根皮苷研究進展

譚飔，周志欽，2

1(西南大學(xué)園藝園林學(xué)院，重慶，400716)2(南方山地園藝學(xué)教育部重點實驗室，重慶，400715)

根皮苷又名根皮甙(phloridzin或phlorizin)，是根皮素的葡萄糖苷，化學(xué)名稱為1-(2-(beta-D-吡喃葡萄糖氧基)-4，6-二羥基苯基)-3-(4-羥基苯基)-丙酮，分子式為C21H24O10，相對分子質(zhì)量為436.41，屬于黃酮類中的二氫查爾酮類物質(zhì)［1］。從1835年根皮苷在蘋果樹中分離至今，根皮苷的研究已有一百多年的歷史。根皮苷主要存在于蘋果樹的葉，莖，樹皮中，在其他植物中也有少量存在。根皮苷具有降低血糖、改善記憶力、抗氧化、抗癌等多種重要的生物活性［2－4］，在新型藥物和天然保健食品開發(fā)中具有廣泛的應(yīng)用前景。本文主要概述了根皮苷的合成分布，分析檢測，生物活性以及開發(fā)利用現(xiàn)狀，并展望其應(yīng)用前景。

1 根皮苷的合成、分布與含量變化

根皮苷的合成途徑與一般的黃酮類化合物的合成途徑不同。Gosch等人［1，5］詳細(xì)報道了蘋果中根皮苷合成的主要途徑，合成根皮苷的前體物質(zhì)是丙二酸單酰輔酶A(Malonyl-CoA)和p-香豆酰輔酶A(p-coumaroyl-CoA)。首先，p-香豆酰輔酶A通過 NADPH途徑生成4-氫化肉桂酰輔酶A(4-hydroxydihydrocinnamoyl-CoA);然后，丙二酸單酰輔酶A和4-氫化肉桂酰輔酶A在茶兒酮合成酶作用下生成根皮素;最后，根皮素葡糖基化生成根皮苷。根皮苷合成過程中需要多種基因和酶的參與、調(diào)控。Dare等［6］人的最近研究發(fā)現(xiàn)烯酰還原酶類似基因(enoyl reductaselike)ENRL-3和ENRL-5很有可能是促成根皮苷合成的關(guān)鍵基因。根皮苷的合成途徑已經(jīng)闡明，參與合成根皮苷的同工酶和基因還有待于進一步分析明確。

根皮苷主要存在于薔薇科蘋果屬植物中，菊科、杜鵑花科、豆科、殼斗科、百合科等植物中也報道有根皮苷的存在，但含量較少［1］。近年來，在荔枝果皮、杜梨葉、鎖陽等植物中也發(fā)現(xiàn)有根皮苷的存在，其含量都較少，但在甜茶多穗柯中有大量的根皮苷［7－10］?？偟恼f來，蘋果屬植物是根皮苷的主要來源，可以作為提取根皮苷的原料加以利用。蘋果樹枝、葉、樹皮等中都含有大量的根皮苷。根皮苷在蘋果果實中的分布集中在種子和果皮上。根皮苷的含量主要受遺傳因素的影響，早在1995年，Jham［11］報道了根皮苷在不同種類的蘋果中含量差異較大。遺傳因素是影響根皮苷含量的最主要因素，外部生長環(huán)境如海拔、光照等也會影響根皮苷的含量。根皮苷在植物體中的含量隨著生長發(fā)育的不同，在不同的物候期有顯著的差異。根皮苷的年周期動態(tài)變化與地上部和地下部的交替生長動態(tài)有關(guān)［12］。

2 根皮苷的提取和分離純化

根皮苷不易溶于水，易溶于有機溶劑，其提取方法同其他酚類物質(zhì)的提取方法類似，主要用有機溶劑提取法，微波輔助提取法和超聲波輔助提取法等［8－9］。粗提得到的根皮苷雜質(zhì)含量高，需要分離純化以達到進一步利用的要求。目前，分離純化根皮苷的主要方法有:大孔樹脂吸附法、聚酰胺層析柱分離法、化學(xué)萃取法、陰離子交換樹脂法、高效離心分配色譜法(HPCPC)和高速逆流色譜法(HSCCC)［13－15］。李勝華等［16］利用大孔樹脂D－101純化多穗柯中的根皮苷效果好，純度高達95.6%;董華強等［17］利用大孔吸附樹脂ADS-7分離純化的根皮苷，純度能夠達到80%，然后通過柱層析和乙醇水溶液結(jié)晶獲得含量高達99.8%的高純度根皮苷。李榮濤等［14］報道，HPCPC方法能從蘋果樹枝根皮苷初提物中分離純化出高純度的根皮苷，根皮苷的回收率高達98.1% 。此外，Xü［18］利用HSCCC從蘋果樹皮中分離純化的根皮素純度也是高達98.2%。其中，HPCPC技術(shù)由于其使用范圍廣，操作成本低、高效、快速、高回收率等特點廣泛用于天然產(chǎn)物分離純化［19］?？偟目磥?，不同的方法均能到達分離純化根皮苷的目的，但各有優(yōu)缺點。大孔樹脂法和柱層法分離時間長，操作步驟繁瑣，消耗大量的有機溶劑，一般用于大量樣品的制備。HPCPC、HSCCC以及與其他檢測技術(shù)的聯(lián)用存在儀器設(shè)備昂貴，一次樣品制備量少等問題，但由于操作簡便，分離效果好已經(jīng)廣泛運用于根皮苷的實驗研究分析中。

3 根皮苷的生物活性

3.1 根皮苷與植物的生理相關(guān)性

根皮苷與植物的生長發(fā)育以及抗逆性等生理現(xiàn)象有密切關(guān)系。根皮苷能抗多種病原菌，如蘋果黑星病，火疫病等。但是，根皮苷對某些植物的生長會有抑制作用［1］。張江紅［20］報道，低濃度的根皮苷能促進平邑甜茶幼苗的生長，但是根皮苷濃度過高會造成植株重茬障礙。Ascencio-Cabral等人報道［21］，3.0 mg/L的根皮苷能夠促進番木瓜胚胎的再生，尤其能夠促進根的生長。因此，根皮苷作為植物生長調(diào)節(jié)劑時，其用量是重點考慮因素。根皮苷還與植物的抗逆性有關(guān)，Petkovsek［22］研究發(fā)現(xiàn)，感染瘡痂病的蘋果葉片中根皮苷的含量明顯升高。

3.2 降血糖作用

糖尿病是威脅人類健康的重大疾病，糖尿病的典型癥狀是高血糖。目前治療糖尿病的主要藥物有傳統(tǒng)的磺酰脲類、雙胍類和一些新型降糖類藥物如羅格列酮、吡格列酮等。其作用機制大多是促進胰島素的分泌或者增加胰島素的敏感性［23］?，F(xiàn)有大量研究表明根皮苷具有降低空腹血糖的作用，根皮苷降低血糖的機理在于競爭性的抑制了葡萄糖轉(zhuǎn)運載體(SGLTs和 GLUTs)對葡萄糖分子的運輸［2］。董華強［3，24］報道，從多穗柯中分離純化的根皮苷能降低糖尿病小鼠的血糖、甘油三酯、總膽固醇等含量，對防治糖尿病有積極作用，并且經(jīng)水楊酸?；揎椇蟮母ぼ盏慕笛悄芰颓宄杂苫芰Ρ雀ぼ諒姟hao報道［25］，根皮苷能明顯改善2型糖尿病小鼠高血糖癥狀，但并未改善肝臟胰島素狀況。膳食中的根皮苷能降低小鼠血糖，改善糖尿病小鼠的脂代謝狀況，減少胰島素抵抗，提高高密度脂蛋白含量，降低低密度脂蛋白含量，對于糖尿病的典型“三多一少”癥狀也有改善作用，并且改變與檸檬酸循環(huán)，糖異生作用、脂肪酸代謝有關(guān)的肝臟基因的表達［26－27］。此外，根皮苷對高血糖小鼠內(nèi)腸中sglt1，cyp2b10，ephx1和腎臟中g(shù)lut2基因的過表達有抑制作用［28］。但是，由于根皮苷口服不易吸收，在小腸中容易被根皮苷水解酶水解導(dǎo)致生物利用度降低，以及選擇性差等問題，尚未被開發(fā)成降糖類藥物［29－30］。因此，根皮苷在體內(nèi)的代謝情況，降糖效率值得進一步深入研究。

3.3 抗氧化作用

抗氧化劑的研究一直是食品營養(yǎng)學(xué)研究的重點。張澤生等［31］人研究表明，根皮苷對于高脂膳食導(dǎo)致的氧化損傷的果蠅具有明顯保護作用，增強SOD和CAT活性，能夠顯著延長果蠅壽命，具有較強的抗氧化作用。Vasantha Rupasinghe表明［32］，根皮素的抗氧化活性強于根皮苷，但兩者的活性均強于VE，可以抑制多元未飽和脂肪酸的氧化。正因為根皮苷的抗氧化性，能夠顯著延長酵母的壽命，因此根皮苷在延緩衰老及研究抗衰老藥物方面引起了廣泛關(guān)注［33］。

3.4 其他活性

根皮苷除了降血糖，抗氧化等生物活性外，其抗炎、抗癌等作用也有報道。馮天艷報道［34］根皮苷對CCL4導(dǎo)致的小鼠急性肝損傷有保護作用，與對照組相比，肝組織有明顯的改善。此外，Chang研究［35］發(fā)現(xiàn)，根皮素具有較強的抗炎活性，通過阻礙MAPK和NF-kB來抑制促炎因子的表達。根皮苷對于由炎癥導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松癥狀有良好的預(yù)防作用［36］。根皮苷還可以起到天然的植物雌激素的作用，雙向調(diào)節(jié)雌激素，預(yù)防疾病的發(fā)生［37］。根皮苷類似物可以作為平衡性核酸轉(zhuǎn)運蛋白(hCNTS)抑制劑，這種抑制劑具有抗癌，抗病毒和保護心血管等作用［38］。此外，根皮苷還具有殺菌、保護神經(jīng)系統(tǒng)、改善記憶等作用［4］。

4 根皮苷的利用

根皮苷主要從蘋果樹中提取獲得。在工業(yè)中，蘋果加工后剩下的蘋果渣中含有豐富的根皮苷，也可以作為提取根皮苷的原料［39］。根皮苷能夠降血糖，具有抗腫瘤、抗過敏、抗氧化活性，在食品、美容和保健品行業(yè)都有潛在的利用價值。

4.1 食品

根皮苷已經(jīng)批準(zhǔn)成為食品添加劑。根皮苷是蘋果中的特征性酚類物質(zhì)，由于種類、產(chǎn)地等問題，不同蘋果中根皮苷的含量差異較大，因此，根皮苷的含量可作為區(qū)分蘋果汁產(chǎn)地和質(zhì)量的一個指標(biāo)［40］。根皮苷能夠促進染料木黃酮(genistein，染料木素，抑制腫瘤細(xì)胞的生長轉(zhuǎn)移)的吸收利用，開發(fā)富含根皮苷和染料木黃酮的功能性食品在癌癥預(yù)防和治療上有廣闊的市場前景［41］。根皮苷是一種甜度非常高的天然甜味劑，可以作為甜食愛好者的糖尿病人的糖類替代食品［2］。根皮苷被多酚氧化酶氧化后生成的產(chǎn)物可以轉(zhuǎn)化生成亮黃色的染料，這種染料的水溶性強，可用于食品加工業(yè)，替代人工染料，避免人工合成色素帶來的毒害作用［42］。根皮苷無論是作為食品添加劑還是功能性食品的開發(fā)利用都有潛在的應(yīng)用價值。

4.2 醫(yī)藥

由于根皮苷容易在人體內(nèi)水解生成根皮素，并且根皮苷在小腸內(nèi)的吸收率低，因此根皮苷常和其他化合物設(shè)計成為高分子聚合物用于藥物的研發(fā)。Sakuma 等［27，43］設(shè)計的 γ-谷氨酸根皮苷聚合物，避免了根皮苷水解產(chǎn)生的毒性，并且該化合物穩(wěn)定，可以通過抑制Na+葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白(SGLT1)的活性來阻礙葡萄糖的吸收，是安全的口服類降糖藥物。

4.3 美容

愛美之心，人皆有之。抗氧化，抗衰老，美白是美容產(chǎn)品重點關(guān)注的問題。根皮苷的抗氧化活性和抗衰老功能已經(jīng)得到現(xiàn)代科學(xué)研究證實。根皮苷的水解產(chǎn)物根皮素能競爭性地抑制酪氨酸酶活性，干擾黑色素的合成，其美白效果優(yōu)于市面上的許多美白產(chǎn)品［44］。但要注意的是，根皮苷通過激活cAMP信號通路，增加酪氨酸酶基因的表達，會導(dǎo)致黑色素的生成［45］。

5 問題與展望

根皮苷作為一種天然生物活性物質(zhì)，具有較強的抗氧化活性和明顯的降血糖功能，在食品，醫(yī)藥等方面都有較好的市場前景。目前，雖然根皮苷的研究時間已逾百年，但是根皮苷的研究應(yīng)用仍然存在諸多問題。主要有:(1)根皮苷在蘋果屬植物及其近緣屬植物中的含量評價數(shù)據(jù)少，這不僅阻礙了根皮苷的加工利用，也阻礙了我國豐富的野生蘋果資源的利用;(2)根皮苷的抗氧化、抗癌等生物活性仍缺乏實驗數(shù)據(jù)和臨床數(shù)據(jù)的支持;(3)根皮苷的降血糖功能及其生物利用度有待于深入研究。未來對根皮苷的深入研究應(yīng)關(guān)注如下2個方面:一方面分析評價根皮苷在我國豐富的野生蘋果資源中的含量，并優(yōu)化根皮苷的提取純化工藝:另一方面加強根皮苷的生物活性的研究，尤其是降糖方面的研究，突破根皮苷生物利用度低的難題?？傊S著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，化學(xué)、食品以及醫(yī)學(xué)等學(xué)科交叉領(lǐng)域的不斷發(fā)展，根皮苷在食品，保健品和藥品中將有廣闊的應(yīng)用前景。

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