荷葉成分與生物學(xué)功能研究進(jìn)展

譚一丁，鄧放明

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙410128）

荷葉，是多年生挺水植物蓮的葉片，夏季采摘，其葉片自葉莖頂端呈圓盤狀橫向展開，直徑可達(dá)60厘米。我國的荷葉資源非常豐富，大部分區(qū)域均有栽植，主要種植區(qū)分布在長江、黃河、珠江流域，尤以湖南、湖北、福建、浙江等南方各省為盛。荷葉有著特殊的質(zhì)地、風(fēng)味和活性功能，在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本文對蓮的種類、荷葉的活性成分及生物學(xué)功能等方面的研究進(jìn)展，以及荷葉在食品方面的應(yīng)用進(jìn)行了較為系統(tǒng)地梳理，以期為相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)一步研究和應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 蓮的分類研究進(jìn)展

目前，國內(nèi)外單獨針對荷葉的分類研究記錄較少，針對蓮的種質(zhì)資源和分類研究比較多。據(jù)初步統(tǒng)計，目前世界范圍內(nèi)的蓮大約有2000余種，其中很多品種尚未經(jīng)過權(quán)威機(jī)構(gòu)的信息整理和評估登記，出現(xiàn)很多同種多名、一名多用的混亂情況，嚴(yán)重阻礙了蓮的品種鑒定、科學(xué)研究和生產(chǎn)交易。為此，國際園藝學(xué)會（International Society for Horticultural Science，ISHS）出臺了國際栽培植物命名法規(guī)，規(guī)范了國際栽培植物的命名法則，并授權(quán)國際睡蓮與水景園藝協(xié)會（International Waterlily&Water Gardening Society，IWGS）作為蓮屬栽培品種的國際登錄權(quán)威機(jī)構(gòu)，具體登錄工作由我國的IWGS會員單位承擔(dān)。

1.1 國外研究

國際上關(guān)于蓮的分類研究主要是植物學(xué)分類研究。1736年，瑞典植物學(xué)家Carolus Linnaeus將蓮作為一個種編入睡蓮科睡蓮屬，直到1763年，Adans將蓮種提升為蓮屬，仍歸屬于睡蓮科[1]。1829年，Du Mortier提出將蓮屬提升為獨立的蓮科，但并未在學(xué)術(shù)界引起重視[2]。1901年Lyon通過染色體研究，發(fā)現(xiàn)了蓮區(qū)別于睡蓮科的證據(jù)[2]。1955年，Li H L[3]研究分析了睡蓮科各個屬的形態(tài)特征，建議將蓮屬獨立為蓮科。2013年，Wang Y等[4]通過基因測序研究，證明蓮是一支單系類群，可以從睡蓮科中分離出來成為獨立的蓮科。

1.2 國內(nèi)研究

我國傳統(tǒng)上對蓮的園藝學(xué)分類研究比較多，依據(jù)蓮的栽培目的習(xí)慣將蓮分為花蓮、子蓮、藕蓮3個大類。近年來，以中國荷花研究中心、武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所等單位為代表的科研機(jī)構(gòu)及其研究人員在蓮的種質(zhì)資源和分類方面開展了大量研究。王其超、張行言等自60年代起開始在全國范圍調(diào)查收集荷花資源，至2004年先后整理出版了3版《中國荷花品種圖志》[5]，共計收錄608個荷花品種，在此期間，兩人利用二元分類法認(rèn)定了美國黃蓮為中國蓮的亞種[6]，制定并不斷優(yōu)化了花蓮（不含子蓮、藕蓮）的分類系統(tǒng)，在世界荷花研究領(lǐng)域有著廣泛的影響。80年代初，我國部分科研單位開始蓮的資源征集、保存及利用工作，至2003年，在“國家種質(zhì)武漢水生蔬菜資源圃”內(nèi)一共收集保存有從國內(nèi)18個省153個市縣征集的蓮資源572份[7]。

國內(nèi)對蓮的植物學(xué)分類研究也有報道。1994年，韋平和等[8]通過染色體研究為蓮應(yīng)該獨立列為蓮科提供了證明。2009年，郭宏波、柯衛(wèi)東[1]發(fā)現(xiàn)中國的花蓮、子蓮、藕蓮無論在表型上還是基因組上的分化均已達(dá)到極顯著水平，認(rèn)為可以將這3個類別分別列為一個亞種。

2 荷葉活性成分研究進(jìn)展

2.1 主要成分

2.1.1 黃酮類成分

黃酮類物質(zhì)是高等植物中廣泛存在的一類化合物，荷葉中黃酮類物質(zhì)的含量較高且種類豐富，主要包括蘆丁、金絲桃苷、紫云英苷、槲皮素、山奈素和異鼠李素等，其中以槲皮素含量最高[9]，另外還有大量以槲皮素為母核的衍生物，其糖鏈有葡萄糖、木糖、鼠李糖、半乳糖等。荷葉中總黃酮的含量隨著荷葉的生長發(fā)育呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，5～7月含量逐漸增加，8～9月達(dá)到較高水平，最高含量可達(dá)72.93 mg/g，隨后進(jìn)入衰老期，隨著物質(zhì)流失，含量下降[10]。

2.1.2 生物堿類成分

生物堿類成分在高等植物中廣泛存在，大多呈堿性且具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，是一類含氮次生代謝產(chǎn)物。荷葉中的生物堿研究始于公元十九世紀(jì)，自日本科學(xué)家福田真雄等從荷葉中分離出荷葉堿、O-去甲基荷葉堿以及蓮堿3個成分以來，荷葉生物堿的提取分離受到越來越多人的關(guān)注。國內(nèi)外學(xué)者先后從荷葉中分離得到20多種生物堿類成分[11]，主要分為以下幾種：單芐基異喹啉類生物堿6種；阿樸啡類生物堿6種；氧化阿樸啡類2種；去氫阿樸啡類生物堿4種；原阿樸啡類生物堿以及雙芐基異喹啉類生物堿3種。

2.1.3 揮發(fā)性成分

荷葉中的揮發(fā)性成分很多，是形成荷葉特殊風(fēng)味的關(guān)鍵物質(zhì)。通過多種方法分析，荷葉中提取的揮發(fā)性成分可達(dá)近百種之多，其中以乙酸的含量最高，其次為DL-檸檬烯、己酸、苯乙醇、正壬醛、苯酚、丙酸、苯乙酸乙酯、醛、苯甲醛等。荷葉主要賦香成分為正壬醛、己醛和DL-檸檬烯；苯乙醇、苯乙酸乙酯和苯甲醛對荷葉的香味起到協(xié)調(diào)和增強(qiáng)作用[12]。

2.1.4 多糖類成分

荷葉中多糖類物質(zhì)的含量比較高[13]，主要多糖級分以酸性多糖為主，是以阿拉伯糖為主要單糖的多糖，同時還夾雜著少量的甘露糖、葡萄糖和半乳糖[14]。

2.1.5 其他成分

荷葉中還含有酒石酸、蘋果酸、沒食子酸、苯甲酸、正十八烷酸、鄰羥基苯甲酸等多種有機(jī)酸，以及多酚、甾體、將倍半萜類等物質(zhì)成分。

2.2 分離提取

近年來，國內(nèi)外對荷葉中黃酮類物質(zhì)、生物堿類物質(zhì)等各類活性成分的分離提取研究很多，有機(jī)溶劑提取、微波輔助提取、超聲輔助提取等方法均有報道。寧娜等[15]優(yōu)化了纖維素酶輔助乙醇回流提取荷葉中荷葉堿的工藝（酶解pH值4.5、酶解溫度45℃、纖維素酶用量1.5 mg/g、酶解時間50 min）。周韻等[16]通過正交法優(yōu)化荷葉中荷葉堿的超聲提取工藝。付洋等[17]優(yōu)化了超聲-微波協(xié)同輔助提取荷葉總黃酮的工藝條件[提取時間5 min、微波功率125 W、乙醇濃度70%、料液比 1 ∶30（g/mL）、超聲功率 50 W]。蔡敏等[18]通過超聲波輔助乙醇提取法獲得荷葉黃酮的粗提物，再用3種不同大孔吸附樹脂進(jìn)行分離純化，比較得出了最佳精制工藝。鄒佳峰等[19]利用正交試驗優(yōu)化甲醇-鹽酸水解法得到荷葉總黃酮醇苷的最佳提取條件（10%鹽酸甲醇溶液在80℃條件下水解120 min）。許惠玲等[20]在單因素試驗的基礎(chǔ)上，通過正交試驗法得到了荷葉多酚的最佳提取條件[乙醇濃度50%，提取時間50 min，液料比 60 ∶1（mL/g）、提取溫度 50 ℃]。劉軍波等[21]通過正交試驗優(yōu)化纖維素酶提取法得到荷葉多糖的最佳提取條件（酶添加量 2.0 mg/g，料液比 1∶45（g/mL），溫度60℃，浸提時間120 min）。

隨著荷葉活性成分研究的逐步深入，應(yīng)用高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）法同時測定荷葉中多種成分的研究逐漸興起，這種方法通過測定分析荷葉各組分的特征峰，尋找圖譜輪廓的主要共性，可以構(gòu)建荷葉的指紋圖譜，用于荷葉產(chǎn)品的質(zhì)量控制[22-26]。

2.3 吸收代謝

荷葉中的大部分活性成分可以透過腸壁吸收，但不同成分的吸收強(qiáng)弱存在較大差異。荷葉多成分整體的腸滲透性研究表明，荷葉堿、金絲桃苷、異槲皮苷、紫云英苷等常見荷葉活性成分在腸道多成分吸收影響下，顯示出較差的腸滲透性[27-28]。靜脈注射試驗則表明，荷葉堿等主要生物堿成分在進(jìn)入血液循環(huán)以后能在肝臟、肺、脾臟、腎臟等組織臟器中迅速分布，且主要以原形存在，并能在較長時間內(nèi)（6 h）維持一定濃度，最終大部分通過腎臟排出體外[29-30]。

3 荷葉生物學(xué)功能研究進(jìn)展

3.1 降脂減肥

荷葉的降脂減肥功效在中醫(yī)古籍中早有記載，由于活性成分組成復(fù)雜、種類較多，長期以來，以荷葉及其粗提物進(jìn)行整體功能性研究及應(yīng)用的報道比較多，且均顯示出非常好的降脂減肥功效。現(xiàn)代研究表明，荷葉中的生物堿、黃酮類物質(zhì)是降脂減肥的活性物質(zhì)，其中生物堿類的功效最為顯著[31]。其功能機(jī)理主要是在腸道吸收階段抑制脂肪酶活性，減少人體對脂肪的水解和吸收[32]；在人體利用階段減少脂質(zhì)合成、提高脂質(zhì)氧化代謝以及脂蛋白脂酶和肝脂酶的活性[33]，從而達(dá)到降脂減肥的目的。

3.2 抑菌消炎

研究表明，荷葉中的生物堿類化合物、黃酮類化合物具有較好的抑菌活性。荷葉中的生物堿可以通過破壞細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、抑制細(xì)菌和酵母的有絲分裂、影響能量代謝等多種途徑，達(dá)到抑菌或殺菌的效果[34]。黃酮類化合物屬于酚類衍生物，具有類似于酚類化合物的抑菌活性[35]。

3.3 抗氧化

研究表明，荷葉提取物具有清除各種自由基的能力，具有明顯的抗氧化活性。荷葉的抗氧化能力主要來源于黃酮類化合物，多酚類化合物也表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化活性，此外，部分生物堿也具有一定的抗氧化活性。荷葉中各種抗氧化物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)研究表明，酚羥基可能是影響抗氧化活性的關(guān)鍵基團(tuán)，酚羥基在分子結(jié)構(gòu)中的數(shù)量、位置以及與相鄰官能團(tuán)的相互影響對化合物的抗氧化性能有顯著的影響[36]。

3.4 抗病毒

1994年，柏田良樹[37]首次確認(rèn)了荷葉中的芐基異喹啉類生物堿具有抗人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）活性，他用荷葉中提取的兩種生物堿及兩種黃酮糖苷成功抑制了H9細(xì)胞中HIV-1病毒的增殖。Yashiwada Y等[38]發(fā)現(xiàn)荷葉中的3種主要生物堿成分具有較強(qiáng)的抗HIV活性。Boustie J等[39]發(fā)現(xiàn)荷葉堿具有顯著的抗脊髓灰質(zhì)炎病毒的活力。肖桂青[40]研究發(fā)現(xiàn)荷葉總生物堿具有顯著的抗雞新城疫病毒（newcastle disease virus，NDV）作用。

3.5 抗腫瘤

有研究表明，荷葉提取物對乳腺癌細(xì)胞的增殖有較強(qiáng)的抑制作用，其對人口腔表皮樣癌細(xì)胞、人乳腺癌細(xì)胞等多種腫瘤細(xì)胞可發(fā)揮較強(qiáng)的細(xì)胞毒性作用[41]。李娜等[42]研究發(fā)現(xiàn)荷葉堿可將人肝癌細(xì)胞株HepG2阻滯于G0/G1期，誘導(dǎo)其發(fā)生凋亡，凋亡機(jī)制可能與調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白NF-КB、Bcl-2、Bax的表達(dá)有關(guān)。

3.6 止血

中醫(yī)自古就發(fā)現(xiàn)荷葉有止血的功效，用法有生用和制炭用兩種，且制炭后的止血功效顯著增強(qiáng)?，F(xiàn)代研究表明，荷葉中的黃酮類成分是荷葉生品、炭品的主要止血活性成分，荷葉制炭后止血作用增強(qiáng)的主要原因是抗凝血成分荷葉堿、甲基蓮心堿、蓮心堿等生物堿含量顯著降低，具有止血作用的金絲桃苷、異槲皮苷轉(zhuǎn)化為止血作用更強(qiáng)的槲皮素[43]。

3.7 神經(jīng)系統(tǒng)作用

研究發(fā)現(xiàn)荷葉提取物還具有鎮(zhèn)靜、抗驚厥的作用。Mclennan H等[44]以家鴿頂蓋腦片中的神經(jīng)元為介質(zhì)，用電離子透入療法考查了荷葉堿對不同氨基酸誘導(dǎo)的神經(jīng)興奮的抑制作用，結(jié)果顯示荷葉堿對氨基酸引起的神經(jīng)興奮有選擇性抑制作用。閆明珠等[45]研究發(fā)現(xiàn)荷葉乙醇提取物具有顯著的鎮(zhèn)靜催眠作用，生物堿是其主要活性成分。精神藥理學(xué)研究還顯示出荷葉堿能誘導(dǎo)僵癥，抑制自發(fā)性運動、條件躲避等反應(yīng)[46]。

4 荷葉在食品方面的應(yīng)用

食品工業(yè)中，荷葉因其降脂減肥、抑菌防腐、天然清香的特性，常在食品開發(fā)中用來作為食物的功能配料和風(fēng)味調(diào)料，在蒸煮食品中常用作荷葉飯、糯米雞、粉蒸肉等食品的天然包裝材料。荷葉在食品工業(yè)中有原葉、浸提汁、荷葉粉等多種使用方式，根據(jù)使用目的的不同，又可以分為主料、輔料、添加劑等使用方式。

4.1 主料

荷葉作為食品主料使用，常見的使用方式有原葉、浸提汁等。這類食品一般能夠整體保留荷葉降脂減肥、抑菌、防腐等活性功效，同時還具有荷葉特有的清香。吳軍艦[47]、何莉萍[48]使用荷葉原葉開發(fā)了荷葉茶的加工工藝。楊海軍等[49]采用新鮮荷葉發(fā)酵，開發(fā)了一套荷葉酒的釀造工藝。

4.2 輔料

荷葉作為食品輔料使用，一般通過有選擇性地浸提荷葉活性成分或添加荷葉粉，賦予食品部分或全部的荷葉活性功效。胡嫻等[50]以烏龍茶為主要原料，配以杭白菊、山楂、荷葉和決明子等輔料，開發(fā)了一款口感柔和、營養(yǎng)復(fù)合的復(fù)方保健烏龍茶。葉錦坤等[51]以香菇為原料，配以山楂、菊花、葛根、桑、荷葉等輔料，開發(fā)了一種復(fù)方香菇飲料，保證營養(yǎng)成分的同時兼具保健功效，可用于清肺潤燥，養(yǎng)胃清熱。荷葉在飲料行業(yè)的功能性應(yīng)用很多，主要以浸提汁的使用方法最為常見。

4.3 添加劑

荷葉作為食品添加劑使用，一般是用于食品的防腐保鮮或賦予食品荷葉清香。閆文杰等[52]將荷葉浸提汁應(yīng)用于冷卻豬肉保鮮，成功抑制了冷卻豬肉中細(xì)菌的生長繁殖，減緩脂肪氧化，且提取物的濃度越高，保鮮效果越好。黃玉婷等[53]將荷葉提取物應(yīng)用于梅魚保鮮也得到了良好的效果。

5 展望

荷葉具有天然清香和多種生物學(xué)功能，是一種天然的藥食同源食物，備受廣大消費者喜愛。然而，荷葉在采收、加工、貯藏過程中，受到酸、堿、光照、溫度等因素的影響，在一般儲存條件下很難長久保持鮮葉的色澤、風(fēng)味質(zhì)地和營養(yǎng)成分，且荷葉的采收期主要集中在夏季，造成荷葉制品的生產(chǎn)存在明顯的季節(jié)限制。我國荷葉資源豐富，但目前只有極少數(shù)的荷葉資源得到合理利用，每年采收期過后，大量荷葉爛在荷田里，造成了大量的荷葉資源浪費。因此，荷葉的開發(fā)利用必須尋求原料保鮮、初加工和保藏等方面的技術(shù)突破，才能實現(xiàn)荷葉制品的工業(yè)化長期連續(xù)生產(chǎn)，從而解決荷葉資源浪費。

荷葉含有黃酮、生物堿等多種活性成分，是開發(fā)保健食品的良好材料。但是目前，荷葉的應(yīng)用多是在復(fù)方制品中，對荷葉有效部位的深入研究還比較少，在加工過程中也較少使用高新技術(shù)，對其毒副反應(yīng)的研究也有待加強(qiáng)。因此，今后的研究工作應(yīng)著重于對分離提純活性成分的高新技術(shù)、產(chǎn)品的純度和功能的有效性、純化后單體的生理功效進(jìn)行研究，同時，加強(qiáng)對荷葉提取物的長期毒性和不良反應(yīng)的藥效學(xué)和毒理學(xué)的觀察，相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)由粗加工向提取、精制、深加工轉(zhuǎn)變，多途徑、多學(xué)科地系統(tǒng)研究，從而開發(fā)出高效低毒的保健食品和系列藥品。

研究顯示，荷葉老葉制炭擁有更好的止血功效[54]，荷葉用于沼氣發(fā)酵也比稻草秸稈擁有更高的產(chǎn)氣量和甲烷含量[55]，用作食品防腐劑也具有穩(wěn)定且良好的性能[56]，荷葉本身還是優(yōu)良的膳食纖維來源。這些研究結(jié)果表明了荷葉老葉、廢葉的利用價值，為荷葉更廣泛的開發(fā)利用提供了方向。