刺梨功能活性成分及生理作用的研究進(jìn)展

李 唄， 任廷遠(yuǎn)*

(貴州大學(xué) 釀酒與食品工程學(xué)院， 貴州 貴陽 550025)

0 引言

刺梨(Rosaroxbunghi)屬薔薇科(Rosaceae)薔薇屬(RosaL.)多年生落葉散生灌木植物繅絲花的綠色珍果，又名茨梨、山王果、佛朗果和刺石榴等，作為我國西部山區(qū)獨(dú)有的野生植物，主要分布于四川、貴州和云南等地。2015年以來，貴州省將刺梨產(chǎn)業(yè)列入現(xiàn)代生態(tài)特色食品重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，由于刺梨覆蓋面廣、脫貧攻堅(jiān)效果好、農(nóng)民受益多，是全省大力培育的“十二大產(chǎn)業(yè)”之一。刺梨具有較高的營養(yǎng)和藥用價(jià)值，是藥食兩用的天然野果，富含刺梨多糖、萜類化合物、多種維生素、黃酮類化合物、超氧化物歧化酶(SOD)、多酚、微量元素以及有機(jī)酸等功能活性成分[1-2]，其具有神經(jīng)保護(hù)、抗氧化消炎和護(hù)肝等作用[3-6]。關(guān)于刺梨的生物活性成分及其生理功效已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一，目前，已有較多的相關(guān)研究報(bào)道。為此，從刺梨的生物活性成分及其成分的生理功效方面對國內(nèi)外研究狀況進(jìn)行綜述，以期為其功能性食品、藥物添加劑以及膳食補(bǔ)充劑的深入研究提供參考與借鑒。

1 刺梨的功能活性成分

1.1 多糖

多糖(Polysaccharide)是一種具有多羥基醛結(jié)構(gòu)且分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的至少由10個(gè)單糖通過發(fā)生脫水縮合而成的聚合糖高分子碳水化合物，主要存在于植物與微生物的細(xì)胞壁和動(dòng)物細(xì)胞膜中。刺梨果實(shí)中的主要功能成分為多糖，其無明顯毒副作用[7]，但不同產(chǎn)地的刺梨多糖的含量不同，貴陽產(chǎn)地刺梨含1.12%多糖，青巖刺梨多糖含量為1.43%[8]。多糖的結(jié)構(gòu)是其生物活性及生理功能得以實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，多糖的聚合程度、空間構(gòu)象不同，其生物活性也存在明顯差異。刺梨多糖采用熱水提取法和分級醇沉技術(shù)，其得率較低，僅4.43%[9]。而酶法輔助熱水浸提，多糖得率為6.32%，但該工藝在后期處理時(shí)浸提時(shí)間較長[10]。何敬愉等[11]利用纖維素酶在48.58℃的溫度下對無籽刺梨粉末中多糖提取82.46 min，能有效破壞細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，從而提高細(xì)胞內(nèi)成分的溶出速度，該方法操作簡便，其得率較高，為16.85%，已普遍應(yīng)用于植物有效成分的提取。此外，刺梨多糖的提取還可采用微波輔助酶法、微波輔助水提醇沉法、超聲波輔助酶法等[12-13]。唐健波等[14]研究表明，同一品種刺梨采用不同提取技術(shù)多糖成分存在差異。因此，提取刺梨多糖時(shí)可根據(jù)實(shí)際需求及工藝要求，選擇經(jīng)濟(jì)、能耗低、品質(zhì)好的提取方式。

1.2 黃酮

黃酮類化合物(Flavonoids)普遍存在于植物中，是苯丙氨酸和醋酸代謝衍生的次級代謝產(chǎn)物，具有較多的生理功效[15]，是以C6-C3-C6為基本碳骨架，即由2個(gè)具有酚羥基的苯環(huán)通過中央3個(gè)碳原子相互連接而成的天然有機(jī)化合物，結(jié)構(gòu)中常連接有甲基、異戊烯氧基、羥基、酚羥基、烴氧基及甲氧基等取代基。我國中醫(yī)藥中關(guān)于刺梨的研究發(fā)現(xiàn)，刺梨蘊(yùn)含豐富的黃酮類化合物且基本安全無毒[16]。LIU等[17]研究表明，刺梨鮮果中的黃酮類化合物包含異槲皮苷、槲皮素、蘆丁、木犀草素、沒食子兒茶素、山奈酚和二氫芹菜素等12種，其總黃酮含量為6 800～8 000 mg/kg[18]，約是銀杏葉的12倍，柑桔的120～360倍，故刺梨有“黃酮之王”的美稱[19]。刺梨中黃酮類化合物的提取可采用半仿生法，提取量達(dá)27 700 mg/kg[20]。采用十二烷基硫酸鈉(SDS)-超聲輔助提取刺梨果渣中的黃酮類物質(zhì)，其原理是利用SDS是一種表面活性劑，可降低植物的表面張力，從而使有機(jī)物得以溶解釋放，該方法萃取率為0.699%[21]。采用超聲輔助酶法提取刺梨果渣中的黃酮，借助超聲波的空化效應(yīng)可加快活性物質(zhì)的溶出，能有效避免高溫對活性物質(zhì)的破壞，同時(shí)顯著縮短提取時(shí)間，得率高達(dá)87 520 mg/kg[22-23]。目前，在刺梨資源開發(fā)利用中，占鮮果重量50%的果渣副產(chǎn)物未得到合理有效的開發(fā)利用，既造成資源的浪費(fèi)，也對環(huán)境產(chǎn)生污染，而開發(fā)利用刺梨果渣黃酮是對資源進(jìn)行再利用的較好方式。

1.3 超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶(SOD)的子單元是由1個(gè)α-螺旋和1個(gè)由α-螺旋與β-折疊組成的2個(gè)域結(jié)構(gòu)組成[24]，是一種銅、鋅離子含量頗豐的重要蛋白基團(tuán)和抗氧化劑，其能通過歧化反應(yīng)催化超氧自由基分解為對機(jī)體無毒害作用的H2O2和O2[25]，從而減輕活性氧類自由基對細(xì)胞的傷害，提高植物抗性[26]。此外，SOD還能通過抑制酪氨酸酶的表達(dá)及其活性減少色素沉積。人體攝入富含SOD膳食后，可有效降低機(jī)體的衰老速度，保護(hù)免疫系統(tǒng)及降低疾病發(fā)生率[27]。史肖白等[28]發(fā)現(xiàn)，刺梨果實(shí)的SOD含量較高，為10.5 U/mg，新鮮刺梨果中SOD含量超過無花果、山楂、黑莓、青椒和獼猴桃等果蔬10倍以上，甚至是葡萄、蘋果、菠菜和梨的20～50倍。黎放[29]研究表明，刺梨從生長階段至成熟階段SOD活性呈下降趨勢，在目前已知水果中，刺梨SOD活性最高，有保健SOD活力王、長壽果、生物黃金等美譽(yù)，可作為天然SOD的提取源。王振偉等[30]采用超聲波輔助提取刺梨中SOD，其活性為546.9 U/g。李蘭等[31]采用丙酮分級沉淀法(V丙酮∶V原液=1∶1)、熱變性法(55℃，30 min)和等電點(diǎn)法(pH 5)提取刺梨中的SOD，SOD活性分別為996 U/mL、590 U/mL和554 U/mL，將刺梨細(xì)胞提取液純化后，綜合3種方法，SOD活性可達(dá)1 327 U/mL。

1.4 有機(jī)酸

有機(jī)酸(Organic acids)通常是指分子結(jié)構(gòu)中含有以羧基(-COOH)為酸性源的且主要以鹽或游離態(tài)存在的酸性有機(jī)化合物。安華明等[32]通過HPLC方法分析出成熟刺梨中含有較豐富的抗壞血酸(AsA)、檸檬酸、草酸、蘋果酸、琥珀酸、酒石酸及乳酸共6種有機(jī)酸，且有機(jī)酸的含量及組分在不同器官中也有所差異，花中琥珀酸含量較高，葉和莖部積累乳酸量最多，根部主要積累酒石酸和乳酸。LIU等[17]報(bào)道，刺梨含有機(jī)酸種類豐富，包括9,12-十八碳二烯酸、對羥基苯甲酸、抗壞血酸、9,12,15-十八碳三烯酸、檸檬酸、咖啡酸、乳酸、丁香酸、對香豆酸和沒食子酸等13種。關(guān)于刺梨中有機(jī)酸的提取方法鮮有研究報(bào)道，王娜等[33]用膜分離技術(shù)從刺梨中分離純化出10種有機(jī)酸，所得產(chǎn)品質(zhì)量較高。刺梨作為貴州省成本低、種植面積大的農(nóng)產(chǎn)品，且所含有機(jī)酸種類豐富，下一步可加強(qiáng)對刺梨有機(jī)酸提取的研究，為我國有機(jī)酸的來源開辟一條新渠道。

1.5 維生素C

維生素C又稱抗壞血酸(AsA)，是人體生長發(fā)育不可或缺的成分，參與多種機(jī)體氧化還原反應(yīng)，但人體不能自行合成，是必須從外界攝取的一種水溶性維生素，可通過清除機(jī)體內(nèi)自由基發(fā)揮其生物活性作用，Vc在機(jī)體中參與合成膠原蛋白，促進(jìn)機(jī)體鐵的吸收以及傷口愈合，使機(jī)體免受氧化應(yīng)激損傷[34]。黃明等[35-36]研究證實(shí)，刺梨果實(shí)99%的Vc是在發(fā)育過程中通過L-半乳糖途徑快速積累，即刺梨果實(shí)能利用L-半乳糖-1,4-內(nèi)酯和D-葡萄糖醛酸作為直接合成Vc的底物，且花后65～80 d為積累高峰期，此時(shí)期積累的Vc量可達(dá)總量的1/2。

刺梨果實(shí)中的維生素豐富多樣，包括B族維生素、維生素P、維生素K、維生素E、維生素D、維生素C和胡蘿卜素等，其中，維生素C含量位居蔬菜水果之首，每100 g新鮮果含維C最高達(dá)3 000 mg，約為酸棗的3倍，獼猴桃的10倍，柑橘的50倍，紅桔的100倍，蘋果的500倍[37-38]，因而被譽(yù)為維C之王。刺梨可作為人體攝入天然Vc的重要來源，經(jīng)提取濃縮后，可一定程度地滿足人體的需要，能避免人體因攝入過多人工合成Vc所帶來的結(jié)石等疾病。

劉英等[39]在超聲波提取基礎(chǔ)上采用Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化Vc提取工藝，Vc提取率為7.924%。李光等[40]在避光條件下對金刺梨進(jìn)行提取，Vc含量為14.83 mg/g。此外，還有加水浸提法和食用酒精提取法等[41]。隨著對刺梨Vc提取方法的不斷優(yōu)化，目前的提取技術(shù)Vc提取量為刺梨Vc含量的1/2，仍有1/2的Vc含量存在于被丟棄的廢渣廢液中。由于Vc本身易被氧化和熱不穩(wěn)定等性質(zhì)，給提取技術(shù)的研發(fā)帶來一定的難度，因此實(shí)現(xiàn)最大化提取具有挑戰(zhàn)性，還有待進(jìn)一步的深入研究。

1.6 多酚

刺梨多酚又稱刺梨單寧，是植物界最豐富的次生代謝產(chǎn)物，大多數(shù)是以表兒茶素和兒茶素為組成單位，具有包含帶有1個(gè)或多個(gè)羥基取代基的芳族苯環(huán)的共同結(jié)構(gòu)，主要有兒茶素、白藜蘆醇、酚酸、芪、槲皮素、黃酮類和木脂素等[42]。WANG等[43-44]報(bào)道，刺梨富含酚類化合物，鮮果的多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為10.06%，可用于制藥行業(yè)。孫紅艷等[45]采用超聲波輔助乙醇提取刺梨多酚，該技術(shù)所用溫度低、時(shí)間短，提取量為15.930 mg/g；李光等[46]利用響應(yīng)曲面法對多酚的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化后，其提取量為1.811 7%。刺梨多酚一般采用鮮果提取，可保證有效成分的作用效果，且可采用純粉狀態(tài)保存，不僅方便運(yùn)輸和使用，還能使其不被損壞與變質(zhì)。

1.7 其他

成熟刺梨果實(shí)還含有18種氨基酸，包括人體所需8種必需氨基酸，且8種必需氨基酸占其氨基酸總量的39.54%[47]。此外，刺梨還含有生物堿類、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、三萜類化合物和甾醇類等[48]。因此，對刺梨進(jìn)行綜合開發(fā)與應(yīng)用，具有較好的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益。

2 刺梨成分的生理功效

2.1 抗氧化

氧化應(yīng)激之間的生理失衡會(huì)造成人體自身的免疫性疾病、衰老、糖尿病、癌癥、動(dòng)脈粥樣硬化、肥胖、心血管疾病以及退行性神經(jīng)疾病等，導(dǎo)致發(fā)病率升高，而刺梨果實(shí)中含有黃酮、SOD、抗壞血酸、多糖和多酚等活性物質(zhì)，其具有抗氧化作用，并能平衡人體的氧化應(yīng)激[49]。曹晶晶等[50]研究發(fā)現(xiàn)，刺梨多糖能夠提高小鼠體內(nèi)GSH含量，顯著增加SOD活性，降低MDA含量，以減弱氧化應(yīng)激，使細(xì)胞免受脂質(zhì)過氧化損傷，且多糖的抗氧化活性與其結(jié)構(gòu)有關(guān)[3]。羅素元等[51]用刺梨汁對衰老小鼠模型進(jìn)行灌胃治療發(fā)現(xiàn)，小鼠腦單胺氧化酶(MAO)的活性受抑制，從而延緩大腦的衰老。周宏炫等[52]研究發(fā)現(xiàn)，刺梨多酚能顯著增強(qiáng)酒精中毒的大鼠肝臟中GSH-Px、CAT和SOD活力，提高GSH含量，降低MDA含量，通過上調(diào)Nrf2和促進(jìn)抗氧化酶HO-1mRNA表達(dá)提高機(jī)體的抗氧化能力。楊宗玲等[22]研究發(fā)現(xiàn)，無籽刺梨果渣中黃酮可清除DPPH·、·OH和O2-·，其對DPPH·、·OH、O2-·的EC50分別為0.013 90 mg/mL、0.307 88 mg/mL和0.942 91 mg/mL。表明，刺梨是一種具有良好抗氧化能力的天然野果。天然抗氧化劑對人體健康有益，不僅能改善皮膚粗糙、暗沉和皺紋等，還能防止器官組織突變和延緩機(jī)體衰老。

2.2 抗癌防癌

戴支凱等[53-55]研究，刺梨含有的三萜類化合物可抑制癌細(xì)胞的生長增殖，兒茶素能夠阻斷強(qiáng)烈致癌物質(zhì)N-亞硝基化合物在人或動(dòng)物體內(nèi)的合成，所含的抗壞血酸通過與烷化劑類物質(zhì)(如亞硝酸胺類)相互作用使其失去致癌作用，從而達(dá)到抗癌防癌的目的。葉國盛[56]研究顯示，每天攝入10 mL刺梨汁可完全阻斷強(qiáng)致癌物N-亞硝基化合物在機(jī)體內(nèi)的合成，且預(yù)防效率較每天服用維生素C 75 mg(目前世界上公認(rèn)的先進(jìn)防癌方法)提高17%。刺梨汁對艾氏腹水瘤細(xì)胞有良好的抑制效果，抑制率達(dá)38.4%；此外，還可穩(wěn)定78%的膀胱癌癥患者發(fā)生病變[57]。SOD不僅能及時(shí)清除機(jī)體自由基，還具有防衰老、防脂質(zhì)過氧化的作用，同時(shí)還具有抑制癌癥的作用。哺乳動(dòng)物壽命的長短與機(jī)體內(nèi)SOD的含量呈正相關(guān)，如患有乳腺癌和血液病等人群的體內(nèi)SOD的量比正常人低很多[56]。此外，刺梨中的部分微量元素及β-胡蘿卜素等物質(zhì)對癌癥均有不同程度的抑制作用[29]。CHEN等[57]研究發(fā)現(xiàn)，刺梨粗多糖能夠通過降低蛋白MMP-9的表達(dá)、降低卵巢癌細(xì)胞A2780細(xì)胞傷口愈合率，從而有效防止癌細(xì)胞的擴(kuò)散和遷移。黃姣娥等[58]研究發(fā)現(xiàn)，刺梨三萜對人體SMMC-7721肝癌細(xì)胞的增值具有顯著的抑制效果，且抑制效果隨時(shí)間的延長和劑量的增加而逐漸增強(qiáng)。近年來，大量研究表明，刺梨中多種物質(zhì)可通過作用不同通路達(dá)到抗癌防癌的效果，為我國醫(yī)藥學(xué)界將刺梨活性成分用于抗癌癥新型藥物的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

2.3 抗動(dòng)脈粥樣硬化(AS)

刺梨中含有多種活性物質(zhì)可以抗動(dòng)脈粥樣硬化，如維生素C、SOD、黃酮類化合物和多糖類物質(zhì)對抗動(dòng)脈粥樣硬化(AS)的作用是各成分協(xié)同作用的結(jié)果[59]]。高脂血癥是形成動(dòng)脈粥樣化的條件之一，刺梨可以通過調(diào)整高脂血癥的脂代謝，降低血液的粘稠程度，緩解過氧化損傷，減輕動(dòng)脈病變，從而降低血脂，進(jìn)而防止動(dòng)脈粥樣化[54]。刺梨汁因具有抑制泡沫細(xì)胞和抑制形成LDL氧化修飾的能力，因而具有抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用[60]。多食富含Vc的食物是動(dòng)脈粥樣硬化一級預(yù)防措施之一，刺梨作為Vc之王且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，是最佳選擇。

2.4 解毒作用

刺梨汁能通過減少錳、鎘、汞、銅、砷和鋅等重金屬在人體內(nèi)的累積而具有解毒作用。何江等[61]報(bào)道，SOD刺梨汁可提高砷中毒患者體內(nèi)SOD和-SH的含量，降低MDA含量，并對砷中毒脂質(zhì)過氧化損傷產(chǎn)生拮抗作用，增強(qiáng)其人體抗氧化能力，最終達(dá)到排砷解毒的作用。

蔡威黔等[62]報(bào)道，刺梨汁對砷中毒動(dòng)物具有提高肝臟SOD活性、降低MDA含量和降低肝臟砷含量的作用，從而治療砷中毒所造成的繼發(fā)性損害，且在對抗免疫功能受抑制及肝臟炎性壞死等方面也有良好的作用。XU等[63]研究表明，刺梨能通過調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激之間的生理失衡與元素代謝紊亂，從而減輕砷導(dǎo)致的肝損傷。未來可考慮將刺梨釀制成保健酒，以更大程度地發(fā)揮其各項(xiàng)功效。

2.5 其他作用

刺梨還具有抗炎[64]、抗纖維化[65]、促消化[66]、防輻射[64,67]、抗腫瘤[68]、抑菌[69]和提高雄性生育能力等作用，然而其中的低果膠和高纖維素含量導(dǎo)致水果質(zhì)地欠佳[70]，但其對人體無毒副作用，是一種養(yǎng)身型綠色營養(yǎng)珍果。

3 展望

現(xiàn)階段，已將刺梨作為原料進(jìn)行一些食品、藥品和化妝品生產(chǎn)，其制品無毒，可以放心食用和使用。但在對其開發(fā)應(yīng)用方面還有待深入：一是對刺梨多糖等的開發(fā)應(yīng)用都是與其他成分共同進(jìn)行，還未將其單獨(dú)應(yīng)用在膳食補(bǔ)充劑、藥物以及功能性食品中。二是刺梨具有的某些功能的藥理活性成分還未被完全確定，如防輻射和臟器保護(hù)作用等均需進(jìn)一步深入研究。三是在刺梨加工貯藏等方面還存在很多急需解決的問題，如原料保藏時(shí)間短，刺梨原汁在貯藏過程的營養(yǎng)、色澤和風(fēng)味成分損失嚴(yán)重，果脯營養(yǎng)成分含量低、色澤深，果汁風(fēng)味差，原汁保健功能不突出，質(zhì)量控制及追溯體系不健全，刺梨果渣利用率低，產(chǎn)品營銷難度大等，仍需進(jìn)一步深入研究，以實(shí)現(xiàn)貴州刺梨產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

近年來，隨著人們消費(fèi)水平的普遍提高，消費(fèi)者對食品質(zhì)量的需求也已從追求感官品質(zhì)逐漸向營養(yǎng)滋補(bǔ)和綠色健康轉(zhuǎn)變。健康產(chǎn)業(yè)涉及營養(yǎng)食品、醫(yī)藥用品和保健用品等領(lǐng)域，其產(chǎn)業(yè)鏈長、輻射面廣、新業(yè)態(tài)多、附加值高、拉動(dòng)消費(fèi)的潛力大，吸納就業(yè)人數(shù)多，已成為社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)之一，是帶動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)增長的新動(dòng)力。刺梨作為營養(yǎng)健康的第三代水果，具有較大的市場空間和廣闊的發(fā)展前景。而且刺梨資源作為健康食品加工優(yōu)勢資源，打造刺梨健康食品，已成為大健康產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，在實(shí)施健康中國戰(zhàn)略建設(shè)中必將發(fā)揮重要作用。