花粉的化學(xué)成分和藥理作用研究進(jìn)展及開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀*

成春亞 馬艷珠 李冉 吳海旭 邵晶,2,3 崔治家,2,3**

(1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué),甘肅 蘭州 730000;2.西北中藏藥省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心,甘肅 蘭州 730000;3.甘肅省中醫(yī)藥研究中心,甘肅 蘭州 730000)

花粉(pollen)是裸子植物小孢子葉的小孢子囊或被子植物雄蕊花藥產(chǎn)生的顆粒狀雄性小配子體。含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類、黃酮、脂質(zhì)、微量元素、維生素、酶等多種成分,可發(fā)揮多方面活性作用[1]。許多花粉在基于有效性和安全性基礎(chǔ)上,在國內(nèi)外已被廣泛開發(fā)利用,如松花粉、油菜花粉、蕎麥花粉等。植物花粉所含的各種初級和次級代謝產(chǎn)物具有增強(qiáng)機(jī)體免疫、抗氧化、抗疲勞、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)及神經(jīng)系統(tǒng)功能、保護(hù)心血管、調(diào)節(jié)人體胃腸道功能等多種藥理活性;其次,花粉在抗炎、抗菌、抗癌、抗誘變、保肝等方面也有顯著作用[2-6]。目前,花粉在功能性食品、飲料、藥品、化妝品、綠色飼料等方面的應(yīng)用也較為廣泛。本文對近幾年花粉中主要化學(xué)成分、藥理作用和安全性研究及產(chǎn)品開發(fā)現(xiàn)狀三個方面進(jìn)行概述,為植物花粉的深入研究開發(fā)提供了有價值的參考依據(jù)。

1 化學(xué)成分

目前,國內(nèi)外研究者報道的各種花粉成分多達(dá)400余種,主要有蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類、黃酮類、脂類、維生素、微量元素等。

1.1蛋白質(zhì)及氨基酸 花粉是植物體含氮量最高的部位,不同植物的花粉,蛋白質(zhì)含量各異[7]。作為蛋白質(zhì)的基本組成單位,氨基酸是花粉中重要物質(zhì)之一?；ǚ壑泻s27種氨基酸,其中常見的有18種,蛋白質(zhì)的含量和氨基酸的組成決定著花粉的品質(zhì)[8]。研究發(fā)現(xiàn),不同植物和不同地域來源花粉中蛋白質(zhì)含量和氨基酸組成有所差異,其中色氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸等含硫氨基酸是大多數(shù)花粉的限制性氨基酸[9]。通過對云南省不同地區(qū)5種粉源植物花粉中蛋白質(zhì)和氨基酸的含量進(jìn)行評估,發(fā)現(xiàn)五種花粉蛋白質(zhì)含量差異較大,其中蠶豆花粉蛋白質(zhì)含量最高(30.16%),鬼針草花粉最低(15.96%);17種氨基酸總量為11.04%～23.31%,TEAA/TAA為38.34%～41.97%,綜合評價,符合FAO/WHO提出的理想蛋白模式,營養(yǎng)價值較高[10]。

1.2糖類 糖類是花粉中主要活性成分之一,大多數(shù)花粉中糖類物質(zhì)主要以多糖形式存在,從中分離提取到的糖類物質(zhì)主要有:葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖等,另外,還有少量的葡萄糖醛酸、淀粉、巖藻糖等成分(表1)。

表1 常見花粉中糖類化合物

1.3黃酮類 迄今從諸多花粉中提取分離出了黃酮、黃酮醇、二氫黃酮(醇)、原花青素、雙黃酮等黃酮類化合物,主要以黃酮醇及其苷類化合物為主(圖1和表2)。其他還包括黃酮類成分木犀草素(luteolin,52)[24-25]、芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷(apigenin-7-O-β-D-glucoside,53)[26]、芹菜素(apigenin,54)[26-27]、5-烯丙氧基-6,7,4′-三甲氧基黃酮(5-allyoxy-6,7,4′-trimethoxyflavanone,55)[28]、Diosmetin,56[29]、白楊素(chrysin,57)[30]等;二氫黃酮類7-羥基-5,8-二甲氧基-黃烷酮(7-hydroxy-5,8-dimethoxyflavanone,58)[26]、喬松素(pinocembrin,59)[30]、柚皮素(naringenin,60)[28,31-35]等;二氫黃酮醇類二氫槲皮素(dihydroquercetin,61)[36]、3,3′,5,5′,7-五羥基二氫黃酮醇(3,3’,5,5’,7-pentahydroflavanone,62)[37]、香橙素(dihydrokaempferol,63)[37]等;黃烷類成分表兒茶素(epicatechin,64)[25]、D-兒茶素(D-catechin,65)[28]、5,7,4′-三羥基黃烷-3-醇(afzelechin,66)[28];雙黃酮類穗花杉雙黃酮(amentoflavone,67)、金松雙黃酮(sciadopitysin,68)、白果素(bilobetin,69)[26]等,結(jié)構(gòu)見圖2。

圖1 花粉中常見黃酮醇類成分的基本結(jié)構(gòu)骨架

表2 花粉中常見黃酮醇類物質(zhì)

續(xù)表2 花粉中常見黃酮醇類物質(zhì)

圖2 花粉中其他黃酮類成分化學(xué)結(jié)構(gòu)

1.4脂類 花粉中脂類成分包括脂肪酸、酚酸、類固醇、萜類及甾醇等[42-43]。其中脂肪酸作為其主要成分之一,不僅在蜜蜂的繁殖、發(fā)育和生長中起著至關(guān)重要的作用,而且花粉中某些脂肪酸,如亞油酸、亞麻酸、肉豆蔻酸和月桂酸等具有殺菌和抗真菌特性;亞油酸還具有降低血脂和膽固醇等作用,可有效預(yù)防心血管疾病的發(fā)生[8]。此外,花粉中還含有較多的植物甾醇及酚類物質(zhì),如松花粉[44]中膽甾醇、豆甾醇及β-谷甾醇等;酚類物質(zhì)沒食子酸、對羥基苯甲酸、二羥基苯甲酸、p-香豆酸、阿魏酸、丁香酸、阿魏酸、肉桂酸和鞣花酸等[45]。

1.5維生素 維生素是維持機(jī)體生命活動必需的一類有機(jī)化合物?；ǚ壑懈缓S生素,具有代表性的維生素有VB、VE、VA、VC以及胡蘿卜素和類胡蘿卜素等,其中B族維生素可有效預(yù)防青光眼;維生素A可以作為一種極好的抗氧化劑用于臨床[46]。研究發(fā)現(xiàn)[47],浙貝母花粉中含有7種E族維生素成分,其中D-α-生育酚和D-β-生育酚含量占總含量的65%以上。

1.6微量元素 花粉中含有大量與生物活性有關(guān)的微量元素,如具有抗衰老作用的鐵、銅、鋅等,防治冠心病的錳、鎂、鈣、鉀、銅、鋅、鐵等,此外,還有氟、鉻、硒、鉬、鎳、磷、鋰、鈉、鈷、硅、釩、鉀、鍶、砷等[48-49]。受現(xiàn)代社會自然環(huán)境中空氣、水源污染、農(nóng)藥殘留等因素影響,花粉中也常常檢測到對人體有害的鉛、鎘、汞等重金屬元素,所以在評價花粉產(chǎn)品質(zhì)量過程中需重點關(guān)注。

1.7其他類 此外,花粉中還存在生物堿、揮發(fā)油、皂苷、鞣質(zhì)、內(nèi)酯、香豆素等活性物質(zhì)[50-53]。

2 藥理作用及安全性

花粉具有多種藥理作用,其中增強(qiáng)免疫、抗氧化、抗疲勞等屬于花粉的傳統(tǒng)功效,而現(xiàn)代臨床研究也在其豐富的化學(xué)成分中發(fā)現(xiàn)花粉在抗炎、抗病毒、抗腫瘤、肝臟保護(hù)、預(yù)防心腦血管疾病及治療糖尿病等方面效果顯著(見表3),這使得人們對花粉的藥用價值有了更為清晰的認(rèn)識,也為花粉的臨床應(yīng)用提供了極具價值的參考。

花粉在采集、加工和利用的過程中易受細(xì)菌、真菌、蟲卵等致病菌的污染,難以保證花粉品質(zhì)的穩(wěn)定性及安全性;其次受環(huán)境影響,花粉中可能含有一些天然毒素及環(huán)境污染所致的重金屬等物質(zhì),花粉的安全性已成為人們?nèi)找骊P(guān)心的問題,隨著花粉系列產(chǎn)品廣泛進(jìn)入市場,加強(qiáng)對花粉質(zhì)量安全監(jiān)測是十分必要的。Kyoung等[54]利用不同強(qiáng)度γ射線輻照對油菜花粉進(jìn)行消毒,并分析其基本成分、微生物種群、還原糖、亨特色度值、TBARS和揮發(fā)性堿性氮(VBN)的變化,發(fā)現(xiàn)5 kGy的γ射線輻照能抑制油菜花粉中真菌毒素的產(chǎn)生,最大限度地減少花粉理化性質(zhì)的變化。此外,在花粉中還檢測到有毒重金屬,孫亞真等[55]采用微波消解-原子吸收光譜法/原子熒光光譜法在6中牡丹花粉中均不同程度地檢出了鉛、鎘、總汞、總砷等重金屬污染物,此外,有研究[56]從土耳其不同地區(qū)的蜜蜂花粉中檢測到鋁、鍶、釩、錫和鎳等由于環(huán)境污染而出現(xiàn)的非必需元素,為了控制花粉的安全性,花粉產(chǎn)品必須保持最大殘留限量,以控制花粉的安全性。

表3 花粉主要藥理作用及機(jī)制

續(xù)表3 花粉主要藥理作用及機(jī)制

3 開發(fā)應(yīng)用

目前,花粉多應(yīng)用于食品、保健、醫(yī)藥以及日化、飼料等方面的研究,見表4?；ǚ圩鳛樗幨惩促Y源,食用、藥用歷史悠久,且安全性高,可用于食品、保健品及藥品開發(fā),如開發(fā)為花粉飲料、餅干及花粉酒等休閑產(chǎn)品和其他功能食品等;藥效研究表明花粉在預(yù)防和治療高血脂方面具有很好利用價值,后期可根據(jù)其藥效活性開發(fā)相應(yīng)產(chǎn)品?；ǚ壑泻S酮、酚類等物質(zhì),體外抗氧化活性較強(qiáng),可作為化妝品原料,制作潔面乳、霜等日化產(chǎn)品;花粉中營養(yǎng)成分蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸等含量豐富,營養(yǎng)價值高,可用作人類營養(yǎng)添加劑及動物綠色飼料添加等。圍繞食品、保健、醫(yī)藥以及日化、飼料等進(jìn)行花粉產(chǎn)品開發(fā),將對于花粉資源化利用和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)具有重要意義。

表4 花粉資源的開發(fā)應(yīng)用

4 展望

我國花粉資源種類繁多,應(yīng)用歷史悠久。隨著花粉相關(guān)化學(xué)成分和藥理作用研究不斷深入,其藥食兩用價值漸被挖掘,但由于大部分花粉還未被相關(guān)食品和藥品標(biāo)準(zhǔn)收載,導(dǎo)致其相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)受限。花粉除含有黃酮、多糖及酚類等藥理活性成分之外,還包含具有藥效活性的植物甾醇、揮發(fā)油、皂苷、鞣質(zhì)、有機(jī)酸、內(nèi)酯、香豆素等物質(zhì),然而關(guān)于這些成分的藥效活性卻鮮有報道;近年來花粉中化學(xué)成分含量測定及提取工藝研究較多,而對化學(xué)成分的分離研究較少,因此花粉的指標(biāo)性成分尚無明確規(guī)定,需要進(jìn)一步的研究。花粉藥理作用研究多集中于提取物的藥效考察,對特異性單體藥理作用研究甚少。綜上,花粉未來研究方向可以從兩方面發(fā)展:一是加快明確花粉的應(yīng)用品種和有效成分;二是加強(qiáng)花粉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究。同時,建議國家或地方主管部門可以在開展化學(xué)成分、毒理藥理學(xué)研究、藥理作用機(jī)制、構(gòu)效關(guān)系、安全性評價、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建立等方面系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上,擬訂花粉安全標(biāo)準(zhǔn),以使其列入食品安全標(biāo)準(zhǔn)或國家新食品原料目錄,為花粉相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)奠定基礎(chǔ)和提供保障。

目前花粉開發(fā)利用已取得一定成果,市場開發(fā)前景廣闊,其良好的治療、保健和實用功能,日益引起人們的重視。但依然存在開發(fā)深度、廣度不足等問題,具體表現(xiàn)在:①目前很多植物種類的花粉還沒有系統(tǒng)的研究,以蜂花粉為主,風(fēng)媒傳粉類花粉研究較少,此外大部分花粉主產(chǎn)區(qū)僅作為產(chǎn)地粗加工提供原材料,缺乏深度開發(fā),產(chǎn)品技術(shù)水平落后,沒有形成完整產(chǎn)業(yè)鏈。②產(chǎn)品開發(fā)類型單一且匱乏,主要為以花粉為原料研發(fā)生產(chǎn)的復(fù)合飲料、食品、化妝品等;藥品劑型單一,以片劑為主,生物利用度低,不能充分發(fā)揮藥效;針對其特有成分及作用機(jī)制的藥品開發(fā)少之又少,后期需加強(qiáng)針對花粉特有成分的開發(fā),如建立花粉的化學(xué)成分特征指紋圖譜等方法。此外,可增加中草藥成分,與花粉復(fù)合配方,并利用新技術(shù)提取有效成分,增加提取率;利用脂質(zhì)體及微囊技術(shù),控制活性成分釋放,延長有效期,提高產(chǎn)品質(zhì)量,發(fā)展集療效、營養(yǎng)、美容于一身的多功能花粉產(chǎn)品,對于提高花粉開發(fā)利用效率和延伸花粉產(chǎn)業(yè)鏈具有重要意義。③當(dāng)前,花粉致敏機(jī)制尚不明確,嚴(yán)重制約了其質(zhì)量安全與深加工利用,在之后的研究中,可嘗試探究花粉過敏及降敏機(jī)制,探索降低或消除花粉過敏反應(yīng)的方法,從而對花粉進(jìn)行更安全高效的開發(fā)利用。