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莲天然产物及其生物活性研究进展

更新时间 2011-8-16 3:36:19 点击数:

    曹杨,徐虹*,王静,宋焕禄(北京工商大学食品添加剂与配料北京高校工程研究中心,食品风味化学北京市重点实验室,北京市100048)摘要:莲具有较高的营养价值和食疗效果,它的天然产物如多糖、多酚、黄酮和原花青素等有着显著的抗氧化、抗肿瘤或抑菌等生物活性,赋予其极高的开发价值和广阔的市场前景。本文对莲天然产物的主要类型及其各种生物活性的研究现状和进展进行了综述。
     关键词:莲;天然产物;提取;生物活性
    莲是我国最具特色、栽培面积最大、品种资源最丰富的水生经济作物[1]。在中国、印度以及日本等国家,莲被广泛用做药材。莲从莲子、莲藕、荷叶到莲房等部位,浑身都是宝。自古以来,莲藕和莲子皆是营养丰富、风味特别且深受人们喜爱的食材,莲子银耳粥、莲藕排骨汤等更是美味滋补的佳肴。而非可食部分莲房、荷叶、莲子壳等多被用于药用,莲子心煎水、荷叶饮的保健作用早在《本草纲目》中就有记载,据报道它们具有抗精神疲劳[2]、利尿[3]、抗痢疾[4]、抗菌[5]、抑制低血糖[6]等功效。随着人们生活水平的提高,人们对生活质量、身体健康有了更高的要求,特别是近年来消费者对人工合成化学品安全性问题的关注,都促使天然、有食效性的生理功能物质在世界范围内成为人们追逐的目标。莲作为一种天然的保健食品越来越受到关注,对其药用价值、保健价值的研究逐渐增多和深入,本文对近年来逐渐成为研究热点且生物活性显著的莲天然产物如多糖、多酚、黄酮类、原花青素等的研究进展做简要总结,以利于更深入地开发利用莲资源。
    1.莲多糖
    多糖类是植物中最常见的活性成分之一,植物多糖具有特殊的生物活性,如协助消化、抗疲劳、抗病毒、抗菌消炎、抗衰老、抗辐射、抗肿瘤、降血糖、降血脂及免疫调节等。近年来国内外关于莲多糖的研究也日益深入。莲多糖主要来源于莲子[7]、莲子红皮[8]和莲心[9],据测定,莲多糖在莲子、莲子红皮和莲心等部位中的含量分别为37.78%、9.9%和3.36%。目前,对于莲多糖的研究主要集中于莲子多糖,其由莲多糖的提取方法主要有水提醇析法、酶法提取法和微波辅助提取法。水提醇析法工艺简单,成本低,提取的多糖接近于天然的多糖,有利于进行结构分析,但此法的提取率较低,仅为3.29%[9]。酶的催化效率高,专一性强,所以酶法提取可明显提高提取效率,可达到8.42%[8]。但因酶自身容易受温度、pH等因素的影响而变性,故应用的范围受限。微波辅助提取不仅缩短了提取时间,降低了提取剂用量,而且可将莲子多糖得率提高到17.32%,具有快速、节能、安全和易控制易放大等优点[11]。微波辅助的方法因其省时、高效的特点越来越受到人们的重视,已经得到了广泛的应用。
    植物多糖是一种免疫调节剂,它具有抑制肿瘤生长、激活免疫细胞、改善机体免疫功能的作用。如芦荟多糖可以通过红细胞免疫调控作用发挥抗肿瘤作用[12]。人参多糖能明显刺激肺巨噬细胞分泌TNF,从而通过直接杀伤肿瘤细胞、阻断肿瘤组织血供、激活机体免疫系统等途径发挥抗肿瘤作用[13]。但莲多糖的作用机理和它们有差别,其抗肿瘤作用主要与提高宿主免疫功能,以及改变细胞膜的生化特性、抗自由基作用等因素有关。苗明三等[14]的实验表明,莲子多糖可促进巨噬细胞产生IL-1,抑制PCE3合成;可明显提高T淋巴细胞转化,促进受抑制的IL-2的产生及IL-2受体的表达,进而增强T淋巴细胞的增殖。
    莲多糖还可增强机体对自由基的清除能力和抗氧化能力,有研究表明莲多糖能拮抗D-半乳糖所致衰老小鼠血SOD、CAT、GSH-PX活力的降低及血浆、脑匀浆IPO水平的升高,从而起到抗衰老、抗疲劳的作用[15]。
    据报道,莲心多糖对β胡萝卜素-亚油酸脂质过氧化体系同样有良好的抑制作用,具有阻断脂质过氧化反应的潜力[16]。
    此外,莲多糖还具有双歧杆菌的增殖作用[10],进而调整肠道菌群,防止便秘,缓解乳糖不耐症。根据报道目前已有项目在开发莲子多糖营养速溶米粉系列产品,相信该产品会有广阔的市场前景。
    2.莲多酚
    植物多酚又称单宁或鞣质,是所含多羟基酚类化合物的总称。莲多酚主要集中在莲子部位,其总酚含量为62mg.g-1(以没食子酸计)[17],也有少量研究报道从莲房中提取多酚[18]。莲多酚的提取方法主要有溶剂提取法(包括超声波提取法和微波提取法)、超临界萃取法、树脂吸附法、沉淀法和膜分离法等[19]。其中超声波提取法和微波提取法应用较广,而超临界萃取法是一种新型的提取分离技术,近年来发展很快。
    莲多酚是较强的自由基清除剂,具有抗油脂自动氧化的能力,可延长油脂氧化反应的发生期及过氧化物的产生速度。黄素英等[20]的研究表明,在一定浓度范围内,莲多酚对·OH和·02-具有一定的清除能力,且在浓度相同的情况下,莲子多酚对·02-清除能力比茶多酚强,但对·OH的清除能力却比茶多酚弱。同时,莲子多酚具有较强的抗油脂氧化活性。最近有研究发现,莲多酚对微生物有较强的抑制作用[19],莲子多酚能够抑制金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、李斯特氏菌、大肠杆菌和沙门氏菌五种菌种,最低抑制浓度分别为0.3mg/mL、0.4mg/mL、0.4mg/mL、0.8mg/mL和0.9mg/mL。由此可见,莲多酚中可能含有绿原酸和芦丁等与抑菌和抗氧化作用有关的物质。
    国内外对于植物多酚的应用研究介绍较多,耿中华等[21]比较系统地介绍了植物多酚的各种生理功能,包括抗动脉硬化、防治冠心病与中风等心血管疾病、消炎、抗过敏作用和抗病毒作用,以及抗氧化、抗癌、抗老化和防晒作用等。特别是茶多酚,目前在医药保健、食品和化工领域已有了广泛的应用[22-23]。相对而言,有关莲多酚的应用研究较少,因而对莲多酚的开发研究空间很大,值得投资深入考察。
    3.莲黄酮类化合物
    黄酮类化合物是莲天然产物中最重要的活性成分之一。此类化合物具有结构复杂、衍生物繁多、分子、生物活性强等特点,是色原烷或色原酮的2或3苯基衍生物,广泛分布在植物界中,在植物的叶子和果实中少部分以游离的形式存在,大部分与糖结合成苷类以糖配基的形式出现。目前已发现的黄酮类化合物达上万余种。国内外有文献报道,已经在荷叶[24]、根茎[25]、雄蕊[26]、莲子壳[27]等部位中发现含有可利用的莲黄酮类化合物。
    从莲子壳离出来7种黄酮类化合物,总黄酮含量为94.1%。其主要甙元为槲皮素、山奈酚、杨梅黄酮、异鼠李素。体外实验表明,莲子壳黄酮具有很好的抗氧化性,对超氧阴离子自由基、羟自由基以及对双氧水的清除作用的IC50分别为420μg/mL、40μg/mL、0.6μg/mL。
    Lim等[26]从莲子雄蕊中提取出13种黄酮类化合物,并鉴定出其含有异鼠李素-3-O-鼠李糖-(1→6)-β-葡萄糖苷和山萘酚-3-O-鼠李糖-(1→6)-β-葡萄糖苷2种黄酮苷,并测定出对大鼠晶状体醛糖还原酶的IC50分别为5.6μmol/L和9.0μmol/L。
    从莲子心中可得到木犀草素、金丝桃甙、芸香甙等黄酮类化合物[28]。不同品种的莲子心中总黄酮含量在0.46%-1.66%之间[29]。莲子心黄酮是一种自由基清除剂,可以还原a-生育酚的自由基,使其再生,因此起到单重态氧清除剂的作用,且对过敏、

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