刺梨多酚類物質(zhì)研究進(jìn)展

尹艷艷 張 健 陸倫維 黎露露 張德芹

(貴州習(xí)酒股份有限公司,貴州 遵義 564622)

刺梨(chestnut rose fruit)屬薔薇科多年生落葉灌木植物[1],因其維生素C、維生素P以及超氧化物歧化酶含量是現(xiàn)有水果中最高的,被譽為“三王水果”[2],主要分布在中國的西南、西北和中南地區(qū),其中貴州是中國刺梨分布最廣、產(chǎn)量最大的省份[3]。

刺梨作為一種藥食兩用型水果,具有維生素C、超氧化物歧化酶、多酚和多糖等多種活性成分[4]。其中,刺梨多酚類化合物是刺梨中除維生素C外第二大功能成分[3],具有抗氧化[5]、調(diào)節(jié)糖脂代謝[6-7]、抗炎抑菌[8]、解酒護(hù)肝[9]等藥理和保健功能,在食品和保健品領(lǐng)域具有廣闊的開發(fā)利用價值[10]。近年來關(guān)于刺梨多酚類的研究有一定報道,因此文章擬就刺梨多酚類物質(zhì)的分類、提取、定性定量分析以及生物活性等方面的研究進(jìn)行系統(tǒng)梳理和總結(jié),旨在將刺梨多酚化合物的研究成果加以推廣應(yīng)用,并為刺梨多酚類物質(zhì)的深入研究及開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 刺梨中多酚類物質(zhì)概述

多酚類化合物是一類廣泛存在于植物中的酚羥基化合物,具有抗氧化、抑菌抗炎、降血脂、降血壓等功能。多酚類化合物是刺梨中除維生素C外第二大功能成分,刺梨中已有多種多酚類化合物被檢出[11-12]。多酚類化合物分類有多種方式,具體分類方式及代表成分見表1。

表1 刺梨中多酚類化合物的主要類別

2 刺梨中多酚類物質(zhì)的提取

提取工藝的不同會對多酚的組成和結(jié)構(gòu)造成影響[15],因此選擇合適的提取方法是提高多酚提取率及維持多酚生物活性的關(guān)鍵。常見的提取方法有溶劑提取法、超聲輔助提取法、微波輔助提取法、酶輔助提取法等[16]。

2.1 溶劑提取法

溶劑提取法采用乙醇、甲醇、水等極性溶劑作為提取溶劑,使用加熱回流或冷浸法提取,過濾蒸發(fā)、冷凍干燥得到粗提物。李光等[17]以乙醇為提取溶劑,運用響應(yīng)面曲線分析方法優(yōu)選了無籽刺梨多酚的提取工藝,多酚實際提取率與理論預(yù)測值之間相對誤差<5%。劉丹等[18]以乙醇為提取溶劑,運用響應(yīng)面曲線分析方法優(yōu)選了刺梨果多酚的提取條件,其最優(yōu)提取時間為47 min,耗時較長。由于傳統(tǒng)的溶劑提取法提取率較低、耗時較長,目前常應(yīng)用酶輔助、超聲波微波輔助溶劑提取[19]。

2.2 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取法是利用機(jī)械能以及電能產(chǎn)生高頻振動產(chǎn)生超聲波從而破壞植物細(xì)胞壁,其獨有的空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)能增強(qiáng)提取溶劑與目標(biāo)物的融合,有助于提高提取率和提取效率。王慧竹等[20]對比分析了乙醇回流提取法、超聲輔助法、微波輔助法對刺梨中多酚提取率的影響,其中超聲輔助法的提取率最高。乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、浸提溫度、浸提時間等是影響超聲波輔助提取效率的關(guān)鍵因素。羅其琪等[21]通過單因素試驗優(yōu)化了超聲輔助提取刺梨果渣中多酚的工藝參數(shù),并研究了不同提取溶劑對刺梨多酚提取物體外抗氧化能力的影響。孫紅艷等[8]通過正交試驗確定了超聲波輔助法提取刺梨果實中多酚的關(guān)鍵影響因素,在最佳提取工藝條件下對刺梨多酚進(jìn)行了細(xì)菌抑菌活性研究,發(fā)現(xiàn)刺梨多酚對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的生長具有抑制作用。王緒英等[22]采用表面活性劑十二烷基硫酸鈉作為輔助提取劑,通過超聲提取方式,對比分析了十二烷基硫酸鈉水提取、醇提取和十二烷基硫酸鈉醇提取刺梨果渣中黃酮類物質(zhì)的提取效率,其中十二烷基硫酸鈉水的提取效率最高,且最優(yōu)試驗條件下的萃取率與模型預(yù)測值的相對誤差為1.72%。相較于傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑提取法,超聲波輔助提取法具有設(shè)備簡單、耗時短、易操作、成本低且提取效率更高等顯著優(yōu)勢[23]。

2.3 微波輔助提取法

微波輔助提取方法是用微波將細(xì)胞壁以及細(xì)胞膜破碎從而使目標(biāo)物加快溶出,提高目標(biāo)物的提取率,常用于輔助溶劑提取[24]。王振偉等[25]采用單因素試驗法優(yōu)化了微波輔助提取刺梨果實中總黃酮的工藝參數(shù),在最佳工藝參數(shù)下總黃酮提取率為1.39%。可轉(zhuǎn)換溶劑是一類具有可轉(zhuǎn)換相行為的新興溶劑,已被用于植物材料中的成分提取。潘泓伊[26]采用羧基功能化的多壁碳納米管結(jié)合非共價修飾的二氧化碳響應(yīng)型可轉(zhuǎn)換極性表面活性劑提取刺梨果實中多酚等化合物,對比分析了浸漬法、負(fù)壓空化提取法、微波輔助提取法和超聲提取法對提取率的影響,發(fā)現(xiàn)超聲微波協(xié)同輔助的提取效率最高。

2.4 酶輔助提取法

酶解法是在溶劑提取中加入活性酶,通過酶解反應(yīng)使細(xì)胞膜和細(xì)胞壁的通透性增強(qiáng),進(jìn)而使細(xì)胞內(nèi)的目標(biāo)成分更易浸出[27]。相比于傳統(tǒng)上破壞細(xì)胞壁的機(jī)械過程,此法更綠色、安全,縮短提取時間的同時能提高得率,且反應(yīng)條件溫和,在提取過程中,各種酶的參與只破壞了細(xì)胞壁與細(xì)胞間質(zhì)中的部分物質(zhì),不會對目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)及生物活性產(chǎn)生不利影響,但此法也存在成本相對較高的劣勢。楊笙等[5]使用纖維素酶輔助提取刺梨全果中的多酚,并進(jìn)一步運用大孔樹脂對多酚提取物進(jìn)行純化,純化后的刺梨多酚的抗氧化活性優(yōu)于純化前的。程杏安等[28]采用正交試驗分別優(yōu)化了乙醇提取法和纖維素酶提取法提取刺梨果肉中多酚類物質(zhì)的工藝參數(shù),并以1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基(DPPH)和2,2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸自由基(ABTS)清除率為指標(biāo),評價了兩種提取方法對其抗氧化活性的影響。汪瑞敏等[12]對比分析了酸水解、堿水解、酶水解3種方式對刺梨渣中結(jié)合酚提取效率及抗氧化活性的影響,其中堿水解的提取效率最高,所得酚類含量、抗氧化活性均優(yōu)于其他兩種提取方式。

3 刺梨中多酚類物質(zhì)定性和定量分析

常用的多酚化合物檢測方法有分光光度法、高效液相色譜法、液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法等[29]。分光光度法用于總酚含量分析,高效液相色譜法、液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法可以實現(xiàn)單體多酚化合物的定性定量分析。

3.1 分光光度法

分光光度法是依據(jù)被測物在特定波長或一定波長范圍內(nèi)光的吸光度或發(fā)光強(qiáng)度,對被測物實現(xiàn)定性定量分析的方法[30]。該方法操作簡單、成本較低,適合于批量樣品的檢測,是目前多酚類化合物檢測最常用的方法。劉丹等[31]以沒食子酸為指標(biāo)成分,采用分光光度計建立了刺梨果中總酚含量的測定方法,并探討了不同干燥方式對刺梨果中總多酚含量的影響,發(fā)現(xiàn)沒食子酸在2.5～5.4 mg/L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,且減壓干燥法和冷凍干燥法對刺梨果中多酚類物質(zhì)的破壞較小。丁小艷[32]運用紫外分光光度法測定了不同生產(chǎn)基地的刺梨果、刺梨葉中總酚含量,發(fā)現(xiàn)不同基地間刺梨果、刺梨葉中總酚含量無顯著性差異,其中不同基地的刺梨果中總多酚含量為1 615.84～2 571.00 mg/100 g,但該方法只能測定總酚含量,每種成分的具體含量無法確定,且顯色反應(yīng)的試驗干擾因素較多,影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確度。

3.2 高效液相色譜法

高效液相色譜法是通過色譜柱對多酚類化合物進(jìn)行分離,結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)品實現(xiàn)對單體多酚化合物的定性定量分析,具有靈敏度高、分析速度快、線性范圍寬等優(yōu)點[33]。王振偉等[34]通過超聲輔助提取刺梨中黃酮,采用高效液相色譜法建立了刺梨提取物中蘆丁、槲皮素的檢測方法。樊衛(wèi)國等[35]采用高效液相色譜法從刺梨葉、花瓣和果實中檢測到10種酚酸、13種類黃酮和4種三萜類物質(zhì),并分析了其含量的差異性。試驗結(jié)果表明,刺梨葉、花瓣和果實中的多酚類化合物在種類上無差異,但其總量及不同組分的含量存在顯著性差異,其中刺梨葉中綠原酸是含量最高的酚酸組分,花瓣中香草酸和咖啡酸含量豐富,而果實中的單寧酸含量高達(dá)2 624.98 mg/100 g,是含量最高的酚酸組分,但該方法無法同時檢測多種化合物,需要多種梯度洗脫才能完成分析,總分析時間約為2 h,耗時較長。相比分光光度法,高效液相色譜法雖能夠?qū)Χ喾踊衔飳崿F(xiàn)定性定量分析,但分析時間較長,無法滿足多酚化合物的高通量快速分析。

3.3 液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法

液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)集成了液相色譜高效快速的分離效果和質(zhì)譜準(zhǔn)確靈敏的定性定量分析能力,具有靈敏度高、選擇性好和適用范圍廣等優(yōu)點,已成為被廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代分析技術(shù)之一[36]。液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)按照質(zhì)譜分辨率通常分為低分辨質(zhì)譜技術(shù)和高分辨質(zhì)譜技術(shù)。液相色譜—三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜作為一種常用的低分辨質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù),其質(zhì)譜端由多個四級桿質(zhì)量分析器串聯(lián)組成,第1個四極桿質(zhì)量分析器對選定的母離子進(jìn)行預(yù)分離,第2個四極桿通過設(shè)置合適的能量,引入碰撞氣體將母離子打碎,第3個四極桿用于分析產(chǎn)生的碎片離子,通過多反應(yīng)監(jiān)測模式,可在復(fù)雜基質(zhì)中監(jiān)測特定待測物,在定量檢測方面具有靈敏度高、重現(xiàn)性好的優(yōu)勢。潘泓伊[26]運用超高效液相色譜—三重四級桿—串聯(lián)質(zhì)譜儀建立了兒茶素、山奈酚、坡模酮酸、槲皮素、蘆丁、表兒茶素、刺梨酸和刺梨苷8種化合物的定性定量方法,檢出限為0.10～0.21 μL/L,定量限為0.36～0.76 μL/L,分析時間為7 min,該方法具有靈敏度高、檢測效率高等優(yōu)點。液相色譜—靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜作為一種常用的高分辨質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù),是依據(jù)離子在特定靜電場中運動頻率的不同對阱內(nèi)離子進(jìn)行質(zhì)量分析,通過提供高質(zhì)量分辨率和高精度全掃描譜圖來實現(xiàn)對未知化合物的篩查和確證,在定性方面具有明顯的優(yōu)勢。徐浩然等[11]運用超高效液相色譜—四極桿—靜電場軌道阱質(zhì)譜儀,采用全掃描/數(shù)據(jù)依賴二級(Full MS/dd-MS2)掃描方式,通過化合物一級質(zhì)譜準(zhǔn)分子離子峰及二級質(zhì)譜特征碎片離子鑒定出苗族藥刺梨葉中多酚類、黃酮類、氨基酸類、有機(jī)酸類等化學(xué)成分51種。

4 刺梨多酚類生物活性功能

4.1 抗氧化

刺梨中多酚類化合物作為抗氧化劑可以將自由基還原,達(dá)到清除自由基的目的[10]。關(guān)于刺梨多酚抗氧化的研究更多傾向于體外抗氧化活性的評價,ABTS法、DPPH法被廣泛應(yīng)用于測定多酚體外抗氧化活性。羅其琪等[21]以DPPH自由基清除能力作為抗氧化活性評價指標(biāo),發(fā)現(xiàn)刺梨果渣中多酚提取物濃度與DPPH自由基清除活性存在正相關(guān)關(guān)系。楊笙等[5]通過體外試驗以DPPH自由基、ABTS自由基清除能力證實了純化后的刺梨果多酚提取物的抗氧化活性優(yōu)于純化前的。此外,通過建立D-gal致衰老小鼠模型研究了刺梨多酚類物質(zhì)對衰老小鼠抗氧化應(yīng)激的效果及發(fā)揮抗氧化作用的機(jī)制。安玉紅等[7]研究了刺梨渣多酚對高脂膳食小鼠機(jī)體脂代謝的干預(yù)效果,發(fā)現(xiàn)刺梨渣多酚可以通過調(diào)節(jié)機(jī)體膽固醇和脂肪酸的合成與分解,提高機(jī)體抗氧化能力,減少因長期高脂膳食引起的機(jī)體肝臟脂肪囤積及氧化應(yīng)激損傷。

4.2 調(diào)節(jié)糖脂代謝

糖尿病是由于胰島B細(xì)胞受損,胰島素分泌不足或胰島素抵抗所引起的糖代謝紊亂疾病。陳超[37]通過建立2型糖尿病小鼠模型,研究了刺梨多酚黃酮類、多糖類等提取物對2型糖尿病小鼠糖脂代謝的影響。試驗結(jié)果表明,刺梨多酚、黃酮提取物對糖脂代謝紊亂、氧化應(yīng)激的改善效果優(yōu)于多糖類提取物。周藝[38]以75%乙醇作為提取溶劑提取刺梨花中的多酚、黃酮等物質(zhì),研究了提取物對糖尿病小鼠的降血糖作用。試驗結(jié)果表明,多酚、黃酮類提取物能夠降低小鼠的空腹血糖值,改善糖尿病小鼠多飲、體重減輕癥狀。且刺梨中多酚、黃酮類物質(zhì)具有良好的降血糖活性,能夠明顯改善2型糖尿病模型的糖脂代謝紊亂、氧化應(yīng)激、胰島素抵抗等癥狀。陳小敏[39]以刺梨原汁為原料,苦蕎汁、苦瓜汁作為輔料,通過小鼠體內(nèi)降血糖試驗,研發(fā)了一款具有良好降血糖功效的刺梨口服液,有望用于糖尿病的輔助治療。

4.3 抗炎抑菌

刺梨多酚類物質(zhì)具有抗炎抑菌作用,對多種細(xì)菌、真菌、酵母菌具有抑制作用。刺梨多酚類物質(zhì)的抗炎抑菌活性主要通過體外試驗和體內(nèi)試驗進(jìn)行研究。孫紅艷等[40]通過體外抑菌活性測定考察了刺梨黃酮提取液對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌活性的影響。研究表明,不同干燥方式、貯藏時間影響刺梨果中黃酮活性。然而,體外試驗研究存在無法從體外試驗的結(jié)果外推到完整生物體的局限性,而體內(nèi)試驗是經(jīng)過某種途徑進(jìn)入活體動物,對動物進(jìn)行干預(yù)后,再取相應(yīng)組織進(jìn)行指標(biāo)檢測,具有較高的試驗精準(zhǔn)度。袁夢等[41]研究了刺梨多糖和黃酮對葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)潰瘍性結(jié)腸炎小鼠緩解效果及其相關(guān)機(jī)理。試驗結(jié)果表明,刺梨多糖和黃酮通過減少結(jié)腸炎小鼠炎癥浸潤現(xiàn)象和腸道屏障受損途徑,發(fā)揮緩解結(jié)腸炎的功效。梁勇[42]研究了刺梨根、莖中三萜及其苷類化合物、多酚化合物等天然成分對脂多糖誘導(dǎo)小鼠單核巨噬細(xì)胞體外抗炎活性的影響,以抗炎癥藥地塞米松為陽性對照,通過對炎癥因子一氧化氮(NO)的釋放作為檢測指標(biāo),發(fā)現(xiàn)了7個化合物具有較好抗炎活性。

4.4 護(hù)肝解酒

中國的酒文化源遠(yuǎn)流長,少量喝酒能加速血液循環(huán),促進(jìn)睡眠,但過量飲酒容易引起酒精性中毒,傷害肝臟,因此護(hù)肝解酒的藥物及保健食品受到醫(yī)藥及食品行業(yè)重視[43-44]。周宏炫等[9]通過大鼠急性酒精中毒模型研究,發(fā)現(xiàn)刺梨多酚可增強(qiáng)乙醇代謝酶活性,通過抑制氧化應(yīng)激和脂質(zhì)過氧化而改善肝損傷,具有解酒和護(hù)肝的作用。刺梨中多酚類化合物因具有解酒護(hù)肝功能,在解酒產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值[45-46]。黃穎[47]以刺梨為主要原料,辣木籽和蜂蜜為復(fù)配原料,采用混料設(shè)計理論開發(fā)了一款刺梨解酒口服液,并進(jìn)一步通過小鼠動物試驗研究了刺梨口服液的解酒護(hù)肝功效。張立強(qiáng)等[48]以玉米低聚肽與刺梨為主要原料,開發(fā)了一款解酒功能飲料,玉米低聚肽與刺梨協(xié)同增效,促進(jìn)了酒精在體內(nèi)的代謝和排出,減少了胃腸道和肝臟損傷。

5 結(jié)論與展望

刺梨作為多酚物質(zhì)含量豐富的一種水果,其營養(yǎng)價值和商用價值也得到了人們的認(rèn)可,作為加工原料在食品、保健行業(yè)具有較大的發(fā)展?jié)摿49-50]。關(guān)于刺梨多酚的研究雖在諸多方面已取得了顯著成效,但未來仍有許多問題有待解決:① 在工業(yè)化生產(chǎn)過程中如何提高刺梨多酚類物質(zhì)提取率及活性保存,使刺梨中的多酚物質(zhì)達(dá)到最大使用效率,從而避免資源浪費是目前面臨的主要問題;② 刺梨多酚類物質(zhì)具有多種保健功能,在產(chǎn)品開發(fā)方面針對不同人群、不同領(lǐng)域多元化、功能化產(chǎn)品開發(fā)仍是未來發(fā)展的方向。