聶小華,吳聰聰,林勝利,鄭曉杰

(1.浙江工業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,浙江 杭州 310014;2.溫州科技職業(yè)學(xué)院/溫州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,浙江 溫州 325006)

青錢(qián)柳(Cyclocaryapaliurus(Batal.) Iljinskaja)又名青錢(qián)李(浙江)、山麻柳(湖北、湖南)、搖錢(qián)樹(shù)等,系雙子葉胡桃科青錢(qián)柳屬喬木植物,廣泛分布于中國(guó)南部和東南部地區(qū)。據(jù)《中國(guó)中藥資源大典》記載,青錢(qián)柳葉可清熱解毒、生津止渴[1],民間常以其制成甜茶?，F(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究表明:青錢(qián)柳中含有多糖、三萜、黃酮和酚酸等多種活性物質(zhì),具有止痛、抗炎、降血脂、降血糖和抗氧化等作用[2-5]。自2013年青錢(qián)柳被批準(zhǔn)為食品原料以來(lái),青錢(qián)柳保健茶與健康食品相繼出現(xiàn),當(dāng)前我國(guó)多地已大力開(kāi)展青錢(qián)柳的人工種植。因此,筆者對(duì)青錢(qián)柳活性物質(zhì)、功能特性及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,旨在為青錢(qián)柳資源的綜合利用提供理論支撐與實(shí)踐指導(dǎo)。

1 青錢(qián)柳中的活性物質(zhì)

1.1 多糖類(lèi)化合物

多糖是由10個(gè)以上醛糖或酮糖通過(guò)糖苷鍵連接組成的聚合物;活性多糖的功效取決于其化學(xué)結(jié)構(gòu),如單糖組成、單糖排列順序、平均分子量、糖苷鍵類(lèi)型與連接位點(diǎn)等。青錢(qián)柳多糖主要由鼠李糖、甘露糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸等單糖組成,尤其以阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖[2,6-8]居多。此外,少量青錢(qián)柳多糖可能是糖與蛋白的復(fù)合物,謝建華[7]采用Sephacryl-400葡聚糖凝膠層析柱與大分子純化系統(tǒng)KTA Purifier 100聯(lián)用純化得到青錢(qián)柳多糖CPC-1,發(fā)現(xiàn)其含有17種氨基酸,且天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸和精氨酸含量較高。賀海波等[9]認(rèn)為青錢(qián)柳多糖是以α(1→4)糖苷鍵為主鏈的雜多糖,同時(shí)包含α(1→2),β(1→5),β(1→3)和β(1→4)等多種糖苷鍵。由于原料來(lái)源和提取方法的不同,青錢(qián)柳多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)存在一定差異。大量研究表明:青錢(qián)柳多糖具有增強(qiáng)機(jī)體免疫、降血脂、降血糖、抗氧化和抗疲勞等作用[2,6-9]。近年來(lái)科研工作者也開(kāi)始采用乙?；痆10]、硫酸化[11]、羧甲基化[12]和磷酸化[13]等對(duì)青錢(qián)柳多糖進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾,以期望擴(kuò)展其功能。青錢(qián)柳多糖及其修飾產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與功能特性如表1所示。

表1 青錢(qián)柳多糖及其修飾產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與功能特性Table 1 Structure and function of polysaccharides extracted from C.paliurus

1.2 三萜類(lèi)化合物

三萜類(lèi)化合物的基本骨架是由6個(gè)異戊二烯單位和30個(gè)碳原子組成的,在自然界以游離或糖苷形式存在。三萜類(lèi)化合物是青錢(qián)柳中數(shù)量眾多的一類(lèi)重要活性物質(zhì),常被作為特征成分對(duì)其進(jìn)行鑒別和品質(zhì)篩分。青錢(qián)柳中三萜物質(zhì)最早由楊大堅(jiān)等[14]發(fā)現(xiàn)。目前已從青錢(qián)柳中分離、鑒定出40多種三萜類(lèi)化合物,分別屬于達(dá)瑪烷型四環(huán)三萜、裂環(huán)達(dá)瑪烷型四環(huán)三萜、齊墩果烷型五環(huán)三萜和烏蘇烷型五環(huán)三萜,如青錢(qián)柳苷[14]、青錢(qián)柳酸[4]、齊墩果酸[3]、熊果酸[3]、阿江欖仁酸[3,5]、烏頭酸[5]及其類(lèi)似物等。研究表明:青錢(qián)柳三萜類(lèi)化合物具有抗菌[15]、抑制消化酶活性[16]、降血脂[5]、改善胰島素抵抗[17]以及抗氧化應(yīng)激[18]等功效。青錢(qián)柳中三萜類(lèi)物質(zhì)如表2所示。

表2 青錢(qián)柳中三萜類(lèi)物質(zhì)Table 2 Triterpenoid extracted from C.paliurus

1.3 酚類(lèi)化合物

酚類(lèi)化學(xué)物是青錢(qián)柳的重要活性物質(zhì)之一,包括黃酮和酚酸。青錢(qián)柳黃酮類(lèi)化合物主要是黃酮醇結(jié)構(gòu),常與葡萄糖、鼠李糖和甘露糖等結(jié)合,目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的青錢(qián)柳黃酮類(lèi)物質(zhì)達(dá)40多種;酚酸類(lèi)化合物以綠原酸、咖啡酸及其類(lèi)似物為主。陳張金等[19]采用UPLC-MS/MS技術(shù)從青錢(qián)柳中檢測(cè)出蘆丁、金絲桃苷、槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸苷、異槲皮苷、槲皮苷和槲皮素等。Xie等[20]從青錢(qián)柳中發(fā)現(xiàn)了槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖酸、槲皮素、山奈酚-3-O-β-D-葡萄糖酸、山奈酚-7-O-α-L-鼠李糖和山奈酚;舒任庚等[21]從青錢(qián)柳乙醇提取物中分離獲得山崳酸、原兒茶酸、反式對(duì)羥基桂皮酸、3′-O-(E-4-coumaroyl)-奎尼酸和5′-O-(E-4-coumaroyl)-奎尼酸;張娟等[22]利用反向色譜分析青錢(qián)柳水溶性組分,首次發(fā)現(xiàn)了沒(méi)食子酸和苯甲酸;Zhang等[23]從青錢(qián)柳乙醇提取物中分離得到槲皮素-3-O-α-D-葡萄糖酸、槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖酸、楊梅素-3-O-β-D-葡萄糖酸、隱綠原酸、綠原酸、4-咖啡?？鼘幩?、新綠原酸、咖啡酸、5-羥基萘-1,4-O-β-D-吡喃葡萄糖苷和云杉新甙;劉文斌等[24]從青錢(qián)柳乙醇提取物中分離得到姜酮、咖啡酸甲脂、柚皮素、山柰酚、槲皮素、山柰酚-3-O-(3-O-乙?；?α-L-吡喃鼠李糖苷)、木犀草素和阿福豆苷。由于酚類(lèi)化合物具有一個(gè)或多個(gè)酚羥基,青錢(qián)柳酚類(lèi)化合物常表現(xiàn)出抗氧化[20]和抑制α-葡萄糖苷酶[25]等活性。青錢(qián)柳中黃酮類(lèi)物質(zhì)如表3所示。

表3 青錢(qián)柳中黃酮類(lèi)物質(zhì)Table 3 Flavonoids extracted from C.paliurus

2 青錢(qián)柳活性物質(zhì)的功能特性

2.1 降血糖性質(zhì)

糖尿病主要因胰島素分泌不足或胰島素抵抗,導(dǎo)致碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)代謝紊亂,是一種與胰島素相關(guān)的常見(jiàn)代謝性疾病。研究表明:糖尿病與腎病、神經(jīng)病、視網(wǎng)膜病變等相關(guān),同時(shí)會(huì)增加心血管疾病等并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。青錢(qián)柳的降血糖作用源于其各組分的綜合效果,其降血糖活性物質(zhì)主要有多糖、三萜、黃酮和酚酸等化合物[4]。

2.1.1 吸附、阻礙葡萄糖的吸收

青錢(qián)柳中多糖物質(zhì)可吸附葡萄糖并阻礙其被機(jī)體吸收,同時(shí)增加對(duì)小腸內(nèi)容物的相互作用,從而阻止葡萄糖的擴(kuò)散。多糖類(lèi)物質(zhì)可通過(guò)吸附食物中的葡萄糖,從而避免血糖水平的升高。Zheng等[26]研究表明:多糖的糖鏈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可使葡萄糖分子嵌入其中,在腸道消化食物的過(guò)程中隨食物排出體外,減少葡萄糖通過(guò)腸道時(shí)被血液吸收的量。多糖類(lèi)物質(zhì)還可通過(guò)顆粒的屏障阻礙作用或增加食物在腸道內(nèi)的黏稠度來(lái)抑制葡萄糖的自由擴(kuò)散,以減少機(jī)體對(duì)葡萄糖的吸收和轉(zhuǎn)化。Huang等[27]研究表明:水溶性多糖在腸道中吸水膨脹后形成凝膠類(lèi)物質(zhì),葡萄糖的擴(kuò)散和吸收受到限制。青錢(qián)柳多糖對(duì)葡萄糖的吸附存在著物理阻礙作用,可能在一定程度上減少餐后血糖的快速上升,這對(duì)于預(yù)防糖尿病有著重要的意義。

2.1.2 抑制消化酶活性

青錢(qián)柳中多種活性物質(zhì)可抑制淀粉酶和葡萄糖苷酶等消化酶的活性,減少淀粉降解和葡萄糖產(chǎn)生,從而在一定程度上阻礙餐后血糖的升高。謝建華[7]發(fā)現(xiàn):青錢(qián)柳多糖對(duì)α-淀粉酶活力具有一定的抑制作用,其抑制作用與多糖濃度正相關(guān);王小江等[28]從青錢(qián)柳中提取的水溶性多糖組分果膠類(lèi)多糖可顯著抑制α-葡萄糖苷酶的活性;Ning等[29]從青錢(qián)柳提取物中分離出了11種潛在的α-葡萄糖苷酶抑制劑,主要包括槲皮素葡萄糖醛酸、山奈酚鼠李糖苷、槲皮素、山奈酚、積雪草酸和金雀異黃素等,與陽(yáng)性對(duì)照阿卡波糖相比,這些抑制劑更容易占據(jù)α-葡萄糖苷酶的活性位點(diǎn),減少血糖的形成;段玉書(shū)等[25]也認(rèn)為黃酮類(lèi)化合物是青錢(qián)柳降血糖功效的物質(zhì)基礎(chǔ)之一;朱娟娟[16]發(fā)現(xiàn)青錢(qián)柳三萜對(duì)蔗糖酶及α-胰淀粉酶基本無(wú)抑制作用,對(duì)α-淀粉葡苷酶有較小的抑制活性,然而對(duì)α-葡萄糖苷酶具有較好的抑制活性,其IC50為0.123 μg/μL,α-葡萄糖苷酶的熒光猝滅屬于靜態(tài)猝滅,科羅索酸對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制活性高于齊墩果酸。因此推測(cè)青錢(qián)柳多糖可能是通過(guò)空間阻礙,減少消化酶與淀粉的結(jié)合概率,進(jìn)而抑制消化酶活性;而三萜、黃酮和酚酸等小分子化合物很大程度上與消化酶通過(guò)氫鍵結(jié)合,占據(jù)了消化酶活性位點(diǎn)或改變了其活性位點(diǎn)構(gòu)象,從而發(fā)揮抑制消化酶的效果。

2.1.3 降低胰島素敏感度,調(diào)節(jié)胰島素通路

青錢(qián)柳乙醇提取物可改善胰島素相關(guān)基因,減少胰島素分泌不足和胰島素抵抗,在一定程度上降低糖尿病患者血糖水平。Jiang等[30]發(fā)現(xiàn):青錢(qián)柳乙醇提取物在抑制小鼠肌肉組織相關(guān)激素的表達(dá),調(diào)節(jié)胰島素信號(hào)傳導(dǎo)引起的葡萄糖和胰島素不耐受,抑制炎癥反應(yīng)的同時(shí),還可增強(qiáng)胰島素敏感性,改善胰島素抵抗;Li等[31]研究了青錢(qián)柳多糖的降血糖作用,結(jié)果表明:青錢(qián)柳多糖可通過(guò)保護(hù)胰腺β細(xì)胞并改善肝臟的代謝紊亂和血脂異常,從而保護(hù)胰腺β細(xì)胞免受氧化應(yīng)激和炎癥的侵害,有助于維持胰島素的正常分泌,進(jìn)而減少糖尿病的發(fā)生;王依婷等[17]以胰島α細(xì)胞胰島素抵抗細(xì)胞模型探究了青錢(qián)柳三萜酸對(duì)胰島素抵抗胰島α細(xì)胞胰高血糖素分泌的影響,研究發(fā)現(xiàn):青錢(qián)柳三萜酸可降低αTC1-6細(xì)胞中胰高血糖素分泌量,對(duì)高糖所致的胰島α細(xì)胞胰島素抵抗具有一定的改善作用,其作用機(jī)制可能與激活I(lǐng)RS/PI3K/Akt信號(hào)通路有關(guān)。由此說(shuō)明:青錢(qián)柳多糖、三萜等活性物質(zhì)可通過(guò)保護(hù)β細(xì)胞、改善胰島素抵抗等途徑調(diào)節(jié)血糖代謝。

2.2 降血脂性質(zhì)

高脂血癥是一種脂質(zhì)代謝紊亂疾病,被認(rèn)為是導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化、心肌梗死和中風(fēng)等心血管疾病的主要因素之一,主要表現(xiàn)為血液中脂肪、脂肪酸、磷脂、膽固醇酯和膽固醇等脂質(zhì)含量的增加。血脂水平升高,尤其是低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)/甘油三酯(TG)升高,可加速心血管疾病的發(fā)生。因此,調(diào)節(jié)脂代謝紊亂是減緩或避免心血管疾病發(fā)生的重要途徑。

2.2.1 調(diào)節(jié)脂肪的生成和分解

脂肪生成量過(guò)高或分解量不足會(huì)引起肝臟代謝紊亂,造成脂質(zhì)攝入和利用之間的不平衡,甚至可導(dǎo)致肝臟脂肪變性。Yang等[6]研究發(fā)現(xiàn):青錢(qián)柳多糖可抑制脂肪酸合成酶(Fas)和羥甲基戊二酰輔酶A還原酶(HMG-CoA)的表達(dá),上調(diào)脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)和過(guò)氧化物酶增殖物激活受體α(PPARα)的表達(dá),從而共同抑制脂肪的形成,對(duì)高血脂癥有一定的預(yù)防和治療作用;李楠等[32]研究發(fā)現(xiàn):青錢(qián)柳多糖對(duì)高脂血癥小鼠肝臟及脂肪基因表達(dá)有著重要影響,小鼠肝臟和脂肪組織中脂肪代謝基因的表達(dá)水平升高,同時(shí)脂肪形成因子的活性降低,進(jìn)而降低小鼠血脂水平;胡文兵等[33]通過(guò)研究高血脂小鼠肝臟模型發(fā)現(xiàn):青錢(qián)柳多糖可顯著改善因過(guò)量攝入脂質(zhì)而損傷的肝臟,并通過(guò)調(diào)節(jié)相應(yīng)mRNA的表達(dá)來(lái)促進(jìn)脂肪的分解和代謝,從而降低血脂水平。

2.2.2 調(diào)控膽固醇代謝

膽固醇的代謝主要來(lái)源于兩個(gè)途徑:1) 將細(xì)胞內(nèi)膽固醇和游離脂肪酸轉(zhuǎn)化為膽固醇酯,并儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi);2) 部分膽固醇可以被回收或運(yùn)送到肝臟,產(chǎn)生的膽汁酸會(huì)隨著膽汁排到腸道,最后被隨糞便排出。Ma等[34]]發(fā)現(xiàn):青錢(qián)柳的乙醇提取物在小鼠口服高脂飲食4周后,可通過(guò)抑制腫瘤壞死因子誘導(dǎo)的MAPK通路來(lái)抑制膽固醇形成,并改善血脂狀況,從而發(fā)揮降血脂作用;Jiang等[35]通過(guò)小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):青錢(qián)柳提取物可以通過(guò)提高小鼠相關(guān)基因表達(dá)促進(jìn)膽固醇轉(zhuǎn)化為膽汁酸,并抑制膽固醇合成酶的活性,從而抑制膽固醇的生物合成;Wu等[5]發(fā)現(xiàn):青錢(qián)柳三萜可抑制Caco-2細(xì)胞中載脂蛋白B48的分泌,這將有助于改善膽固醇代謝。

2.2.3 降低脂質(zhì)過(guò)氧化

肝臟內(nèi)脂質(zhì)的過(guò)氧化會(huì)對(duì)脂肪代謝和機(jī)體健康產(chǎn)生不良影響,減少過(guò)氧化可以調(diào)節(jié)血脂的氧化應(yīng)激,降低脂質(zhì)變性速度,改善血脂水平。Yang等[36]發(fā)現(xiàn):對(duì)于高脂血癥和非酒精性脂肪肝的小鼠,青錢(qián)柳提取物可以改善其血脂水平、肝臟脂質(zhì)水平和氧化狀態(tài),從而起到降血脂和保護(hù)肝臟作用;王曉紅等[37]通過(guò)研究高脂高糖飲食大鼠模型發(fā)現(xiàn):青錢(qián)柳提取物能顯著降低大鼠血糖、尿蛋白的含量以及脂質(zhì)過(guò)氧化速度,說(shuō)明其可降低血脂水平、避免脂質(zhì)過(guò)氧化,從而維持肝臟、腎臟的正常功能;Yang等[18]分離出多種五環(huán)三萜化合物,通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):5種化合物均可作為抗氧劑減少肝臟脂肪的變性,同時(shí)提高氧化應(yīng)激水平,促進(jìn)脂質(zhì)代謝的過(guò)程中,降低血脂水平。

2.3 抗氧化與抗氧化應(yīng)激

生命機(jī)體內(nèi)每天都會(huì)產(chǎn)生大量的自由基,如羥基自由基、超氧自由基等。當(dāng)機(jī)體氧化/抗氧化失衡時(shí),過(guò)量的自由基可能損傷蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸等生命物質(zhì),使其功能紊亂或喪失,呈現(xiàn)細(xì)胞氧化應(yīng)激狀態(tài)。一般來(lái)說(shuō),抗氧化物質(zhì)可在一定程度上對(duì)細(xì)胞氧化損傷起到保護(hù)作用。已有研究表明青錢(qián)柳中多糖可以在一定程度起到抗氧化的作用:如謝建華[7]從青錢(qián)柳中提取的水溶性多糖具有明顯的DPPH自由基清除能力;李彥坡等[38]發(fā)現(xiàn)青錢(qián)柳多糖對(duì)羥基自由基有一定清除活性,最高清除率可達(dá)50.3%,尤其是青錢(qián)柳多糖經(jīng)硫酸化、羧甲基化修飾后,其抗氧化活性得到明顯提高[2];Wu等[39]指出,青錢(qián)柳多糖可通過(guò)降低脂質(zhì)氧化和提高谷胱甘肽過(guò)氧化酶活性,對(duì)H2O2誘導(dǎo)NCTC-1469氧化損傷起到保護(hù)作用,同時(shí)改善四氯化碳所致的小鼠急性肝損傷和腎損傷。此外,青錢(qián)柳中存在的較多的酚類(lèi)化合物因具有一個(gè)或多個(gè)酚羥基,均表現(xiàn)出良好的抗氧化能力:如Liu等[40]發(fā)現(xiàn)青錢(qián)柳中酚類(lèi)物質(zhì)和其抗氧化活性相關(guān),抗氧化活性的大小主要取決于提取物中的一些關(guān)鍵酚類(lèi)成分,如槲皮素-3-O-葡萄糖苷、槲皮素-3-O-鼠李糖甙和山奈酚-3-O-鼠李糖甙等;Xie等[20]發(fā)現(xiàn)青錢(qián)柳黃酮可降低細(xì)胞氧化損傷,從而明顯改善四氯化碳所致小鼠肝急性損傷。這說(shuō)明青錢(qián)柳多糖、黃酮、酚酸以及提取物均可作為食品工業(yè)中潛在的天然抗氧化劑,有助于降低體內(nèi)自由基,避免細(xì)胞氧化損傷。

3 結(jié) 論

青錢(qián)柳是我國(guó)極具開(kāi)發(fā)潛力的藥食同源植物,富含多糖、三萜、黃酮和酚酸等多種活性物質(zhì),具有改善胰島素抵抗、抑制消化酶活性、降血糖、降血脂、消除自由基和抗氧化應(yīng)激等作用,可用于開(kāi)發(fā)糖尿病、高血脂以及老年等人群的健康食品。目前青錢(qián)柳在健康食品中的應(yīng)用還比較單一,主要以保健茶為主,當(dāng)前人工種植青錢(qián)柳已形成一定規(guī)模,進(jìn)一步深化青錢(qián)柳活性物質(zhì)提取與功能研究以及開(kāi)發(fā)高附加值產(chǎn)品,將有助于該資源的綜合高效利用。