辣椒籽中生物活性成分及其功能活性研究進展

鐘 瑾 劉一達 - 肖 愈

(湖南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院，湖南 長沙 410128)

中國是世界上最大的辣椒生產(chǎn)國和消費國，2015～2017年辣椒的平均年產(chǎn)量已達2 800萬t，占世界辣椒總產(chǎn)量的46%，年產(chǎn)值達700億元，辣椒產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為中國最大的蔬菜產(chǎn)業(yè)[1]。除了作為餐桌上不可缺少的調(diào)料品及蔬菜，辣椒提取物制品還可廣泛用于醫(yī)藥、食品、化妝品、保健油品、天然抗氧化劑等多個領(lǐng)域[2]。然而，目前對于辣椒的研究及相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)多集中在其果肉上，而占辣椒干重30%～60%的辣椒產(chǎn)品加工副產(chǎn)物辣椒籽，卻常作為廢棄物處理掉[3]，造成了大量的資源浪費，還污染環(huán)境。辣椒籽中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)及生物活性成分，具有多種生物活性功能，近年來引起了研究者及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的廣泛關(guān)注。綜合目前的研究現(xiàn)狀，本文擬就近年來國內(nèi)外有關(guān)辣椒籽的活性成分及其活性功能的相關(guān)研究進行梳理，為進一步綜合利用辣椒籽提供參考依據(jù)。

1 辣椒籽中主要營養(yǎng)成分及生物活性物質(zhì)

辣椒籽作為辣椒生長的種子，富含多種營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性成分(表1)。Zou等[4]對東北地區(qū)的辣椒籽的營養(yǎng)成分含量進行測定，結(jié)果為：含水分4.48%、灰分4.94%、粗脂肪23.65%、粗蛋白21.29%、膳食纖維38.76%，其他成分如氨基酸以谷氨酸和天冬氨酸為主，礦物質(zhì)元素以鉀為主。除上所述，王知松等[5]采取氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用的方法得出辣椒籽中的不飽和脂肪酸主要是油酸和亞油酸。李達等[6]測得辣椒籽中氨基酸和油脂含量較高，并且通過微波輔助提取了辣椒籽中的黃酮物質(zhì)，平均提取量高達116.22 mg/g。馬燕等[7]對8個品種(益都椒、朝天椒、新疆甜椒、四平頭辣椒等)辣椒籽的營養(yǎng)成分進行了探究，發(fā)現(xiàn)辣椒籽中主要含膳食纖維、蛋白質(zhì)和脂肪，還含有氨基酸、維生素、黃酮、多酚、辣椒堿等活性成分。Sim等[8]從辣椒籽中分離出總黃酮、總酚類物質(zhì)，其含量分別為(21.27±0.85) mg 沒食子酸/g、(29.10±0.18) mg 兒茶素/g。

2 辣椒籽的活性功能

2.1 辣椒籽的抗氧化作用

人體內(nèi)自由基積累會導致正常細胞和組織的損傷，是引起人體慢性疾病(如腫瘤、冠心病、關(guān)節(jié)炎、神經(jīng)變性等)發(fā)生的重要原因之一。化學合成類抗氧化劑的使用對預防氧化損傷具有顯著的效果，然而，經(jīng)常使用化學合成抗氧化劑對機體具有明顯的副作用，會引起肝臟發(fā)生病變, 甚至致癌[9-10]。天然來源的抗氧化劑由于具有安全且無副作用的特點，因此一直是當今臨床醫(yī)藥和食品研究開發(fā)的熱點[11]。大量研究(表2)表明，辣椒籽提取物及其分離的組分都具有良好的抗氧化活性，主要體現(xiàn)在兩個方面。

2.1.1 辣椒籽生物性的抗氧化作用 辣椒籽的提取物中含有多酚、黃酮類等活性物質(zhì)，它們能夠通過提供電子或氫原子給氧自由基，使自身成為較穩(wěn)定的共振自由基，從而終止自由基鏈式反應。同時，黃酮、酚類物質(zhì)還具有螯合金屬離子，阻礙金屬離子催化氧化的作用[11]。試驗表明，辣椒籽具有清除ABTS自由基、DPPH自由基、NO自由基和超氧陰離子的作用[12]，并且能夠顯著提高大鼠體內(nèi)自由基“天敵”——超氧化物歧化酶SOD的活力，降低氧化產(chǎn)物丙二醛MDA水平[16]。Sim等[8]將不同濃度的辣椒籽提取物分別加入含有DPPH自由基、ABTS自由基、還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸NADH、Fe2+等溶液中，發(fā)現(xiàn)辣椒籽提取物具有清除各種氧自由基、螯合金屬離子的能力，并且相比辣椒果皮的提取物，辣椒籽提高SOD活性和清除超氧陰離子的能力更強。

表1 辣椒籽主要營養(yǎng)成分及生物活性成分[4-8]

此外，一些植物蛋白的水解產(chǎn)物如多肽及氨基酸被廣泛報道具有抗氧化活性[25]，近年來受到廣泛關(guān)注。但由于具有抗氧化能力的多肽或氨基酸被包裹在蛋白核內(nèi)，使蛋白質(zhì)的抗氧化活性受其空間結(jié)構(gòu)的限制而不能很好地發(fā)揮抗氧化作用，采用酶解的方法可以有效地從蛋白中釋放抗氧化肽[26]。辣椒籽的蛋白質(zhì)含量在20%左右，Li等[15]發(fā)現(xiàn)甜椒籽蛋白質(zhì)酶解產(chǎn)物具有良好的持水力、溶解性、乳化性和起泡性，更引人注意的是，當?shù)鞍踪|(zhì)分離物濃度為3.0 mg/mL時，具有良好的自由基清除能力，尤其對ABTS自由基清除能力高達(92.56±0.12)%，F(xiàn)e2+螯合能力達(80.08±0.45)%。

2.1.2 辣椒籽物理性的抗氧化作用 從辣椒籽中提取的油脂成分，其油酸層可以包裹在食物表面，阻隔氧氣，減弱紫外線的照射，對食物起到有效抗氧化的作用，能夠較好地保護食物的顏色。遲明梅等[17]利用辣椒籽油對辣椒紅素的護色進行了研究，光照條件下，添加辣椒籽油的辣椒紅素降解率比未添加辣椒籽油降解率低7%左右。沈文嬌等[27]將辣椒籽油加入肉糜中，結(jié)合真空包裝后隔絕了氧氣，極大程度地抑制了脂肪及蛋白質(zhì)的氧化，降低了TABRS值和TVB-N值。

辣椒籽主要通過總黃酮、總酚清除自由基實現(xiàn)抗氧化活性，另外大量脂肪酸的存在可以起到隔絕氧氣和紫外線，延緩食物氧化的作用。

2.2 辣椒籽的抗肥胖活性

辣椒籽提取物對防治肥胖有一定的療效(表3)，作用機理主要是其提取物組分能夠通過抑制脂肪轉(zhuǎn)錄因子活動，通過激活一磷酸腺苷(AMP)依賴的蛋白激酶(AMPK)的途徑抑制脂肪細胞的分化從而阻止脂肪積累。脂肪酸合成酶FAS和脂肪酸結(jié)合蛋白FABP4是脂肪細胞進行代謝的主要標記物質(zhì)，F(xiàn)AS在NADPH存在下催化乙酰輔酶A和丙二酰輔酶A合成脂肪酸[33]，F(xiàn)ABP4在脂質(zhì)積累過程中對細胞內(nèi)的脂肪酸轉(zhuǎn)運起重要作用[34]。在脂肪細胞的分化過程中，F(xiàn)AS和FABP4的轉(zhuǎn)錄由PPARγ、C/EBPα、SREBP1c脂肪轉(zhuǎn)錄因子控制。 Sung等[28-30]從辣椒籽中提取得到辣椒甙G，它能夠有效抑制PPARγC、EBPα、SREBP1c脂肪轉(zhuǎn)錄因子的活動，減少FAS和FABP4相關(guān)基因的表達。此外，辣椒甙G還能延長脂肪細胞分裂間期的G0/G1期，從而減少脂質(zhì)的積累。另一方面，AMPK是AMP依賴的蛋白激酶，它通過調(diào)節(jié)細胞能量狀態(tài)以維持生物體能量穩(wěn)態(tài)，當脂肪組織中的AMPK活化后，可以誘發(fā)脂肪生成通量降低、大量脂肪酸氧化和甘油三酯合成降低的效果[35-36]。當加入濃度為100 μg/mL辣椒籽的熱水提取物時，促進了3T3-L1脂肪細胞分化早期AMPK的磷酸化，抑制脂肪的形成[31]。

此外，辣椒籽中含有豐富的膳食纖維，并且以不溶性膳食纖維為主，被人體攝入后能夠增加餐后飽腹感，減少隨后的饑餓，并且有助于防治便秘和排毒[37]。但目前有關(guān)辣椒籽膳食纖維的專門研究尚少，有待進一步探究。辣椒籽對于體重的控制、預防肥胖具有良好效果，主要是通過抑制脂肪細胞分化實現(xiàn)的。

2.3 辣椒籽抑菌活性

辣椒籽中含有豐富的抗菌類物質(zhì)，能夠抑制多種真菌、細菌的生長(表4)。從動物或植物體內(nèi)提取得到的抗菌肽被普遍認為是一種能夠抵抗細菌、真菌、病毒、原生動物侵襲的小肽類分子，在食品、醫(yī)藥、水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面具有廣闊的應用前景[44-45]。韓玉竹等[38]從辣椒籽中提取出分子量為7.8 kDa左右的目標抗菌肽PSP7.8，發(fā)現(xiàn)它在玉米貯藏過程中，起到的防霉效果與傳統(tǒng)防霉劑丙酸鈣、那他霉素不相上下。此外，PSP7.8對黃曲霉生長具有顯著的抑制作用，主要是通過抑制黃曲霉孢子的萌發(fā)和生長以及改變菌絲體膜的通透性實現(xiàn)的[39]。

脂質(zhì)轉(zhuǎn)移蛋白LTP是植物體生命活動中的一類重要的防御蛋白[46]，它具有一定的抑菌活性，是一種常見的植物抗菌肽[47]。Ribeiro等[48]發(fā)現(xiàn)含有LTP的多肽組分能夠抑制真菌、尖孢鐮刀菌、枯萎病菌、酵母菌、釀酒酵母、膜畢赤酵母、熱帶念珠菌、白色念珠菌的生長，以及抑制釀酒酵母細胞在葡萄糖刺激下的培養(yǎng)基酸化作用，并引起酵母的形態(tài)學改變。Diz等[42]用離子交換色譜法和反相高效液相色譜法從辣椒籽中提取多肽，獲得接近10 kDa 的3個肽組分，經(jīng)試驗證明它們與從其他植物種子獲得的LTP具有較高的序列同源性，提取的肽組分對白色念珠菌、釀酒酵母和柚皮裂殖酵母有較強的抗真菌活性，同時，釀酒酵母在葡萄糖刺激下由H+-ATP酶介導的酸化作用隨辣椒籽提取物劑量的增加而降低，并且酵母質(zhì)膜對SYTOX熒光綠色染料的滲透作用增強，說明在辣椒籽抗菌肽的作用下，改變了酵母細胞膜的通透性，酵母的生長繁殖受到了限制。

表2 辣椒籽的抗氧化作用?

? “-”表示目前沒有相關(guān)報道。

表3 辣椒籽的抗肥胖作用

表4 辣椒籽的抑菌作用

2.4 辣椒籽其他活性

辣椒籽除了報道有抗氧化、預防肥胖及抑菌活性外，還被報道具有其他生物活性功能。Jeon等[13]用辣椒籽甲醇提取物對人乳腺癌細胞MCF7、人結(jié)腸癌細胞(HCT116)、人胃癌細胞(MKN45)進行研究，發(fā)現(xiàn)即使在低劑量時，辣椒籽對腫瘤細胞也有較強的抗增殖作用。Sim等[22]用辣椒籽的水提取物處理MCF7腫瘤細胞，可以使抑癌基因CDH1在MCF7腫瘤細胞的表達提高1.2倍，同時能夠抑制92 kDaⅣ型膠原酶和72 kDaⅣ型膠原酶的分泌，抑制腫瘤細胞的產(chǎn)生，這兩種Ⅳ型膠原酶能降解組成細胞基底膜的支架——Ⅳ型膠原，且酶活越高，腫瘤細胞的侵襲能力越強[49]。辣椒籽的活性成分對腫瘤細胞起到了抑制作用，但要清楚其中的作用機理，還需要對辣椒籽體內(nèi)未知化合物的分離、鑒定和表征進行進一步的研究。

此外，辣椒籽提取物對降低血脂也具有一定效果。3-磷酸甘油脫氫酶GPDH在甘油轉(zhuǎn)化為甘油三酯的過程中起重要作用[50]，用辣椒籽甲醇提取物在體外處理3T3-L1脂肪細胞，可明顯降低GPDH的含量從而減少甘油三酯的合成[32]。從辣椒籽中提取得到的辣椒籽油[16]、不溶性膳食纖維[51]均有降低血清膽固醇和甘油三酯的效果。

近年來，利用天然活性成分研發(fā)乙酰膽堿酯酶AChE抑制劑和記憶增強劑對于治療阿爾茨海默病或其他形式的癡呆具有重大意義[52]。研究[53]表明，一些植物籽具有抗糖基化能力從而抑制神經(jīng)元細胞的凋亡，降低罹患癡呆的風險。Silva等[12]對辣椒籽提取物是否能夠抑制AChE的活性進行了研究，可能是提取物中含抑制AChE的活性成分少或者是提取物成分缺乏對AChE的親和力等緣故，試驗沒能得到理想效果，但可以通過優(yōu)化試驗條件進行進一步探索。所以，對于辣椒籽在調(diào)節(jié)神經(jīng)功能方面的研究與開發(fā)仍需付諸努力。

3 結(jié)論與展望

辣椒籽是一種能夠被高值化利用的天然產(chǎn)物，將其添加到其他食品中可發(fā)揮它的功能活性，但目前將辣椒籽成分應用于臨床或醫(yī)藥研究尚處于初級階段，所以對辣椒籽生物活性功能的發(fā)掘和應用有待進一步研究和完善。隨著消費者對天然、健康食品日益需求的增長，以及全球?qū)Νh(huán)境保護問題的不斷關(guān)注，辣椒籽的綜合利用將會受到越來越多的關(guān)注，更多的辣椒籽也將會應用于食品加工及其他醫(yī)藥學研究領(lǐng)域中。