姜忠娟，袁紅梅，孫閻

（1黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150080；2黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所，哈爾濱 150086）

0 引言

亞麻(Linumusitatissimum)屬亞麻科、亞麻屬(Linum)一年生草本植物，是中國主要的經(jīng)濟作物[1]。亞麻作為最古老的纖維作物，喜涼爽濕潤氣候，在中國各地皆有種植，其中甘肅、黑龍江、山西、內(nèi)蒙古、河北等地區(qū)是中國亞麻的主產(chǎn)省份[2-3]。亞麻籽作為亞麻的種子，富含多種生物活性物質(zhì)，如亞麻膠、木酚素、α-亞麻酸（占總脂肪酸45～60%）膳食纖維等，因此亞麻籽已成為飲食和疾病研究領(lǐng)域日益關(guān)注的焦點[4-5]。亞麻籽油營養(yǎng)功能性強，是健康的食用油，同時系列產(chǎn)品也較多，備受消費者青睞[6-7]。亞麻籽油也富含多種營養(yǎng)保健成分，不僅使皮膚有較好的保濕感和滋潤感，還能清潔及修復(fù)受損的頭發(fā)，是一種綠色健康的護膚品[8-9]。木酚素作為亞麻籽重要的生物活性成分之一，具有抗癌、抗氧化、抗炎、保護心血管和預(yù)防糖尿病等功效，并且對動脈粥樣硬化、高膽固醇血癥、骨質(zhì)疏松具有一定的療效[10-11]。所以，攝入必需量的木酚素對預(yù)防上述疾病具有重要意義。多數(shù)學(xué)者也對亞麻籽木酚素的提取、純化方法進行了相關(guān)研究，其中提取方法主要有溶劑法、超聲波輔助法、亞臨界水提法、微生物發(fā)酵法等，經(jīng)提取的粗提物中一般含有生氰糖苷物質(zhì)和一些小分子雜質(zhì)，需要進一步純化才能得到較純組分以便后續(xù)的活性研究[12-13]。本研究參閱了最新研究資料，對亞麻籽木酚素的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、提取工藝以及生物活性進行綜述，旨在為亞麻籽木酚素的深入開發(fā)，尤其對其生物活性功能方面的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 亞麻籽木酚素

1.1 木酚素的來源及存在形式

木酚素是一種生物活性物質(zhì)，廣泛存在于谷物、豆類、種子中，包括黑麥、大豆、亞麻籽等。亞麻籽是木酚素主要的來源，一般約占亞麻籽的1%～4%，是其他含木酚素食品的75～800倍，其含量也因亞麻品種、生長環(huán)境及種子成熟度而異[14-15]。在亞麻籽中，主要的木酚素是SECO（secoisolariciresinol，開環(huán)異落葉松脂酚），它主要以圖1[16]所示的SDG（secoisolariciresinol diglucoside，開環(huán)異落葉松脂酚二葡萄糖苷）形式存在，并占總木酚素的95%[17]。而SDG以3-羥基-3-甲基戊二酸(HMGA)的酯連接復(fù)合物形式存在于亞麻籽外種皮的次生壁中[18-19]。在腸道菌群酶的作用下，攝入的SDG在b-糖苷酶的作用去糖基化形成哺乳動物木脂素，即ENL（Enterolactone，腸內(nèi)酯）和END（Enterodiol，腸二醇），這確保了木酚素在人體內(nèi)的生物利用度[20]。此外亞麻籽中也存在其他的木酚素，例如MAT(matiresinol，羅漢松脂酚)、PRS（pinoresinol，松脂醇）和ILC（isolariciresinol，異落葉松樹脂醇）等[21]。亞麻屬植物中木酚素含量高，也被廣泛用作研究木酚素動態(tài)的模式植物。

1.2 木酚素的結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)

木酚素是由苯丙氨酸生成肉桂醇，肉桂醇二聚反應(yīng)生成的一種以2,3-二苯基丁烷為骨架的天然活性物質(zhì)[22]。從結(jié)構(gòu)上來說，SDG由兩個苯丙基單元組成，在丙基側(cè)鏈的β-β’位置顯示出C6-C3鍵，表現(xiàn)出立體選擇性氧化偶聯(lián)，并具有不同的芳香基團取代模式[23]。亞麻籽木酚素是植物中一類重要的“特化代謝物”，結(jié)構(gòu)與人體雌激素相似[24]。此外腸內(nèi)酯和腸二醇結(jié)構(gòu)與17β-雌二醇相似，可顯示出弱雌激素的功能，從而阻斷與其雌激素受體的結(jié)合，繼而抑制雌激素誘導(dǎo)的腫瘤生長[25]。亞麻籽木酚素在自然條件下是一種無色晶體，它不僅易溶于水、甲醇、含水乙醇及丙醇中，而且在酶或者酸的作用下易發(fā)生水解[26]。木酚素的組成因提取方法不同會造成一定的差異，而木酚素的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)將會影響木酚素的生物活性，因此提取過程中應(yīng)注意操作條件，以免提取組分產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變化，并且未來可致力于通過改善理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)修飾來加強木酚素生物活性的研究。

2 亞麻籽木酚素的提取工藝

2.1 亞麻籽木酚素的提取方法

亞麻籽的品種、提取方法以及提取條件等因素都會影響亞麻籽木酚素的提取率。多數(shù)亞麻籽木酚素都是通過有機溶劑法提取。然而，溶劑提取法存在溶劑消耗量大、提取時間長和不利于后續(xù)純化的缺點[27]。近些年，為了提高亞麻籽木酚素的提取率，人們開始探索更便捷、科學(xué)的提取方法。相繼出現(xiàn)了包括超聲波輔助法、微波輔助法、亞臨界水提法和微生物發(fā)酵法等在內(nèi)的新技術(shù)，這些方法不僅減少了溶劑消耗、縮短提取時間，還能最大限度減少木酚素的降解，從而提高提取率[28]。相關(guān)的提取條件及提取率見表1。

表1 亞麻籽木酚素主要提取方法

超聲波輔助法和微波輔助法均能提高亞麻籽木酚素的提取率并縮短提取時間，但設(shè)備不夠成熟且功率不宜過高否則將損害提取物，兩者逐漸被應(yīng)用于小規(guī)?；どa(chǎn)領(lǐng)域[36]。亞臨界水提法和超臨界CO2萃取法避免了有機溶劑的加入，提取物純度高、綠色環(huán)保、提取效率高，其中一些效果較好的已投入到規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)中，目前還不能廣泛應(yīng)用的原因是設(shè)備運行成本高[37-38]。此外，將多種方法結(jié)合也能夠提高提取率，比如微生物發(fā)酵法，具有成本低、效率高、綠色環(huán)保的優(yōu)點，是一種較為理想的提取方法，但是要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件[39]。不同的提取方式、提取條件都會導(dǎo)致亞麻籽木酚素的提取率、理化性質(zhì)和生物活性的不同，甚至是不同亞麻品種間的提取率也有一定差異。因此，應(yīng)綜合考慮各方面因素，最終選擇較為合適的方法提取木酚素。目前的研究中，亞麻籽木酚素的提取方法已經(jīng)從有機溶劑提取法發(fā)展到了亞臨界水提法、超聲波輔助法等多種新方法。與有機溶劑法相比采用新技術(shù)提取木酚素不僅提取率高而且節(jié)約資源，但新技術(shù)仍存在著與實際生產(chǎn)不相適應(yīng)的地方，為了不破壞木酚素的結(jié)構(gòu)及生物活性，今后仍需結(jié)合已有成果，發(fā)展一種綠色環(huán)保、安全高效并適合于工業(yè)化生產(chǎn)的提取方法，不斷加強亞麻籽木酚素提取物的制備及開發(fā)利用的研究，使亞麻籽木酚素能更好的應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化妝品等領(lǐng)域。

2.2 亞麻籽木酚素的純化工藝

亞麻籽經(jīng)提取后得到的是粗木酚素，還含有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、生氰糖苷等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)將會影響亞麻籽木酚素的純度和品質(zhì)，降低生物活性，因此為了獲得單一的木酚素組分，必須除去木酚素中的雜質(zhì)后再進一步分離純化。純化的目的是為了脫除木酚素粗溶液中的生氰糖苷物質(zhì)，為其生物活性研究提供原材料[13]。常用的脫去生氰糖苷方法有化學(xué)法和酶法，糖苷部分水解后生成相應(yīng)的SECO，使其能夠更好地溶解在油脂中，有利于人體對亞麻籽木酚素的吸收與利用[40]。亞麻籽木酚素傳統(tǒng)的分離純化方法包括C18填充柱色譜法、硅膠色譜法、硅膠層析柱法、高速逆流色譜法、Sephadex LH-20凝膠柱法等[27]。柱色譜法具有純化效果好、操作簡便等優(yōu)點，是目前應(yīng)用最廣泛的純化技術(shù)之一[41]。此外，層析法是眾多分離純化方法中一種簡單易行的純化工藝，其中大孔樹脂是木酚素分離純化常用的填料，該填料具有高吸附、選擇性好與高解吸率的優(yōu)點，但大孔樹脂多適用于樣品的粗分離，純化后的產(chǎn)品往往純度不高。木酚素的分離純化復(fù)雜多樣，通常需要兩種或者兩種以上方法的結(jié)合，才能得到純度更高的木酚素。王尉等[42]采用大孔吸附樹脂將粗提物預(yù)先進行富集，然后采用高速逆流色譜法分離木酚素，經(jīng)過兩步分離純化得到了純度為99.3%～99.5%的高純度亞麻籽木酚素。不同提取方法提取的粗木酚素含有的雜質(zhì)含量及種類不同，采用不同純化方法所達到的純化效果也不同，因此應(yīng)致力于多種方法協(xié)調(diào)使用的研究，以實現(xiàn)最佳的純化效果。

3 亞麻籽木酚素的生物活性

3.1 亞麻籽木酚素在癌癥中的應(yīng)用

木酚素有良好的抗癌潛能，因為它具有抗增殖、抗氧化、抗雌激素和抗血管的作用，能抑制乳腺癌、肺癌、胰腺、結(jié)腸、前列腺、宮頸癌等各類癌細(xì)胞[43]。亞麻籽木酚素在癌癥的不同階段起到多種抑制作用，包括減少惡性細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移、遷移以及刺激腫瘤內(nèi)細(xì)胞凋亡。在動物試驗和人體試驗中，亞麻籽對乳腺癌具有顯著的保護作用。Bowers[44]利用SDG(100 mg/kg)以及SDG 的活性代謝物ENL 進行體外治療，結(jié)果表明，小鼠的腫瘤體積顯著下降，SDG及其代謝物具有較好的抗癌作用。一些研究表明，磨碎的亞麻籽具有有效的抗癌活性，在患腫瘤小鼠的飲食中引入木酚素的混合物，發(fā)現(xiàn)小鼠腫瘤減少是由于飲食中添加了亞麻籽及其生物活性物質(zhì)[45]。Tannous 等[17]研究發(fā)現(xiàn)ENL 可以通過促進DNA 斷裂和內(nèi)源性細(xì)胞凋亡來抑制急性髓系白血病細(xì)胞的生長。乳腺癌并不是唯一對膳食亞麻籽或其成分表現(xiàn)出敏感性的癌癥，亞麻籽也能抑制前列腺癌、結(jié)腸癌、胃癌等的表達。焦璐等[46]發(fā)現(xiàn)由于木酚素的作用胃癌細(xì)胞的增殖、橫向及縱向遷移能力受到抑制。同時還發(fā)現(xiàn)亞麻籽中的活性物質(zhì)對結(jié)腸癌細(xì)胞具有協(xié)同作用，能顯示出潛在的抗癌和抗炎活性。Shin[47]選擇0.01～100 μmol/L 濃度的END 來研究對結(jié)腸癌細(xì)胞凋亡的抑制作用，END治療在體外以濃度依賴的方式降低了細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力，且在100 μmol/L 時效果最顯著。盡管SDG具有顯著的生物活性潛力，但一些因素會限制SDG的直接利用。如溶解度低、生物利用度低和生物活性降低，不過可以通過多種方法，如SDG及其代謝產(chǎn)物與其他藥物、合成SDG和植物化學(xué)物質(zhì)的結(jié)合，來證明SDG抗癌活性的有效性[48]。結(jié)合植物化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)藥物治療癌癥將是一個很好的方法，當(dāng)與亞麻籽木酚素聯(lián)合使用時，一般會增強抗癌藥物的療效，除此之外還能減輕藥物在體內(nèi)的毒性?？偟膩碚f，SDG 及其衍生物具有良好的抗癌能力。然而，抗癌的作用可能歸因于木酚素的代謝產(chǎn)物，也有可能是因為木酚素與雌性激素的競爭作用，具體的抗癌機理還需要進一步的研究，不過可以明確的是木酚素的攝入量、種類、攝入時期對攝入后的效果均有影響。

3.2 亞麻籽木酚素在糖尿病中的應(yīng)用

食用亞麻籽可通過降低葡萄糖和血脂濃度、延緩餐后葡萄糖吸收以及減少炎癥和氧化應(yīng)激來預(yù)防糖尿病，部分原因歸功于其抗氧化性[15]。在患有糖尿病的大鼠中，發(fā)現(xiàn)亞麻籽提取物中的木酚素具有預(yù)防糖尿病的作用，補充亞麻籽可積極改善糖尿病大鼠的體重、食物和水消耗、糖化血紅蛋白和血糖水平[49]。Draganescu 等[50]的試驗也得到了證實，給糖尿病大鼠口服亞麻籽提取物0.5 g（干物質(zhì)/分散于超純水中），60 d 后發(fā)現(xiàn)大鼠的體重、食物和水的攝入量均發(fā)生了良好的變化，并且糖化血紅蛋白下降了約7.36%，表明該提取物具有降糖作用。除動物試驗外，部分臨床醫(yī)學(xué)實驗也證明了木酚素可以調(diào)節(jié)血糖血脂。貢麗雅等[51]讓臨床患者口服SDG 300 mg，一段時間后患者的總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、糖化血紅蛋白值明顯降低。Haldar[52]給予高膽固醇患者服用米糠與亞麻籽混合物后，臨床患者的低密度脂蛋白膽固醇、總膽固醇和血糖水平有所下降，這說明亞麻籽木酚素對糖尿病患者血糖和血脂有一定的改善作用。補充亞麻籽可降低Ⅱ型糖尿病患者的血糖，并降低糖尿病患者前期的血糖[53]。臨床研究還報道了亞麻籽木酚素對Ⅰ型糖尿病動物的抗高血糖作用[54]，但補充SDG或亞麻籽能否改善Ⅰ型糖尿病患者的血糖控制尚不清楚，這仍需今后進一步的研究。現(xiàn)階段的研究成果為木酚素的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，不過未來還需要更多的研究，以推動臨床結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品配方的開發(fā)與利用，以優(yōu)化木酚素在可食用產(chǎn)品中的劑量，并與經(jīng)典治療糖尿病的方法一起使用。

3.3 亞麻籽木酚素在心血管疾病中的應(yīng)用

亞麻籽富含的生物活性物質(zhì)能對心血管疾病起到保護作用，包括降低血壓、血脂、抗炎、抗血栓以及抗動脈粥樣硬化。已有試驗研究表明：在外源因素誘導(dǎo)下（野百合堿）引起的大鼠肺動脈高壓(PAH)，通過注射一定劑量的SDG(25 mg/kg)可降低大鼠右心室肥厚、活性氧(ROS)水平、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)血漿水平，這表明SDG在肺動脈高壓和右心室重塑中能夠提供較好的保護作用[55]。Elsayed[56]通過口服亞麻籽木酚素(200 mg/kg)試驗，四周后臨床患者的相對心臟重量不僅降低，還可以改善心臟肥大的結(jié)構(gòu)和功能。Parikh等[57]研究發(fā)現(xiàn)在誘導(dǎo)心肌梗死之前和之后補充膳食亞麻籽、SDG或亞麻酸可顯著降低心律失常的發(fā)生率，并導(dǎo)致梗死面積顯著減小、左心室擴張減少、心肌纖維化水平降低，總的來說膳食亞麻籽有利于心臟功能恢復(fù)。王榮等[58]在大鼠的日糧中添加木酚素，不僅可以緩解高血脂癥大鼠體重的增長，還能降低大鼠的血脂。亞麻籽木酚素是亞麻籽降低膽固醇的原因，Guo[59]等在高膽固醇血癥大鼠的日糧中添加96.1%SDG、50%SDG聚合物，23 d后發(fā)現(xiàn)SDG及SDG聚合物均有降脂作用。Prasad[60]等發(fā)現(xiàn)即使在很低的劑量(15 mg/kg)下，SDG也能抑制73%的高膽固醇血癥性動脈粥樣硬化的發(fā)展，這種效果與血清總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和氧化應(yīng)激的降低以及高密度脂蛋白水平的升高有關(guān)。因此，SDG可以預(yù)防或延緩動脈粥樣硬化的進展，從而預(yù)防冠狀動脈疾病、中風(fēng)和周圍動脈血管疾病。由此可見亞麻籽木酚素對心血管疾病的預(yù)防可能是因為亞麻籽木酚素的其他成分或多種成分共同作用的結(jié)果?？磥?，增加膳食亞麻籽和SDG在該領(lǐng)域的價值及其在人體實驗功效的研究是未來一個優(yōu)先發(fā)展的方向，我們應(yīng)不斷加強亞麻各成分之間作用關(guān)系的研究，為亞麻籽木酚素的綜合利用提供科學(xué)依據(jù)。

3.4 亞麻籽木酚素在其他方面的應(yīng)用

此外，木酚素還有保護機體對抗與雌激素相關(guān)疾病的作用，例如多囊卵巢綜合征(PCOS)。汪婷[61]在患有PCOS 大鼠中添加2 mL/kg/d 的SDG 溶液可以緩解大鼠動情周期紊亂和性激素紊亂，并恢復(fù)部分排卵功能。木酚素還可以影響Ⅱ型糖尿病小鼠的記憶力，黨學(xué)良等[62]在小鼠日糧中添加木酚素10 mg/kg，14 d 后小鼠海馬區(qū)的蛋白表達水平均顯著升高。梁國輝等[63]在大鼠生長板軟骨細(xì)胞中分別添加不同濃度的亞麻籽木酚素，48 h 后，試驗組的細(xì)胞發(fā)生不同程度的增殖，且木酚素添加濃度為20 μmol/L時，抑制細(xì)胞凋亡的效果最佳；從而為骨骼延遲閉合提供更多的生長時間，為促進發(fā)育期骨骼增長提供可能。亞麻籽富含木酚素和亞麻酸，有利于肥胖的治療，能夠改善肥胖者的脂聯(lián)素水平。Motlagh[64]研究了亞麻籽木酚素對脂聯(lián)素的影響，結(jié)果表明治療組的脂聯(lián)素水平從12.11 升高到17.15，證實了亞麻籽木酚素有利于改善肥胖者的代謝水平。將亞麻籽木酚素的生理活性及化學(xué)成分相結(jié)合，能夠從亞麻籽木酚素中獲得營養(yǎng)價值高、藥用價值高的保健品及可入藥的功能性產(chǎn)品，進而提高亞麻籽的經(jīng)濟附加值。

4 展望

亞麻是現(xiàn)今世界上主要的油料作物之一，其在中國的種植面積也位居世界前列，2022年中國亞麻籽產(chǎn)量為34 萬t，占同期全球亞麻籽總產(chǎn)量的11.08%。隨著經(jīng)濟發(fā)展，人們更加注重養(yǎng)生保健，亞麻籽油富含的營養(yǎng)成分得到人們的認(rèn)可。木酚素作為亞麻籽中重要的活性物質(zhì)，具有多種生物活性功能，在大健康產(chǎn)業(yè)、美妝產(chǎn)業(yè)和醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。因此，提取純化和綜合利用亞麻籽木酚素物質(zhì)對亞麻籽的可持續(xù)發(fā)展是必不可少的，可以促進亞麻資源深加工與利用，增加社會效益和經(jīng)濟效益。但是，亞麻籽木酚素的提純工藝各有優(yōu)缺點，需要進一步研究木酚素的高級化學(xué)結(jié)構(gòu)，提高并擴展其生物活性；進一步改進和探索新工藝，從而獲得純度更高的木酚素。目前的藥理研究還不夠成熟，應(yīng)繼續(xù)開展臨床試驗，以確定亞麻籽木酚素的實際藥理作用。此外，亞麻籽木酚素的生物活性與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，但木酚素的結(jié)構(gòu)分析仍面臨著巨大挑戰(zhàn)，亞麻籽木酚素生物活性還需要進一步增強。只有更準(zhǔn)確地了解亞麻籽木酚素的具體結(jié)構(gòu)，才能探索亞麻籽木酚素分子結(jié)構(gòu)與生物活性之間的關(guān)系，從而研發(fā)出更優(yōu)質(zhì)的亞麻籽木酚素產(chǎn)品，并運用到人體的治療中。隨著木酚素提取工藝的優(yōu)化、木酚素生物活性的進一步研究，亞麻籽木酚素的應(yīng)用前景將更加廣闊。