葛根的化學成分、生物活性及加工利用研究進展

范春華，常 磊

（1.山東省濟寧市任城區(qū)唐口街道農業(yè)綜合服務中心，山東濟寧 272061；2.山東省濟寧市任城區(qū)農業(yè)農村局，山東濟寧 272100）

葛根（Puerariae lobataeRadix）是豆科植物野葛（Pueraria lobata(Willd.)Ohwi）的干燥根，粉葛是豆科植物甘葛藤（P.thomsoniiBenth）的干燥根，二者均味甘、辛，性涼，歸脾、胃、肺經，在中醫(yī)古籍中皆稱為“葛”[1]，在臨床應用中均作“葛根”使用。葛屬植物還包括食用葛、峨眉葛、三裂葉野葛、須彌葛等，在廣東、云南、四川、貴州等地均有種植。葛根中含有豐富的營養(yǎng)成分，《神農本草經》中記載葛根可“主消渴、身大熱、嘔吐、諸痹、起陰氣、解諸毒”[2]。現(xiàn)代醫(yī)學研究表明其在心血管疾病的治療中具有顯著作用，也被應用于解酒、免疫調節(jié)、肝臟保護、抗糖尿病、抗腫瘤、抗病毒、抗炎等方面[3]。作為良好的食品資源，葛根被用于日常烹飪和餅干、饅頭、冰激凌等的加工中。

葛根在我國種植范圍廣，資源豐富，但是由于存儲和加工技術的缺乏，導致其營養(yǎng)功能和食用價值沒有充分發(fā)揮和利用。為進一步提高葛根的資源利用度和新產品的開發(fā)，本文對葛根的化學成分、生物活性及加工利用現(xiàn)狀進行了綜述，為深入葛根系列功能性產品的研究和經濟效益的提高提供參考。

1 葛根的化學成分

葛根中存在諸多化學成分，除淀粉外，還有異黃酮類、三萜類、香豆素類、皂苷類、生物堿類、多糖類及人體所必需的氨基酸和礦物質等[4]。

1.1 異黃酮類

異黃酮類是葛根主要的生物活性成分，來源于葛根木栓層的外部薄壁組織。異黃酮又被稱為植物雌激素，屬于植物次生代謝產物。目前，從葛根中分離出的異黃酮類化合物包括3′-羥基葛根素、葛根素、葛根素芹菜糖苷、3′-甲氧基葛根素、葛根素-6′′-O-木糖苷、大豆苷、染料木苷、芒柄花素、大豆苷元、3′-羥基新葛根素、3′-甲氧基葛根素、補骨脂異黃酮（Corylin）、5-Hydroxy-2,3,4,5-tetrahy-dro-1H-benzo [c]azepin-1-one、4-O-β-D-吡喃葡萄糖氧基苯甲酸、7,2′,4′-trihydroxyisoflavone、3′-methoxy daidzein、6a,11a-脫氫紫檀素-葛檀素三種異黃酮、3′-methoxyneopuerarin A 和3′-methoxyneopuerarin B[5-9]。其中葛根素是葛根中異黃酮的主要代表成分。在《中國藥典》中，葛根素被用作葛根品質鑒別的評價指標。

1.2 萜類和皂苷類

萜類和皂苷類是葛屬中存在的另一主要成分，具有抗腫瘤和保肝的作用。葛根中的三萜類化合物包括Soyasapogenol A、Soyasapogenol B、(6S,9R)-長壽花糖苷、3β-羥基-5α,6α-環(huán)氧-7-大柱香波龍烯-9-酮（3β-Hydroxy-5α,6α-epoxy-7-megastigmen-9-one）Blum-enol A、刺槐皂苷III（Kaikasaponin III）、葛酚苷（Pueroside）、3-O-[rhamnopyranosyl-pentosyl (1 →2)gluc-uronopyranosy]sophoradiol、槐二醇（Sophoradiol）、大豆皂醇（Soyasapogenol）[10-12]。此外，Chen 等[13]首次從葛根中分離得到了兩種齊墩果烷型三萜皂苷，分別命名為pedunsaponin D 和pedunsaponin E。Arao 等[14]首次分離得到四個齊墩果烷型三萜苷，分別命名為kudzusaponins SA1、SA2、SA3 和C1。

1.3 淀粉和多糖

淀粉是葛根的主要營養(yǎng)成分，新鮮葛根中的淀粉含量約為15%～34.2%[15]。葛根淀粉粒較小，為不規(guī)則多邊形，其粒徑小于玉米淀粉，呈C 型晶型結構，直鏈淀粉和支鏈淀粉的含量分別為18.29%和77.24%。葛根淀粉糊具有黏性和彈性，在加熱糊化初期呈透明狀態(tài)，黏度高，淀粉凝膠在冷凍情況下不易脫水收縮，常作為食品配料，可代替親水膠體[16]。翟建華[17]比較了葛根淀粉變性的酸處理條件，在分別加入3%鹽酸、3%硫酸、1%草酸后得到透明度好、熱糊穩(wěn)定性好和凝膠性好的改性淀粉，說明酸的種類對葛根淀粉的變性起到關鍵作用。江慧娟[18]采用酶解、交聯(lián)和酯化等方法制得結構性能穩(wěn)定的交聯(lián)酯化葛根多孔淀粉，包埋紫蘇籽油后明顯增強其抗氧化活性。

對葛根多糖的研究主要集中在提取分離工藝方法上。董洲[19]通過水提醇沉法結合陰離子交換柱層析和葡聚糖凝膠柱層析分離得到中性多糖GE-1 和酸性多糖GE-2。郭怡等[20]在料液比1∶50（g/mL）、壓強300 MPa、保壓時間3 min 條件下得到的多糖提取率為23.81 mg/g。許歆瑤[21]采用單因素和響應面法優(yōu)化葛根多糖的超聲提取工藝，并采用陰離子交換層析和高效凝膠色譜進行純化，建立并使用柱前衍生-加壓毛細管色譜法得出粉葛中的單糖組成為葡萄糖、甘露糖、鼠李糖和巖藻糖，柴葛單糖組成為葡萄糖和甘露糖。

1.4 香豆素類和其他成分

葛根中的香豆素多為簡單的苯駢α-吡喃酮類。研究表明香豆素成分具有抗凝血、抗菌、抗氧化和抗腫瘤等作用[22]。目前從葛根中分離得到的有香豆雌酚（Coumestrol）、葛根酚（Puerarol）、槐香豆素A（Sophoracoumestan A）、3,9-dihydroxy-8-methoxy-7-(3-hydroxy-3-methylbutyl)-coumestan（mirificoumestanhydrate）、3,9 -dihydroxy -8 -methoxy -7 -(2,3 -dihydroxy -3 -methylbutyl)-coumestan（mirificoumestan glycol）等。除以上成分外，從葛根中分離得到成分還包括鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯、β-谷甾醇棕櫚酸酯、β-谷甾醇、尿囊素、長壽花糖苷等。

2 葛根的生物活性

2.1 改善心腦血管功能

2.1.1 降血壓

葛根中的異黃酮類成分具有擴張血管的作用，可起到降血壓的功效。郭麗娜等[23]采用網絡藥理學發(fā)現(xiàn)葛根的有效活性成分可以作用于112 個靶點，推測TNF、VCAM1、IL6、ESR2、CYP3A4、PTGS1、PTGS2 等靶點可能涉及到葛根的作用機制，其中CYP3A4 可能與降血壓有關。李心芯等[24]發(fā)現(xiàn)葛根提取物可通過調節(jié)腸道菌群，降低高鹽飲食小鼠血壓。

2.1.2 抗動脈粥樣硬化、降血脂和改善心肌缺血

葛根中的多糖、葛根素及其衍生物具有改善和預防動脈粥樣硬化的作用。Bao 等[25-26]研究表明葛根素抗動脈粥樣硬化的作用機制主要有降低血液中動脈粥樣硬化指數(shù)、抑制血管平滑肌細胞增殖、抑制泡沫細胞的形成、抗炎、抗凝和抗血栓和改善血管內皮功能等。闞曉月[27]將兩種葛根多糖用于高血脂癥的小鼠，發(fā)現(xiàn)多糖脂質體比多糖原料藥的活性更好。趙甘劍[28]將葛根素給予壓力超負荷心肌肥厚的大鼠，結果表明葛根素可調節(jié)Nrf2 抑制心肌肥厚，上調自身代謝。

2.1.3 抗心律失常

心律失常是冠心病、心肌梗死、心肌缺血等疾病的并發(fā)癥。葛根素可延長心肌細胞動作電位，起到控制心率的效果，作用機制主要是抑制KvLQT1、Kir2.1 和Kir2.3的電流通路，阻滯整流鉀通道的激活。徐浩[29]研究表明葛根素可延長大鼠心室肌細胞動作電位時程，通過直接作用于細胞膜內表面或間接作用于β腎上腺素受體-PKA-cAMP 信號通路，達到對KvLQT1 通道電流的抑制作用。劉功來等[30]研究表明葛根提取液在心肌缺血再灌注小鼠模型中，使心律失常的發(fā)生率明顯降低，作用機制可能是提高了Na+-K+-ATPase 活性，調節(jié)膜兩側離子濃度平衡，還可能與葛根素的抗氧化能力有關。

2.2 抗腫瘤

葛根素對于部分腫瘤細胞具有抑制和誘導細胞凋亡作用。李冰等[31]研究表明葛根素可使PI3K/AKT/p53 信號通路的相關蛋白表達下調，減少部分mRNA 表達水平，抑制MG63 細胞增殖，誘導細胞凋亡。楊潔等[32]發(fā)現(xiàn)葛根素對MMP-2 和MMP-9 轉移基因表達的抑制作用，可減弱小細胞肺癌的遷移。劉建軍等[33]發(fā)現(xiàn)葛根素作用于腫瘤細胞的磷脂酰肌醇3-激酶/AKT 信號通路和絲裂原活化蛋白激酶信號通路，激活下游信號分子，促進腫瘤細胞凋亡，控制其轉移和增殖速度，使細胞周期停滯。此外，張莉華等[34]闡明葛根是以多成分、多靶點、多通路的復雜形式發(fā)揮其抗腫瘤作用，其調控靶點包括CRABP2CR、HSD17B1 和TTR 等，以上靶點與誘導細胞凋亡有關，提示了葛根抗腫瘤機制的研究方向。

2.3 抗炎、抗氧化

葛根中的大豆苷元和染料木素等具有抗氧化和抗炎活性。Jin 等[35]發(fā)現(xiàn)羽扇豆酮和羽扇豆醇降低了一氧化氮的產生，羽扇豆醇還表現(xiàn)出對活性氧的抑制作用。Jeon等[36]研究表明葛根素可以下調NF-κB 和抑制促炎介質的分泌，調節(jié)Nrf2 的表達發(fā)揮抗氧化能力。Wang 等[37]研究發(fā)現(xiàn)葛根素顯著抑制了eotaxin-3 的表達，具有預防過敏性炎癥的作用。

3 葛根的加工利用現(xiàn)狀

傳統(tǒng)葛根常用于鮮食、炒菜、煲湯和飲茶，近年來，因其含有豐富的淀粉、異黃酮類和膳食纖維等營養(yǎng)成分，在國內外陸續(xù)出現(xiàn)了葛根系列產品的開發(fā)。

3.1 葛根粉制品

新鮮葛根的含水量高，不易儲存，常干制成片或粉狀，用于存儲、銷售和進一步加工。葛根粉作為配料已被添加在面條、饅頭、蛋糕、面包和餅干中，可以獲得獨特的風味，提高產品的性能。蘇光林等[38]在面粉中加入了葛根和山藥粉，制得的掛面具有葛根的香氣，口感爽滑。馮莉[39]采用葛根全粉和精粉作為輔料，制作了葛根蛋糕，全粉的黃酮保留率較高，質構優(yōu)良。邱婧然等[40]采用模糊數(shù)學結合響應面法制作了葛根紅棗餅干，其味道濃郁，形態(tài)美觀，色澤優(yōu)良。

3.2 葛根發(fā)酵制品

經過發(fā)酵制得的葛根醋、葛根酒、葛根乳制品具有較高的黃酮含量，提升了營養(yǎng)價值。趙紅年等[41]以葛根和高粱為原料，釀造山西老陳醋，其葛根素含量達到75.5 mg/dL。賴盈盈等[42]以葛根粉、全脂奶粉和白砂糖為原料制作葛根酸奶，其抗氧化作用均高于原味酸奶。魏勁松等[43]以葛根為原料制作了葛根酒，檢測出30 種香氣成分，由醇類、酯類、酸類、醛類等成分相互協(xié)調，形成了其獨特的風味。

3.3 葛根保健產品

具有保健作用的葛根天然功能飲料、果蔬復合飲料和醒酒保健飲料的開發(fā)也深受研究者和消費者的青睞。李曉彤[44]研發(fā)了以葛根和黃精為原料的保健型飲料，該飲料對羥自由基和DPPH 的清除率可達到92.27%和83.33%，并具有較低的血糖指數(shù)。向麗萍等[45]以葛根、魔芋、菠菜等為輔料添加至獼猴桃酒渣中，制作了適合糖尿病人食用的低糖、高纖維素和具有抗氧化作用的果醬。陳醇等[46]以枳椇子提取物、葛根提取物、?；撬?、酵母粉和益生菌為原料混合配制成解酒復合配方，實驗結果表明該配方具有短時速效解酒功能，且長期食用可預防酒精性肝損傷。

3.4 葛根加工副產物的利用

目前我國葛根產品類型得到了豐富，但是由于起步較日本等國家晚，對外出口產品以初級加工品為主，缺乏高附加值產品的開發(fā)。葛根渣作為葛根淀粉加工后的主要副產物，含有異黃酮等功能成分，具有較高的利用價值。李方橋等[47]以葛根渣和谷殼為基質，優(yōu)選大球蓋菇栽培的最佳配方，通過添加不同比例的葛根渣，大球蓋菇實體的營養(yǎng)成分均提高，其中總黃酮含量均提高35%以上。李夢楚等[48]優(yōu)化了葛根渣膳食纖維的制備條件，通過對比發(fā)現(xiàn)酶解溫度66 ℃，時間30 min，按1∶3 的比例添加3%的復合酶可制備粒徑為0.246 mm 的膳食纖維；酶解溫度60 ℃，時間60 min，按1∶4 的比例添加3%的復合酶可制備粒徑為0.147 mm 的膳食纖維。

4 展望

我國葛根的產地資源豐富，品種多樣，具有很大發(fā)展?jié)摿?。目前在葛根化學成分和生物活性領域已取得了較大研究進展，其產品的多樣性也逐漸豐富。但葛根產品依然以葛根粉、葛根淀粉為主，缺乏對生物活性成分利用及功能產品的開發(fā)推廣，限制了葛根系列產品的優(yōu)化和出口。因此，應進一步充分利用葛根資源，豐富和提高葛根高附加值產品的開發(fā)和規(guī)模化生產，為我國葛根產業(yè)的發(fā)展賦予新活力。