竹筍益生元提取及功能研究進(jìn)展

許佳雋，侯?lèi)?ài)香,2,3

(1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410125；2 食品科學(xué)與生物技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410128；3 國(guó)家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410125)

竹筍(Bamboo shoots)是竹鞭或稈基上的芽萌發(fā)分化而成的膨大的芽和幼嫩的莖，脆嫩鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富。過(guò)去甚至有“居不可無(wú)竹，食不可無(wú)筍”之說(shuō)，竹筍是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值都較高的天然食品。不僅竹筍中營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，其部分副產(chǎn)物(筍殼、筍衣、筍頭)中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也不比竹筍中少。如多糖類(lèi)、膳食纖維類(lèi)、黃酮類(lèi)、甾醇類(lèi)、生物堿類(lèi)等。中國(guó)竹資源面積、種類(lèi)和儲(chǔ)量均居世界前列。其中竹林面積641萬(wàn)hm2，約占世界竹林總面積的20%；中國(guó)現(xiàn)有竹子39屬、837 種，約占世界總量的50%；中國(guó)竹資源廣泛分布在福建、浙江、江西、安徽、四川、重慶等17個(gè)省區(qū)。在2018年，中國(guó)竹產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已達(dá)到2456億元[1]。不可否認(rèn)，竹產(chǎn)業(yè)是我國(guó)促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民增收致富的重要產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前有越來(lái)越多的研究將竹筍中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與益生元活性相聯(lián)系起來(lái)。文章擬對(duì)近期國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)竹筍益生元活性的相關(guān)研究進(jìn)行詳細(xì)綜述，并對(duì)未來(lái)竹筍益生元可切實(shí)運(yùn)用及發(fā)展方向進(jìn)行展望，旨在為竹筍益生元活性研究提供參考。

1 竹筍益生元及提取方法

1.1 竹筍多糖類(lèi)及其提取方法

多糖(polysaccharide)，一般是由十個(gè)分子以上的單糖通過(guò)糖苷鍵連接而成的高分子多聚物。近些年來(lái)，天然植物來(lái)源的多糖是新興的候選益生元。以竹筍多糖為例，竹筍多糖具有抗氧化[2]、抗糖尿病[3]、促進(jìn)腸道菌群健康[4]、輔助抗腫瘤[5]、降壓降脂[6]的作用。竹筍多糖除了具有多種功能活性作用，也能以較為合理的價(jià)格獲得。因此具有被開(kāi)發(fā)為益生元的潛力。近些年國(guó)內(nèi)外對(duì)竹筍多糖的提取進(jìn)行了大量研究，已報(bào)道的提取方法主要有水提醇沉法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、復(fù)合酶法以及其他提取法等。例如：Chen等[7]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)超聲提取法和酶輔助法提取的多糖含量顯示出比其他級(jí)分更好的益生元活性，因?yàn)樗@著誘導(dǎo)更多的益生菌增殖和更高產(chǎn)量的SCFAs(短鏈脂肪酸)產(chǎn)生。

苦筍殼多糖具有較好的抗氧化活性。冉俊楓等[8]使用酶輔助法，在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上采用Box-Behnken響應(yīng)面法建立數(shù)學(xué)模型，得到了最佳的提取工藝條件及參數(shù)：料液比1:35、酶用量3.11%、酶解時(shí)間101 min、酶解溫度54 ℃、pH 7.0，此條件下模型預(yù)測(cè)的最大提取量為25.7 mg/g，實(shí)測(cè)值為(25.4±0.1420)mg/g，與預(yù)測(cè)值無(wú)顯著性差異。He等[4]使用熱水提取法從竹筍中提取出兩種多糖組分(WBP-1、WBP-2)，這兩種多糖組分對(duì)青春雙歧桿菌和雙歧桿菌的生長(zhǎng)表現(xiàn)出增殖作用，并有助于有機(jī)酸的產(chǎn)生。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，得到WBP最佳提取條件：料水比20:1，提取溫度90 ℃，提取時(shí)間4 h，提取次數(shù)2次，WBP的提取率為(7.58±0.31)%。

1.2 竹筍膳食纖維及其提取方法

膳食纖維(dietary fibers，DF)，有“腸道清道夫”之稱(chēng)，包括不能被人體內(nèi)源酶消化吸收的可食用植物細(xì)胞、多糖、木質(zhì)素以及相關(guān)物質(zhì)。按照溶解性分類(lèi)，可分為可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維[9]。據(jù)研究表明，竹筍膳食纖維具有增加飽腹感、通便、降血脂、降血糖等作用。竹筍及其副產(chǎn)物中膳食纖維含量豐富，以發(fā)酵法、酶法為主的生物提取和以酸堿法和有機(jī)試劑法為主的化學(xué)提取是目前常用的提取方法[10-11]。目前主要的研究在于提升膳食纖維的加工特性，通過(guò)對(duì)比不同提取方法以及進(jìn)行工藝優(yōu)化從而得到最優(yōu)提取率。

1.3 竹筍黃酮類(lèi)物質(zhì)及其提取方法

黃酮類(lèi)化合物(flavonoids)泛指兩個(gè)具有酚羥基的苯環(huán)(A-與B-環(huán))通過(guò)中央三碳原子相互連結(jié)而成的一系列化合物，其基本母核為2-苯基色原酮。黃酮類(lèi)化合物具有抗氧化[15]、抗脂質(zhì)過(guò)氧化[16]、調(diào)節(jié)血脂[16]、抗腫瘤[17]、抑菌[18]等生物活性功能。

常見(jiàn)的竹筍黃酮類(lèi)化合物的提取方法有水提取法、乙醇回流提取法、超聲波提取法、有機(jī)溶劑萃取法、微波萃取法等。王文文等[19]采用了水提取、乙醇回流提取、超聲波提取方法對(duì)毛竹筍中的總黃酮進(jìn)行了提取，并進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乙醇回流提取的黃酮得率較高，達(dá)到了1.063%。楊永峰等[20]在對(duì)3種苦竹屬竹筍的黃酮類(lèi)化合物的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)苦竹筍最高黃酮含量為13.48 mg/g，得率為1.348%，且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)鮮筍經(jīng)過(guò)冷水浸泡24 h之后，筍內(nèi)黃酮物質(zhì)含量減少了77.3%。因此當(dāng)食用苦竹筍時(shí)，建議不要用水浸泡，否則無(wú)法從中獲取較多的黃酮類(lèi)化合物，不利于發(fā)揮黃酮的抗癌防癌作用。楊波等[17]以竹筍加工剩余物中筍蔸為原料提取黃酮類(lèi)物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)筍蔸黃酮對(duì)人肝癌細(xì)胞HepG2有抑制作用，還具有降血糖作用。最佳提取條件：乙醇體積分?jǐn)?shù)55%、液料比27:1(mL:g)、提取時(shí)間66 min，此條件下筍蔸黃酮的最優(yōu)提取率為0.33%。

1.4 竹筍甾醇類(lèi)物質(zhì)及其提取方法

竹筍中富含植物甾醇，其次生代謝產(chǎn)物以甾醇含量為最高。甾醇(sterol)，又稱(chēng)固醇，是類(lèi)固醇的一類(lèi)，是含有羥基的類(lèi)固醇。它們均以環(huán)戊烷多氫菲為基本結(jié)構(gòu)，并含有羥基，故稱(chēng)為甾醇類(lèi)化合物(固醇類(lèi)化合物)。甾醇具有抑制腫瘤、促進(jìn)新陳代謝、預(yù)防心血管系統(tǒng)疾病、調(diào)節(jié)激素水平等作用。竹筍甾醇中相對(duì)含量較高的是β-谷甾醇,約占總甾醇的81%[21]，其他甾醇有蕓苔甾醇、豆甾醇、麥角甾醇、膽甾醇和谷甾烷醇等。尉芹等[22]發(fā)現(xiàn)β-谷甾醇可抑制超氧陰離子并清除羥自由基，在油脂中加入0.08%的植物甾醇能最大程度降低油脂的氧化。Reda F. A. Abdelhameed等[23]通過(guò)對(duì)竹筍皮的非極性提取物進(jìn)行植物化學(xué)篩選，分離出一種新的甾醇-葡萄糖苷-脂肪酸衍生物(6’-O-十八烷-8″，11″-二烯?；?-谷甾醇-3-O-β-d-葡萄糖苷，與氟尿嘧啶(5-FU) 相比，這種新化合物對(duì)MCF-7細(xì)胞顯示出更強(qiáng)的的細(xì)胞毒性作用，在G1和G2/M期細(xì)胞周期停滯時(shí)，它顯著刺激凋亡乳腺癌癥細(xì)胞死亡率是氟尿嘧啶(5-FU)的32.6倍，并能阻斷MCF-7細(xì)胞的進(jìn)展。

常見(jiàn)的竹筍甾醇類(lèi)的提取方法有溶劑萃取法、超聲輔助提取法、超臨界流體萃取法、短程分子蒸餾法、發(fā)酵法等。陳如壽等[24]在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面分析法優(yōu)化超聲波處理法提取竹筍甾醇中的工藝，總甾醇提取率達(dá)到0.317%，β-谷甾醇提取率達(dá)到0.249%。呂國(guó)提等[25]通過(guò)對(duì)比五種β-谷甾醇提取方法，發(fā)現(xiàn)微波輔助提取法是最為理想的提取方法[(2.72±0.18) mg/g]，它不僅提取效率高，并具有節(jié)能、高效和省時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。林麗靜等[26]通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化β-谷甾醇提取工藝，得到最佳工藝條件：乙醇濃度95%、提取時(shí)間20 min、料液比15:1、提取溫度55 ℃，在此條件下得到的β-谷甾醇提取含量為3.6552 mg/g。

1.5 其 他

生物堿(alkaloid)是存在于自然界中的一類(lèi)含氮的堿性有機(jī)化合物。它種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有多種生理活性和明顯的藥理作用，主要有抗炎、抗菌、擴(kuò)張血管、降低血糖、抗癌等作用。與竹筍生物堿有關(guān)的研究中，Yan Ren等[27]通過(guò)用UHPLC/QTOF-MS/MS法對(duì)竹筍總生物堿(ABSP)和竹筍殼中總生物堿(ABSSP)進(jìn)行分離和探究，在RAW264中，ABSP和ABSP均降低了脂多糖(0.5 μg/mL)誘導(dǎo)的一氧化氮(NO)生成，這體現(xiàn)了它的抗炎作用。而100 μg/mL的ABSP和ABSSP也顯著抑制LPS誘導(dǎo)的白細(xì)胞介素1β(IL-1β)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)的mRNA表達(dá)。此外，在LPS刺激的RAW264中，ABSP和ABSSP(100 μg/mL)降低了細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)的磷酸化。

2 功能活性

2.1 促進(jìn)益生菌增殖

許多研究數(shù)據(jù)表明，竹筍益生元具有促進(jìn)益生菌增殖的作用。例如，王靜[28]以?xún)善珉p歧桿菌和青春雙歧桿菌為考察對(duì)象，培養(yǎng)基 OD 值和 pH 值為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究WBP1和 WBP2對(duì)雙歧桿菌體外生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，WBP1和WBP2對(duì)兩種雙歧桿菌的體外生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。除此之外，王靜[28]還進(jìn)行了對(duì)竹筍多糖免疫活性的研究，結(jié)果表明：WBP1和WBP2還能增強(qiáng)小鼠脾淋巴細(xì)胞的增殖能力(當(dāng)濃度為 200 μg/mL時(shí)，對(duì)脾淋巴細(xì)胞的增殖作用達(dá)到最大)。Azmi等[29]利用從毛竹筍中提取到的一種竹筍多糖BSCP作為碳源進(jìn)行改善體外益生菌活性試驗(yàn)，結(jié)果表現(xiàn)出對(duì)雙歧桿菌ATCC 1053、長(zhǎng)雙歧桿菌BB 536和嗜酸乳桿菌ATCC 4356的增殖效果顯著，并使豬霍亂沙門(mén)氏菌JCM 6977的存活率下降。

2.2 降壓降脂

高血壓和高血脂均易導(dǎo)致許多并發(fā)癥的發(fā)生，如脂肪肝、冠心病、腦中風(fēng)等?？刂坪脗€(gè)人的血壓與血脂水平對(duì)于維護(hù)身體健康是十分必要的。據(jù)研究顯示，竹筍中部分膳食纖維和多糖類(lèi)物質(zhì)有利于降壓降脂。例如：蘇玉等[30]發(fā)現(xiàn)雷竹筍膳食纖維(PPDF)能改善高脂血癥小鼠血脂水平，且PPDF灌胃劑量相同的條件下，PPDF粒度越小對(duì)高脂血癥小鼠的作用越明顯。由此可知，PPDF能夠改善并預(yù)防高脂血癥造成的肝臟及脂肪組織的病變。劉連亮[6]通過(guò)從竹筍中提取竹筍粗多糖進(jìn)行小鼠試驗(yàn)，結(jié)果表明竹筍粗多糖對(duì)血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)具有高效的抑制作用，并對(duì)高血脂大鼠的脂質(zhì)代謝具有顯著的改善作用，同時(shí)對(duì)自發(fā)性高血壓大鼠具有降壓作用。Li等[31]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)竹筍纖維組小鼠在喂養(yǎng)6周的大量高脂肪食物之后表現(xiàn)出最低的體重增加，這體現(xiàn)竹筍纖維能通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群，來(lái)改善小鼠的血脂與血糖水平，從而達(dá)到預(yù)防小鼠肥胖的效果。

2.3 降血糖

當(dāng)人體內(nèi)激素調(diào)節(jié)和神經(jīng)調(diào)節(jié)功能發(fā)生紊亂，便會(huì)出現(xiàn)血糖水平的升高。長(zhǎng)期的高血糖會(huì)使身體內(nèi)各個(gè)組織器官發(fā)生病變，導(dǎo)致急性并發(fā)癥的發(fā)生。Zheng Yafeng等[32]從竹筍殼多糖中分離并鑒定了一種竹筍殼粗多糖(BSSP),它對(duì)高脂飲食和鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠顯示出劑量依賴(lài)性的降血糖活性。給予高劑量BSSP (400 mg/kg)可改善體重減輕和血清胰島素減少，并顯著降低血糖水平、血清甘油三酯和總膽固醇水平，分別降低48.7%、34.8%和26.5%。這些結(jié)果突出了竹筍殼多糖作為天然抗糖尿病藥物的潛力。

楊波等[17]通過(guò)建立HepG2細(xì)胞胰島素抵抗模型來(lái)研究筍蔸黃酮(BSDF)的降血糖活性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明BSDF可改善高濃度胰島素誘導(dǎo)的HepG2細(xì)胞葡萄糖消耗量，具有降血糖作用。

2.4 抗氧化作用

2.5 抗腫瘤作用

楊波等[17]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低、中、高濃度的BSDF均對(duì)人肝癌細(xì)胞HepG2有抑制作用，且隨著濃度的增加而增強(qiáng)，由此可知BSDF具有一定的抗腫瘤活性。Reda F. A. Abdelhameed等[23]分離出一種新的甾醇-葡萄糖苷-脂肪酸衍生物(6’-O-十八烷-8″，11″-二烯?；?-谷甾醇-3-O-β-d-葡萄糖苷，該物質(zhì)對(duì)MCF-7細(xì)胞顯示出更強(qiáng)的的細(xì)胞毒性作用，在G1和G2/M期細(xì)胞周期停滯時(shí)，其顯著刺激凋亡乳腺癌癥細(xì)胞死亡，并能阻斷MCF-7細(xì)胞的進(jìn)展。

2.6 其他功能

晏俊玲等[34]發(fā)現(xiàn)苦竹筍總黃酮純化液可更好地抑制LPS誘導(dǎo)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞中NO的產(chǎn)生，而NO作為一種重要的炎性介質(zhì)，其濃度是評(píng)價(jià)炎癥反應(yīng)程度的重要指標(biāo)，因此苦竹筍總黃酮具有抗炎活性。彭昕等[30]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)雷竹筍總黃酮和總甾醇具有抑菌性，可抑制金黃色葡萄球菌、大腸桿菌與黑曲霉。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文綜述了竹筍中多糖、膳食纖維、黃酮類(lèi)、甾醇類(lèi)等主要益生元種類(lèi)，其中提取竹筍中多糖類(lèi)益生元主要使用酶輔助法和熱水提取法；而竹筍膳食纖維既有以發(fā)酵法、酶法為主的生物提取，也有以酸堿法和有機(jī)試劑法為主的化學(xué)提??；竹筍黃酮類(lèi)化合物的提取方法有水提取法、乙醇回流提取法、超聲波提取法、有機(jī)溶劑萃取法、微波萃取法等；竹筍甾醇類(lèi)的提取方法有溶劑萃取法、超聲輔助提取法、超臨界流體萃取法、短程分子蒸餾法、發(fā)酵法等，其中微波輔助提取法是提取β-谷甾醇最為理想的方法。但目前益生元提取方法依然存在不少待改進(jìn)之處，比如：原料利用率不高、提取時(shí)間較長(zhǎng)及操作工序繁瑣等，這些因素在一定程度上導(dǎo)致了益生元提取效率較低下，除此之外，部分提取方法會(huì)破壞竹筍及其副產(chǎn)物中的一些有效成分。我們依然需要尋找更安全、更環(huán)保、更高效的提取方法及提取參數(shù)。

竹筍益生元的功能活性具體體現(xiàn)在促進(jìn)益生菌增殖、降壓降脂、降血糖、抗氧化、抗腫瘤、抗炎癥等方面。這為相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及行業(yè)的發(fā)展提供了新思路。但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)竹筍益生元的研究主要集中在功能探究上，對(duì)于其中具體有效益生元物質(zhì)的提取和其活性的作用機(jī)制探究上，當(dāng)前的研究并不夠深入，因此被真正應(yīng)用到實(shí)際生活中的例子也較少，且竹筍中是否還存在其他益生元活性物質(zhì)及所具備功能，仍需進(jìn)一步探究。

隨著未來(lái)對(duì)竹筍及其副產(chǎn)物中具有益生元功能的活性物質(zhì)的不斷鑒定、提取、對(duì)作用機(jī)理及實(shí)際運(yùn)用的研究，竹筍益生元有望成為未來(lái)重要的新型益生元之一。