郭耀東，牛仙，任嘉瑜

（1.商洛學(xué)院 健康管理學(xué)院，陜西商洛726000；2.商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西商洛726000）

萬壽菊（Tagetesspp.），原產(chǎn)于墨西哥，為菊科萬壽菊屬、一年生草本植物[1-3]。我國自20世紀(jì)80年代開始引種萬壽菊，目前已在東北、西北、華北、西南等地區(qū)廣泛栽培[4-5]。萬壽菊因其花色鮮艷并含有葉黃素、多酚等多種生物活性物質(zhì)而兼具觀賞價值和藥用價值，近年來已成為陜西省秦巴山區(qū)實施精準(zhǔn)扶貧和美麗鄉(xiāng)村戰(zhàn)略中主要栽培的一類經(jīng)濟作物[6-8]。相關(guān)地方政府也圍繞萬壽菊的種植、加工制定了專門的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。在生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)對萬壽菊資源進行綜合開發(fā)利用，提升產(chǎn)業(yè)附加值已成為制約陜西省萬壽菊產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展的瓶頸問題?；诖?，本文按照生物資源活性功能因子基礎(chǔ)研究—提取制備—產(chǎn)品深加工—副產(chǎn)物利用的思路，對國內(nèi)外近年來在萬壽菊資源開發(fā)利用鏈條各環(huán)節(jié)的最新研究進展進行了系統(tǒng)分析，結(jié)合地方經(jīng)濟發(fā)展實際提出了萬壽菊產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展的關(guān)鍵路徑，以期為秦巴山區(qū)生物資源的高增值利用以及產(chǎn)業(yè)扶貧戰(zhàn)略實施提供一定借鑒和參考。

1 萬壽菊中葉黃素的生理活性

葉黃素是萬壽菊中含有的主要生物活性物質(zhì)，甘藍、玉米、獼猴桃、菠菜等蔬果中均有此物質(zhì)[9]。但萬壽菊因其葉黃素含量高、適合大規(guī)模種植、成本低等優(yōu)點，已成為工業(yè)化制備葉黃素的主要來源。葉黃素屬于類胡蘿卜素物質(zhì)的一種，相關(guān)研究已經(jīng)證明其對防止老年黃斑變性等眼部疾病具有明確的作用。1995年美國食品及藥物管理局（FDA）對葉黃素的實用性和安全性進行審核，批準(zhǔn)將其作為食品補充劑；我國于2008年將源于萬壽菊的葉黃素列入新資源食品目錄中[10-11]。目前萬壽菊葉黃素作為一種保健食品原料被廣泛應(yīng)用于保健食品及膳食補充劑的生產(chǎn)制作中。美國CVS、Costco等保健食品銷售終端均有相關(guān)產(chǎn)品出現(xiàn)，并受到了消費者的歡迎。近年來，國內(nèi)外研究者針對萬壽菊中葉黃素類物質(zhì)的生物活性進行了進一步研究，主要集中在抗氧化、抗腫瘤及抑制心血管疾病等方面。

1.1 抗氧化性

人體內(nèi)積累過多的氧自由基對細胞和組織具有一定的損傷，是導(dǎo)致人體衰老及許多慢性疾病的重要原因。葉黃素作為一類四萜類物質(zhì)，含有豐富的共軛雙鍵，具有較強的清除自由基能力，能夠有效阻止氧自由基對細胞的破壞[12-13]。

Kumar等[14]利用化學(xué)發(fā)光法研究分析了萬壽菊葉黃素對過氧化物、超氧陰離子、羥基自由基和脂質(zhì)自由基的清除作用，結(jié)果表明葉黃素對上述自由基具有較強的清除作用。Ingkasupart等[15]分析了泰國種植的11個萬壽菊品種提取物中葉黃素含量和抗氧化能力，其中抗氧化能力運用清除ABTS自由基、DPPH自由基、鐵離子自由基還原法、氧化自由基吸收能力法（ORAC）、超氧陰離子自由基（SRSA）清除能力等不同指標(biāo)進行綜合評價。結(jié)果表明不同品種的葉黃素含量與抗氧化能力具有較強相關(guān)性，Optiva Orange和Rodeo Gold兩個品種可以作為生產(chǎn)制備功能性食品和化妝品中葉黃素的良好來源。任丹丹等[16]則綜合運用基于體外抗氧化和基于小鼠體內(nèi)乙醇氧化損傷模型的體內(nèi)抗氧化兩種方法對葉黃素與玉米黃兩類胡蘿卜素類物質(zhì)的協(xié)同抗氧化活性進行了研究，結(jié)果表明葉黃素與玉米黃質(zhì)比例為1∶2時協(xié)同抗氧化作用較好。Mohn等[17]研究葉黃素與腦ω-3多不飽和脂肪酸（PUFA）氧化的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)線粒體葉黃素與二十二碳四烯酸（DHA）氧化產(chǎn)物呈負(fù)相關(guān)，該研究提供了亞細胞葉黃素積累的新數(shù)據(jù)及其與靈長類動物腦中DHA氧化的關(guān)系，提示葉黃素可能與大腦中的抗氧化功能有關(guān)。

1.2 抗腫瘤

近年來，國內(nèi)外研究先后發(fā)現(xiàn)萬壽菊中的葉黃素具有抑制結(jié)腸癌、肝癌、乳腺癌、胃癌、食管癌等腫瘤細胞的作用[12-13,18]。相關(guān)研究表明葉黃素的抗腫瘤作用主要通過其抑制腫瘤細胞增殖及誘導(dǎo)分化、誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化活性等來實現(xiàn)的[18]。裴迎新[19]研究表明葉黃素在一定程度上可抑制食管癌EC9706細胞增殖，誘導(dǎo)EC9706細胞凋亡。陳曉哲[20]對葉黃素抑制人體肝癌HepG2細胞增值效應(yīng)及相關(guān)分子機制進行了研究分析，發(fā)現(xiàn)葉黃素可以影響AP-1、p53、caspase-3基因的轉(zhuǎn)錄表達及凋亡相關(guān)蛋白的表達，進而抑制肝癌HepG2細胞的增值。

1.3 抑制心血管疾病

人體內(nèi)膽固醇、LDL（脂蛋白）的堆積等是造成動脈粥硬化進而產(chǎn)生心血管疾病的重要原因。相關(guān)流行病學(xué)、體外實驗和動物模型研究表明，萬壽菊葉黃素一定程度上能夠通過防止動脈粥樣硬化發(fā)生降低心腦血管疾病發(fā)病[12-13]。Liu等[21]研究發(fā)現(xiàn)葉黃素可以通過調(diào)節(jié)腦血管內(nèi)皮細胞（bEND.3 cells）中Nrf-2和NF-κB的表達抑制Aβ25-35的誘導(dǎo)毒性，改善線粒體膜電位和細胞活性。崔蔚[22]通過小鼠動物試驗研究發(fā)現(xiàn)葉黃素可以通過調(diào)節(jié)脂代謝和改善氧化應(yīng)激，對高脂喂養(yǎng)引起apoE-/-小鼠的動脈粥樣硬化及肝臟脂肪變性起到改善作用。劉洋等[23]對169名動脈粥樣硬化患者給予不同劑量葉黃素干預(yù)，結(jié)果表明葉黃素可以在一定程度上減輕頸動脈粥樣硬化斑塊炎性反映，并預(yù)防心腦血管疾病發(fā)生。

2 萬壽菊葉黃素提取技術(shù)

萬壽菊是目前工業(yè)化提取制備葉黃素的主要原料之一?，F(xiàn)有提取技術(shù)除傳統(tǒng)溶劑提取法之外，近年來隨著植物提取技術(shù)不斷發(fā)展，酶法、超聲波提取、超臨界CO2萃取、微波輔助提取、亞臨界提取技術(shù)等也逐步應(yīng)用于萬壽菊中葉黃素提取制備的研究與實踐應(yīng)用中。

2.1 有機溶劑提取

有機溶劑提取基于相似相溶原理，利用葉黃素與雜質(zhì)性質(zhì)不同（溶解性或者極性）的特性，選擇合適的溶劑，達到對葉黃素提取分離的目的[24]。工藝簡單、可操作性強、成本較低，適合規(guī)?；a(chǎn)。張志強等[25]以乙醇和石油醚混合溶劑為提取溶劑通過單因素試驗研究優(yōu)化了萬壽菊葉黃素的提取、皂化工藝，該工藝具有價格低廉、沸點低、生產(chǎn)安全性高等特點。王新春等[26]以四氫呋喃和堿性醇溶液為提取皂化溶劑，提取得到葉黃素粗品后，進一步洗滌除雜，得到含量高于90%的葉黃素粉末。近年來，在有機溶劑提取基礎(chǔ)上出現(xiàn)了鹽析萃取法，該方法具有耗材少、產(chǎn)品收率高等特點。馬娜等[27]研究表明利用鹽析萃取法提取得到的萬壽菊葉黃素提取物具有更強的抗氧化活性。

2.2 酶法輔助提取分離

由于萬壽菊葉黃素提取基質(zhì)中含有較多的纖維素，可以通過酶法處理，加入纖維素酶等軟化破壞提取基質(zhì)中的細胞壁，促使葉黃素等目標(biāo)物質(zhì)更多暴露溶解，提取條件溫和，能夠減少葉黃素的損失[28]。李大婧等[28]將液態(tài)纖維素酶處理和溶劑萃取結(jié)合，在酶-水-有機溶劑共存的體系中同時提取葉黃素，優(yōu)化了提取工藝條件，結(jié)果表明該方法與單純有機溶劑提取法相比提取率提高了19.14%。劉愛琴等[29]則利用專一性較高的宏基因組文庫脂肪酶，對亞臨界提取后得到的萬壽菊浸膏中的葉黃素進行提取分離，結(jié)果表明該方法的提取效率相對其他方法更高。雖然酶法輔助提取分離葉黃素效率較高，但也存在影響工藝條件因素較多、提取條件控制和設(shè)備要求高、生產(chǎn)成本較高等缺點，此方面規(guī)?；a(chǎn)制備的報道較少[30]。

2.3 超聲波、微波、超臨界CO2等新型提取分離技術(shù)

超聲波輔助提取法是利用超聲波產(chǎn)生的特殊作用，快速破壞細胞，加快提取速度，從而達到高效提取葉黃素的目的[24]。李大婧等[31]通過單因素試驗和正交試驗優(yōu)化了超聲波輔助石油醚提取葉黃素的工藝條件，葉黃素提取率達到97%以上。葉兆偉等[32]分析對比了水浴加熱法、超聲波法和微波法三種方法提取葉黃素的提取率，結(jié)果表明超聲波法提取葉黃素的提取效率最高，優(yōu)于其他兩種方法。

微波輔助提取技術(shù)的原理是利用微波產(chǎn)生的能量使細胞內(nèi)部迅速升溫膨脹促使細胞壁破裂，幫助目標(biāo)物質(zhì)有效流出[33]。Fu等[34]研究利用微波-酶協(xié)同水相萃取法提取萬壽菊中葉黃素和總酚類等生物活性物質(zhì)，并與其他方法進行了比較，該方法具有高效、快速等優(yōu)點。

超臨界CO2提取法基于CO2在超臨界狀態(tài)下具有較高的溶解能力，能夠有效對目標(biāo)物質(zhì)進行分離，同時CO2在超臨界狀態(tài)下溫度較低、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，提取條件溫和[35]。趙永平等[36]通過單因素和正交試驗，研究優(yōu)化了超臨界CO2提取萬壽菊中葉黃素的工藝條件：萃取壓力29 Mpa，萃取溫度45℃，萃取時間2.1 h，流速17 mL·min-1。Pal等[37]也采用超臨界CO2萃取方法從非洲萬壽菊中提取得到了葉黃素提取物，并對其清除DPPH自由基的能力進行了分析。

但目前，由于運行成本、設(shè)備價值以及規(guī)?；瘧?yīng)用的難度等原因，大多數(shù)利用超聲波、微波和超臨界CO2等方法開展的萬壽菊葉黃素提取分離研究基本處于實驗室研究階段，實際應(yīng)用于工業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)制備葉黃素的研究報道相對較少。

2.4 亞臨界提取分離技術(shù)

亞臨界提取分離技術(shù)使用處于亞臨界狀態(tài)的萃取劑，利用相似相溶的原理，提取分離目標(biāo)物質(zhì)。該方法具有溶劑擴散快、溶解能力強、提取效率高等特點，并能在低溫下進行提取并實現(xiàn)萃取溶劑與浸出物的分離，減少葉黃素等生物活性物質(zhì)的損失[38]。與超臨界CO2提取法相比，亞臨界提取分離技術(shù)成本較低、更容易實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，目前已經(jīng)在葉黃素的生產(chǎn)實際中得到了應(yīng)用。高應(yīng)權(quán)等[39]運用亞臨界丁烷流體提取并結(jié)合分子蒸餾技術(shù)制備得到了葉黃素單體，與傳統(tǒng)正己烷溶劑萃取法相比具有葉黃素得率高、葉黃素含量高、溶劑殘留低等優(yōu)點。本研發(fā)團隊前期通過校企合作攻關(guān)，優(yōu)化并建立了亞臨界提取萬壽菊葉黃素的最優(yōu)生產(chǎn)工藝，并將其應(yīng)用于生產(chǎn)線中，取得了較好的經(jīng)濟效益。

3 萬壽菊葉黃素產(chǎn)品深加工技術(shù)

雖然萬壽菊葉黃素具有較高的生理活性，由于葉黃素屬于脂溶性物質(zhì)，并且其分子結(jié)構(gòu)中存在大量共軛雙鍵，在光、熱、氧條件下容易被氧化分解，穩(wěn)定性和水溶性較差[40]。為了解決上述問題，同時提升葉黃素產(chǎn)品加工經(jīng)濟附加值，近年來國內(nèi)外研究者紛紛開展了以葉黃素為原料，開展制備葉黃素微膠囊、葉黃素軟膠囊的研究開發(fā)。

微膠囊技術(shù)利用明膠、阿拉伯膠等物質(zhì)（壁材），對葉黃素等脂溶性活性物質(zhì)包封形成微小粒子（微膠囊），以達到提升被包封物質(zhì)穩(wěn)定性和生物活性的目的[40]。徐建中等[41]選用阿拉伯膠為壁材，通過單因素試驗和正交試驗優(yōu)化得到了噴霧干燥法制備葉黃素微膠囊的最優(yōu)配方和工藝，結(jié)果表明葉黃素微膠囊產(chǎn)品穩(wěn)定性得到顯著提高，水溶性良好。王垚等[42]以明膠為壁材，采用單凝聚法制備了葉黃素腸溶微膠囊，并通過響應(yīng)面試驗優(yōu)化了葉黃素腸溶微膠囊的制備工藝，結(jié)果表明制備得到的葉黃素微膠囊具有較好的腸溶特性。

汪老師陪聊了半個多小時，最后她告訴我一個小秘密，說她在上學(xué)時，第一次住上鋪也跟我一樣害怕，爬上床后坐在上面動都不敢動，我比她勇敢多了，上去之后還敢在床的兩頭來回放東西，這時我才發(fā)現(xiàn)，在她的指導(dǎo)下，居然把她給我鋪好的床，又按自己的習(xí)慣鋪了一遍。大概是有了汪老師和藹可親的鼓勵，讓我心里有了依靠，抑或是我因為擁有了汪老師的小秘密，心里有點小歡喜，等汪老師離開時，我已經(jīng)不再恐懼上鋪。

軟膠囊劑目前是一類保健食品領(lǐng)域使用較多的新劑型，外型美觀、生物利用度高、穩(wěn)定性較好，能夠有效防止目標(biāo)物對光、熱敏感成分的分解[43]。尹俊濤等[44]選擇藥用大豆油為分散介質(zhì)，添加蜂蠟和大豆磷脂作為助懸劑和潤濕劑，通過正交試驗優(yōu)化得到葉黃素軟膠囊的最優(yōu)制備配方，結(jié)果表明制備得到的葉黃素軟膠囊內(nèi)容物均勻，具有較好的穩(wěn)定性。高應(yīng)權(quán)等[39]以葉黃素單體、維生素A、維生素E等為原料，通過復(fù)配研發(fā)制備了具有緩解視疲勞功能的葉黃素軟膠囊。目前，包括湯臣倍健在內(nèi)的國內(nèi)外多家保健食品生產(chǎn)企業(yè)均已以葉黃素為原料，研發(fā)生產(chǎn)了相關(guān)具有保護視力作用的保健食品并投入市場。

此外，也有部分食品生產(chǎn)企業(yè)以萬壽菊葉黃素為原料，添加其他功能原料，研發(fā)制備了形狀、口味、包裝各異的萬壽菊葉黃素壓片糖果系列產(chǎn)品，并作為快消品進入市場，受到年輕消費人群的青睞。

4 萬壽菊加工副產(chǎn)物利用技術(shù)

目前萬壽菊資源開發(fā)利用主要以提取制備葉黃素及其產(chǎn)品進一步加工為主。萬壽菊在生產(chǎn)提取葉黃素（脂溶性成分）后大約產(chǎn)生22%的副產(chǎn)物，含有大量的多酚、黃酮類水溶性生物活性物質(zhì)及其他生物活性物質(zhì)[45]。直接廢棄一方面將產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染，另一方面也造成資源浪費，增加了資源開發(fā)利用的總體成本?；谏鲜鲈?，國內(nèi)研究者和產(chǎn)業(yè)界從各自角度開展了萬壽菊加工副產(chǎn)物利用的技術(shù)開發(fā)和實踐。目前萬壽菊加工副產(chǎn)物利用研究和實踐主要集中在殘渣中水溶性生物活性物質(zhì)提取、分離、制備以及研發(fā)制成飼料添加劑兩個方面。

陸洪[46]以萬壽菊殘渣為原料提取、分離篩選得到8種黃酮類和有機酸類化合物，并對其抗癌活性進行了進一步的篩選。李禹辰等[7]以萬壽菊提取葉黃素后的殘渣為原料，通過響應(yīng)面試驗優(yōu)化得到了亞臨界提取萬壽菊殘渣總多酚和總黃酮的工藝參數(shù)，并對其抗氧化活性進行了研究。本研發(fā)團隊前期也利用超聲波輔助提取法對萬壽菊殘渣中多酚和黃酮類水溶性生物活性物質(zhì)的提取工藝進行了研究，并發(fā)現(xiàn)萬壽菊殘渣中多酚和黃酮類物質(zhì)含量較高，具有較高的提取利用價值。

李喬仙等[45]對云南萬壽菊花渣的常規(guī)營養(yǎng)成分進行了分析，結(jié)果表明萬壽菊渣營養(yǎng)價值較高，適合作為反芻動物的飼料原料。肖麗萍等[47]以萬壽菊渣作為原料之一制備的微生態(tài)制劑豬飼料能夠有效提高瘦肉率。吳華芹[48]通過添加萬壽菊渣制備的肉小雞飼料營養(yǎng)較為全面，能夠顯著提高小雞生長速度。

5 結(jié)論與展望

隨著產(chǎn)業(yè)扶貧戰(zhàn)略的進一步實施，陜西省各地萬壽菊等特色藥用植物的種植規(guī)模和產(chǎn)量還將進一步增大。但目前陜西省萬壽菊綜合利用技術(shù)研究和應(yīng)用尚處于初級階段，主要表現(xiàn)在葉黃素等功能物質(zhì)的基礎(chǔ)研究缺失；現(xiàn)有加工企業(yè)規(guī)模較小，技術(shù)設(shè)備先進程度不夠，產(chǎn)品以簡單萬壽菊葉黃素提取物為主，深加工產(chǎn)品較少，產(chǎn)品類型單一，利潤率不高；產(chǎn)業(yè)鏈條不完整、資源利用率較低，整個產(chǎn)業(yè)附加值不高。亟需突破萬壽菊加工技術(shù)瓶頸，打通萬壽菊種植和開發(fā)利用環(huán)節(jié)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和扶貧攻堅目標(biāo)。

1）密切跟蹤萬壽菊葉黃素等生物活性物質(zhì)的最新基礎(chǔ)研究進展，通過校企合作適當(dāng)開展針對萬壽菊葉黃素加工終端產(chǎn)品相關(guān)生物活性以及多酚、黃酮等水溶性成份生物活性等方面的基礎(chǔ)研究，為相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

2）圍繞萬壽菊葉黃素產(chǎn)品開發(fā)，重點開展適合于規(guī)?；a(chǎn)的亞臨界等新型提取技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量；加強微膠囊和軟膠囊等高附加值終端保健食品研發(fā)，實現(xiàn)產(chǎn)品形態(tài)的升級換代，提高產(chǎn)品利潤率。

3）針對萬壽菊殘渣等副產(chǎn)物開展綜合利用技術(shù)研發(fā)，制備高附加值的多酚、黃酮等健康食品原料以及飼料添加劑等，提高資源利用效率，降低資源整體開發(fā)利用成本，豐富加工產(chǎn)品類型。