医食俱佳的珍稀竹笋。现代研究表明,苦笋中含有多种生理活性物质,具有良好的抗氧化、抗癌、降血压、降血脂、降血糖等生理活性[2-3]。卢辛甜等[4]从苦笋水提液中分离鉴定出香豆素类、生物碱类、芳香族、烯醇类共11种化合物,药理研究表明,苦笋中的生理活性物质可能具有潜在的抗癌、抗炎、抗凝血、抗菌等活性。本文对苦笋中的蛋白质、氨基酸、多酚类、生物碱类、多糖类、甾醇类等主要生理活性物质及其潜在的生理活性和应用研究进行了总结概括,以期为苦笋的生理活性研究和相关功能性食品的开发提供理论指导。
1 生理活性物质
1.1 蛋白质和氨基酸
与常见的蔬菜不同,苦笋中的蛋白质含量十分丰富,鲜苦笋蛋白质含量普遍在2.12%~2.50%左右[5-6],个别品种苦笋蛋白质含量可达到3.50%左右[7];干燥后的苦笋蛋白质含量在24.80%~28.42%之间[8-10]。苦笋的蛋白质含量受品种、产地、采收期等各种因素的影响,荣俊冬等[9]研究了不同肥料对苦笋蛋白质含量的影响,结果表明使用有机肥可以提高苦笋的营养成分含量,从而科学生产出高蛋白、高纤维、低脂肪的可食蔬菜资源。杨永峰[6]对比了3种不同品种的苦笋和其他种类的竹笋的营养成分含量,结果表明苦笋的蛋白质含量高于龙竹、沙罗竹、衙县苦竹和斑苦竹等品种的竹笋。郭子武等[5]探究了不同海拔生境苦笋品质的差异,结果表明苦笋的蛋白质、纤维素、木质素和游离氨基酸含量都随着海拔的升高呈现先下降后上升的变化趋势。总体来说,蛋白质是新鲜苦笋中除水分外占比最高的营养物质,作为一种新型植物蛋白,目前对苦笋蛋白质的研究还较少,有研究表明竹笋蛋白质具有良好的乳化性、起泡性、抗氧化和抗癌功效[11-13],因此后续值得对苦笋蛋白质的功能特性和生理活性进行深入研究。
苦笋中的氨基酸种类齐全,新鲜苦笋中必需氨基酸占总氨基酸的比例达到35.2%,干燥后的苦笋粉中必需氨基酸总含量为7.06~8.92 g/100 g[14],是优质蛋白质的良好来源。檀笑阳等[15]比较分析了7种苦味竹笋的游离氨基酸差异,结果表明不同品种的苦笋中氨基酸种类相同,包括7种必需氨基酸和9种非必需氨基酸,其中必需氨基酸含量在433.00~539.00 mg/100 g,占氨基酸总量的30%以上,从氨基酸评分来看,苦笋蛋白质氨基酸组成较均衡,接近优质蛋白质(见表1)。苦笋中的呈味氨基酸对其风味品质有很大影响。Gao等[16]利用代谢组学方法评价了苦笋中的苦味化合物,结果表明苦笋的苦味主要是由L-苯丙氨酸、尿苷、L-鸟氨酸、L-色氨酸和腺嘌呤引起的,其中L-苯丙氨酸对苦笋的苦味贡献最大。
1.2 多酚类物质
植物多酚是一类广泛存在于各种植物中的生理活性物质的总称,包括黄酮类、单宁类、花色苷类、酚酸类等,因其独特的结构而具有抗氧化、抗菌消炎、增强免疫力等多种生理功能[17]。苦笋中含有丰富的酚类物质,是竹笋中极为重要的生理活性物质。
植物多酚类物质具有出色的抗氧化能力,对预防多种疾病、维持人体健康具有重要意义[18-19]。研究发现苦笋、苦竹属叶、秆和苦笋壳中都含有大量的多酚类物质(见表2),具有抗氧化、抗肿瘤、防腐杀菌等多种生理活性。Ao等[20]从苦笋中分离得到4种新的天然活性物质:3-O-对香豆酰奎宁酸、3-O-阿魏酰奎宁酸、4-O-阿魏酰奎宁酸和5-O-阿魏酰奎宁酸,进一步研究表明其具有显著的抗氧化能力和抗炎活性,可用于开发新的抗氧化和抗炎物质,也可用于功能性食品和膳食补充剂中。Ma等[21]从苦笋壳中提取酚类化合物,共鉴定出绿原酸、新绿原酸、没食子酸、儿茶素、芦丁、4-羟基苯甲酸、邻香豆酸、阿魏酸、山奈酚、咖啡酸、槲皮素-3-O-鼠李糖苷和芹菜素-7-O-葡萄糖苷12种酚类化合物。苦笋壳中的酚类物质具有α-葡萄糖苷酶抑制活性(IC50=(0.158±0.002) mg/mL),同时可以改善胰岛素抵抗性 HepG2细胞的葡萄糖消耗以及胞内糖原含量和己糖激酶、丙酮酸激酶的活性,可用于开发天然降糖功能性食品。晏俊玲[22]对苦笋中的酚类物质进行了提取、纯化和结构鉴定,苦笋中总酚含量为(16.81±0.32) mg/g,经结构鉴定,最主要的化合物为3-O-对羟基肉桂酰奎宁酸、3-O-阿魏酰奎宁酸、4-O-阿魏酰奎宁酸、5-O-阿魏酰奎宁酸,其中3-O-阿魏酰奎宁酸具有较高的抗氧化活性,且具有一定的抗炎活性。
孟爱莲[23]研究发现苦笋壳多酚具有较好的降糖活性,并证明邻香豆酸、阿魏酸、槲皮素-3-O-鼠李糖苷、芹菜素-7-O-葡萄糖苷4种酚酸与α-葡萄糖苷酶具有较强的亲和作用,是潜在的α-葡萄糖苷酶抑制剂,后续可开发降血糖功能食品。晏俊玲等[24]采用超声辅助提取苦笋中的总黄酮,研究表明苦笋总黄酮显示出良好的抗氧化活性和抗炎活性,当苦笋总黄酮浓度为0.5 mg/mL 时,FRAP值(铁离子还原能力)达到3.04 mmol/L,对DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)自由基、羟基自由基、ABTS(2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐)自由基的清除率分别为88.73%、60.22%、72.38%;苦笋总黄酮浓度为1.20 mg/mL 时,NO 抑制率可达到93.94%,具有一定的抗炎活性。杨永峰等[25]研究了3种不同产地的苦笋中的黄酮类化合物含量,发现气候与土壤等条件对黄酮类化合物的含量有很大的影响,其中苦笋中总黄酮含量最高可达13.48 mg/g。
1.3 生物碱
生物碱是广泛存在于植物中的一类含氮的碱性有机化合物,具有多种生理活性,如抗炎[28]、抗增殖[29]、抗血管生成[30]、抗氧化[31]、抗癌[32]等。竹笋不仅是一种传统的食品原料,而且经常被用于中医治疗,近年来,竹笋作为一种具有抗氧化、抗炎、抗菌、保肝、降血脂等功能的药物[33-35],因其极高的药用价值和开发利用前景而备受关注。Ren等[36]分离了苦笋和苦笋壳中的生物碱并鉴定了其化学成分,分别从苦笋和苦笋壳中提取出10种和7种生物碱,研究发现苦笋生物碱可以降低RAW264.7小鼠巨噬细胞一氧化氮的产生,还能显著抑制白细胞介素1β和肿瘤坏死因子的mRNA表达,通过抑制ERK信号通路对LPS激活的RAW264.7巨噬细胞具有显著的抗炎活性,为其进一步的药用研究提供了参考依据。
1.4 多糖
近年来,许多植物多糖被证实具有抗氧化[37]、抑菌[38]、调节免疫力[39]、降血糖[40]等多种生物活性,被广泛应用在医疗、保健食品等领域中。苦笋是多糖的丰富来源,研究人员对其潜在的生理活性进行了广泛研究。
冉俊枫等[41]利用酶法提取苦笋中的多糖,化学成分和结构分析表明,苦笋多糖是一种片状、结构紧密、具有糖醛酸的吡喃酸性多糖,几乎不含蛋白质和核酸。体外抗氧化活性结果表明苦笋多糖具有良好的DPPH、ABTS、羟基自由基清除能力。俞泉宇[42]采用超声辅助提取竹笋中多糖,推测其结构可能是一种α-吡喃葡聚糖,并证明其具有较强的体外抗氧化活性。陈光静[43]对加工废笋渣进行再利用,提取其中的多糖,发现竹笋多糖可以促进益生菌的体外增殖,并对小鼠溃疡性结肠炎具有显著的保护作用。Zheng等[44]从竹笋壳中分离得到一种新型β-吡喃多糖,对糖尿病小鼠具有降血糖活性,且呈剂量依赖性,具有天然降血糖药物的开发潜力。Chen等[45]研究了竹笋多糖与肠道微生物菌群的相互作用,证明了其可以改善肠道有益菌,对抗生素相关性腹泻具有缓解治疗作用。
1.5 甾醇
植物甾醇是一类含有羟基的类固醇,广泛存在于植物的果实和种子中,具有降胆固醇、消炎、抗癌、抗氧化等生理功能和药理活性,在医药、健康食品和化妆品行业具有广阔的应用前景[46]。Lu等[47]研究发现苦笋是一种富含甾醇的保健食品,β-谷甾醇是苦笋中的主要甾醇,不同品种和收获季节会显著影响竹笋中的甾醇含量,但对其组成无影响。孙小青等[48]测定了竹笋中的总甾醇含量在1.0 mg/g左右,并对比了竹笋不同部位甾醇含量的差异,其中笋尖部位甾醇含量最高,在1.3~1.5 mg/g。彭昕等[49]采用有机溶剂法从竹笋中提取总甾醇,并分析测定了其抗氧化能力,结果表明竹笋总甾醇具有一定的羟基自由基和DPPH自由基清除能力,且对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和黑曲霉具有一定的抑制作用。
1.6 膳食纤维
膳食纤维不能被人体胃肠道消化吸收,但对于人体健康至关重要,被称为“第七营养素”。苦笋中含有丰富的膳食纤维,能促进肠道蠕动,帮助消化,具有减肥和预防便秘、结肠癌等功效。新鲜苦笋中粗纤维含量在1.3%~3.3%[6-7,14],干燥后的苦笋纤维含量在20%~35%左右[8,14]。Wu等[50]研究发现竹笋中的膳食纤维大部分是不溶性膳食纤维,只有一小部分是可溶性的,具有潜在的降胆固醇和益生元作用,在促进健康和预防多种慢性疾病方面可能发挥潜在作用。尹礼国等[51]通过乳酸菌发酵法制备苦竹笋膳食纤维,制得的产品的适口性和色泽明显改善,具有良好的持水力和溶胀性,总膳食纤维含量达到76.87%,其中包括15.73%的可溶性膳食纤维。竹笋中膳食纤维含量丰富,具有多种保健功能,竹笋膳食纤维的提取、改性、生物活性和应用研究已成为功能性食品研究领域的热门课题。
1.7 矿物质和维生素
苦笋富含微量营养素,黄成林等[8]证实每100 g干苦笋中含有Zn 5.379 mg、Cu 2.454 mg、Cr 0.374 mg、Fe 18.642 mg,与常见蔬菜相比含量丰富、比例合理。卢辛甜等[52]发现苦笋中人体必需元素Mg、Ca、Fe、Mn、Zn、B等含量较高,对人体必需元素的补充具有重要作用。党丽敏等[7]对苦笋中的维生素进行测定,发现苦笋中含有VB1、VB2、VB6、VC、VE及β-胡萝卜素等多种维生素,其中VC含量最高,为6.0 mg/100 g,是维生素的良好来源。
2 结论与展望
苦笋作为一种风味独特、具有多种保健功能的优质蔬菜,其生理活性物质的研究具有重要意义。目前研究表明,苦笋中含有多种生理活性物质,如蛋白质、氨基酸、多酚、生物碱、多糖、甾醇和膳食纤维等,这些化合物在人体中发挥着抗氧化、抗炎、抗肿瘤、降血糖等多种功能。然而,对于苦笋生理活性物质的研究仍然存在一些挑战和不足。首先,进一步优化苦笋中生理活性物质的提取和纯化方法以提高其利用率;其次,对于苦笋生理活性物质的功能机制和作用途径需要进行更深入的研究,以揭示其对人体健康的潜在作用;最后,开发以苦笋为原料的功能性食品,如富含多酚、生物碱、多糖等多种生理活性物质的饮料、保健品等,进一步扩大苦笋的应用范围。总之,目前国内外对苦笋的研究还不够深入,未来需要进一步开展相关研究工作,加强对苦笋的精深加工和相关功能性食品的开发应用,推动苦笋产业的快速发展。
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收稿日期:2024-02-24
基金项目:高等学校学科创新引智计划资助(B17018)
作者简介:赵旭(1999—),男,硕士,研究方向:食品生物技术。
*通信作者:崔春(1978—),男,教授,博士,研究方向:食品生物技术。