瓜拉納提取物的功能性研究進(jìn)展

沈國(guó) 葉田 周洋 扈曉佳

摘 要：瓜拉納提取物是食品用天然香料，具有抗疲勞、提神醒腦、抗菌，抗氧化，促智活性等功效，作為天然草本添加物的形式替代成咖啡因廣泛添加到各類功能性飲料中，通過對(duì)瓜拉納提取物的功能性進(jìn)行綜述，以期在為相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：瓜拉納 提取物 功能性 咖啡因

中圖分類號(hào)：S3? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：Guaraná extract is a natural food flavor， which has the functions of anti-fatigue， refreshing brain， anti-bacterial， anti-oxidation， and promoting intelligence. As a natural herbal additive， it is widely added to various functional drinks in place of synthetic caffeine. This paper summarizes the functions of guaraná extract to provide a reference for the development and utilization of guaraná extract.

Key words：Guaraná; extract; function; caffeine

瓜拉納又名巴西香可可，原產(chǎn)亞馬孫河河流域的一種常綠木質(zhì)藤本多年生植物，是亞馬遜地區(qū)特有的典型熱帶經(jīng)濟(jì)作物。數(shù)百年來巴西亞馬遜地區(qū)印第安人從瓜拉納的種子中提取出瓜拉納膠或瓜拉納糊劑，用以制備草藥興奮劑。瓜拉納的短期效果通常被認(rèn)為是由于高含量的咖啡因和相關(guān)的生物堿，以及大量的單寧，各種皂苷也在藥物的藥理學(xué)中發(fā)揮著重要的作用，特別是在其作為一般的補(bǔ)藥和預(yù)防藥的長(zhǎng)期影響方面。瓜拉納種子中含有極高的咖啡因含量，干重可以達(dá)2.7 %～5.8 %[1]，其提取物被全世界的食品工業(yè)用于生產(chǎn)軟飲料[2]。根據(jù)巴西地理與統(tǒng)計(jì)研究所（IBGE）2012年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，巴西的干瓜拉納種子每年產(chǎn)量約為3794 t，大約70 %的產(chǎn)品被飲料工業(yè)用于軟飲料的生產(chǎn)，其余的以粉末、膠囊和片劑的形式在藥店和保健食品商店出售，有時(shí)也與其他成分混合出售[3]。研究表明瓜拉納提取物也具有抗疲勞、抗抑郁、止瀉、鎮(zhèn)痛、解熱、抗菌、抗氧化的特性[4-6]以及抗菌、促智活性等作用。了解瓜拉納抗疲勞、抗氧化等功能，旨在為國(guó)內(nèi)瓜拉納飲料以及其他瓜拉納食品的開發(fā)提供參考。

1 瓜拉納生物活性成分

瓜拉納中含有多種不同的生理活性成分，對(duì)瓜拉納種子的首次化學(xué)檢驗(yàn)是在18世紀(jì)由德國(guó)植物學(xué)家西奧多·馮·馬秀斯（Theodore Von Martius）完成的，從瓜拉納種子中分離出一種苦味的白色結(jié)晶物質(zhì)，具有顯著的生理特性，這種物質(zhì)被命名為瓜拉寧，后來被命名為咖啡因[7]。瓜拉納種子含有高濃度的咖啡因（1，3，7-三甲基黃嘌呤），以及茶堿和可可堿，它還含有多酚或皂素（7 %），如黃烷-3-醇（兒茶素和表兒茶素）、單寧和其他微量物質(zhì)[8]。

2 瓜拉納提取物的生物活性功效

瓜拉納提取物的藥理活性研究表明，瓜拉納提取物具有抗疲勞、興奮劑、抗菌作用、抗氧化、抗抑郁、促智活性等作用。

2.1 抗疲勞和興奮劑作用

咖啡因以及含咖啡因的原料被廣泛地應(yīng)用在軟飲料和能量飲料中用于提神，發(fā)揮運(yùn)動(dòng)抗疲勞和興奮作用。2004年之前，世界反興奮劑組織（WADA）禁止使用大劑量的咖啡因，后來經(jīng)過重新評(píng)估，且由于許多大眾飲品，如可口可樂等，均含有這種成分，因此咖啡因在2003年底被從禁藥名單中刪除。瓜拉納種子中含有極高的咖啡因含量，干重可以達(dá)2.7 %～5.8 %[1]，咖啡因抗疲勞作用的主要機(jī)制可能是通過阻斷腺苷受體，咖啡因是腺苷A1和A2A的非特異性拮抗劑，研究表明，咖啡因?qū)θ祟惡蛣?dòng)物有抗疲勞的作用，采用3～9 mg/kg劑量的咖啡因時(shí)，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可延長(zhǎng)疲勞時(shí)間20 %～50 %[9];在影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)方面，咖啡因作用于腺苷進(jìn)而調(diào)節(jié)多巴胺能的信號(hào)通路，從激活運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元來驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和保持運(yùn)動(dòng)機(jī)能這兩個(gè)方面來加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)能力;同時(shí)咖啡因通過拮抗腺苷受體，增強(qiáng)了交感神經(jīng)的活性，減輕了肌肉疼痛的感覺，加強(qiáng)脂肪分解的同時(shí)節(jié)約糖原，并通過調(diào)節(jié)Ca2+濃度增加肌肉收縮效能等延緩運(yùn)動(dòng)疲勞[10]。蔡愈杭等將瓜拉納提取物（咖啡因含量12 %）配制成0.12 %的溶液，灌服小鼠（劑量20 mL/kg）后，進(jìn)行耗竭性游泳實(shí)驗(yàn)，測(cè)定游泳時(shí)間、運(yùn)動(dòng)后全血乳酸含量、血清尿素氮及肝糖原含量的變化，結(jié)果表明瓜拉納能夠顯著提高機(jī)體肝臟中的糖原儲(chǔ)備，幫助機(jī)體維持運(yùn)動(dòng)時(shí)的血糖水平，提供更多的能量抵抗疲勞。同時(shí)，增強(qiáng)機(jī)體清除乳酸的能力，也能有效緩解由于運(yùn)動(dòng)代謝產(chǎn)物堆積產(chǎn)生的疲勞 [11]。

2.2 抗菌作用

Basile等采用乙醇提取瓜拉納種子，用瓜拉納提取物進(jìn)行了抗菌實(shí)驗(yàn)，針對(duì)選定的十種細(xì)菌進(jìn)行了最低抑制濃度評(píng)估。研究結(jié)果表明對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌都有很好的抑制作用。當(dāng)提取物的濃度在16～128 μg/ mL之間時(shí)，表現(xiàn)出顯著的抗菌作用，針對(duì)不同細(xì)菌的最低抑制濃度（MIC）。最抑制的是，銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）（MIC=16 μg/mL），奇異變形桿菌（Proteus mirabilis）（MIC=32 μg/mL），普通變形桿菌（Proteus vulgaris）（MIC=32 μg/mL）和大腸桿菌（Escherichia coli）（MIC = 32 μg/mL），對(duì)金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）（MIC=64 μg/mL）也有一定的抑制效果，但是對(duì)枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）和糞鏈球菌（Streptococcus faecalis）均無抑制作用[2]。Majheniě等在室溫和沸騰溫度下，分別用水、甲醇、35%丙酮和60%乙醇萃取瓜拉納種子。然后通過瓊脂孔擴(kuò)散和肉湯稀釋試驗(yàn)，對(duì)瓜拉納種子提取物針對(duì)三種食源性真菌（黑曲霉、維氏木霉和環(huán)青霉）以及三種有害健康的細(xì)菌（大腸桿菌、熒光假單胞菌和蠟狀芽孢桿菌）進(jìn)行抑菌性的測(cè)試。其中用乙醇提取的瓜拉納種子對(duì)所有測(cè)試微生物的抗微生物活性均比水提取物強(qiáng)。結(jié)果表明，瓜拉納種子提取物具有強(qiáng)大的抗菌性[6]。

2.3 抗氧化性

人們對(duì)用天然抗氧化劑代替合成食品抗氧化劑越來越感興趣，這也促進(jìn)了對(duì)植物來源的研究和對(duì)原材料的篩選，以確定新的天然的抗氧化劑。多酚物質(zhì)通過限制細(xì)胞內(nèi)鐵對(duì)脂肪細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的反應(yīng)活性來發(fā)揮鐵細(xì)胞保護(hù)劑的作用，減少氧化劑損傷和過氧化產(chǎn)物的積累[14]。Basile等的實(shí)驗(yàn)也表明了瓜拉納提取物的抗氧化活性。通過丙二醛（MDA）測(cè)試，該測(cè)試使用檸檬酸鐵銨（FAC）測(cè)量誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷后3T3-L1細(xì)胞中的MDA濃度。使用濃度為2 μg/ mL的瓜拉納提取物，脂質(zhì)過氧化的減少為62.5%。該作用是劑量/依賴性的?？寡趸瘜?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，瓜拉納乙醇提取物能顯著降低脂質(zhì)過氧化。MDA測(cè)試表明，減少細(xì)胞損傷是65.2%用瓜拉納提取物的濃度2 g/mL。根據(jù)上述分析方法，我們記錄了相當(dāng)于6.06±0.13 mg/g（平均值±S.D.）的cate chol的濃度，而使用Folin-Ciocalteau方法測(cè)定的總酚含量為8.43±0.21 mg/g（平均值±S.D.）?？寡趸钚耘c鄰苯二酚含量的相關(guān)指數(shù)為0.96。Majheni等分別用水，甲醇，35%丙酮和60%乙醇萃取瓜拉納種子，使用β-胡蘿卜素-亞油酸乳液體系和穩(wěn)定的自由基2，2-二苯基-1-吡啶并肼基（DPPH），評(píng)估了瓜拉納提取物的抗氧化和清除自由基的活性。所有測(cè)試的瓜拉納提取物均顯示出強(qiáng)大的抗氧化劑和清除自由基的性能。有機(jī)溶劑（丙酮、乙醇）和水混合提取液的抗氧化活性與純水提取液基本相同，但對(duì)自由基的清除活性普遍高于純水提取液，純甲醇提取物的抗氧化活性最高[2，6]。

2.4 抗抑郁癥

Otobone等對(duì)瓜拉納種子進(jìn)行了提取凍干（EBPC）和提取凍干并半純化（EPA and EPB），研究了經(jīng)口服給藥后在大鼠體內(nèi)的藥理特性。分別使用正迷宮（PMT），強(qiáng)迫游泳（FST）和開放視野（OFT）測(cè)試評(píng)估了抗焦慮，抗抑郁樣和運(yùn)動(dòng)刺激的效果。EBPC的急性或慢性給藥（3.0、30.0或60.0 mg / kg）并沒有改變PMT的進(jìn)入百分比或開放時(shí)間。在FST測(cè)試中，與抗抑郁參考藥物丙咪嗪（20.0 mg / kg）相似，用30.0 mg EBPC / kg和4.0 mg EPA / kg提取物進(jìn)行的長(zhǎng)期治療可減少固定時(shí)間，在接受FST的大鼠中顯示出類似抗抑郁的作用[13]。

2.5 促智活性

近年來，科學(xué)界和制藥實(shí)驗(yàn)室對(duì)中藥藥理作用的研究越來越多。有幾種植物被報(bào)道具有促智活性。人參皂苷和紅參總皂苷是促進(jìn)認(rèn)知行為的活性物質(zhì)。盡管應(yīng)用廣泛，但迄今為止，只有少數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠描述不同的常用成分。Espinola等對(duì)小鼠同時(shí)給予兩種劑量的瓜拉納或咖啡因可顯著阻斷已知的東莨菪堿遺忘效應(yīng)，長(zhǎng)期服用一定劑量的瓜拉納也能保護(hù)老年大鼠不受東莨菪堿的遺忘作用[14]。Otobone等對(duì)瓜拉納種子進(jìn)行了提取凍干（EBPC）和提取凍干并半純化（EPA and EPB）。研究經(jīng)不同劑量灌胃后，其粗凍干提取物（EBPC）和半純化組分（EPA和EPB）對(duì)大鼠認(rèn)知行為的影響。在莫里斯水迷宮試驗(yàn)（MWMT）中，長(zhǎng)期使用EBPC的大鼠在MWMT中表現(xiàn)出認(rèn)知行為的改善。此外，半純化組分EPA在MWMT中復(fù)制了EBPC效應(yīng)。慢性服用EBPC或EPA能保護(hù)大鼠不受東莨菪堿的健忘癥影響?？Х纫騼H在東莨菪堿誘導(dǎo)的遺忘大鼠中改變了MWMT的逃避潛伏期，增加了OFT的交叉次數(shù)，具有顯著的興奮作用[7]。

3 結(jié)論

瓜拉納提取物作為重要的食品用天然香料，其具有抗疲勞、興奮劑、抗菌作用、抗氧化、抗抑郁、促智活性等作用，廣泛運(yùn)用到各類功能性飲料中。迄今為止，由于食品和制藥業(yè)對(duì)該生物堿的需求以及與美容產(chǎn)品相關(guān)的強(qiáng)勁增長(zhǎng)的市場(chǎng)，咖啡因一直是研究瓜拉納提取物的主要原因，但是，瓜拉納提取物還具有其他成分，因此人們對(duì)旨在闡明瓜拉納提取物的生物活性成分及其潛在藥理學(xué)應(yīng)用的研究興趣很大，以此來進(jìn)一步發(fā)展瓜拉納提物的潛在價(jià)值。本文的作用就是通過對(duì)瓜拉納提取物生理活性作用的總結(jié)，為瓜拉納提取物的開發(fā)與利用，以及功能性研究提供部分理論支撐。

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