昆侖雪菊的化學成分與功效研究進展

曾曉漫,賀曉云,2,*

(1.中國農(nóng)業(yè)大學特殊食品研究中心,食品科學與營養(yǎng)工程學院,中國農(nóng)業(yè)大學,北京 100083; 2.北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心,中國農(nóng)業(yè)大學,北京 100083)

昆侖雪菊盛產(chǎn)于我國新疆地區(qū),學名兩色金雞菊(Coreopsistinctoria),是菊科(Compositae)金雞菊屬(Coreopsis)植物[1],與天山雪蓮齊名。在新疆當?shù)?昆侖雪菊不僅可以作為花茶飲料,還被用作治療高血壓和高脂血癥的民間藥物。在北美洲,土著人使用昆侖雪菊治療多種疾病,例如腹瀉、疼痛和出血等;葡萄牙人則每天飲用兩杯雪菊茶來控制糖尿病。因為昆侖雪菊被大眾普遍認為是具有降血糖[2]、降血壓[3-5]、抗炎[6]等功效的傳統(tǒng)保健食品,所以受到科研人員的關注并被廣泛研究。本文較詳細地闡述昆侖雪菊八大類化合物的具體組成成分,歸類總結國內(nèi)外關于昆侖雪菊功效作用的最新研究報道,旨在理清昆侖雪菊的主要功效成分和功能作用,總結當下對于昆侖雪菊研究的不足并提出展望,為昆侖雪菊的深入研究提供基礎和方向。

1 主要成分

1.1 多酚類物質(zhì)

黃酮類物質(zhì)和酚酸類物質(zhì)并稱為多酚類物質(zhì),研究昆侖雪菊保健功能的一個重要方向就是對其多酚類物質(zhì)的研究。昆侖雪菊中的黃酮類物質(zhì)具有降血糖、降血脂、降血壓、護肝等功效。在昆侖雪菊中,目前已知的黃酮類物質(zhì)共有40種,其中馬里苷和黃諾瑪苷在頂狀花序中含量最高,約占總黃酮含量的54%[7-8]。槲皮素-7-O-葡萄糖苷的含量達到總黃酮含量的16.9%[9],是目前唯一發(fā)現(xiàn)存在于昆侖雪菊所有部位的黃酮類物質(zhì)[7]。目前發(fā)現(xiàn)昆侖雪菊中含有5種酚酸類物質(zhì),其中綠原酸被研究報道最多,其含量在1.72～14.73 mg/g[8]之間。

1.2 聚炔類物質(zhì)

昆侖雪菊中的聚炔類物質(zhì)被認為具有抗炎[10]、降脂[11]和抗菌[12]的功效。昆侖雪菊中現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)并命名了6種聚乙炔苷類物質(zhì)——金雞菊苷A～F[11-13]和6種聚乙炔類物質(zhì),分別是(2S)-(3Z,11E)-二烯-5,7,9-三炔-1,2-十三碳二醇、(2S)-(3Z,11Z)-二烯-5,7,9-三炔-1,3-十三碳二醇、(S)-紅花炔二醇、(E)-7-苯基-2-烯-4,6-二炔-1-庚醇、(Z)-7-苯基-2-烯-4,6-二炔-2-庚醇和(2R)-(3E,5E,11E)-三烯-7,9-二炔-1,2-十三碳二醇[13-14]。

1.3 脂肪酸與揮發(fā)油

19種脂肪酸在昆侖雪菊的頂狀花序中被檢測出,其中包括13種飽和脂肪酸,4種單不飽和脂肪酸(油酸C18∶1、反油酸C18∶1、亞油酸C18∶1和棕櫚油酸C16∶1)和2種多不飽和脂肪酸(亞麻酸C18∶3和順-11.14-二十碳二烯酸C20∶2)[15-16]。其中肉豆蔻酸(C14∶0)的提取量約占總脂肪酸的29.6%,在所有脂肪酸中含量最高[15]。

在昆侖雪菊的揮發(fā)油中共鑒定出65種化合物[17],其中檸檬烯和α-蒎烯的含量較高,分別占總揮發(fā)物的63.23%[18]和45.2%[15]。昆侖雪菊中的脂肪酸和揮發(fā)物均具有抗菌的作用,例如脂肪酸中的月桂酸和長鏈不飽和脂肪酸對革蘭氏陽性菌有強烈的抑制作用,而揮發(fā)物中的α-蒎烯也具有抗菌特性[15]。

1.4 皂苷和多糖

昆侖雪菊中測得總皂苷含量的最高值為8.36%[19],多糖含量最高可達13.86%[20]。但目前鮮有對于雪菊皂苷和多糖的深入研究報道,對于雪菊中皂苷和多糖的種類也尚不明確。但已有研究發(fā)現(xiàn),雪菊總皂苷具有清除一氧化氮、亞硝酸鹽和抑制N-亞硝胺形成的功效[21]。

1.5 氨基酸

昆侖雪菊的氨基酸總量在6.74%～8.65%之間[22]。用高效液相色譜法-蒸發(fā)光散射檢測器(HPLC-ELSD)測定蛋白質(zhì)水解后的氨基酸,共測出14種,其中6種為必需氨基酸[23]。用氨基酸自動分析儀檢測時,共測出17種,其中有8種是必需氨基酸[24],且甜味和酸鮮味氨基酸總量是苦味氨基酸的2.5倍,這使得昆侖雪菊具有較好的口感[22]。

2 功效

2.1 降血糖

昆侖雪菊的水或乙醇提取物中含有豐富的類黃酮化合物,雪菊提取物能治療鏈脲霉素引起的葡萄糖不耐受癥和改善高脂飲食引起的高血糖癥,其作用機理與恢復胰腺功能、調(diào)節(jié)糖代謝關鍵酶、抑制α葡萄糖苷酶活性和抗氧化活性相關。

用昆侖雪菊的黃酮富集物干預葡萄糖不耐受的雄性Wistar大鼠,三周口服治療后能治愈大鼠由于鏈脲霉素引起的葡萄糖不耐受癥狀,并且沒有造成肝損傷和影響葡萄糖穩(wěn)態(tài)與胰腺的功能,但是單獨灌胃馬里苷沒有治療效果,因此推測是所有多酚化合物混合產(chǎn)生的治療功效[25-26]。用昆侖雪菊水提物干預高脂飲食的大鼠,通過檢測大鼠的血清生化、組織病理學和肝組織代謝水平發(fā)現(xiàn)其能改善大鼠的胰島素抵抗和提高葡萄糖穩(wěn)態(tài)[27]。用液相色譜聯(lián)用質(zhì)譜的方法檢測出昆侖雪菊醇提物中主要成分為類黃酮物質(zhì),再用該醇提物干預飲食性肥胖引起的高血糖癥C57BL/6小鼠,結果發(fā)現(xiàn)昆侖雪菊醇提物能抑制空腹血糖升高,降低血脂和肝脂水平,抑制糖耐量受損和胰島素抵抗,改善高脂飲食引起的胰島素抵抗和高血糖癥[28]。

上述實驗表明,無論是昆侖雪菊的水提、醇提或者類黃酮富集物均能對試驗大鼠產(chǎn)生降血糖功效,其作用機制是通過恢復胰腺功能、調(diào)節(jié)糖異生和檸檬酸循環(huán)中的關鍵酶水平和抑制α-葡萄糖苷酶活性來達到提高葡萄糖穩(wěn)態(tài)、治療葡萄糖不耐受癥的功效。但昆侖雪菊提取物中發(fā)揮降血糖作用的具體物質(zhì)尚未能被發(fā)現(xiàn)和驗證,因此其作用機制也尚未十分明確,而這一旦被發(fā)現(xiàn)將對昆侖雪菊應用于醫(yī)療保健領域具有重要的突破性意義。因此,未來關于雪菊降血糖功效的研究方向,應致力于研究發(fā)揮功效的具體物質(zhì)及其明確的作用機理。

2.2 降血壓

昆侖雪菊被認為具有降血壓、抑制血管緊張素Ⅰ-轉(zhuǎn)換酶活性和舒張血管的功效。雪菊中的槲皮素和木犀草素被認為是主要的功效成分,花旗松素和α,3,2′-三羥基-4′-O-β-D-吡喃葡萄糖查耳酮也被認為具有潛在的降血壓作用。

用昆侖雪菊水提物灌胃自發(fā)性高血壓(SHR)大鼠42 d后,發(fā)現(xiàn)灌胃組較SHR模型組的尾動脈收縮壓有明顯下降,表明雪菊水提物有降血壓的功效[29]。在體外實驗中發(fā)現(xiàn),從昆侖雪菊中分離出的花旗松素和α,3,2′-三羥基-4′-O-β-D-吡喃葡萄糖查耳酮能抑制血管緊張素Ⅰ-轉(zhuǎn)換酶的活性[4]。用昆侖雪菊的芽部提取物干預用氯化鉀(KCl)和苯腎上腺素(PE)誘導的大鼠血管環(huán)收縮模型。試驗結果顯示雪菊提取物抑制了血管收縮并下調(diào)了收縮血管中鈣離子的劑量效應曲線,其中槲皮素和木犀草素被認為是最主要的有效成分[30]。

上述實驗表明,雪菊提取物在大鼠體內(nèi)能產(chǎn)生降血壓的功效,其潛在機制可能是抑制平滑肌細胞膜中鈣離子的流動。其中,花旗松素、α,3,2′-三羥基-4′-O-β-D-吡喃葡萄糖查耳酮、槲皮素和木犀草素在體外實驗中被發(fā)現(xiàn)能降血壓,但是體內(nèi)實驗存在大量的混雜因素,實驗結果與體外實驗相比可能有較大差別。因此,將來可以深入研究驗證這四種物質(zhì)在大鼠體內(nèi)的降血壓效果及其作用機制。

2.3 降脂

昆侖雪菊中的類黃酮物質(zhì)能通過下調(diào)脂肪分化相關蛋白、抑制脂肪生成、減少氧化應激反應和保護線粒體功能，達到改善脂代謝紊亂和降脂的功效,其中圣草酚-7-O-吡喃葡萄糖苷被認為是主要的功效成分。昆侖雪菊中的聚炔類物質(zhì)——金雞菊苷A和E也被認為具有降脂作用的潛力,但目前還缺乏更深入的研究作為支撐依據(jù)。

用昆侖雪菊類黃酮提取物干預高脂血癥小鼠模型,通過檢測相關指標比較雪菊提取物與非諾貝特降脂藥的作用效果。實驗結果表明兩種物質(zhì)對脂肪分化相關蛋白以及血清和肝臟中膽固醇都有下調(diào)的作用。其中,雪菊提取物對ALT、AST、ALP無影響,表明不會造成肝損傷,但非諾貝特會升高ALT、AST、ALP,對肝功能有影響[3]。在另一個實驗中,用高效液相色譜法檢測發(fā)現(xiàn)昆侖雪菊水提物的主要成分為黃諾瑪苷和圣草酚-7-O-吡喃葡萄糖苷,因此實驗者讓高脂血癥的小鼠口服昆侖雪菊水提物42 d后,用黃諾瑪苷和圣草酚-7-O-吡喃葡萄糖苷干預用游離脂肪酸處理的人肝癌細胞(HepG2)24 h,結果發(fā)現(xiàn)雪菊水提物能改善血脂指標,具有降脂的功效;而圣草酚-7-O-吡喃葡萄糖苷也能減少細胞內(nèi)的活性氧,提高線粒體膜電位和三磷酸腺苷水平,具有保護線粒體功能和抑制游離脂肪酸誘導的脂肪生成的作用[31]。在體外實驗中,用金雞菊苷A和E處理3T3-L1脂肪細胞,發(fā)現(xiàn)金雞菊苷A和E能劑量依賴型的減少細胞內(nèi)甘油三酯和細胞脂質(zhì)的積聚,并且對細胞增殖沒有毒性,具有降脂的功效[11]。

昆侖雪菊類黃酮提取物通過下調(diào)脂肪分化相關蛋白能達到降血脂的作用,并且優(yōu)于非諾貝特降脂藥,這一研究結果對于將雪菊類黃酮應用于降血脂藥物具有重要意義。而圣草酚-7-O-吡喃葡萄糖苷和金雞菊苷A、E在體外良好的降脂功效值得深入研究,可以驗證其能否在體內(nèi)也發(fā)揮出同樣的效能及其具體的作用機制。

2.4 抗氧化

在昆侖雪菊各部位中,頂狀花序表現(xiàn)出最強的抗氧化能力;在雪菊含有的化合物中,奧卡寧和異奧卡寧在體內(nèi)外實驗中均表現(xiàn)出最強的抗氧化活性。

用2′-聯(lián)氨-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)法檢測昆侖雪菊不同部位的乙醇提取物的抗氧化能力,實驗結果顯示昆侖雪菊頂花的抗氧化能力最強,其抗氧化能力順序為頂狀花序>芽部>種子>葉>莖部[32]。在體內(nèi)實驗中,用雪菊醇提物灌胃大鼠,在收集的靜脈血漿樣本中發(fā)現(xiàn),馬里苷和黃諾瑪苷雖然在雪菊中含量最高,但是在血漿中很少,可能是它們的苷配基被水解了,而奧卡寧和異奧卡寧的含量正好相反。在體外實驗中,昆侖雪菊的乙醇粗提物及其提純化合物均表現(xiàn)出很強的二苯基苦基酰肼(DPPH)自由基清除能力,其中奧卡寧的DPPH自由基清除能力最強,且奧卡寧和異奧卡寧在細胞中也表現(xiàn)出超強的抗氧化活性且無毒害作用[33]。

昆侖雪菊醇提物在體內(nèi)外均具有強抗氧化活性,以奧卡寧和異奧卡寧這兩種類黃酮物質(zhì)最強,這為開發(fā)昆侖雪菊及其類黃酮物質(zhì)作為抗氧化劑產(chǎn)品提供了研究思路。

2.5 抗炎

昆侖雪菊對腎功能不全、腎臟炎癥和纖維化以及神經(jīng)炎癥都起到改善的作用,其功效成分主要為聚炔類和黃酮類物質(zhì),其中奧卡寧被確定具有抗神經(jīng)炎的作用。

在體外實驗中,金雞菊苷A～D對環(huán)氧合酶-2的半抑制濃度為0.22×10-2～8.8×10-2μmol/L,均表現(xiàn)出抗炎活性[10]。用昆侖雪菊的乙酸乙酯提取物灌胃糖尿病腎損害大鼠4周,實驗結果表明雪菊提取物能抑制腎臟炎癥和纖維化進程[34]。在一項抗神經(jīng)炎活性的研究中發(fā)現(xiàn),昆侖雪菊的石油醚提取物和乙酸乙酯提取物的抗神經(jīng)炎作用最佳,其中咖啡酸甲酯、奧卡寧、2S-5,7,3′,5′-四羥基黃酮、槲皮素、山奈酚-7-O-β-D-葡萄糖苷、櫟草亭-7-O-β-D-葡萄糖苷和6,7,3′,4′-四羥基黃酮這七種化合物被認為是主要的活性成分[35]。在另一項抗神經(jīng)炎研究中得到了相似的結果,用昆侖雪菊乙酸乙酯提取物做體外細胞實驗和體內(nèi)小鼠實驗,結果均表明該雪菊提取物能減弱脂多糖誘導的小膠質(zhì)細胞激活,減輕神經(jīng)炎癥[36]。

昆侖雪菊的抗腎炎機制為通過抑制核轉(zhuǎn)錄因子κB的激活和表達,發(fā)揮對環(huán)氧合酶-2的抑制作用,而其抗神經(jīng)炎機制則可能是抑制轉(zhuǎn)化生長因子β1/Smad的信號通路,抑制Toll樣受體4和核轉(zhuǎn)錄因子κB的信號通路,以及激活腎臟中一磷酸腺苷活化的蛋白激酶α的磷酸化活性。雖然上述實驗均對于雪菊的抗炎機制有一定的推測,但是卻未有進一步的探討和驗證。在將來可以對雪菊抗炎性能機制進行深入的研究。

2.6 臟器保護

當昆侖雪菊的多種功效同時發(fā)揮作用時還能產(chǎn)生更大的功效作用——保護臟器,如保護心肌缺血再灌注損傷,保護肝臟和延緩動物腦及臟器萎縮退化等。

有研究表明昆侖雪菊的總黃酮提取物能保護心肌缺血再灌注損傷(MIRI)。該實驗用雪菊總黃酮提取物進行干預,通過主要檢測的五類心臟指標發(fā)現(xiàn),總黃酮提取物能減少心肌酶漏出,降低缺血/再灌注誘導的心肌細胞凋亡,減少心肌梗死面積,增強缺血/再灌注損傷下大鼠的抗氧化防御[37],研究者認為,雪菊總黃酮提取物通過抗氧化、抗炎癥和抗細胞凋亡的功能達到保護心臟的作用。昆侖雪菊的粗提物具有保護肝臟的作用。實驗檢測了在雪菊乙醇提取物干預下對四氯化碳誘發(fā)的肝細胞毒性和組織形態(tài)改變的影響,對肝細胞中相關物質(zhì)水平的影響,以及對抗氧化酶活性的影響[38]。實驗結果表明昆侖雪菊的醇提物能提高肝臟中抗氧化酶的活性,抑制脂質(zhì)過氧化反應和肝損傷誘發(fā)的炎癥反應,能保護化學誘導的肝損傷。昆侖雪菊黃酮還有抗衰老、延緩動物腦及臟器萎縮退化的功效。實驗通過測試小鼠的腦及臟器指數(shù)(重量)發(fā)現(xiàn)雪菊黃酮干預組的指數(shù)均明顯高于未干預組[39]。

昆侖雪菊對心臟、肝臟和大腦均有保護作用,這些作用是雪菊多種功效(如抗氧化、抗炎)綜合產(chǎn)生的結果,目前尚缺乏關于這些保護作用準確的機制研究,而雪菊對于其他重要器官是否也具有保護作用也是一個值得研究的方向。

2.7 其他功效

昆侖雪菊還具有一些其他的功效,如抗菌、保護細胞和清除一氧化氮等。

在抑菌作用方面,昆侖雪菊中的聚炔類物質(zhì)金雞菊苷E對炭疽桿菌和金黃色葡萄球菌有較強的抑菌活性,最小抑菌濃度分別為(10±0.10)和(6.8±0.15) μg·mL-1;而金雞菊苷B和F對上述兩種菌也有微弱的抑菌活性[12]。除此之外,雪菊頂狀花序精油也對5種細菌有抑菌作用,其最小抑菌濃度在5.54～11.08 μg·mL-1之間,但抑菌效果弱于青霉素G[40]。在細胞保護方面,昆侖雪菊水提物和其主要成分馬里苷與黃諾瑪苷都能抑制叔丁基過氧化氫和細胞激素誘導的胰腺β細胞損傷作用,其作用機制可能是抑制細胞的凋亡途徑[41]。在體外實驗中,昆侖雪菊中的總皂苷和精油提取物均有清除一氧化氮、亞硝酸鹽和抑制N-亞硝胺生成的作用[21,40]。

昆侖雪菊除了類黃酮物質(zhì),其聚炔類、皂苷類和揮發(fā)油類物質(zhì)也同樣具有其獨特的生物功效,具有應用開發(fā)的前景。

3 前景與展望

昆侖雪菊中含有多種生物活性物質(zhì),如類黃酮、皂苷、聚炔類物質(zhì)等;因此具有多樣的生理保健功能,如降血糖、血脂、抗氧化等,使其在藥品和保健品開發(fā)方面前景廣闊。但是,在對昆侖雪菊的成分和功效研究上,還有許多疑問尚未解釋清楚,未來關于昆侖雪菊的研究開發(fā)可以從以下的角度入手。

昆侖雪菊中黃酮類物質(zhì)在降血糖、降血壓、降脂、抗氧化、抗炎和保護細胞中起著重要的作用,是雪菊重要的功能活性成分。昆侖雪菊中馬里苷、黃諾瑪苷和槲皮素-7-O-葡萄糖苷三種物質(zhì)的含量最高;槲皮素和木犀草素具有降血壓的作用,而花旗松素和α,3,2′-三羥基-4′-O-β-D-吡喃葡萄糖查耳酮具有潛在降血壓的功效,但仍需要體內(nèi)實驗進行驗證;圣草酚-7-O-吡喃葡萄糖苷具有降脂功效;奧卡寧和異奧卡寧在體內(nèi)有抗氧化功效,奧卡寧還被確認具有抗神經(jīng)炎的作用;馬里苷與黃諾瑪苷具有保護細胞的作用。由此推測,馬里苷、黃諾瑪苷、槲皮素-7-O-葡萄糖苷、圣草酚-7-O-吡喃葡萄糖苷、奧卡寧和異奧卡寧這6種化合物可能是雪菊類黃酮物質(zhì)中主要的功能活性成分,可以作為未來深入研究的重點。

聚炔類物質(zhì)發(fā)揮著降脂、抗炎和抗菌的作用,但是對于聚炔類物質(zhì)的研究僅限于體外實驗,它在體內(nèi)是否能發(fā)揮功效尚不可知。皂苷也是雪菊的一類功能活性物質(zhì),能清除一氧化氮、亞硝酸鹽和抑制N-亞硝胺生成。雪菊中的皂苷、色素、多糖這三類物質(zhì)無論是在組成成分還是功效作用上都缺乏更深入的研究,而酚酸類、脂肪酸和揮發(fā)物這三類物質(zhì)在組成成分上已比較清晰,但是功效作用還有待進一步的研究。