仙人掌黃酮類化合物的研究進展

黨 坦，蔣紅梅，王輝憲

(湖南農業大學理學院，湖南 長沙 410128)

仙人掌為仙人掌科、仙人掌屬植物，原產于美洲，廣泛分布于亞、非、美州熱帶地區和亞熱帶地區，我國主要集中在四川、云南、廣東、海南等地區。仙人掌是一種重要的資源，具有抑菌、抗炎、消腫、抗脂質過氧化、降血糖、鎮痛等作用，而其中的黃酮類化合物對其藥理作用的發揮起著關鍵作用[1]。

作者在此對國內外仙人掌植物中黃酮類化合物的結構與分類、提取方法、分離純化和藥理作用等方面的研究進行了系統綜述，擬為仙人掌資源的進一步開發利用提供依據。

1 仙人掌黃酮類化合物的結構與分類

仙人掌黃酮類化合物主要存在于仙人掌的花和果實中，主要包括蘆丁、桑色素、槲皮素及其苷類、山奈酚及其苷類、鼠李素及其苷類、異鼠李素及其苷類。早在1951年，人們就從O.vulgarisMill.花中分離得到了一種黃色晶體，將其命名為仙人掌黃酮苷(Opuntial flavonoside)，它是一種易溶于熱水的葡萄糖苷，熔點182～184 ℃；隨后從O.dilleniiHaw.中分離得到了異鼠李黃素-3-葡萄糖苷(Isorhamnetin-3-glucoside)、槲皮素及異槲皮苷；從O.ficus-indicaMill.的花中分離得到了異鼠李黃素-3-葡萄糖苷；從O.lindheimeriEngelm.花中分離得到了金絲桃苷(Hyperin，即槲皮素-3-半乳糖苷)、異鼠李黃素-3-鼠李葡萄糖苷(Narcissin)及異鼠李黃素-3-半乳糖苷。Clark等從多種仙人掌屬植物的花中分離得到了山奈黃-3-半乳糖苷(Kaempferol-3-galactoside)、異鼠李黃素-3-葡萄糖苷、3-鼠李葡萄糖苷、山奈黃素-3-葡萄糖苷、蘆丁、槲皮素。蔡為榮等[2]從米邦塔仙人掌皮中提取出黃酮類化合物，經鑒定，主要為異鼠李素-3-O-(2-O,6-O-雙-α-L-鼠李糖基)-α-L-葡萄糖苷、異鼠李素-3-O-(6′-鼠李糖)葡萄糖苷。Kuti[3]對4種仙人掌果實[O.ficusindica(綠皮)、O.streptacantha(紅皮)、O.lindheimeri(紫皮)以及O.strictavar.stricta(黃皮)]進行抗氧化物的提取，并對提取物質進行分離鑒定，得到了槲皮素、山萘酚、異鼠李素等黃酮類物質；其中槲皮素在4種仙人掌果實中含量均最高，山奈酚存在于綠皮、紫皮、紅皮等品種中，同時綠皮和紫皮中還存在著異鼠李素。

研究表明：Opuntiaficus-indicavar.saboten的莖中的黃酮類化合物主要為鼠李素[4]。Burret等[5]對22種仙人掌的葉和刺進行研究，得到了黃酮醇、黃酮、黃烷酮醇、黃烷酮等化合物。Tsukasa等[6]從仙人掌中分離出了8種黃酮類化合物。羅川等[7]從米邦塔仙人掌醋酸乙酯部分分離得到10種化合物，并首次檢測到該屬植物中黃酮類化合物為槲皮素-3-甲基醚[7]。羅香等[8]分析了印榕仙人掌紅果和黃果2個類型成熟節片的主要營養成分，結果表明：節片富含黃酮類物質，其中紅果類型以蘆丁和槲皮素為主，含量分別為32.92 mg·(100 g)-1和5.87 mg ·(100 g)-1，分別是黃果類型的1.41倍和9.62倍；而黃果類型以蘆丁和桑色素為主，其桑色素含量為15.38 mg·(100 g)-1，是紅果類型的12.71倍。印榕仙人掌果實含有蘆丁、桑色素、槲皮素3種黃酮類化合物，其含量[mg·(100 g)-1]分別為0.66、0.85、0.79，總含量為2.30[9]。

2 仙人掌黃酮類化合物的提取方法

目前，仙人掌中黃酮類化合物的提取方法主要有傳統提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法和酶解法等，其中以乙醇為溶劑的傳統提取法和超聲波輔助提取法最為常用。仙人掌中黃酮類化合物的主要提取工藝流程為：清洗→切片→干燥→粉碎→加入提取劑提取→過濾→濃縮。提取率的高低受很多因素的影響，如提取時間、提取溫度、提取劑類型、提取劑濃度、料液比、超聲功率等。一般用正交實驗法或者響應面分析法來確定最佳提取條件。

2.1 傳統提取法

提取植物中的黃酮類化合物通常采用溶劑提取法，水、甲醇、乙醇為常用的溶劑，其中乙醇不僅可以去除果膠、一些親水性的蛋白質和水溶性物質，而且基本無毒性，價格低廉，易于回收重復使用，是最常用的提取溶劑。韋國峰等[10]用60%的乙醇熱提2次，合并提取液，將濃縮的膏狀物溶于水，依次用氯仿、乙酸乙酯和正丁醇萃取，再將正丁醇部分上柱，洗脫得到黃酮類化合物。朱靖博等[11]采用醇提法提取仙人掌中黃酮類化合物，并用分光光度法對黃酮類化合物提取液的加樣回收率進行測定，利用正交實驗對乙醇體積分數、料液比、提取溫度、提取時間4個因素進行了研究，結果表明最佳提取條件為：乙醇體積分數75%、料液比1∶20(g∶mL)、提取溫度75 ℃、提取時間4 h，在此條件下，黃酮類化合物含量達到81.23 mg·(100 g)-1。韓淑琴等[12]分別采用80 ℃熱水和70%乙醇提取黃酮類化合物，結果表明：用70%乙醇提取的黃酮類化合物含量較高，通過單因素實驗和正交實驗確定最佳提取條件為：乙醇體積分數70%、料液比1∶2(g∶mL)、提取時間50 min、提取溫度80 ℃。

2.2 超聲波輔助提取法

超聲波作用于仙人掌粉產生極大的壓力使植物細胞壁和整個植物體破碎，加速粉粒的運動，使有效成分快速溶出。所以超聲波輔助提取法具有提取速度快、耗時短、目標組分破壞少、提取效率高等特點。陳素艷等[13]對超聲波提取仙人掌中黃酮類化合物的工藝條件進行了研究，發現在乙醇體積分數為80%、提取時間為20 min、料液比為1∶10(g∶mL)時的提取效果最好，黃酮類化合物含量達323.81 mg·(100 g)-1。彭愛紅等[14]采用響應面分析法(RSM)確定超聲提取仙人掌中黃酮類化合物的最佳提取條件為：乙醇體積分數73.6%、料液比1∶10(g∶mL)、提取時間18.8 min,提取物粗品中黃酮類化合物含量為0.6834 g·kg-1。覃海元等[15]得出的最佳提取條件為：超聲功率360 W、提取時間25 min、料液比1∶15(g∶mL)、乙醇體積分數85%，在此條件下，提取率為0.91%。宋立華等[16]確定的最佳提取條件為：乙醇體積分數60%、超聲功率400 W、提取時間10 min、料液比3∶100(g∶mL)。張公亮等[17]研究發現，乙醇體積分數為65%、超聲功率為550 W、提取時間為12 s時的提取效果最佳，提取率為1.172 mg·g-1。

2.3 微波輔助提取法

微波輔助提取法一般用于預處理，可縮短提取時間、提高提取率。覃海元等[18]對微波法提取仙人掌中黃酮類化合物的工藝條件進行了研究，先利用單因素實驗確定了4個影響因素：微波功率、提取時間、料液比、乙醇體積分數；然后用正交實驗確定最佳提取條件為：微波功率320 W、提取時間2.5 min、料液比1∶35(g∶mL)、乙醇體積分數95%，在此條件下，總黃酮提取率為0.837%。由于液體對微波能量的吸收遠大于干物質對微波能量的吸收，所以當乙醇的用量一定時，需改變仙人掌干粉的量以保證作用于試樣的微波能量一致。

2.4 酶解法

賴亞輝等[19]、梁平等[20]、朱奇等[21]采用酶解法提取仙人掌中黃酮類化合物，結果表明：酶解法提取仙人掌中黃酮類化合物具有操作簡單、提取時間短等優點，還可以除去仙人掌中大量的果膠質、粘液質，從而容易過濾且可浸提完全。賴亞輝進一步對加入果膠酶和不加果膠酶進行了對比，發現加果膠酶提取的總黃酮含量為347.8 mg·(100 g干粉)-1，遠超過不加果膠酶時的235.6 mg·(100 g干粉)-1。朱奇利用混合酶對仙人掌進行預處理，然后分別用水、堿液、乙醇提取仙人掌中的黃酮類化合物，結果表明:混合酶解后，70%乙醇的提取效果最佳，較傳統提取法的提取率提高了35.7%；最佳提取條件為：pH值6.5、酶濃度0.15 mg·L-1、45 ℃下酶解1.5 h、纖維素酶與果膠酶的比例為1∶1.25。

3 仙人掌黃酮類化合物的分離純化

由于仙人掌中的黃酮類化合物大部分都以結合態的形式存在于仙人掌中，所以一般都先以有機溶劑進行萃取，得到黃酮類化合物的粗提物，再用離子交換樹脂法、大孔吸附樹脂法、超臨界流體萃取法、高速逆流色譜法等進行分離純化，得到較純的黃酮類化合物。

3.1 離子交換樹脂法

趙華等[22]采用離子交換樹脂對米邦塔仙人掌粉提取液進行脫鹽脫色處理：先通過靜態篩選，從12組不同類型的樹脂中確定001×7-D309離子交換樹脂為實驗用樹脂；再通過動態實驗確定最佳流速為4 BV·h-1，在上樣量為7 BV樹脂體積時，脫鹽率達到96.0%，脫色率達到80%以上；循環再生使用7次，001×7-D309離子交換樹脂的脫鹽率和脫色率分別穩定在95.5%和80.0%左右，具有良好的再生性能。

3.2 大孔吸附樹脂法

大孔吸附樹脂是一類具有網狀結構的高分子聚合物吸附劑，具有穩定性高、不受無機物影響、可重復使用、再生容易、成本低等優點。韋國峰等[23]和梁平等[24]都采用大孔吸附樹脂對仙人掌中的黃酮類化合物進行了分離純化，分別對4種大孔吸附樹脂的純化作用進行了對比研究，均確定AB-8的效果最佳。韋國峰確定的最佳吸附工藝條件為:上樣濃度15 mg·mL-1、洗脫劑70%乙醇、仙人掌總黃酮最大吸附量18.6 mg·mL-1、吸附流速5 mL·min-1、洗脫劑用量6 BV，在此條件下，總黃酮的含量從29%提高到76%，且樹脂可重復使用3次。梁平確定的最佳吸附工藝條件為：pH值4.05左右、吸附溫度50 ℃、吸附時間8～10 h，最佳洗脫條件為：以體積分數70%～80%乙醇作為洗脫劑、洗脫溫度45～55 ℃、洗脫時間6 h。

3.3 超臨界流體萃取法

采用樹脂法和色譜法進行分離純化時，或多或少存在著一些不足，如產品得率低、回收率不高；使用甲醇、氯仿和苯等有機溶劑時，產品易出現二次污染從而導致精制品的質量不夠穩定。而超臨界CO2流體萃取是一種綠色萃取方法，在食品工業方面有著廣泛的應用。宋江峰[25]綜述了近年來超臨界CO2流體萃取黃酮類化合物的主要影響因素，包括萃取溫度、萃取壓力、萃取時間、夾帶劑、CO2流量等,為超臨界CO2流體萃取黃酮類化合物提供了依據。

4 仙人掌黃酮類化合物的藥理作用

目前，對于仙人掌中黃酮類化合物的藥理作用研究較多的是抗氧化和清除自由基作用、鎮痛作用、抗炎作用等。

4.1 抗氧化和清除自由基作用

陳健等[26]對比了4種仙人掌——仙巴掌、梨果仙人掌、量天尺和米邦塔仙人掌的總黃酮含量及抗氧化活性。結果表明：仙巴掌中黃酮類化合物含量高達4.250 mg·g-1；樣品液濃度為0.05 mg·mL-1時，清除1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH)能力強弱順序為：仙巴掌>梨果仙人掌>蘆丁>米邦塔>量天尺>VC，清除羥自由基能力強弱順序為：蘆丁>仙巴掌>米邦塔>梨果仙人掌>VC>量天尺；樣品液濃度為1 mg·mL-1時，還原能力強弱順序為：蘆丁>仙巴掌>VC>米邦塔>梨果仙人掌>量天尺。表明，仙巴掌提取物可作為天然抗氧化劑使用。

彭愛紅等[14]研究表明，仙人掌黃酮粗提物具有較強的清除羥自由基和DPPH自由基的能力，IC50值分別為4.62 mg·L-1和7.92 mg·L-1(以黃酮計)，其清除羥自由基能力高于蘆丁、硫脲、VC，清除DPPH自由基能力略低于VC而強于蘆丁。

回瑞華等[27]采用光譜法測定仙人掌中黃酮類化合物的含量，利用流動注射化學發光法研究了仙人掌的抗氧化性能。結果表明，仙人掌中的總黃酮能有效地抑制超氧陰離子自由基誘導的魯米諾化學發光，并且隨著發光體系中總黃酮濃度的增大，發光強度呈下降趨勢。表明仙人掌具有較強的抗氧化性能，為進一步開發利用仙人掌提供了科學依據。

4.2 鎮痛作用

韋國峰等[10]通過扭體法和溫浴法鎮痛實驗表明，仙人掌黃酮類化合物對小鼠具有鎮痛作用，其鎮痛作用明顯強于阿斯匹林和生理鹽水。

4.3 抗炎作用

何可等[28]通過設計炎癥模型：冰醋酸致小白鼠腹腔毛細血管通透性增加、棉球致小白鼠肉芽腫、蛋清致大白鼠足趾腫脹，考察水提醇沉法和超聲波醇提法提取的仙人掌總黃酮對不同炎癥的作用效果。結果表明：兩種方法的高劑量組總黃酮均能極顯著抑制冰醋酸所致的小白鼠腹腔毛細血管通透性增加(P<0.01)，且高劑量水提醇沉總黃酮的抑制效果優于陽性藥物地塞米松磷酸鈉的抑制效果；兩種方法的各個劑量都能極顯著抑制棉球所致的小白鼠肉芽腫(P<0.01)，其中水提醇沉高劑量和超聲波醇提低劑量的抑制效果與地塞米松磷酸鈉的抑制效果相近，但超聲波醇提總黃酮毒性過大，不適于臨床應用；水提醇沉總黃酮的各個劑量均能不同程度地抑制蛋清所致的大白鼠足趾腫脹，高劑量可極顯著降低腫脹率(P<0.01)，抑制效果與地塞米松磷酸鈉接近。這些說明，仙人掌總黃酮對于急、慢性炎癥均具有良好的抑制作用。

趙烽等[29]研究了從仙人掌中分離的12種黃酮類化合物對LPS/IFN誘導小鼠巨噬細胞釋放NO的抑制作用，通過Griess法測定細胞培養上清液中NO的濃度，從而計算對小鼠巨噬細胞釋放NO的抑制率。結果表明：化合物Ⅱ～Ⅶ在12.5～100 mol·L-1的劑量范圍內可明顯抑制小鼠巨噬細胞釋放NO，并呈現良好的劑量依賴關系；黃酮類化合物C環2,3位雙鍵對NO抑制活性具有關鍵作用，而環上羥基的位置、數目對活性無顯著影響。充分說明了仙人掌黃酮類化合物在炎癥及免疫疾病治療中的應用價值，為臨床應用仙人掌和進一步開發利用仙人掌提供了科學的理論依據。

4.4 其它作用

Liu等[30]研究了仙人掌細胞培養物中B2環脫氧類黃酮合成酶的作用。Chang等[31]對印榕仙人掌(OpuntiadilleniiHaw.)不同部位的抑制作用進行了研究，發現抑制作用大小為：種子>果皮>果肉，并且仙人掌果實中含有大量的黃酮類化合物，對低密度脂蛋白的過氧化作用起到了抑制作用。仙人掌黃酮類化合物還具有抑制大鼠離體腸管蠕動的作用。

5 結語

(1)提取方法 采用乙醇提取仙人掌中黃酮類化合物，存在提取液粘稠、色素含量高、過濾困難、提取率低、耗時長、浪費大等問題。加入纖維素酶和果膠酶，雖然會使溶液透明、提取率升高，但成本也相應增大，難以滿足工業化生產的要求。因此必須加快對仙人掌黃酮類化合物提取方法的研究，找到一條既經濟實惠又安全可靠的新途徑。

(2)成分及作用機理 目前，對于仙人掌的臨床應用研究較多，而且大多數都是對于醇提液和水提液的研究，而對提取液具體成分的研究很少，作用機理也尚不清楚。

(3)藥理作用 對仙人掌中黃酮類化合物的藥理作用研究涉及鎮痛、抗炎、抗氧化和抑菌等，但目前主要是針對抗氧化作用的研究，而其它藥理作用的研究還有待進一步深入。

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