青花椒生物活性及作用機制研究進展

陳 蕾，張鋒倫，孫達鋒，張衛(wèi)明

(南京野生植物綜合利用研究院，江蘇 南京 210042)

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青花椒生物活性及作用機制研究進展

陳 蕾，張鋒倫，孫達鋒，張衛(wèi)明*

(南京野生植物綜合利用研究院，江蘇 南京 210042)

青花椒(ZanthoxylumschinifoliumSieb. et Zucc.)作為一種重要的香料植物，主要分布于包括中國在內(nèi)的亞洲國家，在美洲、非洲及大洋洲的熱帶和亞熱帶地區(qū)也有分布。由于青花椒含有豐富的揮發(fā)油、生物堿、酰胺類化合物等成分，使其在食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和日化行業(yè)中具有巨大的應用潛力。本文在介紹了青花椒主要化學成分的基礎上，綜述了青花椒主要生物活性如抗菌、鎮(zhèn)痛、抗癌、保護心血管等，最新研究表明青花椒還具有抗病毒、提高機體免疫力、促進牙周膜干細胞分化為成骨細胞等活性。此外，青花椒抑制脂質(zhì)細胞分化，開發(fā)減肥產(chǎn)品將成為青花椒一種新的應用。本文還綜述了藥理學和毒理學研究進展，從多個角度闡述青花椒在不同領域應用的重要性。

青花椒；成分；生物活性；作用機制

花椒、胡椒、肉桂、丁香等天然植物香料由于其具有出色的抗氧化、抗菌等活性，幾個世紀以來，人們一直將香料作為食品防腐劑和藥用植物使用[1-6]。青花椒(ZanthoxylumschinifoliumSieb. et Zucc.)是花椒屬植物的一種，能在平原至海拔800 m以下的山地疏林、灌木叢中或巖石旁等多類生境種植，在中國具有較大的種植面積，四川金陽、重慶江津、貴州、云南等地已經(jīng)把青花椒作為主要經(jīng)濟作物之一[7]。最初，國內(nèi)外學者的研究主要集中在青花椒的化學組分、分離提取工藝、生物活性等。隨著傳統(tǒng)中醫(yī)學的發(fā)展，近年來青花椒一些新的生物活性被發(fā)現(xiàn)，其作用機制也成為新的研究熱點。相關研究成果不僅有助于促進青花椒的綜合利用，而且有助于推動青花椒在中國乃至全世界的的推廣應用和工業(yè)化生產(chǎn)。

1　青花椒中分離的化學成分

目前的研究表明，青花椒的活性成分主要有揮發(fā)油、生物堿、酰胺類化合物、香豆素和木質(zhì)素等，另外還含有一些含量較少的成分如烴類、甾醇、黃酮和脂肪酸等[8-10]。青花椒果皮中揮發(fā)油含量為0.7%～9%，是香氣的主要來源[11-12]，利用GC-FID 和GC-MS等技術，研究者們發(fā)現(xiàn)青花椒精油中的香氣中包含高達120多種化合物[13-16]，其中，芳樟醇(28.2%)、檸檬烯(13.2%)和檜烯(12.1%)含量最高，其次是月桂烯(6.12%)、乙酸芳樟酯(3.9%)、4-萜品烯醇(3.72%)和β-水芹烯(3.38%)。從感官上說，青花椒香氣成分要高于其他花椒品種，且具有較強的麻味。酰胺可能是青花椒麻味成分的主要來源，其中烷基酰胺羥基α-山椒素是引起刺痛感的主要成分[17]，主要分布在青花椒果皮中，但從花、葉中也能分離得到[18]。從青花椒中還分離到青花椒堿，這是從花椒屬植物中發(fā)現(xiàn)的第一個4-哇琳酮類生物堿[9]。在青花椒果皮中，生物堿的含量在1%左右，除果皮外，青花椒根皮中也分離出青花椒堿[19]。香豆素[20]和木質(zhì)素[21]類化合物因具有顯著的生物活性也越來越多的被分離出來。

2　青花椒的生物活性

青花椒是一種藥用植物，幾個世紀以來一直被廣泛應用，其藥理學活性也一直在被研究。下面主要綜述青花椒的生物活性。

2.1抗菌活性

高逢敬等[22]在對青花椒香氣的抑菌實驗中發(fā)現(xiàn)，青花椒香氣對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、黑曲霉、白地霉、熱帶假絲酵母、產(chǎn)朊假絲酵母、煙曲霉均有抑制作用，但是不同產(chǎn)地的青花椒對菌的抑制效果不同，洪雅青花椒對前四種菌抑制效果較好，而金陽青花椒則對后三種菌的抑制作用較好，并且水蒸氣蒸餾法得到的青花椒香氣抑菌效果最好。Diao等[16]利用GC和GC-MS方法，鑒定了青花椒精油的化學組成。在抑菌實驗中，青花椒精油對革蘭氏陽性細菌如枯草芽孢桿菌的抑制效果明顯好于革蘭氏陰性細菌大腸桿菌等。掃描電鏡和透射電鏡觀察結(jié)果表明，青花椒精油處理后細菌出現(xiàn)細胞萎縮、細胞壁表面不規(guī)則、加厚和細胞溶解的現(xiàn)象，推測青花椒精油可能是通過增加細菌細胞膜通透性而導致細胞內(nèi)成分泄露，達到抑菌效果。Li等[23]發(fā)現(xiàn)一個青花椒變種——毛大葉臭花椒，其精油構成中檸檬烯含量高達67.06%，對5種食源性細菌具有抗性，顯著抑制由脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)誘導的一氧化氮(nitric oxide，NO)的產(chǎn)量，具有抗菌、消炎、抗腫瘤的功效。除了揮發(fā)油，青花椒中的生物堿、酞胺、香豆素等也有不同的抑菌效果。

2.2對神經(jīng)系統(tǒng)的鎮(zhèn)痛作用

佟如新等[24]在對遼寧青花椒的藥理作用研究中發(fā)現(xiàn)青花椒的水煎液能明顯減少由醋酸引起的小鼠扭體次數(shù)和由二甲苯引起的小鼠耳廓腫脹以及10%蛋清引起的大鼠足部腫脹，表明青花椒中的香柑內(nèi)酯等香豆素類化合物具有明顯的鎮(zhèn)痛作用。近來，Wu等[25]人通過老鼠醋酸扭體法、熱板、尾舔試驗和蟾蜍離體坐骨神經(jīng)試驗證實，在使用一種醫(yī)用冠狀動脈擴張藥“維拉帕米”過程中，同時使用青花椒精油，對治療鎮(zhèn)痛起到協(xié)同作用。而進一步的研究表明，青花椒精油和維拉帕米對鎮(zhèn)痛的協(xié)同效果可能是影響了鈣離子通道。

2.3對心血管系統(tǒng)的作用

Chen等[26]從青花椒中分離了6種香豆素，證明其具有抑制血小板凝集的作用，其中香柑內(nèi)酯和葡萄內(nèi)酯的抑制活性最高。同樣，Tsai等[27]從青花椒根皮的氯仿抽提物中分離的8種香豆素也顯示對血小板凝集的抑制作用。Cao等[28]的研究證明青花椒乙醇提取物能阻止血管炎癥的形成，其作用機理可能是抑制了人體靜脈內(nèi)皮細胞中活性氧、C-Jun氨基末端激酶、P38蛋白激酶及核轉(zhuǎn)錄因子的活性。Lee等[29]研究結(jié)果表明青花椒乙醇提取物對人主動脈平滑肌的抑制作用，對于血管功能障礙疾病具有治療意義。佟如新等[30]還證明香柑內(nèi)酯非常顯著地抑制小鼠腹腔毛細血管通透性，具有較好的止血作用。Cui等[31]在對由青花椒莖葉水提物引發(fā)兔子心房β1-腎上腺素受體變化的研究中發(fā)現(xiàn)青花椒莖葉水提物能減少心房鈉尿肽的分泌和增強心臟收縮功能，表明對心血管病具有預防作用。此外，花椒在預防血栓形成有明顯作用，花椒水提物和醚提物能有效抑制大鼠血栓的形成和推遲血栓形成時間。

2.4抗癌

Paik等[32]在研究青花椒精油對肝癌細胞的作用實驗中發(fā)現(xiàn)，用二氯甲烷和水同時蒸餾青花椒果皮獲得的揮發(fā)油能在肝癌細胞HepG2中誘導活性氧的產(chǎn)生，并啟動一條不依賴于caspase-3的信號通路，從而降低癌細胞活力并誘導細胞凋亡。Jun等[33]在篩選使腫瘤細胞凋亡的藥物過程中，發(fā)現(xiàn)青花椒葉片的二氯甲烷提取物可以有效抑制腫瘤細胞。Li等[34]從青花椒莖部甲醇提取物中鑒定了兩種新的化合物zanthoxyloside和schinifolisatin，同時還分離出了23種已知的香豆素和木質(zhì)素。其中三種香豆素能顯著抑制白血病、結(jié)腸癌和前列腺癌細胞的增殖、誘導癌細胞凋亡，同時伴有關鍵因子p-ERK1/2 MAPK和 p-AKT的下調(diào)表達。因此從青花椒中分離出的這三種香豆素很可能成為癌癥治療的新藥物。2014年，中國疾病預防控制中心Wang等[35]首次報道了青花椒堿在體外對肺癌細胞的放射增敏、細胞周期和誘導細胞凋亡的作用，預示著青花椒堿在癌癥治療中的新應用。

2.5抗病毒

Chang等[36]曾報道青花椒香豆素和氧化光花椒堿抑制乙肝病毒DNA的復制。2014年，韓國德成女子大學的Oh等[37]分別提取了青花椒籽油和青花椒精油，分析其對引起人類非細菌性腸胃炎的3種食源性病毒的抗性，結(jié)果證明青花椒籽油抑制FCV-F9 和MNV-1，并且對FCV-F9的抑制效果更好，花椒精油則沒有明顯效果。因此，青花椒籽油可以作為控制食源性病毒病的膳食材料。

2.6免疫

2010年，Harikrishnan[38]報道了包括青花椒在內(nèi)的三種韓國常用中草藥的水、甲醇和乙醇提取物在海洋尾絲對抗纖毛蟲侵襲中的吞噬活性、呼吸爆發(fā)活性，補體活性和溶菌酶活性等先天免疫活性。2014年，Li等[39]青花椒莖的甲醇提取物中分離出一種新的木脂素苷zanthoxyloside A和16種已知的苷和生物堿。其中4種物質(zhì)能通過抑制一氧化氮合酶活性而抑制NF-κB因子，而參與免疫反應的早期和炎癥反應各階段的許多分子都受NF-κB的調(diào)控?，F(xiàn)有研究表明利用青花椒可以開發(fā)出新的免疫調(diào)節(jié)劑。

2.7減肥

2015年Choi等[40]發(fā)現(xiàn)青花椒葉片的乙醇提取物通過下調(diào)脂肪細胞分化過程中的主要的轉(zhuǎn)錄因子PPARγ，C/EBPα和C/EBPβ等，調(diào)節(jié)3T3-L1脂肪細胞分化過程中的ERK和PI3K/Akt信號通路，具有潛在的減肥效果。

2.8對牙周膜干細胞的作用

2015年，Kim等[41]研究表明，青花椒具有增強牙周膜干細胞向成骨細胞分化的功效。人牙周膜干細胞有望成為牙周及種植體周圍骨缺損修復再生的理想的種子細胞。

2.9抗氧化活性

目前的研究中，對花椒屬紅花椒的抗氧化活性研究較多。2009年，韓國科學家[42]用青花椒和野山椒等十幾種韓國常用于沙拉的香料植物的甲醇提取物，測定了酚的含量和抗氧化活性，結(jié)果證明青花椒提取物具有抗氧化活性，并與所含的酚類物質(zhì)含量呈正相關。

3　毒性和藥物動力學

花椒屬植物都有一定的毒性，歷代醫(yī)術均記載，花椒有小毒?！侗静菔〕！分休d“多食損肺，生邪火，牙痛，目昏”。佟如新等[24]對青花椒的毒性做了定量研究，結(jié)果青花椒的LD50為122 g(生藥量)/kg，遠小于川椒的45 g(生藥量)/kg。

4　農(nóng)業(yè)應用和殺蟲活性

青花椒精油也可以用于殺蟲劑。劉順等[43]測定了不同提取方法和不同溶劑的提取物對桃蚜的生物活性，結(jié)果表明青花椒具有作為一種殺蚜植物進行研究開發(fā)的潛力;另外劉順等[44]還用不同極性溶劑青花椒提取物對小菜蛾的生物活性進行了初步測定，結(jié)果表明，氯仿為溶劑的提取物對小菜蛾具有較高的殺卵和對幼蟲的觸殺作用，以石油醚為溶劑的提取物對幼蟲有較高的胃毒作用，4 種溶劑提取物對小菜蛾的化蛹率、蛹重及羽化率的影響不顯著。Liu等[45]發(fā)現(xiàn)青花椒種子甲醇提取物對兩種倉儲昆蟲赤擬谷盜、玉米象的取食威懾作用，而青花椒堿和茵芋堿可能是提取物中有效的驅(qū)蟲成分。Wang等[46]報道了青花椒種子和葉片中的組分和對玉米象的殺蟲活性。Liang等[47]研究證明青花椒精油對嗜卷書虱和赤擬谷盜有趨避作用。

5　青花椒研究與開發(fā)前景

近年來對青花椒化學組分、精油提取方法、功效和作用機理進行了很多基礎研究，取得了一定的成果。從以上研究可以看出，青花椒在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、日化和食品等方面有廣泛的開發(fā)利用前途。在農(nóng)業(yè)上可以應用于殺滅害蟲和抑制病菌；在醫(yī)學上可以應用于殺菌、抑制平滑肌收縮、抗腫瘤、抗氧化性和麻醉等；在日用化妝品行業(yè)中可以開發(fā)減肥、抗炎和抑殺螨蟲的產(chǎn)品；在食品行業(yè)，由于青花椒精油具有抗氧化活性并且具有特有的麻香味，可以開發(fā)成為高效的食品添加劑。作為傳統(tǒng)的藥食同源植物，對青花椒的研究還僅僅只是個開端，對于青花椒的某些化學組分研究尚未清楚，其藥理學毒理學特性也有待研究，尤其是對作用機理的研究還很少。我國花椒資源相當豐富，對其進行深入的基礎和應用研究，對于青花椒的深加工特別是高附加值加工、對于花椒的合理利用具有深遠意義。

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Research Progress of Biological Activity and Mechanism inZanthoxylumschinifoliumSieb. et Zucc.

Chen Lei，Zhang Fenglun，Sun Dafeng，Zhang Weiming*

(Nanjing Institute for Comprehensive Utilization of Wild Plants, Nanjing 210042, China)

ZanthoxylumschinifoliumSieb. et Zucc. is a kind of important spice plant mainly distributed in Asian countries including China and in tropical and subtropical regions of the America, Africa and Oceania. As it is rich in volatile oils, alkaloids, amides and other ingredients, it has great potential applications in food, medicine, agriculture and chemical industry. Here we first introduced the main chemical components of green pepper, then the biological activities such as antibacterial, analgesia, anticancer, protecting the cardiovascular were summarized. The latest research showed that it also has activities in anti-virus, improving immunity and promoting differentiation of periodontal ligament stem cells into bone cells. In addition, development of slimming products from it may come true as it can inhibit lipid cell differentiation. The progress of pharmacology and toxicology were also referred which indicated the great importance ofZanthoxylumschinifoliumin different fields from multiple perspectives.

Zanthoxylumschinifolium；constituent；biological activity；mechanism of action

10.3969/j.issn.1006-9690.2016.04.012

2016-02-26

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2012BAD36B03)。

陳蕾，女，主要從事野生植物綜合利用研究。E-mail: chenlei1982_cl@163.com

張衛(wèi)明，研究員，主要從事野生植物資源綜合利用研究。E-mail: botanyzh@163.com

S573

A

1006-9690(2016)04-0043-05