苦竹屬植物生物活性及其應(yīng)用研究進展

晏俊玲 ,李茂 ,張偉建,趙佳偉,陸培,鄭佳,趙東

1.宜賓五糧液股份有限公司技術(shù)研究中心，四川 宜賓 644007；2.中國輕工業(yè)濃香型白酒固態(tài)發(fā)酵重點實驗室，四川 宜賓 644000

苦竹屬（Pleioblastus）植物，在四川、浙江、云南等地均有分布，資源豐富，是一類優(yōu)良的筍材兩用竹[1]。我國苦竹屬植物種類繁多，有50 余種，包括苦竹（Pleioblastus amarus）及其變種[2]。并且苦竹屬植物各個部位均有較高的利用開發(fā)價值，其筍營養(yǎng)豐富、清脆可口，是一種綠色健康的有機蔬菜，食用歷史悠久，但因特殊的苦味，受眾群體受到了限制，有研究證實，其筍的苦味與黃酮的含量有關(guān)[3]，這也說明苦竹屬竹筍不僅營養(yǎng)豐富，而且還具有功能活性成分。而苦竹屬竹枝、稈等可作為生活用品和工藝品等的原輔材料。此外，據(jù)我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中記載，苦竹屬植物還具有藥用價值，其葉有清心明目、利尿解毒的功效，是一種天然中草藥資源，竹筍能除濕利水，竹根可以清熱清痰等[2]。近幾年，也有不少研究證實苦竹屬竹葉、竹筍和竹稈等富含黃酮類、多糖類等多種活性成分，具有抗氧化、抗炎、降血糖、抑菌抗癌等功能[2-5]。但目前對于其產(chǎn)品應(yīng)用價值主要集中在傳統(tǒng)食品和醫(yī)藥保健品上，且大多處于試驗初級階段。此外，鮮有學(xué)者總結(jié)近年來苦竹屬植物功能活性及應(yīng)用的研究進展。因此本文對已研究報道的苦竹屬植物的生物活性及其應(yīng)用研究進行系統(tǒng)性概述，為將來苦竹屬植物功能活性的系統(tǒng)深入研究和研制相關(guān)醫(yī)藥保健品等提供一定的理論指導(dǎo)。

1 苦竹屬植物的生物活性

1.1 抗氧化作用

自由基能通過攻擊生物大分子，破壞細胞的結(jié)構(gòu)和功能，誘導(dǎo)機體發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)[6]。而抗氧化劑能通過清除自由基來防止自由基的形成，預(yù)防多種疾病的發(fā)生[7]。目前，抗氧化劑大多從植物中提取。苦竹屬植物是一種良好的天然抗氧化植物。研究顯示，苦竹屬植物的葉、筍、筍殼、稈等部位均具有抗氧化特性，與其抗氧化活性相關(guān)的成分主要有黃酮類、酚類、多糖類等?？嘀駥僦参锟寡趸钚匝芯空韰R總?cè)绫? 所示。由表可知，抗氧化試驗?zāi)Ｐ椭饕獮轶w外測定清除自由基、總抗氧化及還原能力等，其中以清除自由基為主，DPPH 自由基研究最多。同時研究最多的竹種是苦竹（Pleioblastus amarus），苦竹竹葉的DPPH 自由基IC50為0.097—1.53 mg·mL-1，苦竹竹筍的DPPH 自由基IC500.041—0.64 mg·mL-1，苦竹筍殼的DPPH 自由基IC500.37—2.47 mg·mL-1，同一竹種的同一部位，不同學(xué)者得到的DPPH IC50值有所差異，這可能跟原料的采集地有一定關(guān)系。而對比苦竹不同部位的最優(yōu)試驗結(jié)果可知，苦竹竹筍的DPPH 自由基IC50最小，為0.041 mg·mL-1。另外，何躍軍[4]測得宜興苦竹（Pleioblastus yixingensis）竹葉揮發(fā)油清除DPPH自由基IC50為7.50 mg·mL-1，相比之下，苦竹竹葉清除DPPH 自由基的效果較佳。同時，姚曦[5]等對比了不同竹種竹稈提取物的DPPH 清除能力，結(jié)果表明，清除DPPH 自由基能力：實心苦竹（Pleioblastus solidus）>杭州苦竹（Pleioblastus amarusvar.hangzhouensis）>斑苦竹（Pleioblastus maculatus）>長葉苦竹（Pleioblastus chinovar.hisauchii）>麗水苦竹（Pleioblastus maculosoides）。此外，也有學(xué)者從苦竹中分離新的化合物，并評價了其抗氧化活性，如Sun 等從苦竹中分離得到的一種含有丁內(nèi)酯環(huán)的二氧螺環(huán)[4.4]壬烷衍生物，該化合物清除DPPH 自由基的IC50為20.60 μg·mL-1[8]。

1.2 抑菌活性

苦竹屬植物的提取物具有一定的抑菌性，對水稻白葉枯菌、金黃色葡萄球菌、番茄青枯菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、白色假絲酵母和變異鏈球菌等均表現(xiàn)出抑菌活性。表2 整理了苦竹屬植物抑菌活性研究，[5]斑苦竹竹稈提取物對水稻白葉枯菌和大腸桿菌的抑菌性能最佳，實心苦竹對金黃色葡萄球菌表現(xiàn)出最佳的抑菌性能，而長葉苦竹竹稈提取物對番茄青枯菌的抑菌圈直徑最大，達19.33 mm[5]。另外，抑菌活性的研究模型大多是體外抑菌試驗，主要結(jié)果多以抑菌圈直徑進行詮釋，并未計算最小抑制濃度（MIC），僅王慧霞[16]等在苦竹提取物的抑菌試驗中發(fā)現(xiàn)，金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌和變異鏈球菌MIC 分別為 3.12、6.25 和12.50 mg·mL-1。而在苦竹屬植物抑菌有效成分研究方面，何躍軍[4]等對宜興苦竹葉揮發(fā)油進行抑菌研究，其他研究者只是探討苦竹屬植物粗取物的抑菌性能層面。此外，雖然苦竹屬植物被發(fā)現(xiàn)具有很廣泛的抗菌譜，但其抗菌機制未見研究報道。所以在發(fā)揮抑菌活性的成分方面及抗菌活性具體作用機制還有待進一步研究深入。

表2 抑菌活性Tab.2 Antibacterial activity

1.3 抗炎活性

炎癥是機體應(yīng)對各種刺激的一種保護性反應(yīng)，也是糖尿病、心血管疾病、關(guān)節(jié)炎等多種常見疾病的發(fā)病機制[17,18]。近年來，有研究顯示，苦竹屬植物中的苦竹可通過抑制 NO 和其他類似細胞因子的誘導(dǎo)發(fā)揮抗炎活性，其中功能成分有生物堿、黃酮等。由表3 可知，現(xiàn)階段苦竹屬植物抗炎活性的研究模型主要是通過建立誘導(dǎo)小鼠RAW 264.7 細胞炎癥模型，以脂多糖LPS 為對照，在體外測定NO 的產(chǎn)量及一些炎癥因子的表達量，如一氧化氮合酶（induucible nitric oxide synthase,iNOS）、環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2,COX-2）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α,TNF-α）和白細胞介素-1β（interleukin-1β,IL-1β）等。且目前大多研究者的關(guān)注點在苦竹上，未見其他苦竹屬竹種的研究報道。如黨藝航[19]等運用Griess 法測定小鼠RAW 264.7 細胞上清液中NO 產(chǎn)量，發(fā)現(xiàn)苦竹竹枝總黃酮提取液能顯著抑制NO 釋放，當(dāng)樣品濃度為0.01 μg·mL-1，NO 產(chǎn)生抑制率可達到62.85%，且在一定范圍內(nèi)與提取液中總黃酮類濃度呈正相關(guān)。另外，也有學(xué)者對苦竹竹筍中分離得到的單體酚類化合物（3-O-阿魏酸奎寧酸）進行了抗炎活性評價，結(jié)果顯示，當(dāng)該單體化合物濃度為400 μg·mL-1時，NO 抑制率可達到60.92 %，并且還可顯著抑制IL-1β、IL-6、iNOS、COX-2 和核因子-κB（nuclear factor κB,NF-κB）促炎介質(zhì)的分泌[20]。另外，Ren[21]等對比苦竹竹筍及其筍殼的抗炎活性，結(jié)果表明，筍殼生物堿提取物對NO 和一些炎癥因子的抑制效果優(yōu)于筍。

表3 苦竹不同位有效成分的抗炎活性Tab.3 Anti-inflammatory activity of different active ingredients from P.amarus

1.4 降血糖功能

糖尿病是一種因機體或代謝紊亂，胰島素分泌不足或生物胰島素功能受損而引起的常見慢性疾病，易誘導(dǎo)引發(fā)多種并發(fā)癥，威脅人們身體健康。研究證實苦竹屬中的苦竹具有降血糖的功效（見表4），苦竹中發(fā)揮降血糖活性的有效成分有黃酮、酚類、多糖。目前研究較多的是苦竹竹葉及筍殼的降血糖活性，如孟愛蓮[22]等通過測定體外α-淀粉酶和 α-葡萄糖苷酶活性對不同極性苦竹竹筍殼提取物的降血糖活性進行了評價，其中乙酸乙酯相對α-葡萄糖苷酶（IC50為0.16 mg·mL-1）和 α-淀粉酶（IC50為0.10 mg·mL-1）的抑制活性最強。此外，也有學(xué)者通過建立胰島素抵抗（IR）HepG2 細胞模型（IRM）或小鼠糖尿病模型來探究苦竹降血糖功能，如潘靜[23]等學(xué)者建立Ⅱ型糖尿病小鼠模型，研究苦竹竹葉多糖的降血糖活性，證明苦竹竹葉多糖能通過提高糖尿病小鼠血清胰島素水平和體內(nèi)血清丙二醛含量等發(fā)揮降血糖活性，對Ⅱ型糖尿病有一定的治療效果，而對正常小鼠的代謝和糖耐受量無影響。但目前僅有苦竹的研究報道，后續(xù)可對其他苦竹屬竹種進一步評價。

表4 苦竹不同部位有效成分的降血糖活性Tab.4 Hypoglycemic activity of different active ingredients from P.amarus

1.5 抗腫瘤抗癌活性

苦竹屬植物中與抗腫瘤抗癌特性有關(guān)的活性成分有黃酮類和多糖類。但目前僅有苦竹竹葉的抗腫瘤抗癌活性研究。潘靜[27]等探討苦竹竹葉多糖對腫瘤細胞增殖的抑制作用。結(jié)果顯示，苦竹竹葉多糖在濃度為100-600 μg·mL-1時對三種人惡性腫瘤細胞（子宮頸癌 HeLa 細胞、肺癌 A549 細胞、人胃癌SGC7901 細胞）均有明顯抑制作用。并且當(dāng)苦竹竹葉多糖濃度為 600 μg·mL-1時，作用 96h 后，對人胃癌 SGC7901 細胞增殖抑制作用最強，其 IC50值達0.39 mg·mL-1。上述研究是以苦竹竹葉多糖粗提物作為目標(biāo)物質(zhì)，隨著近幾年對苦竹活性的研究深入，解析粗提物細分后的組分及分離得到的單體物質(zhì)的抗腫瘤活性研究報道相繼出現(xiàn)。如李夏冰[28]對苦竹竹葉葉醇提物中黃酮類化合物進行研究發(fā)現(xiàn)，其中木犀草素、槲皮素、芹菜素、山奈酚、苜蓿素、異牡荊苷均對脂肪合酶（FAS）和人乳腺癌（MDAMB-231）細胞有顯著的抑制作用。另外，魏琦從苦竹竹葉分離鑒定得到的木犀草素-6-C-洋地黃毒糖苷-4’-O-葡萄糖苷對子宮頸癌HeLa 細胞、結(jié)腸癌HT-29 細胞及肝癌HepG2 細胞的體外抑制作用的IC50值分別為0.59、1.71 和2.06 mg·mL-1[3]。

1.6 殺蟲活性

化學(xué)農(nóng)藥的長期使用不僅容易使有害生物產(chǎn)生耐藥性，而且還存在殘留情況，造成環(huán)境污染，引發(fā)人畜中毒和食品安全等問題。而從天然植物中提取生物活性成分，進而開發(fā)環(huán)境和諧農(nóng)藥（environmental friendly/acceptable pesticicles）顯得尤為重要。近年來，已有學(xué)者對苦竹屬植物提取物的殺蟲活性進行了評價。操海群[29]等以蘿卜蚜(Lipaphis erysimi)為供試體，探討苦竹竹葉和竹枝提取物的拒食活性和觸殺作用，當(dāng)樣品質(zhì)量濃度為 10 g·L-1時，苦竹和巨縣苦竹對蚜蟲的拒食作用（24 h）分別是68.08 %和63.04%，而作用48 h 后，苦竹和巨縣苦竹對蚜蟲的拒食作用分別是65.22 %和59.55%；在觸殺作用測定中，苦竹提取物24 h 和 48 h 校正死亡率分別為77.55%、76.74%，巨縣苦竹提取物24h 和48h 校正死亡率分別為85.42%、90.51%。由此可知，苦竹對蚜蟲的拒食作用略強于巨縣苦竹，但巨縣苦竹的觸殺作用較強。

而后，章晴[30]等進一步探究了苦竹竹葉提取物的殺蟲（煙葉蚜蟲，Myzus persicae）活性。結(jié)果表明，當(dāng)苦竹竹葉提取物濃度為5.0 g·L-1時，分別處理24 h 和 48 h，校正死亡率分別達 82.91%和 94.20%，該結(jié)果與操海群[29]等研究者的相比，觸殺作用更強，這可能跟苦竹產(chǎn)地及蚜蟲類型的不同有關(guān)。此外，郭芳[31]對苦竹竹稈粗提物不同極性部分的海蝦卵致死率進行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，苦竹粗提取總相、乙酸乙酯相、石油醚相對海蝦卵均有一定的致死率，其IC50值分別為0.15、0.073、0.042 mg·mL-1。綜上，目前雖已有不少苦竹屬植物提取物殺蟲活性的研究報道，但多停留在苦竹和巨縣苦竹的竹葉、稈和枝的粗提物研究層面，對其他苦竹屬竹種及其部位的殺蟲活性及發(fā)揮殺蟲活性的有效成分還未明晰。因此，后續(xù)有待進一步研究深入。

1.7 抑制亞硝化和免疫功能

N-亞硝基化合物是引發(fā)90%癌癥的重要原因之一。張超[13]等對苦竹竹筍不同溶劑提取物的體外抑制亞硝化活性進行比較研究。結(jié)果顯示，苦竹竹筍各提取部位均有一定的抑制亞硝化活性，其中苦竹竹筍水提物質(zhì)量濃度為30 mg·mL-1時，對亞硝酸鹽的清除率和亞硝胺的阻斷率分別為69.58%和96.30%，表現(xiàn)出最強的抑制亞硝化活性。免疫功能是機體維持內(nèi)環(huán)境平衡，識別與清除外來物質(zhì)的天然防御機制，是機體健康的重要標(biāo)志[32]。Wang 等研究發(fā)現(xiàn)從苦竹竹葉中分離得到的pleiosidesA-C 三種新物質(zhì)在體外能通過抑制小鼠T 細胞增殖、刺激B 細胞增殖，從而增強小鼠的免疫調(diào)節(jié)活性[33]。此外，Cheng 等用從苦竹竹筍中提取分離得到一個單體化合物（taxiphyllin (1)），該化合物在體外能明顯抑制酪氨酸酶活性，是一個強有效的酪氨酸酶抑制劑[34]。

2 苦竹屬植物的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 傳統(tǒng)食品

苦竹屬植物在傳統(tǒng)食品中主要應(yīng)用在釀酒及筍制品上。目前已有不少苦竹竹酒的研究，其他苦竹屬竹種未見報道，主要釀酒工藝是苦竹竹稈、葉等粉碎后與糧食（高粱、大米、糯米、小麥和玉米等）混合發(fā)酵蒸餾后得到基酒，一部分基酒灌入生長的苦竹中，讓該酒隨竹生長而陳釀，一部分基酒浸泡苦竹竹葉、竹筍等得到浸提液，或者將生長灌酒所用的苦竹粉碎后，與酒糟、糧食混合進行蒸餾得苦竹釀液，最后將苦竹釀液或浸提液與在竹中陳釀后的酒進行勾調(diào)組合得到苦竹竹酒[35-37]。苦竹屬植物中竹筍食用價值是各個部位中最高的，我國很多地區(qū)都有食用苦筍的習(xí)慣，食筍歷史早在殷商時期的文獻中就有記載?？嘀駥僦参锕S部位為純天然季節(jié)性蔬菜，周期短，常進行初步保鮮處理或發(fā)酵、酸漬、鹽漬等加工以增長其保質(zhì)期。高琚[38]等研究了苦竹竹筍的無硫保鮮工藝，最佳工藝為5%食鹽、50%白糖、0.2%抗壞血酸、0.5% CaCl2混合配制滲透液，脫水處理4 h，先100 ℃真空干燥4 h，再50 ℃真空干燥4 h。成品復(fù)水后不僅新鮮嫩白，色澤亮麗，口感清脆，而且該工藝技術(shù)無硫參與，更加的綠色安全。楊維維等也對苦竹竹筍進行酸漬和發(fā)酵處理，并對其品質(zhì)對比分析，證明發(fā)酵苦竹竹筍營養(yǎng)價值及產(chǎn)品品質(zhì)要優(yōu)于酸漬苦竹竹筍[39]?？嘀裰窆S經(jīng)過加工處理后，方便即食，保質(zhì)期延長，極大地提升苦竹竹筍的附加值。但目前產(chǎn)品相對單一，系列產(chǎn)品開發(fā)還需深入研究。

2.2 醫(yī)藥保健食品

苦竹屬植物中含有豐富的天然活性成分，除了可進行傳統(tǒng)食品的研發(fā)外，更重要的研究價值在于開發(fā)出系列的功能性食品，或提取其中活性成分作為食品添加劑或中藥物制劑應(yīng)用于市場，提升苦竹屬植物的附加值。目前研究者的關(guān)注焦點主要集中在苦竹的應(yīng)用上，而斑苦竹、宜興苦竹等其他苦竹竹種有待研究。在保健品方面，苦竹屬植物主要用于制備保健飲料、茶和保健酒，如張俊輝[40]等學(xué)者以苦竹為主要原料，結(jié)合葛花研發(fā)出具有特殊風(fēng)味的苦竹保健飲料?？嘀癫柚鳟a(chǎn)于龍溪縣湯川鄉(xiāng)赤墓村的騰峰山一帶，產(chǎn)史悠久。陳中志[41]等以苦竹為主要原料，將苦竹瓤、片或粉放入開水中燙泡制得苦竹茶湯，茶湯不僅保留獨特的竹香，而且具有美容養(yǎng)顏、生津消渴、助眠健腦等作用?；蛘邔⒖嘀翊钆洳莨仍?，經(jīng)脫苦、浸提、濃縮和調(diào)配而制成復(fù)合型的苦竹草果藥保健茶[42]。此外，羅福仲[43]將鮮苦竹片與蒸熟后的紫薯飯經(jīng)酶解后一起拌入黃酒曲進行發(fā)酵而釀制成一款苦中帶甘、色澤清澈紅亮、富含花青素和硒等的保健紫薯苦竹黃酒。

苦竹屬植物的葉、花、根等均為傳統(tǒng)的中藥，藥用歷史悠久，本草記載苦竹屬植物性寒味苦，有清熱明目，治療口瘡、目痛、煩熱等功效[44]。因此，目前已有不少文獻資料報道了苦竹屬植物在醫(yī)藥方面的研究。如章云[45]等研發(fā)治療風(fēng)濕骨痛病的紫荊花足浴粉，其中就用到苦竹花。此外，以苦竹竹稈、竹根和花等原料，并復(fù)合其他藥材還可研制治療哮喘、肝膽胰疾病及癌轉(zhuǎn)移灶、濕熱痹阻型關(guān)節(jié)炎和風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎藥等的藥物，藥材簡單易得[46-49]。如倪朝洪[46]將去枝的苦竹竹稈切割成0.35—0.7m 長度的苦竹段，并用明火烤30—90 min 以接收鮮竹瀝溶液，然后在鮮竹瀝溶液加入老姜末和蜂蜜等，混合均勻后加熱至沸騰，從而制得一種治療哮喘的中藥組合物。

2.3 其他

苦竹屬植物除了在食品與醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用外，在白酒除雜、發(fā)酵飼料和生態(tài)種植等方面也有所應(yīng)用。如以苦竹竹葉和竹筍為主要原料，再輔以甘草、無花果等，制備一種能降低白酒中雜質(zhì)的純天然調(diào)和劑，運用該調(diào)和劑后，白酒雜質(zhì)含量降低，該酒飲用后無脾胃不適、頭昏頭痛等不適癥狀[50]。此外，竹加工廢棄物中因含有大量的木質(zhì)素，消化困難，通常被焚燒或直接丟棄，造成資源浪費，韋峰學(xué)者先將苦竹竹屑中木質(zhì)素通過物化等方法處理再經(jīng)水解發(fā)酵等加工后，不僅能分解木質(zhì)素還能產(chǎn)生糖類，將其添加到飼料中，從而提高動物飼料的營養(yǎng)價值[51]?？嘀窕ǘ嗵沁€可作為營養(yǎng)液，楊凱發(fā)明的富硒胡蘿卜的種植方法中就用到苦竹花多糖[52]。

3 結(jié)語

苦竹屬植物是我國一類優(yōu)良的筍材兩用竹，兼具食用價值和藥用價值，具有較大的開發(fā)利用價值。近年來，不少學(xué)者對苦竹屬植物的生物活性及其應(yīng)用進行了研究報道。研究表明，苦竹屬植物各部位的提取物具有一定的抗炎、抗氧化、抑菌和降血糖等活性，主要應(yīng)用于傳統(tǒng)食品、保健品和醫(yī)藥品等領(lǐng)域。但所涉及的苦竹屬竹種較少，主要集中在苦竹上，鮮有斑苦竹、宜興苦竹和杭州苦竹等的研究報道。此外，大多研究苦竹屬植物粗提物的功能活性，而發(fā)揮生物活性的有效成分還未完全明細，且苦竹屬植物生物活性的作用機制仍不清楚。苦竹屬植物的應(yīng)用也多停留在試驗初級階段，制備苦竹酒、苦竹茶、即食（發(fā)酵、酸漬、鹽漬）苦筍和苦竹飲料，或用作中藥制劑的原料等，種類較為單一。而深入剖析苦竹屬植物中功能性成分及具體作用機制、研發(fā)相應(yīng)功能食品或有關(guān)疾病預(yù)防或治療的藥劑，發(fā)揮苦竹屬植物的價值，這將是現(xiàn)代研究學(xué)者思考的難題。