林雨晴 ,胡洋健 ,李宗軍 ,2,3,秦 丹 ,2, 侯愛香 ,2,3
(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖南長沙 410128;2.食品科學(xué)與生物技術(shù)湖南省重點實驗室,湖南長沙 410128;3.國家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心,湖南長沙 410128)
楊梅屬雙子葉綱楊梅科常綠喬木植物,其果實酸甜可口,富含維生素、有機酸等營養(yǎng)成分,具有生津止渴、調(diào)五臟、滌腸胃、除煩憒惡之氣等功效[1]。楊梅含豐富的楊梅多酚、楊梅多肽等生物活性成分,能預(yù)防癌癥、減少疲勞、降血糖、減少神經(jīng)損傷等。由于這些功效的存在,楊梅在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品等行業(yè)有著舉足輕重的作用。因此,針對楊梅的一系列功能特性及其開發(fā)應(yīng)用進行概述,以期為楊梅的進一步開發(fā)提供理論依據(jù)。
1.1.1 抑制癌細胞生長機理
(1) 干預(yù)重要凋亡蛋白表達。用qRT-PCR和Western bolt等方法在癌細胞體內(nèi)和體外試驗中都證實,楊梅多酚發(fā)揮抑制癌細胞生長作用與眾多凋亡蛋白有關(guān),如Caspase,Bcl-2,Bax,Survivin蛋白,P21等。其中,大多數(shù)試驗都表明楊梅抗癌作用與Caspase,Bcl-2和Bax蛋白有關(guān)。李有富等人[2]用Western bolt方法檢測加入楊梅素后受到了抑制作用的宮頸癌細胞Caspase蛋白和Survivin蛋白表達程度,結(jié)果發(fā)現(xiàn)楊梅素可有效抑制Survivin蛋白的表達,活化Caspase基因蛋白。同時還用免疫組織化學(xué)檢測加入楊梅素后產(chǎn)生抑制作用的肝癌細胞Bax和Bcl-2含量,結(jié)果表明楊梅素有效抑制了Bcl-2蛋白表達,促進Bax蛋白表達[3]。除此之外,陳璇等人[4]還發(fā)現(xiàn)采用qRT-PCR和Western bolt等方法檢測到經(jīng)楊梅醇處理后的肝癌細胞Caspase蛋白和Bcl-2蛋白都被抑制了活性,p21蛋白和Bax蛋白活性得到促進。何侃亮等人[5]通過Pharmmapper及DRAR-CPI平臺預(yù)測楊梅素發(fā)揮抗腫瘤作用的重要靶點位置蛋白與調(diào)控細胞凋亡有關(guān),說明楊梅多酚抗癌性能與調(diào)控凋亡蛋白的表達有重要聯(lián)系。
(2)阻滯癌細胞分裂。楊梅多酚類物質(zhì)不僅可以通過干預(yù)凋亡蛋白的表達來抑制癌細胞的生長,而且還可以通過阻滯細胞有絲分裂來抑制癌細胞增殖。于洋等人[6]檢測了添加了楊梅素的卵巢癌細胞的DNA斷裂標(biāo)志物r-H2AX時發(fā)現(xiàn),楊梅素可以導(dǎo)致癌細胞細胞核中雙鏈DNA斷裂,李有富等人[2-3]在試驗中發(fā)現(xiàn)楊梅素可將宮頸癌細胞有絲分裂周期阻滯在S期,將肝癌細胞有絲分裂周期阻滯在G2-M期,使癌細胞無法進行有絲分裂,阻止癌細胞生長、增殖。
1.1.2 抑制癌細胞生長作用
楊梅多酚具有良好的抗腫瘤效應(yīng),且抗癌作用與楊梅多酚劑量濃度呈良好的量效關(guān)系。良好的抗癌效應(yīng)可以使得癌細胞活力降低,形態(tài)趨于正?;?。李有富等人[2]用MTT法和SRB法對經(jīng)不同濃度楊梅素處理后的宮頸癌細胞活力進行檢測,也有研究者用CCK-8法檢測添加了楊梅素后腎癌細胞的活力。結(jié)果表明,楊梅素降低了癌細胞的活力,增加了癌細胞的凋亡率[7]。有研究者使用高倍顯微鏡觀察經(jīng)楊梅多酚處理后的癌細胞細胞形態(tài),如劉師兵、戴關(guān)海、朱磊等人[8-10]用高倍顯微鏡發(fā)現(xiàn)添加了楊梅多酚后的腫瘤細胞體積變小、細胞核固縮,且細胞數(shù)量顯著減少,細胞趨于正?;?,楊梅多酚對癌細胞活力及形態(tài)變化的改變一致反映了楊梅多酚對癌細胞具有明顯的毒性作用,可以抑制癌細胞生長,而且當(dāng)楊梅多酚劑量變化時,抗癌效果也發(fā)生了相應(yīng)變化。
1.2.1 楊梅多酚降血糖機制及作用
(1) 保護胰島β細胞降血糖?,F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn),降低機體內(nèi)血糖水平的其中一個重要途徑是保護胰島β細胞。戴承恩[11]在探索楊梅黃酮降血糖的試驗中,連續(xù)2周對患有糖尿病的大鼠注射楊梅黃酮,2周后大鼠體內(nèi)Bax基因的表達豐度被抑制,進而促進了胰島β細胞再生及胰島素分泌,顯著增強了大鼠葡萄糖的耐受能力。張波[12]的試驗結(jié)果進一步證實了楊梅多酚可以通過保護胰島β細胞達到降血糖的目的。對由H2O2引起損傷的胰島細胞添加楊梅花色苷后,胰島細胞凋亡、壞死、自噬等情況得到了顯著緩解,明顯降低了小鼠血糖水平。
(2) 抑制α-葡萄糖苷酶降血糖。機體內(nèi)血糖水平的降低與α-葡萄糖苷酶的活性密切相關(guān),楊梅多酚可以抑制α-葡萄糖苷酶的活性,降低機體內(nèi)血糖水平。柳余莉等人[13]提取的楊梅多酚類粗提物對α-葡萄糖苷酶呈現(xiàn)混合型抑制作用,通過動力學(xué)及熒光光譜分析表明,楊梅多酚粗提取物通過靜態(tài)熒光淬滅對α-葡萄糖苷酶產(chǎn)生抑制作用。劉合生等人[14]的試驗研究發(fā)現(xiàn),使用C3G、楊梅苷、楊梅素等單體楊梅黃酮糖苷類物質(zhì)都可以通過疏水作用結(jié)合α-葡萄糖苷酶,抑制其活性,達到降低機體內(nèi)血糖水平的作用。
1.2.2 楊梅蛋白酶解肽降血糖作用
楊梅蛋白酶解肽可以抑制α-葡萄糖苷酶的活性,達到降血糖的功效。張一帆等人[15]以阿卡波糖為對照組,測量結(jié)果顯示,各分子量的多肽片段均可達到抑制效果,且 MW<5 ku,MW<3 ku,3 ku<MW<5 ku 3個分子量段多肽的IC50遠低于目前市場上的降血糖藥劑阿卡波糖的IC50,表明楊梅蛋白酶解肽具有優(yōu)良的降血糖活性。
楊梅提取物具有良好的抗炎效果,可有效預(yù)防心肌損傷、關(guān)節(jié)炎等多種疾病。在心臟病的治療過程中,炎癥是引發(fā)缺血性心臟病的最主要原因,王博等人[16]檢測了注射楊梅素后心肌損傷程度,大鼠體內(nèi)IL-6,TNF-α,CRP等炎癥因子及NP-kB的含量。結(jié)果顯示,測量的炎癥因子含量水平顯著低于對照組,并且大面積減少了心肌細胞壞死程度,在心臟病的治療過程中對炎癥的出現(xiàn)產(chǎn)生了很好的預(yù)防作用。
對于關(guān)節(jié)炎,目前主要的觀點是由大量的免疫細胞及免疫因子參與形成的進行性炎癥[17-18]。舒雪蓮等人[19]采取對照試驗,研究楊梅素對佐劑性造模成功小鼠的影響,試驗過程中,試驗組小鼠體重、關(guān)節(jié)炎指數(shù)、病毒切片顯示的病理情況均有明顯改善,且能顯著減少炎癥因子的數(shù)量,說明楊梅素具有良好的抗炎作用。
楊梅多酚類物質(zhì)對清除氧自由基、抑制氧化應(yīng)激水平具有顯著作用。氧化應(yīng)激被認為是導(dǎo)致衰老和疾病的重要因素,SOD,CAT和ROS等氧自由基含量常用來評定機體內(nèi)氧化應(yīng)激水平。陳亞萍等人[20]試驗研究發(fā)現(xiàn),在對大鼠的離體心臟缺血再灌注損傷保護的試驗過程中,與模型組相比,注射了楊梅苷的大鼠SOD,CAT活性水平得到了提高,MDA含量被降低,心肌損傷水平得到了顯著改善。在林文彬等人[21]的試驗中被H2O2造成損傷的內(nèi)皮細胞在加入楊梅總黃酮后,抗氧化酶的活力得到了增強。楊梅多酚抗氧化作用在骨質(zhì)疏松等病癥中也得到佐證。甘寧等人[22]對患有骨質(zhì)疏松的大鼠投喂楊梅素后,大鼠體內(nèi)的ROS水平顯著降低,骨質(zhì)疏松癥狀減緩,內(nèi)源性BMMSCs成骨活性得到恢復(fù)。
1.5.1 鎮(zhèn)痛作用
楊梅總黃酮其中一個重要的作用是減少疼痛感。減少疼痛感的其中一個辦法就是抑制神經(jīng)元的興奮性。宋英等人[23]的試驗結(jié)果中,楊梅黃酮可以促進患有炎性痛模型大鼠細胞膜上K+外流,抑制大鼠背根節(jié)神經(jīng)元的放電頻率,降低神經(jīng)元的興奮性,大鼠的疼痛感由此得到了顯著減緩。
1.5.2 緩解疲勞
楊梅提取物可有效緩解機體疲勞作用。小鼠負重游泳試驗是典型的評價藥物抗疲勞作用的動物模型,張穎等人[24]為試驗小鼠注射楊梅提取物,設(shè)置對照組和試驗組,研究發(fā)現(xiàn)試驗組的肝糖原儲備量、運動后乳酸的積累、運動時蛋白質(zhì)功能的程度都得到了改善,且試驗組小鼠的疲勞度明顯低于對照組。
1.5.3 預(yù)防精神損傷
研究發(fā)現(xiàn),楊梅素可有效預(yù)防神經(jīng)損傷。黃景源等人[25]用CPZ刺激小鼠,造成精神損傷,在小鼠經(jīng)歷轉(zhuǎn)棒、水迷宮、曠場、髓鞘固藍染色等試驗中,試驗組小鼠表現(xiàn)明顯優(yōu)于對照組小鼠。張瀾奇等人[26]通過建立靶向Aβ纖維化和神經(jīng)毒性模型,在超聲波處理下的2種楊梅原花色素對模型細胞都表現(xiàn)出保護作用。
1.5.4 化感作用
楊梅對其他植物或生物具有一定的化感作用。朱成磊等人[27]用楊梅鮮葉對白菜種子生長發(fā)芽影響作用試驗來探索楊梅鮮葉提取物的化感作用,發(fā)現(xiàn)楊梅鮮葉不同提取相提取的物質(zhì)對白菜種子的發(fā)芽具有不同的抑制或促進作用。阮旭、葉火香、黃士文等人[28-30]在進行楊梅果樹與其他植物間作生長試驗中發(fā)現(xiàn),楊梅果樹可以提高茶樹的光合作用率、抑制病蟲害的生長、促進蕨菜等其他作物生長。
水中的金屬離子可通過多種途徑污染食物,威脅到人體健康,楊梅單寧分子結(jié)構(gòu)中含有鄰位酚羥基,可以與金屬離子形成螯合物,是制備吸附劑的良好原材料。童培杰、羅揚等人[31-32]將楊梅單寧固載在不溶于水的介質(zhì)上,研究由楊梅單寧為原料的吸附劑及其吸附金屬離子的能力,發(fā)現(xiàn)楊梅單寧在一定的溫度和pH值下可以高效吸附水中的金屬離子。
楊梅具有消食解酒、和五臟、滌腸胃的功效,可以與其他具有解酒去肝毒作用的中草藥一起制備醒酒劑。黃國清等人[33]結(jié)合古代宮廷醒酒秘方和現(xiàn)代工藝技術(shù),以楊梅、葛根、葛花、甘草和菊花為原料,通過浸提、噴霧干燥等工藝研制出的粒狀醒酒片且易于攜帶,且浸于水中可快速溶解,口感與楊梅原飲料十分相近。
楊梅中的紅色素主要由花色苷組成,是一種天然的色素,用酸水結(jié)合離子交換樹脂法可以低廉、高效地制取楊梅紅色素。李帥等人[34]研究了使用酸水提取楊梅渣紅色素結(jié)合離子交換樹脂純化的提取工藝,發(fā)現(xiàn)使用D002離子交換樹脂對楊梅紅色素提取純化效果最好,通過正交試驗優(yōu)化提取色素的工藝,獲得了天然的楊梅紅色素。
楊梅具有生津止渴、味美多汁的優(yōu)點,可用于制備涼茶。菊花、夏枯草等具有清肝明目、清熱瀉火等功效。張明等人[35]以濃縮楊梅汁、菊花、桂花、夏枯草、陳皮為原料,經(jīng)過混合、粉碎、浸提后進行酶解、離心處理,再通過風(fēng)味調(diào)整,制得的楊梅涼茶不僅具有楊梅獨特的風(fēng)味,還兼具祛暑敗火的功效。
楊梅素具有較強的還原性,可以還原氯金酸形成金納米粒子。金納米粒子在各領(lǐng)域都有著廣闊的前景,但由于傳統(tǒng)方式合成的金納米粒子穩(wěn)定性不夠、易污染。馬海翔[36]將楊梅素作為還原劑及保護劑還原氯金酸制取金納米粒子,合成的楊梅素金納米粒子不僅穩(wěn)定性好,而且綠色無污染,與使用傳統(tǒng)材料制備的金納米粒子相比,更適合在生物醫(yī)藥方面應(yīng)用。
楊梅果實酸甜可口,特別適合用來制作以鮮甜為主的海鮮菜肴的調(diào)味品。黃俊生等人[37]研發(fā)了一種以楊梅提取液為原料,經(jīng)過與檸檬酸、谷氨酸鈉、麥芽糊精等混合、干燥,最終制得顆粒狀固態(tài)調(diào)味品,該調(diào)味品香氣濃郁、滋味醇厚,十分適合海鮮為主要原料的菜肴,尤其適合潮州的打冷魚飯海鮮菜肴。
從楊梅資源的擁有量來說,我國目前是世界上楊梅栽培面積最大的國家,楊梅中的各種生物活性成分功效突出,尤其在醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域,眾多學(xué)者通過試驗證實了楊梅活性成分在抗癌[38]、降血糖[39]、抗炎[40]、化感[27]、抗氧化[41]等方面的突出功效,因此可根據(jù)不同的目的設(shè)計相應(yīng)的路線開發(fā)藥品、新型農(nóng)藥、休閑食品等。此外,楊梅還可以用于制備天然吸附劑、新型材料、提取色素等。楊梅作為一種功能特效多、資源豐富的作物,其應(yīng)用方面還應(yīng)進行更為全面和深入的研究。