近年來國外黑果腺肋花楸提取純化及功能作用研究進展

孫婉婷 ，王賽 ，王猛 ，李慧 ，徐海濤*，周泉城 *

1. 山東理工大學農(nóng)業(yè)工程與食品科學學院食品科學系（淄博 255049）；2. 農(nóng)產(chǎn)品功能化技術山東省高校重點實驗室（淄博 255049）；3. 淄博市鐵山林場（淄博 255000）

黑果腺肋花楸（Aronia melanocarpa Elliot），也稱為黑野櫻莓，屬薔薇科，是在潮濕的樹林和沼澤中發(fā)現(xiàn)的一種落葉灌木，來自于北美[1]。營養(yǎng)價值豐富，研究數(shù)據(jù)表明，每100 g黑果腺肋花楸果實中含有1 480 mg花青素、664 mg原花青素，是迄今為止植物中測量花青素和原花青素的最高值[2]。

我國于20世紀90年代在遼寧省開始引種栽培，由于該樹種在我國栽培時間不足30年，相較于其他國家，我國研究者對黑果腺肋花楸中活性物質(zhì)提取純化工藝相對傳統(tǒng)，且提取用料未完全利用黑果腺肋花楸價值。

黑果腺肋花楸具有很高的藥理活性，國外學者對其進行廣泛研究，發(fā)現(xiàn)黑果腺肋花楸具有抗菌[3]、預防心血管疾病[4]、降低膽固醇[5]、預防重金屬疾病[6-7]等作用。研究就國外黑果腺肋花楸活性成分提取純化工藝及功能作用進展方面展開論述，以期為國內(nèi)黑果腺肋花楸研究提供參考。

1 活性物質(zhì)提取純化工藝

1.1 提取原料

近五年，國內(nèi)逐漸開展黑果腺肋花楸活性物質(zhì)提取工藝研究，其常見提取原料為黑果腺肋花楸果汁及果渣，而從樹葉中提取活性物質(zhì)較為少見。Aleksandra等[8]對黑果腺肋花楸的莖、葉和漿果中的活性物質(zhì)進行分析，結(jié)果表示樹葉中的多酚含量及黃酮含量最高，其中多酚達131.53 mg/g，黃酮含量為88.64 mg/g，在黑果腺肋花楸樹葉中總酚類濃度是其漿果濃度的10倍。Lee等[9]探討多酚是否受植物成熟期影響，即最佳多酚提取期，提取了3個不同生長時期黑果腺肋花楸樹葉中的多酚，以取樣日期區(qū)分幼葉、成熟葉及老葉，加入70%甲醇超聲提取，對提取多酚進行抗氧化測定。結(jié)果表明DPPH自由基清除率的EC50大小為：幼葉（122.9±3.6 mg/L）＞成熟葉（153.8±3.4 mg/L）＞老葉（304.1±6.9 mg/L），說明幼葉的抗氧化能力強。Pirvu等[10]對黑果腺肋花楸樹葉提取物組成進行分析，研究發(fā)現(xiàn)其多酚類物質(zhì)以槲皮素、沒食子酸及咖啡因喹酸衍生物為主。而我國對黑果腺肋花楸樹葉的研究開發(fā)利用較少，只在提取方面有所報道[11]，其他方面如組成、藥理活性、功能性質(zhì)、應用開發(fā)研究卻鮮有報導。因此，我國對黑果腺肋花楸研究可以充分利用其葉、渣等副產(chǎn)物，深入研究其組成性質(zhì)活性功能，從而展開高值化加工、開發(fā)相關產(chǎn)品，如化妝品、生物制藥、保健食品、醫(yī)用食品等。

1.2 提取方法

我國研究者對黑果腺肋花楸中活性物質(zhì)提取純化工藝相對傳統(tǒng)，大多采用溶劑提取法，且未對活性物質(zhì)種類和結(jié)構進行具體分析，研究深度不夠。國外學者對黑果腺肋花楸活性物質(zhì)的提取技術多樣，不同方法提取的黑果腺肋花楸活性物質(zhì)含量往往不同。Wangensteen等[12]使用80%乙醇作為溶劑，采用冷凝雙回流提取法提取黑果腺肋花楸漿果，酚類物質(zhì)含量達98～175 mg/g。Yuan等[13]研究發(fā)現(xiàn)黑果腺肋花楸400 MPa壓力下總酚和花青素含量最高，總酚含量達10.40±0.62 mg/g，花青素含量達3.79±0.16 mg/g。Worsztynowicz等[14]采用蒸餾水、0.75%乙酸和甲醇混合物、水和乙酸混合物作為提取溶劑，對凍干的黑果腺肋花楸超聲提取，研究提取物對α-淀粉酶和脂肪酶的抑制作用；Aleksandra等[8]研究亞臨界水在溫度130 ℃、壓力35 bar、料液比1︰20（g/mL）的條件下水分含量10%的黑果腺肋花楸中的莖、葉及漿果中的多酚、黃酮提取效果，其中漿果中多酚含量為13.88 mg/g。Brazdauskas等[15]采用加壓液體萃取法對黑果腺肋花楸果渣進行提取，優(yōu)化后提取出的多酚含量達236.6 mg/g，產(chǎn)量達72.5%。綜上，提取效果依次為：加壓液體萃取法、冷凝雙回流提取法、亞臨界水提取法及加壓處理法。

1.3 純化方法

D’alessandro等[16]采用惠普XAD-7樹脂對提取出的黑果腺肋花楸進行純化，使用70%乙醇在20 ℃條件下吸附解離，結(jié)果表明提取出的黑果腺肋花楸總酚含量高達82%，總花青素含量達92%，抗氧化能力達84%。此研究采用大孔樹脂吸附純化方法，其成本低、效率高。綜上，近幾年，國內(nèi)外對黑果腺肋花楸純化的研究報道幾乎沒有。因此，國內(nèi)外對于黑果腺肋花楸的多酚純化工藝仍以傳統(tǒng)方法為主，未有針對性的創(chuàng)新純化技術和方法。

2 功能作用

2.1 抗氧化作用

黑果腺肋花楸是水果中多酚含量最豐富的來源之一，其含有類黃酮、花青素和咖啡酸衍生物等類化合物，擁有較強的抗氧化能力[17]。Bijak等[4]研究了黑果腺肋花楸提取物對氧化亞硝酸鹽引起的硝化損傷和氧化損傷的影響，在纖維蛋白原中加入了黑果腺肋花楸提取物，提取物消除了過氧化氫對纖維蛋白原聚合的抑制作用，顯著減少了酪氨酸硝化及高分子蛋白質(zhì)的形成，證明黑果腺肋花楸提取物可以對人體纖維蛋白原分子的氧化和硝化起保護作用。Privu等[10]通過DPPH自由基清除能力，測得黑果腺肋花楸多酚提取物抗氧化能力強于其參照物，隨后進行體內(nèi)耐受性試驗，對兔子背側(cè)區(qū)域尾部皮膚進行刮除損傷，在涂抹黑果腺肋花楸提取液后，重新生長出健康、柔軟的外皮，表明黑果腺肋花楸提取物具有很好的皮膚耐受性，可作為抗氧化藥物使用。

2.2 降脂作用

黑果腺肋花楸對脂肪酶有顯著的抑制作用，可利用開發(fā)為預防或調(diào)節(jié)肥胖的功能性食品。Worsztynowicz等[14]研究發(fā)現(xiàn)，黑果腺肋花楸提取物中存在多酚化合物，可以抑制胰腺α-淀粉酶活性和脂肪酶活性，反相色譜法和高效液相色譜法測量分析表明，黑果腺肋花楸中的綠原酸和氫苷三糖苷分別是胰腺α-淀粉酶和脂肪酶的強抑制劑。Kim等[18]調(diào)查了在腸道脂質(zhì)代謝中，黑果腺肋花楸提取物基因的表達。使用100 μg/mL的黑果腺肋花楸提取物培育Caco-2細胞，通過PCR技術分析發(fā)現(xiàn)黑果腺肋花楸提取物改變了Caco-2中細胞中膽固醇通量的基因表達，促進膽固醇向腸道內(nèi)腔流出。在黑果腺肋花楸多酚提取物的影響下，mRNA水平上SIRT-1和SIRT-3因子顯著增加，SIRT-1和SIRT-3因子為調(diào)節(jié)脂質(zhì)機制的顯著因素，從而抑制脂肪酸和膽固醇的合成。

2.3 抗炎、抗病毒、抗癌作用

黑果腺肋花楸還具有一定的抗炎、抗病毒及抗癌癥作用。Valchevakuzmanova等[19]比較研究了黑果腺肋花楸果汁和硫唑嗪在大鼠結(jié)腸炎模型中的作用，首先使用三硝基苯磺酸誘導大鼠患結(jié)腸炎，隨后飼喂大鼠兩周3個不同濃度的黑果腺肋花楸果汁及柳氮磺嘧啶，通過研究細胞壞死區(qū)域、細胞壁厚度等宏觀和組織病理標準，發(fā)現(xiàn)黑果腺肋花楸果汁功效不低于硫唑嗪，改善了大鼠的結(jié)腸炎。Appel等[17]研究發(fā)現(xiàn)，黑果腺肋花楸提取物可以阻止人體外圍細胞內(nèi)TNF-α，IL-6和IL-8的釋放，并且在巨噬細胞內(nèi)與亞硒酸鈉協(xié)同作用，抑制促炎介質(zhì)的釋放。

Park等[20]研究發(fā)現(xiàn)黑果腺肋花楸組分表現(xiàn)出抗流感病毒的抗病毒活性。在體外試驗中，將100個血小板的H1N1病毒和0.062 5～1 mg的黑果腺肋花楸提取物混合在200 μL的PBS緩沖液中，在37 ℃條件下培養(yǎng)1 h。評價黑果腺肋花楸提取物對H1N1病毒的抑制效果，使用奧斯韋他作為對比試驗，研究結(jié)果表明，盡管黑果腺肋花楸提取物有效性低于奧斯韋他，但其對細胞毒性較小，主要通過靶向HA蛋白抑制流感病毒復制。在體內(nèi)治療小鼠模型中，黑果腺肋花楸提取物中的鞣花酸和楊梅黃酮，可以保護小鼠免于死亡，體現(xiàn)其抗病毒潛力。

Sharif等[21]研究了黑果腺肋花楸果汁對老鼠胚胎癌癥的影響，黑果腺肋花楸果汁可以使腫瘤抑制因子p56和p73上調(diào)，從而抑制細胞分化，觸發(fā)細胞凋亡。其有選擇性地殺死了未分化的胚胎癌細胞，對正常的NIH3T3纖維母細胞和分化的胚胎癌癥細胞沒有顯著影響，體現(xiàn)了一種分化療法。

2.4 抗心血管疾病

黑果腺肋花楸可在預防冠狀動脈疾病中發(fā)揮潛在功能作用。內(nèi)皮祖細胞可以預防動脈斑塊破裂和粥樣硬化，但血管緊張素轉(zhuǎn)換酶Ⅱ可能在動脈粥樣硬化和斑塊破裂中損害內(nèi)皮祖細胞的血管生成功能。Parzonko等[22]從年輕志愿者身上分離內(nèi)皮祖細胞，添加黑果腺肋花楸花青素提取物，在纖連蛋白錫板上培養(yǎng)。結(jié)果顯示，花青素提取物激活了Nrf2轉(zhuǎn)錄因子及HO-1因子的表達，使其粘附纖連蛋白，在體外的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶Ⅱ電位降低，保護內(nèi)皮祖細胞。黑果腺肋花楸在冠狀動脈中的血管內(nèi)皮依賴癥也起到了一定作用，Kim等[23]研究發(fā)現(xiàn)，黑果腺肋花楸果汁中的花青素和綠原酸會使Akt和eNOS發(fā)生氧化磷酸化反應，并且通過抑制血管活性前列腺素的形成，及內(nèi)皮衍生的超極化因子介導反應，從而起到松弛作用。

2.5 其他作用

黑果腺肋花楸除以上功效外，還具有其他作用。黑果腺肋花楸多酚提取物可以抑制鎘誘發(fā)的過氧化氫積累和在骨組織中氧化應激進程，提高了鎘暴露下骨的抗氧化能力，防止骨骼損傷[24]。黑果腺肋花楸中的酚類物質(zhì)還可以在食品保鮮貯藏方面起作用，食品腐敗與pH變化有關，因此pH指示凝膠可以判斷食品新鮮程度。Halasz等[25]將黑果腺肋花楸與殼聚糖混合制備，得到pH指示膜，黑果腺肋花楸中的酚類成分與殼聚糖的羥基和游離胺基團相互作用，使得指示膜在酸性條件下可保持完整并具有很好的耐水性。

3 結(jié)語與展望

近年來，隨著生命科學及生物制藥技術的發(fā)展，黑果腺肋花楸的研究在食品、飲料、藥品和保健品領域應用受到廣泛關注，因其功能的多樣性，黑果腺肋花楸原料出現(xiàn)了供不應求的局面。國外提取黑果腺肋花楸技術多樣，如采用超高壓技術、亞臨界水提取技術等，但國內(nèi)提取黑果腺肋花楸技術僅限于超聲提取，無法實現(xiàn)大規(guī)模制備，隨著研究的深入，相信會出現(xiàn)提高生產(chǎn)效率的提取純化技術。研究表明黑果腺肋花楸中多酚、花青素、黃酮等活性物質(zhì)含量豐富，在抗氧化、抗癌、抗炎、降血脂等方面具有顯著的生物活性。歐美亞洲等國家對黑果腺肋花楸研究更深入，對其功能作用的研究已經(jīng)進入到分子細胞水平，在原有研究基礎上進一步深化，逐漸形成理論研究體系。我國對黑果腺肋花楸的研發(fā)起步較晚，多數(shù)研究僅探索了黑果腺肋花楸提取技術，相關機理研究罕有報道。針對此現(xiàn)狀，我國研究者可嘗試學習借鑒國外相關經(jīng)驗，在以后的研究中可以考慮以下幾個方面：

（1）提取原料選擇合理，采用先進宜產(chǎn)業(yè)化的活性成分提取純化技術。閃式提取技術近年來受到廣泛關注[26]，該法具有提取效率高、操作簡單、提取的多酚物質(zhì)結(jié)構不易被破壞等優(yōu)點，其在黑果腺肋花楸提取工藝中未見報道，可利用此法提高提取黑果腺肋花楸產(chǎn)量。其單體組成將提取工藝與純化工藝結(jié)合，可以提高多酚的回收效率。研究提取黑果腺肋花楸副產(chǎn)物，如果汁、果渣及樹葉的活性成分，并對其進行穩(wěn)態(tài)化研究，提高黑果腺肋花楸的利用價值。

（2）黑果腺肋花楸組成成分及功能活性物質(zhì)未被闡明，部分功能活性尚未展開研究。應加大黑果腺肋花楸功能作用上的研究力度，探討體內(nèi)作用機制，達到高生物療效，該領域研究具有十分重要現(xiàn)實意義。

（3）針對性開發(fā)其功能強的功能性產(chǎn)品，如減肥、抗衰老等。以黑果腺肋花楸活性成分為主的食品藥品研發(fā)產(chǎn)業(yè)尚未出現(xiàn)，相較歐美亞洲等成熟的黑果腺肋花楸產(chǎn)品，該產(chǎn)業(yè)正處于發(fā)展階段，故潛力大，黑果腺肋花楸在我國發(fā)展具有廣闊前景。