(聊城大學東昌學院,山東聊城252000)
黃秋葵[Abelmoschus esculentus(L.)Moench],又名秋葵、金花葵等,是錦葵科一年生草木本植物。黃秋葵花、果、種子不僅營養(yǎng)豐富,還有多種生物活性物質(zhì),具有特殊的生理保健功能,有“植物偉哥”、“綠色人參”之稱,備受國內(nèi)外研究者的關注[1]。
黃秋葵化學成分復雜,生物活性物質(zhì)多元,主要包括秋葵黏液、秋葵黃酮、蛋白質(zhì)(氨基酸)以及維生素和微量元素等。
黃秋葵有特殊的黏液,在花后5 d的嫩果中黏度最高,黏液是黃秋葵品質(zhì)的重要評價指標,主要成分是糖類化合物,包括果膠、聚多糖和糖蛋白等物質(zhì)。
黃秋葵果膠在嫩果莢中含量最高,嫩果種子、成熟果莢次之,分別為20.97%、9.34%、8.91%;在不同品系中嫩果莢中最高24.05%,最低15.69%[2]。黃秋葵果膠至少有9種單糖組成,主要是半乳糖醛酸、半乳糖、鼠李糖、葡萄糖;以RG-I型結構為主,糖醛酸41.43%,甲酯化度49.86%,pH=4.63,溶解度82%,屬弱酸性低酯果膠;熱穩(wěn)定性好,黏度與其質(zhì)量濃度正相關,與加熱溫度、時間負相關;品質(zhì)優(yōu)于商品柑橘果膠,符合QB 2484-2000《食品添加劑果膠》關于商品膠的要求[3-4]。
秋葵多糖是高分子酸性多糖,在果莢發(fā)育成熟過程中,多糖呈累積增加趨勢,花后第8天達到最大值,提取率高達7.12%,之后逐漸減少,老果中最低僅為2.62%[5]。鄭偉[6]研究了黃秋葵多糖的純化組分OFPS11,分子量約為1.7×106D,主要由鼠李糖和半乳糖組成,摩爾比為2.23∶1,另有少量的阿拉伯糖和甘露糖等;在溶液中成三維螺旋立體結構,分子間相互纏繞,呈不規(guī)則團聚狀,為高分子黏性多糖。
黃秋葵黏液可以制備一種寡糖,稱為2-O-鼠李糖吡喃糖基-4-脫氧-α-蘇-己-4-烯醇吡喃糖鈉(Lepidimoide,LM),是一類新的植物激素促進型互感作用物質(zhì),類似于天然荷爾蒙,可以調(diào)節(jié)動、植物的生理效應,具有滋陰補陽、強腎補虛的功能,能對男性器質(zhì)性障礙有很好的輔療作用[7]。
黃秋葵含有豐富的黃酮及酚酸類化合物,果實中黃酮總量2.8%,白花中含黃酮2.51%[8]。張紅瑞等[9]實驗發(fā)現(xiàn)黃秋葵不同部位的總黃酮含量為:嫩果>嫩葉>種子>果莢,Ⅰ類嫩果(果長<7 cm)中黃酮含量最高為2.52%,果莢最低為0.71%。不同品系嫩果黃酮含量差異很大,最多為2.71%,最低0.75%[2]。
黃酮成分多、結構復雜。Panagiotis A從黃秋葵中分離鑒定了12個黃酮成分,分別為槲皮素-3-O-二葡萄糖苷、楊梅黃素-3-O-葡萄糖苷、槲皮素-3-O-葡萄糖-木糖苷、槲皮素-3-O-蕓香糖苷、槲皮素-3-O-葡萄糖苷、異鼠李亭-3-O-葡萄糖-戊糖苷、槲皮素-3-O-(丙二?;┢咸烟擒?、楊梅黃素-3-O-鼠李糖苷、4,5,7-三羥基黃酮-O-葡萄糖苷、楊梅黃素、4,5,7-三羥基黃酮和槲皮素[8]。
黃秋葵蛋白質(zhì)含量較多,鮮嫩果實2.3%,成熟果實3.15%,種子28.1%[10]。籽粕粗蛋白含量52.3%,主要亞基為20 kDa~26 kDa,其乳化性、起泡性與溶液pH有關,在等電點處最差,遠離等電點效果更好;其持油性較好為2.27 mL/g,持水性一般為1.104 mL/g,堆積密度較大為0.513 g/mL[11]。
黃秋葵氨基酸種類齊全,目前已分離鑒定出17種。田洋[10]報道的黃秋葵嫩果氨基酸組成中,不含Gly、Asn和Gln,含有7種人體必需氨基酸。成熟黃秋葵氨基酸[12]以 Leu、Val、Glu 和 Asp 為主,種子中氨基酸總量高為126.70 mg/g,其中必需氨基酸為42.16 mg/g,包括 7 種:Thr、Val、Met、Ile、Leu、Phe、Lys;非必需氨基酸約 84.53 mg/g,包括 10 種:Ser、Glu、Pro、Gly、Ala、Tyr、Cys、His、Arg、Asp。
黃秋葵含有豐富的 VC、B 族和 VA、VE、VK,每 100克黃秋葵鮮嫩果實中,含有VA198 μg、VB10.2 mg、VB20.06 mg、VC44 mg、VE1.03 mg,VC和 VE含量較多,兩者協(xié)同作用共同提高機體抗氧化能力[2]。董愛軍等[13]測定了黃秋葵干蔬中VA、VE、VK含量,10個樣品中均未檢出 VA,VE、VK3的最大值分別為 16.28、2.15 mg/kg。
黃秋葵中礦質(zhì)元素豐富,含有微量元素13種,有具體數(shù)據(jù)的12種,主要來自4位研究者[2]。按照測定的最高含量 (mg/100 g),分別為 K 95、Ca 343、P 65、Mg79.36、Mn 56.4、Zn 38.9、Cu 26.2、Se 11、Fe 2.71、Cr 0.410、Pb 0.745、Cd 0.319,種子中含量高于果莢,有益元素含量高,有害元素Cr、Pb、Cd含量低。Ca多利于補鈣,F(xiàn)e多利于補血,Mg多利于長壽,VA能有效地防護視網(wǎng)膜,VC和VE可提高抗氧化效果。鋅、錳含量較高,利于補腎;K高Na低,對高血壓、腎病患者有較好的食療效果;富含Zn、Se等微量元素,能增強人體防癌抗癌能力。
另外,黃秋葵的揮發(fā)性成分也有很重要的抗氧化活性[14]。目前,從黃秋葵葉、花、種子中分別提取出62、64和52個成分,主要成分為乙醇、乙酸丁酯、丙烯酸丁酯、十二烷四烯與壬酸等,其中丙烯酸丁酯在葉、花、種子中分別占10.9%、15.0%和11.5%。
黃秋葵的生理活性主要表現(xiàn)為抗氧化、延緩疲勞、調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤,降血脂、降血糖,還有消炎護胃、保肝養(yǎng)腎等作用。
近年來,國內(nèi)關于黃秋葵抗氧化的研究較多,一般采用嫩果或種子的水提物或醇提物進行體外抗氧化實驗。黃秋葵抗氧化成分主要包括多糖、黃酮、酚酸、咖啡堿和揮發(fā)油中的萜類物質(zhì)。
李加興等[4]從新鮮果實提取黃秋葵黃酮,實驗顯示:黃酮對·OH、·O2-、DPPH·的半抑制濃度 IC50分別為6.00、3.28、2.98 mg/mL,最大清除率分別為 31.49%、64.40%、62.22%,且具有較強的還原力。黃酮純化后抗氧化能力增強,在濃度為1.0 mg/mL時對DPPH·、ABTS+·的清除率分別為82.04%和87.34%,并對Fe3+表現(xiàn)出了較高的還原能力,自由基清除率和還原力基本與 VC相當[15]。
干燥處理對黃秋葵品質(zhì)有影響,冷凍干燥影響最低,與新鮮果實無顯著差異(P>0.05),總酚、黃酮和VC含量分別為1.72%、2.25%和322.7 mg/kg,·OH清除率分別為0.1 g/L沒食子酸的72.3%和0.5 g/L VC的84.7%,DPPH·的清除率分別為0.05 g/L沒食子酸的88.1%和0.1 g/L VC的90.1%,對·O2-的清除率較低僅為16.34%[16]。
黃秋葵咖啡堿也具有良好的抗氧化活性。鄭鴻雁等[17]用79%乙醇提取種子咖啡堿,提取率1.04 mg/g,濃度為4 mg/mL時咖啡堿對·OH和·O2-的最大清除率分別為60.12%、71.62%,在10 mg/mL時對DPPH·的最大清除率為51.75%。
近年來多糖的抗腫瘤活性日益受到關注,活性多糖抗腫瘤的機制包括兩個方面,一是直接殺滅腫瘤細胞,二是增強機體免疫功能,其中免疫調(diào)節(jié)是大多數(shù)活性多糖發(fā)揮抗腫瘤作用的基礎。Sheu等[18]發(fā)現(xiàn)黃秋葵多糖能刺激小鼠樹突細胞熟化分裂,提高小鼠體內(nèi)白介素(interleukin,IL)12(IL-12)和干擾素(interferon,IFN)IFN-γ的分泌量,激活TH 1型免疫應答,具有較好的免疫增強作用。任丹丹研究表明秋葵多糖可以抑制癌細胞生長,降低癌細胞存活率;Vayssad發(fā)現(xiàn)黃秋葵果膠多糖使B16F10細胞周期停滯于G2/M期,降低細胞增殖抑制腫瘤[3]。
多糖的化學結構與其生物活性密切相關,螺旋構型是多糖最具活性的空間結構之一。多糖組分OFPS11有三維螺旋結構,能顯著提高腹腔巨噬細胞RAW 264.7吞噬活性,顯著抑制人肝癌細胞HepG-2的增殖,在0 μg/mL~1 000 μg/mL濃度范圍內(nèi)能劑量依賴地提高RAW264.7細胞中NO、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α) 和 IL-1β 的分泌量,具有很高的免疫調(diào)節(jié)活性[6]。
對抗疲勞作用及其機理的研究,通常制作模型鼠,以人參提取液作對照,進行小鼠跑臺力竭實驗或負重游泳力竭實驗。實驗證明,黃秋葵提物能夠延長小鼠跑臺時間和游泳時間、提高肝糖原含量、降低血清尿素氮和乳酸水平,具有很好的抗小鼠運動性疲勞作用。抗疲勞的主要功效成分是多糖、黃酮和種子中的咖啡堿[19-20]。
鐘雨等[21]制備黃秋葵全果水提物,每100克中含多糖10.1 g、黃酮3.37 g、氨基酸42.4 g,推測黃秋葵抗疲勞作用是多糖、黃酮和氨基酸綜合作用的結果。黃秋葵多糖、黃酮等抗疲勞作用的機理有三[19,21]:一是提高小鼠體內(nèi)乳酸脫氫酶的活性,加快對乳酸的清除,抑制運動后小鼠血乳酸的升高;二是減少蛋白質(zhì)的分解,減少運動后小鼠血清尿素氮的積累;三是減少葡萄糖的無氧酵解,增強糖異生功能,提高肝糖原和肌糖原的含量,提高產(chǎn)能效率。
黃秋葵具有降血糖、降血脂效果,主要功效物質(zhì)是粘液、多糖、酚酸等,近年來國內(nèi)外學者開展了很多這方面的研究。
鏈脲佐菌素致Ⅱ型糖尿病大鼠實驗表明:高劑量組總膽固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)、低密度脂蛋白膽固醇明顯低于模型組(p<0.01),表明黃秋葵水提物能調(diào)節(jié)Ⅱ型糖尿病大鼠的脂質(zhì)代謝紊亂。推測黃秋葵果實粘液多糖,通過降低血漿中TC和TG水平,保護胰島β細胞,提高胰島素敏感性等機制,有效控制與改善高血糖[22-23]。
王宏[24]研究了黃秋葵的降血脂活性及影響機制,實驗結果顯示:黃秋葵能有效降低小鼠血清和肝臟TC和TG水平,增加糞便膽酸排出,并且有劑量效應關系。黃秋葵的降血脂的機理,主要包括3個方面:一是黃秋葵有較好的體外膽酸結合作用,糞便膽酸排出增加有助降脂作用。二是黃秋葵通過上調(diào)膽固醇-7-羥化酶的表達,促進膽固醇代謝轉(zhuǎn)化成膽酸排出體外,下調(diào)脂肪酸合成酶的表達,抑制脂質(zhì)合成。三是黃秋葵中的酚類可以抑制前脂肪細胞增殖及成熟脂肪細胞TG的累積。通過上述多種途徑,黃秋葵表現(xiàn)降血脂作用,調(diào)節(jié)相關代謝紊亂。
抗炎作用[1]:從黃秋葵果實中分離鑒定了槲皮素-3-O-龍膽二糖苷(秋葵黃酮A),有顯著的體內(nèi)抗氧化活性,降低血管內(nèi)皮功能相關炎癥指標的含量,改善疲勞應激所致血管內(nèi)皮結構和功能完整性。
保肝護腸[6]:Lengsfeld等發(fā)現(xiàn)黃秋葵糖蛋白可以很好的阻止幽門螺桿菌粘附在胃腸粘膜。Lengsfeld等發(fā)現(xiàn)黃秋葵糖蛋白可以很好的阻止幽門螺桿菌黏附在胃腸黏膜。Alqasoumi提出黃秋葵乙醇萃取物能降低CCl4致肝損傷小鼠肝中血清谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、TC、TG、丙二醛、堿性磷酸酶、谷酰轉(zhuǎn)肽酶等指標的水平,且有明顯的量效關系,對肝臟有良好的保護作用。
護腎作用[25]:黃秋葵醇提取物可以降低小鼠血清尿素氮、肌酐含量,升高腎組織還原型谷胱甘肽、超氧化物歧化酶含量,對順鉑致傷腎病理組織有顯著保護作用,提示黃秋葵具有護腎功能,無愧“補腎草”之稱。
鎮(zhèn)靜催眠[26]:黃秋葵95%乙醇提取物和水提物能明顯減少小鼠自主活動,對戊巴比妥鈉小鼠睡眠有協(xié)同作用,推測黃秋葵的鎮(zhèn)靜催眠作用可能與多糖類成分有關。
黃秋葵營養(yǎng)豐富,化學成分復雜,功能活性物質(zhì)多樣,應用價值和市場前景廣闊。目前,國內(nèi)外尤其是國內(nèi)研究,主要集中在引種栽培、營養(yǎng)成分的測定、功效成分的提取等方面,今后要加強對黃秋葵活性物質(zhì)的應用研究。建議從以下幾個方面展開:一是開發(fā)黃秋葵嫩果凈菜,加強嫩果冷藏保鮮研究,延長黃秋葵凈菜的貨架期;二是進一步完善活性物質(zhì)的提取技術,盡快開展工廠化試驗,提高秋葵果膠、多糖、籽油的產(chǎn)量;三是加強黃秋葵多糖的藥理研究,積極開發(fā)黃秋葵多糖特色型功能性產(chǎn)品;四是加強黃秋葵特殊黏液的性質(zhì)研究,開發(fā)多元化、休閑型保健食品,等等。