樹莓功能性成分及提取方法的研究進展

高玉李，辛秀蘭

(北京工商大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京市植物資源研究開發(fā)重點實驗室，北京 100048)

樹莓功能性成分及提取方法的研究進展

高玉李，辛秀蘭*

(北京工商大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京市植物資源研究開發(fā)重點實驗室，北京 100048)

樹莓含有多種功能性成分，主要有花青素、鞣花酸和黃酮類等酚類物質(zhì)、水楊酸、抗壞血酸和樹莓苷等，這些功能性成分具有特殊的生理功能和生物學(xué)活性。本文介紹了酚類的提取方法，包括溶劑法、微波法、超聲波法和高壓脈沖電場技術(shù)等，并提出了樹莓功能性成分的開發(fā)前景。

樹莓，功能性成分，功能，提取

樹莓是薔薇科懸鉤子屬植物，其果實柔嫩多汁，香味宜人，具有很高的營養(yǎng)價值，富含花青素、鞣化酸、黃酮等抗癌、抗氧化物質(zhì)。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，樹莓具有抗菌、抗癌、抗炎和增強免疫力等多種生物學(xué)作用［1］。本文對樹莓果實功能性物質(zhì)和提取方法進行了闡述，旨在為進一步研究樹莓功能性成分，生產(chǎn)樹莓保健食品提供科學(xué)依據(jù)。

1 功能性成分及其功能

1.1 酚類

酚類是植物代謝的次級產(chǎn)物，作為天然酚類化合物，因羥基的存在而具有潛在的抗氧化能力。樹莓的酚量用沒食子酸當量表示，約為1137～2112mg/100g md［2］。樹莓酚類主要包括花青素、鞣化酸、黃酮類、單寧、二苯乙烯類和酚酸等，其中研究較多的是前三者。

1.1.1 花青素 樹莓含有豐富的花青素，具有很高的營養(yǎng)價值［3－4］?；ㄇ嗨厥且环N強有力的抗氧化劑和自由基清除劑，其清除能力是維生素C的20倍，維生素E的50倍。樹莓中的花青素含量約為35～49mg/100g·mf。美國人的飲食中每日攝取花青素量很多，約為180～215mg/d，遠遠高于黃酮的攝入量(約為23mg/d)［5］?；ㄇ嗨貙αu基自由基(·OH)及超氧陰離子(·)具有較好的清除能力，并能有效降低毛細血管通透性，具有抗炎、抗水腫、清除致癌因子和調(diào)控細胞周期活性的作用［6－12］。目前已發(fā)現(xiàn)花青素對100多種疾病具有直接或間接的預(yù)防和治療作用，包括癌癥、心臟病、過早衰老和關(guān)節(jié)炎等，它能夠選擇性地殺死白血病細胞，激活免疫系統(tǒng)，使血清免疫球蛋白免受自由基的侵害［13－14］。人壽命的長短直接取決于人們抗氧化和抗自由基能力的強弱，而花青素的發(fā)現(xiàn)為人類找到了抗氧化和抗衰老的最簡單有效的辦法。

1.1.2 鞣花酸 鞣花酸是一種廣泛存在于植物中的天然多酚組分，樹莓中的鞣花酸量居各類可食用植物之首，約為 1.5～2.0mg/100g·mf［15］。鞣花酸能抵抗多環(huán)芳香碳氫化合物、亞硝胺、毒枝菌素和黃曲霉素等多種化學(xué)致癌物質(zhì)，能保護人體的貼體組織，增強身體功能。同時鞣花酸可解除草中與大豆的多環(huán)芳香烴，也可抵御熏肉與變霉花生中的致癌物質(zhì)［16］。據(jù)美國明尼蘇達大學(xué)和南卡羅來納大學(xué)賀嶺斯癌癥中心研究證實，樹莓對結(jié)腸癌、宮頸癌、乳腺癌和胰臟癌的癌細胞有抑制作用;研究人員在鼠的抗突變和抗致癌活性研究中發(fā)現(xiàn)，鞣花酸對化學(xué)物質(zhì)引起的癌癥，如結(jié)腸癌、食道癌、肝癌、肺癌、舌癌和皮膚癌有顯著的抑制作用［17］。從當前的研究來看，鞣花酸抑制癌細胞增殖最可能的途徑是食用鞣花單寧，釋放鞣花酸，通過固有線粒體途徑誘導(dǎo)癌細胞的死亡［18］。美國科學(xué)家還證實每天飲一杯150mL的樹莓汁，可減緩人體內(nèi)異常結(jié)腸細胞的生長，預(yù)防人乳頭瘤細胞發(fā)展為宮頸癌，使體內(nèi)致癌物質(zhì)鈍化，對促進人體白血病細胞濃度下降也有一定的作用［19］。因此，研究樹莓鞣花酸的提取技術(shù)、開發(fā)有利的治癌藥物，將有助于癌癥患者壽命延長以至康復(fù)。

1.1.3 黃酮類 樹莓含有豐富的黃酮類物質(zhì)，其總黃酮量平均為4.76mg/100g，最高可達5.86mg/100g。研究表明，黃酮類化合物有很好的自由基清除能力、抗氧化能力和抗菌活性。它可與·反應(yīng)阻斷自由基引發(fā)的連鎖反應(yīng)、與脂質(zhì)過氧基(ROO·)反應(yīng)阻斷脂質(zhì)過氧化進程等［20］。黃酮楊梅素能抑制人體胃腸道乳酸菌，革蘭氏陽性腸球菌的生長;黃酮木犀草素能抑制乳酸菌和B球菌的生長［21］。然而，黃酮類影響細菌生長的機制目前尚不清楚，還有待于科學(xué)家們的進一步研究。黃酮類還可以抑制血管內(nèi)皮生長因子的表達和降低血管內(nèi)皮細胞羥脯酸的代謝，使內(nèi)壁的膠原或膠原纖維量相對減少，有利于防止血小板粘附凝集和血栓形成，以及防治動脈粥樣硬化［22］。特別值得一提的是，黃酮類具有對抗腫瘤細胞的作用，而且對致癌因子有生化抑制作用，能防止腫瘤的產(chǎn)生和抑制腫瘤的生長。所以，研究樹莓黃酮類物質(zhì)的功能及提取技術(shù)，對防治疾病和保持人體健康有積極的意義。

1.2 水楊酸

樹莓富含水楊酸，被稱為“天然阿司匹林”，含量為0.5～2.5mg/100g。水楊酸是一種解熱鎮(zhèn)痛藥，解熱鎮(zhèn)痛作用效果良好，消炎、抗風(fēng)濕作用較強，適用于感冒發(fā)熱、神經(jīng)痛、肌肉痛、關(guān)節(jié)疼痛及風(fēng)濕痛、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等癥，對于急性風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎可迅速緩解癥狀［23］。長期食用樹莓可有效防治高血壓、動脈粥樣硬化等心腦血管疾病以及結(jié)腸直腸癌［24］。水楊酸在皮膚外科上可作為化學(xué)換膚的藥劑，達到淡化色斑、縮小毛孔、去除細小皺紋等效果，使肌膚重現(xiàn)光澤。

1.3 抗壞血酸

抗壞血酸即維生素C，是一種水溶性維生素，在樹莓中的量約為 14.3～17.5mg/100g［25］。在機體內(nèi)，抗壞血酸通過作為一些酶的輔酶、自由基清除劑、葉綠體和質(zhì)膜電子共體或受體以及作為植物草酸鹽和酒石酸鹽生物合成的底物等方面的作用而發(fā)揮其生物學(xué)活性［26］?？箟难峒捌溲趸竻⑴c細胞的增殖，在細胞的生長發(fā)育過程中起著重要的生理作用。而且，抗壞血酸可參與體內(nèi)的氨基酸代謝，增強肌體的抗病能力，降低毛細血管的通透性，加速血液凝固，促進膽固醇轉(zhuǎn)化，使血脂下降，常用于治療各種急慢性、感染性疾病，如過敏性皮膚病、濕疹、尋麻疹、帶狀皰疹、急慢性肝炎、肝硬化等，還可促進傷口的愈合以及高血脂、癌癥、缺鐵性貧血的輔助治療等［27］。

1.4 樹莓苷

樹莓鮮果中花色苷量在 40～123mg/100g［28－29］，樹莓苷可作為新型美白調(diào)理劑，具有有效阻礙酪氨酸酶的作用，還可抑制黑色素的形成，并且是有效的一氧化氮捕捉劑。眾所周知，由紫外線、工作壓力等原因而產(chǎn)生的活性氧、過氧化脂質(zhì)等自由基可引起皮膚炎癥，并給皮膚組織造成很大的傷害。近年研究表明，皮膚中由一氧化氮合成酶作用而生成一氧化氮給皮膚造成破壞，使皮膚粗糙、老化的同時，也成為色素沉積的原因之一。樹莓苷是一種優(yōu)良的一氧化氮捕捉劑，因此其具有優(yōu)良的抗老化、美白亮膚及皮膚調(diào)理作用。樹莓苷的物理性質(zhì)、水溶性、無味性及安全性都表明它可作為一種優(yōu)良的美白化妝品原料。

2 酚類成分的提取方法

酚類是多羥基酚類化合物的總稱。樹莓酚類具有清除機體內(nèi)自由基、抗脂質(zhì)氧化、延緩機體衰老、預(yù)防心血管疾病、防癌、抗輻射等生物活性功能。因此，提取樹莓酚類功能性成分、開發(fā)酚類保健食品，對保障人類健康具有重要意義。

2.1 花青素的提取

2.1.1 溶劑法 溶劑提取是花青素的常規(guī)提取方法，溶劑多選擇甲醇、乙醇、丙酮、水或者混合溶劑等。為了防止提取過程中非?；幕ㄇ嗨亟到?，常在提取溶劑中加入一定濃度的鹽酸或者甲酸。研究人員通過響應(yīng)面實驗確定了提取樹莓花青素的最佳工藝參數(shù):濃度為1.5mol/L的HCl和體積分數(shù)為95%的乙醇(體積比15∶85)作為溶劑，提取料液比為5g∶1mL，提取時間為53min，提取溫度為71℃，提取2次，樹莓花青素的得率為 36～39mg/100g 鮮果［30－31］。

2.1.2 高壓脈沖電場輔助提取法 高壓脈沖電場技術(shù)(pulsed electric field，PEF)是一種非熱處理技術(shù)，它因能對生物細胞的細胞膜造成不可恢復(fù)的損傷而應(yīng)用于輔助提取細胞內(nèi)物質(zhì)。研究人員利用脈沖電場處理樹莓細胞的細胞膜，在甘露醇溶液中提取15min。經(jīng)過60脈沖后，提取率由12.95%上升到34.98%。實驗結(jié)果表明，PEF處理破壞了樹莓果實細胞的細胞膜，增大了細胞膜的通透性，從而增大了花青素由細胞內(nèi)向細胞外的傳質(zhì)過程，有效地提高了花青素的提取率，并縮短了提取時間，提取率隨著處理脈沖個數(shù)的增加而增大［32］。

2.1.3 微波輔助提取 微波輔助提取是指在微波反應(yīng)器中使用合適的溶劑從天然藥用植物、礦物、動物組織中提取各種化學(xué)成分的技術(shù)與方法。近20多年來，此項技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于食品、生物樣品及環(huán)境樣品的分析與提取，均取得了良好的效果。2007年，Sun［33］等人通過響應(yīng)面實驗優(yōu)化了微波輔助提取紅樹莓中花青素的最佳工藝參數(shù):提取溶劑為濃度1.5mol/L的HCl和體積分數(shù)95%的乙醇(體積比15∶85)，提取液料比為 5mL∶1g，提取時間為 53min，提取溫度為71℃，提取次數(shù)2次，依此工藝，紅樹莓花青素的提取得率為363.9μg/g鮮果。

2.2 鞣花酸的提取

2.2.1 鹽酸法 鞣花酸極性較強，故在提取時應(yīng)選用極性較大的溶劑，如1mol/L HCl水溶液和95%乙醇，李海霞等采用正交實驗測得鞣花酸的最佳提取工藝為用1mol/L的鹽酸水溶液、8倍量溶劑、回流提取60min、提取2次［34］。利用正交實驗優(yōu)選樹莓鞣花酸的提取工藝，確定合理、可行的鞣花酸提取技術(shù)，將為今后科學(xué)利用和開發(fā)樹莓奠定基礎(chǔ)。

2.2.2 丙酮法 利用丙酮法提取樹莓鞣花酸的最佳工藝參數(shù)為:85%丙酮、料液比1∶12、提取溫度80℃、提取 90min，樹莓鞣花酸的得率為 32.2mg/100g［35］。

2.3 黃酮類的提取

2.3.1 醇法 采用甲醇、70%乙醇和水3種溶劑作提取劑。取3份冷凍樹莓果，各50g，破碎，置于燒瓶中，按1g:10mL加入提取劑，80℃下回流提取3h，過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，回收溶劑，得黃酮粗提物。將粗提取的水溶液以2BV·h－1的流速通過樹脂柱，待大孔樹脂吸附完全時，用蒸餾水通過樹脂柱清洗雜質(zhì)，直至清洗的水不混濁為止，最后用95%乙醇將吸附的黃酮類化合物洗脫下來，收集洗脫液。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，回收溶劑，70℃下真空干燥，研磨成粉狀，即為總酮提取物，平均得率為 21.93g/100g［36－37］。

2.3.2 超聲波法 研究表明，利用超聲波產(chǎn)生的強烈振動、大的加速度、強烈的空化效應(yīng)及攪拌作用等，可以加速目標有效成分進入溶劑，從而提高提取率，縮短提取時間，并且免去高溫對目標成分的影響。通過分離、純化，以獲得所需的化學(xué)成分。與常規(guī)提取法相比，該法具有實驗設(shè)備簡單、操作方便、提取時間短、產(chǎn)率高、無需加熱等優(yōu)點。研究結(jié)果表明，采用超聲波法提取黃酮類物質(zhì)，確定最佳提取條件是:95%乙醇溶液，固液比為1∶8(g∶mL)，超聲波功率 360W，提取 45min，提取量為 22.04mg/100g［38－40］。2.3.3 微波浸提法 黃酮類化合物的微波提取方法是通過浸沒在提取液中的微波輻射待提取樣品，使其超微結(jié)構(gòu)特性遭到破壞。由于所用的提取劑是微波較容易穿透的，因而微波可自由地通過提取劑，使化合物自由地流入未被加熱的提取劑中。微波法具有操作簡便、副產(chǎn)物少、產(chǎn)率高及產(chǎn)物易提純等優(yōu)點，而且具有穿透力強、選擇性高、加熱效率高等特點。該法適用面更廣，能大大提高提取物中黃酮類化合物含量，且溶劑損耗較少，是一種具有發(fā)展前景的工藝。

3 展望

樹莓含有多種對人體有益的成分，無論從食用方面還是醫(yī)療保健作用方面都顯示了很好的開發(fā)前景，是人們選擇天然、安全、營養(yǎng)食品的良好來源。國內(nèi)對樹莓功能物質(zhì)的研究與歐美國家相比，技術(shù)還相對落后，樹莓的深加工產(chǎn)業(yè)還有很長一段路要走。近年，樹莓項目已得到國家科技部、中國農(nóng)科院等科研部門的肯定和推薦，樹莓的引進、發(fā)展已被列入國家“948”計劃。因此，研究人員可充分利用此契機，深入研究樹莓的營養(yǎng)保健功能及提取技術(shù)，開發(fā)具有一定功能的保健食品，為我國的食品及醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)做出貢獻。

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Research progress in functional components and extraction methods of raspberry

GAO Yu－li，XIN Xiu－lan*

(School of Chemical and Environmental Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing Key Lab of Plant Resource Research and Development，Beijing 100048，China)

Raspberry contains a variety of functional components，including phenols:anthocyanins，ellagic acid and flavonoids，and ascorbic acid，raspberry glucoside and salicylic acid and so on.Most of them show special physiological function and biological activity.This paper introduced the extraction methods of phenols，including solvent method，microwave method，ultrasonic method and pulsed electric field and so on.And it proposed development prospect of raspberry functional components.

raspberry;functional components;functions;extraction

TS201.1

A

1002－0306(2011)07－0451－04

2010－06－21 *通訊聯(lián)系人

高玉李(1987－)，女，碩士研究生，研究方向:天然成分提取及應(yīng)用技術(shù)的研究與開發(fā)。