山楂黃酮的保健功效及提取工藝研究進(jìn)展

張浣悠，鄧秩童，黃嘉泳，劉袆帆，馬路凱

（仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東 廣州 510000）

山楂（Crataegus pinnatifida Bunge），薔薇科山楂屬植物，又叫山里紅、野山楂，是一種典型的核果類水果，果核質(zhì)地較硬，果肉較少，味道微酸且微澀。山楂、山里紅在我國主要分布在山東、山西、陜西、河南、河北、內(nèi)蒙古等省份。野山楂的產(chǎn)地主要分布在河南、湖南、湖北、江西等省份[1]。 隨著科研工作者對植物中黃酮類化合物研究的不斷深入，山楂黃酮因?qū)π难芗膊∮休^好的輔助治療功效，受到消費者的關(guān)注。 關(guān)于山楂黃酮的研究近年來也隨之增多，本文主要針對山楂黃酮的保健功效進(jìn)行綜述，同時也對其提取工藝進(jìn)行了總結(jié)。

1 山楂的功能成分

山楂果實內(nèi)含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)， 每100 g 山楂的可食用部分約為70 g～80 g；同時山楂中富含多種營養(yǎng)成分，每100 g 可食用部分中脂類約為0.6 g，膳食纖維約為3.1 g，糖分約為22 g，蛋白質(zhì)約為0.5 g。此外還富含多種微量成分，如維生素C、維生素A、視黃醛、核黃素、生育酚等。 此外山楂中還有大量的功能性成分，例如黃酮類物質(zhì)、氨基酸、維生素、原花青素類物質(zhì)等150 多種組分，這些成分已經(jīng)被用于治療心血管疾病、預(yù)防腫瘤和增強(qiáng)人體免疫力[2]。

1.1 黃烷及其聚合物

山楂中富含黃烷類化合物及其聚合物（flavanpolymers）[3]，其基本組成單元相似，均為兒茶精[（+）-catechin]、表兒茶素[（-）-epicatechin]和白矢車菊素（leucocyanidin）[4]。此外山楂中含有較多的原花青素[5]。原花青素是在自然界中大量存在的聚多酚類混合物，如兒茶素、表兒茶素，以及二者以不同聚合程度聚合形成的多聚體。

1.2 氨基酸

關(guān)愛年等[6]選取了11 個山楂品種并對它們進(jìn)行了氨基酸含量的測定。 發(fā)現(xiàn)樣品的果實中共含有17種氨基酸， 其中人體必需氨基酸有7 種。 所測得的氨基酸總含量為1.57%～2.90%，人體必需氨基酸的總量為0.69%～1.00%。

1.3 維生素

山楂基本包含水果的所有營養(yǎng)成分，其中維生素的含量比較高。據(jù)文獻(xiàn)報道[7]，山楂中含有豐富維生素C（60 mg/100 g ～90 mg/100 g）， 比蘋果中的含量高十幾倍。 此外，維生素B1的含量在0.12 mg/kg～0.58 mg/kg、維生素B2含量在0.32 mg/kg～0.58 mg/kg。

1.4 有機(jī)酸

山楂富含有機(jī)酸，且種類豐富，主要有檸檬酸及甲酯、山楂酸、綠原酸、熊果酸、草酸、蘋果酸等，還含有一定量的脂肪酸，尤其是不飽和的油酸、亞油酸、亞麻酸[4]。張文葉等[8]采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法研究了山楂中有機(jī)酸的組成，結(jié)果表明山楂中的多元酸主要為檸檬酸、蘋果酸和丁烯二酸，還檢測到了有亞油酸（C18∶2）、油酸（C18∶1）、和亞麻酸（C18∶3）等多種不飽和脂肪酸。

1.5 三萜類和甾體類

山楂中富含多種三萜類化合物，如熊果酸、科羅索酸、環(huán)阿屯醇、烏發(fā)醇、齊墩果酸、牛油樹醇和白樺醇[9]。 山楂中的甾體類化合物主要在山楂葉中，主要為β-胡蘿卜苷、β-谷甾醇和豆甾醇等。

1.6 揮發(fā)性成分

山楂中含有約40 余種揮發(fā)性物質(zhì)，其中包括順-3-己烯醇、順-3-乙酸己烯醇、α-萜品醇、糠醛、丁香酚等。 謝筆鈞等[10]發(fā)現(xiàn)可以用脂肪氧合酶降解轉(zhuǎn)化途徑來闡述山楂中大多數(shù)揮發(fā)性化合物的形成機(jī)理，山楂香味主要的前體物質(zhì)是亞麻酸。 宛曉春等[11]利用氣質(zhì)聯(lián)用法在山楂中檢測出9 種游離態(tài)風(fēng)味化合物和13 種鍵合態(tài)風(fēng)味化合物。游離態(tài)風(fēng)味化合物具有濃烈的青草香，而鍵合態(tài)的則具有濃烈的果香味。

2 山楂黃酮的概述

2.1 山楂黃酮的分類

黃酮類化合物是一類結(jié)構(gòu)上有C6-C3-C6分子結(jié)構(gòu)，基本呈黃色、淡黃色的天然有色化合物[12]，大量存在于自然界的各種植物當(dāng)中，目前在自然界中發(fā)現(xiàn)的主要包括黃烷酮、異黃烷、黃酮醇、黃烷酮醇、雙黃酮及其衍生物。 山楂中的黃酮類化合物種類有60 多種，如芹菜素、山奈酚類、木犀草素、槲皮素類及二氫黃酮類等[13]。

2.2 山楂黃酮的保健功效

山楂黃酮具有輔助治療心血管疾病、護(hù)肝、抗腫瘤、抗氧化、保護(hù)大腦等多種保健功效[14-15]，現(xiàn)將對其進(jìn)行簡述。

2.2.1 對心血管系統(tǒng)的作用

2.2.1.1 降血脂作用

謝偉華等[16]研究山楂黃酮對小鼠血脂的調(diào)控作用，結(jié)果表明山楂黃酮可以有效地降低高血脂小鼠的代謝。 高血脂是當(dāng)前社會高發(fā)的現(xiàn)代疾病之一，長期攝入脂肪含量較高的食物，會導(dǎo)致人體脂質(zhì)代謝的紊亂，其主要原因是攝入的高脂食品會降低肝脂酶和脂蛋白酯酶等脂質(zhì)代謝酶的活性。肖婷[17]經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，山楂黃酮能夠有效地提高過氧歧化酶的活性，而且還能降低血管中總膽固醇、 甘油三酯和丙二醛的含量，以及可以保護(hù)血管免受過氧化脂質(zhì)的損傷。 張曼[18]研究表明，山楂中的黃酮通過降低總膽固醇和甘油三酯的含量，以及提高肝脂酶和脂蛋白酯酶活性，達(dá)到降血脂的效果。

2.2.1.2 增加冠脈流量

增加冠脈流量是山楂黃酮的保健功效之一。 姜建芳等[19]通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，山楂中的總黃酮對大鼠的離體血管有擴(kuò)張作用，從而使冠脈流量得到增加。 且這種作用是因為山楂黃酮激活了鉀離子通道，并抑制細(xì)胞外的鈣離子內(nèi)流和細(xì)胞內(nèi)鈣離子的釋放。Schuessler 等[20]的試驗結(jié)果也證實了山楂黃酮可以增加冠脈流量。

2.2.1.3 強(qiáng)心作用

山楂黃酮可以促進(jìn)心臟收縮、 增加心臟輸出，還可以調(diào)節(jié)心率等。 周玲等[21]在進(jìn)行山楂總黃酮對心肌缺血的作用時發(fā)現(xiàn)黃酮能夠有效地降低冠脈血流量減少所引起的心肌損傷，并對心臟功能有一定的恢復(fù)作用，這個作用的機(jī)制與抑制心肌自由基的產(chǎn)生有關(guān)。

2.2.1.4 抗心律失常

唐小荷等[22]發(fā)現(xiàn)山楂黃酮可有效減少小鼠的心顫發(fā)生次數(shù)，維持正常心率水平，使室性早搏的發(fā)生時間推遲，表明山楂黃酮對心臟有較好的保護(hù)作用。 但同時研究發(fā)現(xiàn)，山楂黃酮不能有效減少室性早搏和室性心動過速發(fā)生的次數(shù)。 山楂黃酮對其它心律失常現(xiàn)象的作用還需要進(jìn)一步的研究。

2.2.1.5 降血壓作用

Walker 等[23]在研究山楂提取物和鎂膳食補(bǔ)充劑單獨或聯(lián)合使用與安慰劑相比的降壓潛力時發(fā)現(xiàn)，輕度高血壓患者在飲食干預(yù)后的收縮壓和舒張壓均下降，而配給山楂提取物的受試者在靜息舒張壓顯著降低。此外，與其它組相比，服用山楂提取物的患者焦慮程度也有下降的趨勢。 研究結(jié)果表明，山楂黃酮可以顯著舒張血管，進(jìn)而起到降血壓作用。

2.2.1.6 保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞

山楂黃酮還可以保護(hù)內(nèi)皮組織，降低內(nèi)皮組織損傷。 有研究發(fā)現(xiàn)山楂黃酮可以減少氧化低密度脂蛋白的生成，保護(hù)內(nèi)皮組織免受氧化損傷；此外，其可以直接接觸內(nèi)皮組織細(xì)胞，提高其抵抗外界侵襲的能力[24]。常翠青等[25]研究發(fā)現(xiàn)山楂黃酮可以有效保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞免受氧化型低密度脂蛋白的損傷，以降低動脈粥樣硬化的可能。

2.2.2 護(hù)肝作用

黃酮類化合物有一系列保護(hù)肝損傷的作用，而且金絲桃苷對肝功能也有改善作用[26]。 嚴(yán)茂祥等[27]考察了山楂黃酮對高脂飲食小鼠的非酒精性脂肪肝炎作用規(guī)律， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)可以顯著調(diào)節(jié)肝炎小鼠的代謝，進(jìn)而減少對肝細(xì)胞的損傷。

2.2.3 抗腫瘤作用

張妍等[28]用激光掃描共聚焦顯微鏡技術(shù)研究山楂總黃酮對腫瘤細(xì)胞的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)經(jīng)山楂黃酮處理過的腫瘤細(xì)胞，其DNA 表達(dá)量降低，表明山楂黃酮可以有效抑制腫瘤細(xì)胞的生長及分化，但是對正常的細(xì)胞沒有負(fù)面的影響。

2.2.4 抗氧化作用

汪曉鳴等[29]采用DPPH 法測定山楂黃酮提取物的抗氧化活性，研究發(fā)現(xiàn)山楂黃酮提取物有清除自由基活性的能力并且隨著濃度的增加而增強(qiáng)。同時發(fā)現(xiàn)山楂黃酮提取物可以較好地抑制輻照肉糜的脂質(zhì)氧化，并且山楂黃酮提取物與維生素C 復(fù)配后可以顯著增強(qiáng)其抗氧化效果。 微波輻射可以損傷機(jī)體的抗氧化體系，伍膠等[30]研究發(fā)現(xiàn)山楂黃酮有顯著的抗氧化作用，可以保護(hù)小鼠免受微波輻射的損傷。 Liu[31]和Alirezal[32]等對山楂黃酮的抗氧化活性均進(jìn)行了系列研究。

2.2.5 保護(hù)大腦作用

王燕霖等[33]研究發(fā)現(xiàn)山楂黃酮注射液對大鼠大腦中動脈血栓所導(dǎo)致的局部腦缺血有較好的保護(hù)作用，可以降低腦梗死的范圍而且它的作用效果與劑量有關(guān)，劑量越大腦梗死范圍越小。李紅等[34]的研究也證實了這一作用，其作用機(jī)制與抑制自由基生成、保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞膜的完整性和穩(wěn)定性，并且與抑制由自由基和NO 神經(jīng)毒性損傷導(dǎo)致的細(xì)胞死亡有關(guān)。

3 山楂黃酮的提取方法

3.1 熱水提取法

黃酮苷類物質(zhì)極易溶于水，因此多采用熱水提取法。張黎明等[35]對山楂葉黃酮的水提工藝進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)最佳工藝條件是料液比1 ∶20（g/mL），80 ℃的水浴環(huán)境，通過反復(fù)回流提取120 min，重復(fù)以上步驟2 次，山楂葉總黃酮的平均提取率為87.2%。熱水提取法具有便捷高效、成本低廉的特點，適合用于中小企業(yè)的工業(yè)化生產(chǎn)。

3.2 有機(jī)溶劑提取法

有機(jī)溶劑提取法也是黃酮提取的常用方法之一，且對儀器設(shè)備要求較低，操作便捷，較易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 丘曉花[36]使用甲醇對柑橘皮中的總黃酮進(jìn)行提取，通過工藝優(yōu)化，實現(xiàn)了黃酮的快速提取，且選用甲醇為提取溶劑，提取速度快、溶劑消耗量小。 張文葉等[37]采用熱乙醇法對山楂黃酮進(jìn)行提取，經(jīng)過工藝優(yōu)化山楂黃酮的提取率可達(dá)98.12%。由于乙醇溶液成本相對較低，對人體危害較小，較易回收利用，因此常用于山楂黃酮的提取。

3.3 超聲輔助提取法

超聲波可以破壞植物細(xì)胞中的細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)的黃酮物質(zhì)可以快速的與溶劑混合，提高提取的效率。

趙永福[38]以超聲波輔助的方法對山楂葉中的黃酮進(jìn)行提取，通過工藝優(yōu)化，得到較佳的工藝參數(shù)為：乙醇與水的體積比為50 ∶50，原料與提取劑的比例為1 ∶24（g/mL）、超聲處理時間30 min,加熱溫度為60 ℃，通過提取2 次后即可實現(xiàn)山楂黃酮的高效提取。 張妍等[39]的試驗證明超聲波提取黃酮類化合物的效率較高，且操作簡便、節(jié)約成本、便于推廣應(yīng)用。

3.4 微波輔助提取法

微波可以對不同部位不同組分進(jìn)行選擇性的加熱，促使細(xì)胞細(xì)胞膜和細(xì)胞壁破裂釋放出細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)溶于溶劑中[40]。 張文等[40]對山楂黃酮微波提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)最適工藝條件為：乙醇所用量為50%、微波功率350 W、加熱處理時間24 min、料液比1 ∶15（g/mL），山楂黃酮的得率可達(dá)8.72%。 施昶等[41]在前人研究基礎(chǔ)上，對山楂黃酮的提取工藝做了進(jìn)一步的優(yōu)化， 最終發(fā)現(xiàn)當(dāng)提取液的體積比為乙醇∶水=56 ∶44，液料比在51 mL/g 時，微波處理3.7 min，即可以使總黃酮的得率提高到約9%。 微波輔助提取便于操作實施、選擇性高、質(zhì)量穩(wěn)定、綠色健康，與常見的水提法、超聲輔助提取法及有機(jī)溶劑提取法相比， 產(chǎn)品具有得率高、提取時間短等多種優(yōu)點。

3.5 酶解法

酶處理可以使得山楂細(xì)胞壁中果膠與纖維素破裂，進(jìn)而使得內(nèi)容物流出，工業(yè)生產(chǎn)常用的酶主要為果膠酶和纖維素酶[42]。

劉慧等[43]通過采用果膠酶與超聲波協(xié)同提取的方法提取山楂中類黃酮物質(zhì)，經(jīng)過工藝優(yōu)化，首先將山楂預(yù)煮30 min，50 ℃超聲處理30 min（150 W）后，黃酮的提取量可達(dá)335.32 mg/100 mL。高文秀等[42]采用復(fù)合酶解法對山楂總黃酮的提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)加入3%纖維素酶和4%果膠酶，60 ℃加熱1.5 h， 山楂總黃酮提取量可達(dá)85.5 mg/g。 酶解法的優(yōu)點是提取率高、操作簡便，但容易破壞有效成分及生成其它水解產(chǎn)物。

3.6 超臨界提取法

超臨界流體是一種溫度、壓力均高于物質(zhì)的臨界狀態(tài)，而處于的一種超臨界流體的特殊狀態(tài)。 出于成本、來源、安全性等多因素的考慮，在實際運用中廣泛選用CO2作為超臨界流體。 超臨界提取法是提取山楂黃酮的一種新工藝，其優(yōu)點是提取效率高、綠色環(huán)保、選擇性高[44]。

公衍玲等[45]采用超臨界萃取的方法提取山楂核中的總黃酮， 確定了最佳工藝條件是： 液固比1.0 mL/g、50℃下提取2 h、壓力20 MPa，在此條件下的山楂核總黃酮得率為2.827%。

3.7 超高壓提取法

超高壓提取法是近年來新興的一種提取方法，是天然藥物提取的一個新途徑， 其壓力范圍通常為100 MPa ～1 000 MPa， 原理是利用高壓條件促使溶劑加速向物料細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散和提高待提取物的傳質(zhì)效率。與其它方法相比超高壓提取的優(yōu)點是提取時間短、提取效率高、無三廢排出綠色環(huán)保[46]。

駱曉沛等[47]采用超高壓對山楂黃酮進(jìn)行提取，并對提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化， 當(dāng)采用50%的乙醇溶液，在30 MPa 的壓強(qiáng)下，對山楂粉進(jìn)行2 h 的提取，每次提取時間為3 min，最后得到的山楂黃酮得率為5.44%。

3.8 大孔樹脂吸附法

吸附樹脂是一類具有吸附性能的大分子物質(zhì)，由于其性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸性和堿性環(huán)境，在有機(jī)試劑中溶解度較低，被廣泛用于有機(jī)物質(zhì)的分離及純化，尤其在近幾年得到了迅猛發(fā)展[44]。

趙艷菊等[48]用大孔吸附樹脂對山楂黃酮進(jìn)行分離純化，發(fā)現(xiàn)X-5 吸附樹脂對山楂黃酮的純化效果最好，并對純化工藝進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)采用濃度為2.0mg/mL 的山楂黃酮水溶液，乙醇-水溶液（7 ∶3，體積比），流速為每小時3倍柱體積的條件進(jìn)行上柱解吸時， 山楂黃酮的純度為93.25%。

4 結(jié)論

山楂中黃酮類化合物具有獨特的功能活性，其提取方法也多種多樣。 根據(jù)實際生產(chǎn)需要，結(jié)合目標(biāo)提取物的性質(zhì)不同，比較其優(yōu)缺點，可采用相應(yīng)簡便、高效的提取方法。 除此之外，還需要根據(jù)其理化性質(zhì)、工藝成本等角度多方面考慮適宜的提取方法。