辣木中功能性成分提取及產品開發的研究進展

劉鳳霞，王苗苗，趙有為，徐曉云，潘思軼

（華中農業大學食品科學技術學院，湖北 武漢 430070）

辣木中功能性成分提取及產品開發的研究進展

劉鳳霞，王苗苗，趙有為，徐曉云，潘思軼*

（華中農業大學食品科學技術學院，湖北 武漢 430070）

辣木是一種營養極其豐富、功能神奇的植物資源，其根、莖、葉、花、種子、枝和樹皮等均有重要的開發利用價值。本文綜述近幾年來辣木中主要功能性成分：辣木籽油、辣木黃酮及多酚、多糖及苷類、辣木蛋白等的提取及辣木系列產品開發的研究進展，并對我國辣木的開發利用前景進行展望。

辣木；功能性成分；提取；產品開發

辣木（Moringa oleifera，或drumstick tree、horseradish tr ee），為辣木科辣木屬多年生植物，是原產于印度北部喜馬拉雅山南麓的速生樹種，耐旱力強，喜生于砂壤土[1]。多年來，辣木被西方科學家譽為上帝賜給人類的珍貴禮物，人們把這種禮物叫做“奇跡之樹（miracle tree）”。辣木的根、莖、葉、花、種子、枝和樹皮均含有豐富的營養和藥用成分，是高蛋白質、高鈣、高鉀、高鎂、高纖維、高維生素、低脂肪、低膽固醇，能增加體力、減肥健身、降血壓、控制糖尿病、克服失眠、治療貧血、抑制病菌的優質保健食品原料[2]。Discovery健康頻道報道了加州大學安賀許教授對辣木的高度評價：“辣木是一種完美植物，它含有豐富的蛋白質、維生素及氨基酸及其他營養成分，不僅是發達國家素食者的理想食物，還是貧窮地區婦女和兒童的天然營養庫”[3]。

中國最初引種辣木始于20世紀60年代初云南，但最初是作為藥用植物，種植規模較小[1]。隨后，認識到辣木重要的營養和藥用價值，越來越多的地區開始重視辣木的引種培育及開發利用，到目前為止在我國臺灣、廣東、廣西和福建等地均有辣木種植基地。近幾年來，國家對辣木的引種及研究開發表現出了高度的重視，2006年10月，我國“十一五”規劃確定將辣木作為“商品林定向培育及高效利用關鍵技術研究”重點研究對象之一[4]。2012年11月，我國衛生部批準辣木葉作為新資源食品[5]，隨后中國熱帶農業科學院成立辣木研究中心，加快新品種培育、栽培及病蟲害防治新技術的研究推廣[6]。到2014年7月，習近平訪問古巴時將辣木種子作為國禮贈送給古巴革命領導人菲德爾·卡斯特羅，宣布成立古巴-中國辣木科技合作中心，辣木在中國名聲大噪[7]。

早期關于辣木的研究，多集中在其傳統利用（食用和藥用）、育種和栽培技術、飲水凈化[8]及作為植物蛋白飼料[3]方面，目前為止，在這些方面的綜述也比較多，本文中將不再贅述。近幾年來，在人們日漸重視追求健康和預防各種文明病的大環境中，研究學者們對辣木中功能性物質的提取、分離及其對人體建康的作用機理方面則更為關注，更加注重辣木的營養價值和保健功能，將辣木作為加工食品的原料，提取功能性成分，開發保健食品。本文將重點對近幾年來國內外對辣木功能性成分的提取及相關產品的開發研究進展進行綜述，以期為我國辣木資源深度開發利用提供有用信息。

1 辣木中的主要功能性成分

1.1 脂肪酸

辣木種子中含有豐富的油脂：辣木籽油（含量42%～54%），呈淡黃色，具有無味、不易膠黏、不易腐敗等優良特性。研究表明，辣木籽油中含有豐富的脂肪酸，其脂肪酸的種類組成與橄欖油不相上下，但不飽和脂肪酸比例更高（不飽和脂肪酸含量約為82%，其中油酸含量高達70%），因此被認為是優質的食用油來源[9]。

1.2 蛋白質和氨基酸

辣木蛋白是一種很有開發價值的功能性成分，研究證實，辣木葉及種仁中蛋白質含量為牛奶的4 倍，辣木片干粉中含有27.1%的粗蛋白質。因此，辣木不僅是發達國家素食者的理想食物，還是貧窮地區婦女和兒童的天然營養庫。另外，辣木中含有多種人體必需的氨基酸，尤以賴氨酸和蘇氨酸含量最高[10]。

1.3 黃酮和多酚類化合物

辣木不同器官中均含有一定量的黃酮類化合物，其中以花柄中含量最多，根中最少，含量變化范圍為0.53%～4.47%[11]。據大量的文獻報道，辣木葉的水提物或醇提物具有顯著的抗菌[12]、抗炎[13]、抑制人體癌細胞增殖并促進其凋亡[14]、清除人體內自由基、抗氧化[15-16]及減輕γ射線輻照對小鼠引起的氧化損傷[17]等作用，這主要是由于提取液中富含多酚類（槲皮素、山萘酚、綠原酸等）和黃酮類化合物的作用。

1.4 多糖

辣木多糖為辣木中重要的有效成分之一，辣木不同器官的多糖含量以根中最多，葉柄中最少，其含量變化范圍為8.16%～33.61%[18]。

1.5 維生素

辣木葉含有豐富的維生素，其中VC、VE、葉酸、泛酸和生物素等含量較高。據報道，辣木葉中VC含量是柑橘的7 倍、VA含量是胡蘿卜的4 倍。研究證實，100 g的辣木葉中含155.67 mg VE，每日攝入25 g辣木葉粉就能完全滿足不同人群攝入VE所需的量[3]。

1.6 其他

除上述常見的功能性成分外，辣木中還含有多種無機元素，其中Ca、K、P、S、Mg含量均較高。辣木葉中所含的K是香蕉的3 倍，Fe是菠菜的3 倍[19]。100 g辣木葉粉里Ca、Fe、K含量分別為奶粉和黃豆粉的3.49、11.28、3.92 倍和11.39 、1.67、0.93 倍[3]。

2 辣木中功能性成分提取及其生物活性研究進展

近幾年來，國內外對辣木的研究多集中在對其中功能性成分的提取、分離、鑒定及相關生物活性的研究，其中對辣木籽油、辣木黃酮及多酚、多糖及苷類、辣木蛋白等功能性成分提取分離是當下研究的熱點。

2.1 辣木籽油

傳統的辣木籽油提取主要是通過螺旋擠壓和有機溶劑等方法，然而前者存在出油率低，后者雖然可保證較高的出油率但存在有機溶劑殘留的問題，因此新型提取技術的研究是促進辣木籽油工業化生產的重要因素。Ruttarattanamongkol等[20]報道，超臨界CO2可有效地用于辣木籽油的提取，35 MPa/30 ℃條件下提取率最高，達到75.27%；提取壓力、溫度、時間均對辣木油的提取率有顯著影響，其中溫度影響最大[21]，而一定溫度條件下，辣木籽油在超臨界CO2中的溶解度隨壓力的增加和提取時間的延長而增大[22]。另外，為進一步提高提取率，Nguyen等[23]首先應用乙醇對辣木籽進行預處理，再進行超臨界CO2提取，出油率可提高10%。

除了作為食用油，由于其優良特性辣木籽油還被廣泛應用于化妝品、潤滑油和生物燃油等的制備。據報道，辣木籽油中游離脂肪酸含量較低（0.35%～0.60%），因此，在堿性條件催化下可實現一步轉化為生物燃料[9,24]，另外也有以硫酸氧化錫作為多相催化劑催化辣木籽油生成生物燃料的報道[25]。以辣木籽油為原料制備的生物燃料，油酸含量高（＞73%）、多聚不飽和脂肪酸含量很低（＜1%），因此其熱氧化穩定性極高；但由于濁點和傾點較高（10 ℃和3 ℃），也一定程度上限制了其在低溫條件下的使用[9,25]。

國內對辣木籽油的研究還停留在提取純化及生物活性研究階段，對辣木籽油的深度利用還有待進一步加強。段瓊芬[26]和馬李一[27]等應用不同提取技術（超聲波輔助溶劑萃取、超臨界CO2萃取法、水酶法）提取辣木籽油，并對辣木籽油的抗氧化穩定性和其對家兔皮膚創傷的保護作用[28]及對小鼠抗紫外線損傷的保護作用[26]進行了驗證性研究。余建興[29]以辣木種子為原料，對辣木籽油提取技術、抗氧化穩定性以及輔助降血脂作用進行系統的研究，表明超聲波輔助提取技術是理想的辣木籽油提取方法，粗脂肪含量37.2%，常溫下避光貯存的辣木籽油貨架期可達400 d，有很好的輔助降血脂功能。劉冰等[30]研究發現辣木籽油對糖尿病、腦病表現出良好的神經保護作用。

2.2 辣木黃酮及多酚類化合物

Vongsak等[16]應用不同的提取技術（擠壓、煎煮、浸泡、滲流和索氏提取）提取辣木中的多酚及黃酮類物質，發現70%的乙醇溶液浸泡提取可獲得最大的提取率，同時提取液的抗氧化活性也最高。然而通常情況下由于溶劑萃取法中使用的有機溶劑易引起環境及食品污染，科學家們對新型的綠色提取技術也進行了探索性研究，Matshediso等[11]采用高壓熱水法提取辣木葉中的黃酮和多酚類化合物，并對提取工藝進行了優化，有效地避免了由于有機溶劑殘留導致的產品品質問題。

國內學者也對辣木黃酮及多酚進行了系列研究，主要針對提取工藝的優化及生物活性的驗證。張濤等[31]等證明超聲波能顯著提高辣木葉中總黃酮的浸提效果，并確定了超聲波提取辣木葉黃酮的最佳工藝：水為溶劑，室溫超聲40 min，工作間歇比2 s/2 s，循環泵25 r/s，超聲功率1 200 W，總黃酮提取率為96%。孫鳴燕[18]和陳瑞嬌[32]等采用乙醇回流法研究辣木葉總黃酮的提取效果，并對辣木葉黃酮降低小鼠血糖水平的作用進行了驗證性研究。

2.3 辣木多糖和苷類化合物

梁鵬等[33]以辣木莖葉干粉為原料，以水為提取溶劑對辣木莖葉中的植物多糖進行提取，并且對其提取物進行體外功能實驗，證明了辣木多糖的抗氧化活性。孫鳴燕[34]采用苯酚-硫酸法探討了辣木葉齡、器官、產地、采收期、管理水平、朝向等與辣木葉多糖含量的關系。

糖苷類化合物是單糖半縮醛羥基與另一個非糖分子的羥基、胺基或巰基縮合形成的含糖衍生物，是辣木中存在的另一種重要的功能性成分。芥子油苷（硫代葡萄糖苷）是一類葡萄糖衍生物的總稱，廣泛存在于十字花科等植物中。據報道，辣木中的芥子油苷存在于辣木葉的甲醇或水提取液中，具有抗菌、抗炎、抗癌的作用，F?rster等[35]用甲醇提取辣木葉中芥子油苷，醋酸銨為緩沖液進行高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）測定，建立了一種辣木芥子油苷的提取及定量新方法，有效地避免了天然芥子油苷的轉化和降解。芥子油苷本身是一種穩定的化合物，但在硫苷酸酶的催化作用或加壓熱處理條件下會發生降解并生成多種降解產物，如異硫氰酸鹽類物質。Waterman等[36]以天然黑芥子硫苷酸酶催化辣木葉水提濃縮液中芥子油苷轉化為異硫氰酸鹽，并發現得到的異硫氰酸鹽具有減輕慢性疾病中輕度炎癥的功效。

2.4 辣木蛋白

目前為止，有關辣木蛋白在飼料、凈水等方面的應用報道較多，本文不再贅述，此處主要針對新型辣木蛋白在其他方面的應用研究進行綜述。

植物凝血素是一種與細胞質膜上的特定碳水化合物結合的植物糖蛋白，能加速動物淋巴細胞的繁殖和紅細胞的凝結。Katre等[37]發現辣木中含有一種植物凝血素（Moringa oleifera lectin，MoL）能夠促進人、兔凝血，且其促凝性受特異性糖蛋白的影響。Santos等[38]從辣木種子中提取純化出另一種新型的植物凝血素蛋白（coagulant Moringa oleifera lect in，cMoL），該蛋白具有較強的熱穩定性及pH值穩定性，100 ℃條件下可穩定存在7 h，可作為天然凝聚劑用于污水處理。Luz等[39]對cMoL的具體結構及其凝血功能進行了表征，結果表明cMoL由101 個氨基酸組成，等電點11.67；同時發現cMoL可有效地延長凝血時間，這也是目前為止辣木中發現的唯一具有抗凝血作用的蛋白。

另外，有報道表明，辣木還可作為蛋白酶抑制劑的重要來源。Bijina等[40]對辣木中的蛋白酶抑制劑進行了分離、純化和特性表征，表明辣木中提取的蛋白酶抑制劑在pH 7、溫度40 ℃條件下活性最高，屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑家族，可作用于如胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶等，因此辣木可作為重要的抗蟲害、抗病毒和抗癌藥物的原料。同時，該蛋白酶抑制劑還可作為海產品保鮮劑，防止海產品貯藏過程中蛋白質的水解[41]。而Sashidhara等[42]從辣木根中提取出半胱氨酸蛋白酶抑制劑，并證明其具有抗炎和鎮痛的作用。

國內對辣木蛋白的研究缺乏針對性，主要研究不同提取技術對辣木中總蛋白提取效果的影響。闞歡等[43]以辣木葉粉為原料，采取復水、均質、浸提及等電點法，提取其中的蛋白質，提取率達到70%。而熊瑤[10]采用不同的方法提取辣木葉中的蛋白質，發現復合蛋白酶法提取效果最好，微波法提取時間最短。

2.5 其他

Satish等[44]證明辣木根的熱水提取物具有一定的抗誘變活性，Jaiswal[45]和Yassa[46]等發現辣木葉的水提取物具有降血糖的作用，Choudhary等[47]發現辣木根和辣木樹皮的乙醇提取物具有抗潰瘍的作用，辣木葉的乙醇提取物具有鎮靜催眠、抗驚厥的作用，可以肯定這些作用與辣木提取液中所含有的活性成分密切相關，但上述作用的具體機理尚待進一步研究。

3 辣木系列產品開發研究進展

由于辣木中含有豐富的功能性成分，近年來人們對辣木系列產品開發研究的興趣日趨濃厚，根據國內外辣木研究、開發的趨勢和市場，辣木產品的開發利用主要集中在以下幾個方面。

3.1 傳統食品

辣木的全株幾乎都具有食用價值，尤其可作為嬰兒及哺乳期婦女的營養食品。世界各國都有用辣木烹制食物的習慣。在馬來西亞，辣木種子被用來直接食用，嫩葉可被做成涼拌菜、蔬菜咖喱等；在孟加拉國、馬爾代夫、泰國、柬埔寨等國家，辣木葉是當地一種常見的蔬菜，也可被做成調味料供日常使用。2007年，菲律賓參議員提議將辣木作為本國優先種植作物推廣種植。

在我國辣木主產區，辣木也作為一種蔬菜被廣泛食用，被加工成各種食物如辣木營養面、辣木健康餅、辣木湯、辣木炒菜等。辣木葉作為蔬菜鮮食的同時，也被干燥后加工成辣木粉，馬李一等[48]研究了不同干燥方法對辣木葉營養價值（礦物質、維生素、蛋白質及粗脂肪等）的影響，結果表明在辣木葉各種干燥方法中，冷凍干燥方法對辣木葉礦物質元素、蛋白質和粗脂肪含量的影響較小，微波法和紅外線干燥法對VC、VE 和VB2含量破壞最小。

Teixeira等[49]報道，盡管辣木葉中含有豐富的蛋白質，但大部分蛋白溶解性低、吸收利用率低，因此辣木葉是否適合作為人類飲食中蛋白質來源還需進一步研究。也有報道稱辣木根中可能含有生物堿如辣木素、辣木種子中含有一定的生物堿和皂角苷，食用不當會引起流產，大量攝取甚至危及生命，因此對辣木作為傳統食品的安全性評價研究也顯得很有必要[50]。

3.2 功能食品

如上所綜述，辣木中含有豐富的天然活性成分，因此辣木除了可作為一種新穎適口的熱帶蔬菜開發外，更重要的價值在于加工、開發出形式多樣的功能食品或添加劑，以適應市場，獲取較高的經濟效益。

在美國、英國、澳大利亞等一些發達國家對辣木研究投入較大，在美國華盛頓大學、普渡大學、英國萊斯特大學等均設有專門研究辣木的機構，市場上已有辣木膠囊、辣木片劑、辣木油、辣木營養粉、辣木保健茶等成熟產品。

我國對辣木功能性食品的開發方面相對滯后。段瓊芬等[51]采用辣木籽油為基質，輔以植物甾醇等功效成分，研制出了一種天然的解酒產品辣木解酒護胃膠囊，并對其抗醉酒功效進行初步動物實驗，證明該產品有抗小鼠醉酒的作用。賀銀鳳等[52]以脫脂奶粉為主要原料，添加辣木汁，研制出辣木風味營養型酸奶。熊瑤[10]從辣木葉中提取蛋白，研制并確定了清型辣木蛋白飲料和辣木蛋白奶茶的最佳配方。闞歡[53]以辣木葉為原料，選用超微粉碎機粉碎辣木葉粉，利用聚乙烯吡咯烷酮的水溶液對辣木葉粉進行制粒、壓片、制備辣木葉片劑，產品有辣木葉清香味、硬度適中、具有較好的溶解性和分散性，微生物指標符合國家衛生標準。隨著辣木成為研究熱點，中國多家生物科技有限公司也開始投入研發辣木系列產品，主要包括辣木茶、辣木酒、辣木湯料、辣木營養粉、辣木酒、辣木片劑、辣木膠囊、辣木罐頭等，部分辣木產品已可見于中國市場，但相比國外市場仍是鳳毛麟角。

3.3 飲水處理劑

辣木活性凝結成分能除去99%的細菌，處理后的飲用水沒有副作用，是最有希望的天然凝聚劑，通常辣木種子榨油后其中可用作凈水處理的生物活性蛋白并未減少，因此生產辣木籽油后的油餅可進一步加工成飲水處理劑[54]。隨著工業的發展，工業廢水污染嚴重，故開發辣木飲水或廢水處理劑有良好的產品市場前景[55]。國內外已有許多辣木凈水蛋白方面的研究，對其綜述也較詳盡[3]，本文中不再贅述。

3.4 日化用品原料

辣木成熟種子含38%～40%的非干性油，其中油酸占73%以上[29]。辣木籽油性質穩定，未精煉辣木籽油的油脂氧化誘導期（在120℃時）是橄欖油的9倍，精煉辣木籽油的油脂氧化誘導期是橄欖油的2.5倍，脂肪酸種類與橄欖油的相似，不易發生氧化腐敗，是化妝品的優良原料[28]。

目前，辣木提取液已廣泛用于膏霜、乳液、面膜、洗發護發、眼部等化妝品美容領域，如辣木多效洗發原液、沐浴液、辣木潔面素、辣木拉絲面膜、辣木潤膚霜、辣木補水日霜、辣木晚霜、辣木去痘霜等新產品豐富了人們的需求[3]。

3.5 其他產品

辣木全株都可作為高蛋白植物性蛋白飼料，提取油后的油餅含58.9%的粗蛋白；樹干是造紙工業很好的原料；根部含有0.2%的生物堿，特別是辣木素和鳳尾辣木素有明顯的殺菌作用，可開發成天然清潔劑和生物農藥；廢棄的殘渣可作為土壤改良劑和有機肥[3]。

4 結 語

作為一種具有豐富營養組成及藥用價值的植物，辣木具有極大的開發潛力，而我國僅在廣東、廣西、云南、海南、臺灣有種植，且種植規模小，因此要適當加快良種引進，實行規范化栽培，為辣木的深度開發利用提供優質原料資源。近幾年來，國內的研究學者對辣木各部分活性成分的提取及其作用進行了一定的探索性研究，但其具體作用機制還有待于進一步深入。在產品開發方面，辣木食品在歐美早已成為流行的保健食品，而我國對辣木系列產品的開發仍不成熟，隨著世界經濟的發展，國內對辣木諸產品的需求量將越來越大，因此辣木產品的開發在我國功能食品市場上具有極大的潛力。另外，考慮到辣木保健食品的生產成本，應加強開發高效、低耗的活性成分提取分離技術以降低生產成本、提升產品品質。

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Extraction of Functional Components from Moringa oleifera and Development of Moringa oleifera-Based Products

LIU Fengxia, WANG Miaomiao, ZHAO Youwei, XU Xiaoyun, PAN Siyi*
(College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)

Moringa oleifera is a miraculous plant with high nutritional value. Almost all parts of this plant including roots, stems, leaves, flowers, seeds, branch and bark are reported to have important medicinal values. This article reviews the recent progress made in the extraction of func tional components from Moringa oleifera, including seed oil, phenolics and fl avonoids, polysaccharides and proteins, as well as in the development of Moringa oleifera-based products. Furthermore the application prospect of Moringa oleifera in China is discussed as well.

Moringa oleifera; functional components; extraction; product development

TS202.1

A

1002-6630（2015）19-0282-05

10.7506/spkx1002-6630-201519051

2014-12-04

湖北省自然科學基金面上項目（2015CFB390）；中央高校基本科研業務費專項資金項目（2662014BQ055）

劉鳳霞（1987-），女，講師，博士，研究方向為農產品加工與貯藏工程。E-mail：liufxia@mail.hzau.edu.cn

*通信作者：潘思軼（1964-），男，教授，博士，研究方向為農產品加工化學。E-mail：pansiyi@mail.hzau.edu.cn