蘆筍及近緣種重要活性因子與主要功能研究進(jìn)展

張?jiān)榔?，瞿華香，謝啟鑫，趙 萍，陳光宇，*

（1.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，江西南昌 330200；2.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，江西南昌330200）

蘆筍（Asparagus officinalis L.），屬于天門冬屬，又名石刁柏，是一種重要的功能型蔬菜，營養(yǎng)和藥用價(jià)值極高，被譽(yù)為“世界十大名菜”之一。蘆筍起源于歐亞大陸及北非河谷及草原地帶，栽培歷史已逾2500余年。因富含皂甙、蘆丁、硒、植物多糖、游離氨基酸及維生素等多種活性因子，具有很好的減肥、抗氧化、抗腫瘤、降血壓、降血脂和降血糖等功效[1-4]。目前，蘆筍種植及加工產(chǎn)業(yè)在我國發(fā)展迅速，我國的生產(chǎn)和出口量均占世界第一位，播種面積和出口量超過世界總量的50%，年產(chǎn)值達(dá)數(shù)百億元[5]。蘆筍野生近緣種資源豐富，天門冬屬約含300個(gè)種，全球溫帶至熱帶地區(qū)幾乎均有分布，廣泛分布于我國南北各省。近年來，蘆筍及近緣種的營養(yǎng)和藥用功能引起國內(nèi)外的高度重視，其已作為藥用功能型植物研究的熱點(diǎn)之一。本文綜述了蘆筍及主要近緣種的重要活性因子、生物功能及其作用機(jī)制研究最新進(jìn)展，以期為今后蘆筍營養(yǎng)和藥用功能的進(jìn)一步深入研發(fā)提供參考。

1 蘆筍及近緣種的重要活性因子

1.1 黃酮類化合物

黃酮類化合物（flavonoids）是一類存在于自然界的、具有2-苯基色原酮（flavone）結(jié)構(gòu)的化合物，作為一種重要的功能營養(yǎng)因子，當(dāng)前有關(guān)其資源開發(fā)和綜合利用是植物化學(xué)及醫(yī)藥保健領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。黃酮類化合物因羥基、甲基等取代基的數(shù)量和位置不同，導(dǎo)致種類繁多，總數(shù)可逾數(shù)千[6]。蘆筍是蔬菜中黃酮類化合物含量較高的一種，可作為一種優(yōu)良的黃酮潛在資源，其含有的黃酮類化合物主要包括蘆丁、槲皮素、山奈素、香葉木素等，其中蘆丁總含量最高[7]。前人研究表明，不同蘆筍品種間總黃酮含量存在一定差異；且同一品種的不同器官間的總黃酮含量差異也較明顯，一般表現(xiàn)為：葉＞莖＞根[8]；不同部位蘆筍嫩莖的蘆丁含量以尖部最多，中部次之，基部最少[9]。蘆筍隨著筍尖的伸長，筍頭會變得松散，外觀品質(zhì)下降，但蘆丁總含量卻逐漸增加，因此，對于一些錯(cuò)過了最佳采收期的蘆筍可以作為蘆丁提取的重要資源[10]。前人對蘆筍中黃酮類化合物的提取、純化及檢測工藝進(jìn)行了大量探索和優(yōu)化[9，11-12]。目前蘆筍黃酮提取方法主要包括：水提法、乙醇提取法、超聲波提取法等。據(jù)報(bào)道，相比槐米和苦蕎麥等我國目前黃酮提取的主要原料，蘆筍在種質(zhì)資源、生長條件及生物量等方面均具有較大優(yōu)勢[13]，在蘆筍采收旺季，生產(chǎn)上大量富含蘆丁等黃酮類物質(zhì)的蘆筍下腳料遭到丟棄，造成嚴(yán)重浪費(fèi)，從蘆筍廢棄下腳料中進(jìn)行黃酮類物質(zhì)提取[14]，既能充分利用資源，同時(shí)也能有效解決廢料處理問題，增加經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 皂甙

萜類化合物是由異戊二烯或異戊烷以各種方式連結(jié)而成的一類天然化合物，具有重要的營養(yǎng)與藥用功能。皂甙（saponins）是一種重要的萜類化合物，具有復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)，因其水溶液振搖后可生產(chǎn)肥皂樣泡沫而得名；根據(jù)皂甙水解后生成皂甙元的結(jié)構(gòu)，可劃分為三萜皂甙（triterpenoidal saponins）與甾體皂甙（steroidal saponins）兩大類。蘆筍皂甙是蘆筍中的重要活性因子，具有多種生物學(xué)功能，主要為甾體皂甙。作為一類環(huán)戊烷多氫菲母核結(jié)構(gòu)的皂甙，甾體皂甙廣泛存在于百合科、薯蕷科、玄參科、龍舌蘭科等單子葉植物中，其中菝葜皂甙元（sarsasapogenin）為甾體皂甙的主要母核皂甙元[15]。前人研究表明，蘆筍根、莖及種子中均能分離出皂甙，其中風(fēng)干蘆筍根中菝葜皂甙元含量在1%以上[16]。當(dāng)前，人們對如何從蘆筍中高效地提取和純化皂甙進(jìn)行了大量研究[17-19]。張若杰等報(bào)道S-8型大孔樹脂對蘆筍總皂甙具有較好的富集和純化效果[20]。近年來興起的超聲波輔助提取法具備高效和低耗等顯著優(yōu)點(diǎn)，目前應(yīng)用比較廣泛。

1.3 硒

蘆筍富含鋅、銅、鐵、錳、硒等多種微量元素，硒（Se）是其中最重要的一種，被稱為“長壽元素”。硒是人體必需的微量營養(yǎng)元素之一，作為谷胱甘肽過氧化物酶的組成成分，其在人體內(nèi)發(fā)揮著極其重要的作用。人體若長期缺硒可誘發(fā)多種疾病，我國成年人硒攝入量普遍偏低，與醫(yī)學(xué)推薦量有較大差距。硒在自然環(huán)境中分布廣泛，但極不均衡。當(dāng)前，世界上有40多個(gè)國家和地區(qū)缺硒，我國除江西豐城、湖北恩施、陜西紫陽等是天然富硒地區(qū)以外，大部分屬低硒或缺硒地區(qū)。研究表明，蘆筍對硒具有很強(qiáng)的富集能力，鮮蘆筍的硒含量最高可達(dá)17～33μg/kg，遠(yuǎn)高于白菜、胡蘿卜、西紅柿、甜菜和黃瓜等一般蔬菜；也高于豬肉和雞蛋；僅低于海魚、豬肝和海蝦等[21-22]。通過蘆筍富硒栽培，完成蘆筍對硒的生物富集和轉(zhuǎn)化，把高毒、非生物活性的無機(jī)態(tài)硒轉(zhuǎn)化為安全、多功能的生物有機(jī)態(tài)硒，并可加工成各種食品和藥品。富硒蘆筍對于改善和滿足食物鏈中硒的嚴(yán)重不足、提高人們健康水平有重要的應(yīng)用價(jià)值。

1.4 多糖

多糖（polysaccharide）是由多個(gè)單糖分子縮合、失水而成的一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)量豐富的糖類物質(zhì)，屬于重要的生物高分子物質(zhì)，在自然界中分布廣泛、作用重要。研究表明，蘆筍是植物多糖的重要來源之一，其根、莖及種子中均含有較豐富的活性多糖[23]。蘆筍多糖經(jīng)水解可轉(zhuǎn)化為甘露糖、葡萄糖、果糖和半乳糖，其中甘露糖相對較多[24]。蘆筍多糖作為蘆筍重要的活性因子，具有顯著的生理作用，包括抗腫瘤、生理免疫及抗自由基等。目前，國內(nèi)外有關(guān)蘆筍多糖的分離、提純進(jìn)行了較多報(bào)道[23-25]。由于組成蘆筍多糖的單糖種類繁多，連接方式各異，導(dǎo)致多糖結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，且不同蘆筍部位及組織中提取的多糖成分及比例差異較大。

1.5 游離氨基酸與維生素

游離氨基酸是既含氨基（-NH2）又含羧基（-COOH）的有機(jī)化合物。蘆筍中50%以上蛋白質(zhì)以游離氨基酸形式存在，鮮綠蘆筍中游離氨基酸種類齊全，有18～20種之多，其中人體必需氨基酸占總量的26.4%～36.4%。蘆筍游離氨基酸中，天門冬氨酸含量最高，其次為谷氨酸，丙氨酸、亮氨酸、賴氨酸等含量也相對較高[16，26-27]。Li等[27]采用高效液相色譜法分析測定了蘆筍罐頭中的游離氨基酸成分及其含量，認(rèn)為該方法穩(wěn)定、可靠且具有較高的靈敏性。前人研究發(fā)現(xiàn)，蘆筍主莖和頭芽中的氨基酸含量較高，隨著蘆筍嫩莖的不斷生長，氨基氮含量有所下降。蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值評判的重要依據(jù)之一是賴氨酸等8種人體必需氨基酸含量的高低及其構(gòu)成比例，李翠霞等[26]研究表明，蘆筍97-2品系的必需氨基酸指數(shù)（EAAI）為41.13，明顯高于西紅柿、黃瓜，在日常蔬菜中具有較高的蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值。蘆筍的維生素含量普遍高于一般蔬菜，主要包括VC、VB1、VB2、VB6、VA、VE及胡蘿卜素，尤以VC含量最多[16]。100g鮮蘆筍中含VB10.11mg、VB60.09mg、VC22mg、胡蘿卜素220mg。其中VB1是馬鈴薯、黃瓜、西紅柿的5～13倍，VB2是黃瓜、西紅柿、馬鈴薯的15～20倍，VB6的含量高達(dá)4.88×10-2mg/g，遠(yuǎn)高于谷類和其他蔬菜類食品[26]。

2 蘆筍及近緣種的主要藥用功能及其作用機(jī)制

2.1 抗氧化、抗腫瘤及其作用機(jī)制

蘆筍具有顯著的抗氧化作用，并得到了大量動(dòng)物藥效實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。蘆筍多糖具有較好的抗氧化活性，其在大鼠體外體系中可顯著清除DPPH自由基，能顯著抑制紅細(xì)胞溶血及肝線粒體腫大[28]。申梅淑等[29]研究表明，蘆筍表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗衰老功效，蘆筍多糖能有效拮抗衰老小鼠胸腺指數(shù)的下降，促進(jìn)Bcl-2蛋白表達(dá)量增加，而Fas蛋白表達(dá)水平則明顯降低。蘆筍抗衰老作用還表現(xiàn)在其提取物能降低果蠅體內(nèi)脂褐質(zhì)的含量并抑制脂質(zhì)過氧化物（LPO）的生成[24]。小鼠體外抗氧化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蘆筍多糖對羥自由基、超氧陰離子自由基均具較高的清除效率，且高濃度的多糖對體外肝組織的總抗氧化作用起到一定的促進(jìn)作用[30]。此外，馬挺軍等[31]報(bào)道，蘆筍罐頭因含有豐富的黃酮化合物和氨基酸成分，具有較強(qiáng)的清除DPPH自由基及抗氧化能力。除蘆筍多糖外，蘆筍黃酮也表現(xiàn)出較強(qiáng)的總抗氧化能力，其對超氧陰離子自由基、羥自由基等的清除率及對脂質(zhì)過氧化物的抑制率均較高[32-34]。Naquvi等[35]研究表明，蘆筍近緣種總序天門冬（A.racemosus）的根系提取物具備一定的自由基清除活性。

大量研究表明，蘆筍對于腫瘤具備重要的預(yù)防和抵抗功能，這也成為醫(yī)藥學(xué)界研究的最新熱點(diǎn)之一。有關(guān)蘆筍抗腫瘤的機(jī)制，普遍認(rèn)為因?yàn)樘J筍組織蛋白中的一種能使細(xì)胞正常化生長的組分，可直接有效抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。黃玲等[36]研究發(fā)現(xiàn)，10～50μL/mL的新鮮蘆筍汁對SGC-7901細(xì)胞抑制增生作用明顯，濃度越高抑制率越明顯。Chun等[37]從蘆筍近緣種A.cochinchinensis中提取的乙酸乙酯萃取物（EAF-ACE）能有效抑制肝癌細(xì)胞（HepG2）的增殖。Bisht等[38]報(bào)道，蘆筍近緣種A.racemosus提取物中含有的組蛋白（Histone）能控制癌癥細(xì)胞的生長。最新研究發(fā)現(xiàn)，蘆筍皂甙能有效誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，預(yù)測可能憑借增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度、調(diào)控細(xì)胞周期、降低線粒體膜電位等方式實(shí)現(xiàn)[1，39-40]。研究發(fā)現(xiàn)，紅細(xì)胞在抗腫瘤免疫反應(yīng)中具有識別和殺傷腫瘤細(xì)胞的重要功能，在腫瘤免疫中發(fā)揮重要作用，而蘆筍多糖有效增強(qiáng)紅細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)能力[41]。Zhao等[42]最近研究表明，蘆筍中提取的AOP-4、AOP-6和AOP-8三種多糖組分能顯著抵抗人宮頸癌細(xì)胞（Hela）及肝癌細(xì)胞（BEL-7404）的生長活力，尤其是AOP-4濃度僅需達(dá)到10mg/mL，抑制Hela效率便可達(dá)到83.96%。

2.2 降血脂、降血糖及降血壓及其作用機(jī)制

蘆筍的重要活性因子具有降血脂、降血糖及降血壓等重要生理功能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蘆筍中含有的N-丁醇結(jié)構(gòu)物能夠明顯降低高脂喂食小鼠的血脂濃度[43]。馮翠萍等[44]研究表明，富含黃酮類化合物、膳食纖維等活性因子的蘆筍皮能顯著降低大鼠血清總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）以及低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）含量。國際最新研究發(fā)現(xiàn)，蘆筍提取物能通過調(diào)控胰島素的分泌和增加β-細(xì)胞的功能來控制鏈唑霉素誘導(dǎo)的2型糖尿病小鼠的血糖含量[45-46]。對高脂攝入量的小鼠實(shí)驗(yàn)表明，蘆筍浸提物對降低血脂含量及保護(hù)肝臟均具有重要的作用[47]。蘆筍近緣種A.racemosus能調(diào)控血糖、肌酸酐、尿素氮、總膽固醇及甘油三酯等含量，有效改善STZ誘導(dǎo)的小鼠早期糖尿病性腎病的癥狀[48]。Thapa報(bào)道[49]，A.racemosus對降低血壓作用明顯，是一種極具保健價(jià)值的野生植物。Singh等[50]用A.racemosus喂養(yǎng)水牛后，發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)的血漿泌乳素和皮質(zhì)醇含量均有增加，但血漿總膽固醇和低密度脂蛋白濃度均下降。蘆筍另一近緣種A.falcatus（Linn.）中的內(nèi)酯成分能顯著抑制人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞株（HUVECs）的增殖生長，具抗血管生成活性[51]。

2.3 減肥、免疫調(diào)控及其作用機(jī)制

肥胖癥（obesity）作為一種慢性病，世界衛(wèi)生組織（WHO）估計(jì)它是人類目前面臨的最容易被忽視，但發(fā)病率卻在急劇上升的一種疾病。除人類外，許多哺乳動(dòng)物也面臨患肥胖癥的威脅。研究發(fā)現(xiàn)，蘆筍及其野生近緣種對于人類和動(dòng)物均具備良好的減肥功效[52]。巨噬細(xì)胞是扮演清道夫角色的免疫細(xì)胞，具有重要的生理功能。研究表明，不同劑量的蘆筍多糖對小鼠腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬功能、溶血素和溶血空斑形成及淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)化率均具有明顯的促進(jìn)作用[53]。Gautam等[54]報(bào)道，用蘆筍近緣種A.racemosus根提取物注射小鼠后能明顯增加百日咳抗體的濃度，有效降低發(fā)病及死亡率。蘆筍活性因子還表現(xiàn)出一定的抗疲勞功效，蘆筍皮能提高小鼠運(yùn)動(dòng)耐力，改善新陳代謝體系，抗疲勞作用明顯[55]；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，A.racemosus能有效緩解小鼠大腦的記憶缺失，增強(qiáng)其記憶功能[56]。中醫(yī)上常用A.cochinchinensis來治療與肺脾相關(guān)的疾病，從其根中提取的多糖等活性因子能增加小鼠大腦、肝臟及血液中的超氧化物歧化酶（SOD）活性，并降低丙二醛（MAD）含量，并能改善其睡眠、增強(qiáng)綜合免疫力[57-58]。

3 討論與展望

蘆筍作為含有多種生物活性因子并具備重要營養(yǎng)和藥用功能的蔬菜，日益受到全世界的重視，目前，其產(chǎn)業(yè)和科研在我國發(fā)展十分迅速。相比以前的國內(nèi)生產(chǎn)主要用于出口的情形，現(xiàn)在國內(nèi)消費(fèi)市場正在不斷擴(kuò)大，人們正逐漸認(rèn)識其作為重要的營養(yǎng)和藥用型功能蔬菜的多種生理功能，并有望成為尋常百姓家餐桌上的美味佳肴。除可鮮食外，蘆筍加工產(chǎn)業(yè)鏈長，可生產(chǎn)加工出蘆筍茶、蘆筍酒、蘆筍罐頭和蘆筍飲料等高附加值產(chǎn)品，是一種不可多得的食品資源，其在食品、醫(yī)藥、動(dòng)物營養(yǎng)等領(lǐng)域應(yīng)用開發(fā)前景廣闊。隨著其多種生理功能的日益受到關(guān)注，有關(guān)其減肥、抗氧化、抗腫瘤、降血壓、降血脂和降血糖等作用機(jī)制及應(yīng)用正成為全球醫(yī)藥界研究的新熱點(diǎn)。后續(xù)研究應(yīng)在以下方面進(jìn)一步尋求突破：

a.突出蘆筍及近緣野生種的重要營養(yǎng)及藥用功能的正面宣傳，讓更多的國人對這一重要養(yǎng)生保健功能型蔬菜加以認(rèn)識，在宣傳蘆筍功能的同時(shí)注重強(qiáng)調(diào)蘆筍的飲食文化，提升內(nèi)涵。

b.重點(diǎn)加強(qiáng)蘆筍重要的生理活性因子的生物積累、運(yùn)轉(zhuǎn)、生物合成及代謝的基礎(chǔ)性研究，并對蘆筍的藥用功能的作用機(jī)制加強(qiáng)動(dòng)物模型驗(yàn)證及藥代動(dòng)力學(xué)研究，利用蘆筍的優(yōu)良特性綜合研發(fā)蘆筍相關(guān)食用營養(yǎng)保健品及人類用的臨床藥品。

c.當(dāng)前蘆筍在加工過程中，無論是鮮食還是作加工產(chǎn)品，均有約占40%～50%的大量蘆筍下腳料遭到浪費(fèi)，而這些廢棄物中卻含有豐富的活性因子。今后應(yīng)著眼于蘆筍下腳料的綜合高值化循環(huán)利用，探討多種可能的利用途徑，增加其綜合經(jīng)濟(jì)附加值。

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