薏苡仁功能活性成分的研究進展

趙　婕,王明力,2,*,湯　翠,閆　巖,2

(1.貴州大學釀酒與食品工程學院,貴州貴陽 550025;2.貴州大學發酵工程與生物制藥省重點實驗室,貴州貴陽 550025)

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薏苡仁功能活性成分的研究進展

趙婕1,王明力1,2,*,湯翠1,閆巖1,2

(1.貴州大學釀酒與食品工程學院,貴州貴陽 550025;2.貴州大學發酵工程與生物制藥省重點實驗室,貴州貴陽 550025)

薏苡仁中富含不飽和脂肪酸和多種活性成分,是一種集營養、保健于一體的藥食兩用佳品。本文綜述了薏苡仁的營養價值、功能特性和保健性能,討論了近年來對薏苡主要活性成分的研究結果,并對其開發應用進行了展望。

薏苡仁,活性成分,功能特性

薏苡仁(SemenCoicis,Coix Seed)俗稱米仁、六谷子,又名薏仁、薏米、苡仁等,是單子葉禾本科植物薏苡干燥成熟的種子[1]。薏米性涼,味甘淡、無毒,在中國古代就作為草本藥物加以利用,《本草綱目》中有這樣的記載:米能“健脾益胃,補肺清熱,去風滲濕。炊飯食,治冷氣。煎飲,利小便淋”[2]。薏苡喜陰喜濕,但能耐澇耐旱,在我國長江以南(貴州、廣西、福建和臺灣[3])、泰國、越南和老撾有大面積的栽種,種植資源豐富[4]。薏苡仁中含淀粉60%～65%、多糖5.28%、蛋白質18.31%、脂肪5.61%[5]。此外,還含豐富的B族維生素和磷、鐵、鈣、鋅、鉀等多種礦物質,其營養價值在禾本科植物中占第一位,被譽為“世界禾本科植物之王”[6]。由于薏苡仁營養物質豐富,又兼有多種有益活性成分,具有突出的醫療保健作用而成為學者們研究的熱點。因此,本文對近年來薏苡仁活性成分及其功能特性的研究結果做一簡要概述,旨在為薏苡仁的綜合開發利用提供一定的參考。

1　營養價值

迄今為止,已經有很多對薏苡仁營養成分的研究成果,分析方法也從傳統的化學法改進為高效液相色譜法、近紅外光譜成像技術等快速檢測法。王穎[7]用高效液相色譜法對薏苡植株的根、莖、葉、種仁、種皮和外殼6個不同部位進行了營養成分分析,結果表明:種仁的VB1和VB2含量均高于大米,種仁和葉中均含有常見的17種氨基酸,包括7種必需氨基酸(色氨酸缺乏)和10種非必需氨基酸;其他部位含有16種氨基酸,同時脂肪酸分析顯示種皮、莖、葉的不飽和脂肪酸相對含量達到70%以上。Liu 等人[8-9]則采用近紅外光譜成像技術快速檢測薏苡仁中營養成分,實驗測出薏苡仁中含脂肪7.12%,蛋白質14.48%,總纖維2.26%,鉀2991.9 mg/kg,磷1761.1 mg/kg,硫3965.8 mg/kg、鎂1759.1 mg/kg。薏米糠是薏米加工成精米時除去的外部物質,即薏苡仁的種皮,占整個薏米總質量的6%～10%,含油量在23%～25%,比薏苡仁的含油量高出許多,其中油酸和亞油酸分別占總油脂含量的50%和30%[10],Xiao[11]用高效液相色譜法測定薏苡仁中的亞油酸,也得到同樣的實驗結果。此外,薏米糠中還含有植物甾醇、烷醇和油酰三種功能性油脂[4]。根據以上的研究結果可以得出,薏苡仁含有多種氨基酸、礦物質和油脂類物質,具備較高的營養價值和學術研究價值。

2　薏苡的功能活性成分

2.1抗癌、抗腫瘤活性成分

早在1957年,日本學者中山宗春[12]首次發現荷瘤小鼠腹腔注射薏苡仁乙醇提取物能抑制Ehrlich腹水癌細胞的增殖。自此,越來越多的學者致力于研究薏苡仁的抗癌和抗腫瘤活性。直到1995年,薏苡仁油注射用乳劑即康萊特注射液(薏苡仁油質量分數10%)被國家正式批準用于癌癥的治療[13]。現代臨床實驗證實:薏苡仁在體內外有明顯的抗腫瘤作用,對癌細胞的殺傷功能接近化療西藥,在預防和治療癌癥方面均有很好的功效[14]。

對薏仁油抗癌活性的研究一直是學者們關注的重點,其抗癌機制主要有抑制腫瘤血管形成、促進細胞凋亡、抑制細胞增殖、抑制相關酶的表達及降低酶活等幾個方面[15]。Wang[16]將薏苡仁酯作用于胃癌BGC-823細胞24 h,然后用RT-PCR法和Western-blot法檢測細胞中的CD44和CD133的含量來探索其抗癌機制,結果顯示薏苡仁酯能以劑量和時間依賴的形式引起細胞中CD44和CD133表達水平下降,從而有效地抑制胃癌 BGC-823細胞的增殖。進一步的研究還發現,薏仁油不僅能有效抑制胃癌細胞的擴散,還能減輕化療對機體產生的毒副作用[17]。尹蓓[18]通過流式細胞術研究KLT(主要成分為薏仁油)對肝癌的作用機制,發現經KLT處理后的肝癌細胞阻滯于G2/M 期,且細胞晚期凋亡較明顯。此外,薏仁油還具有抗白血病細胞和腎癌細胞的增殖[19]、抑制卵巢癌細胞株SK0V3的生長[20],促進人乳腺癌細胞系MCF-7的凋亡[21]等功效。

除薏仁油外,大量的研究表明:薏苡不同部位的甲醇提取物同樣具有良好的抗癌活性。Lee、Lu等[22-23]用IR,MS 和NMR法從薏米糠的甲醇提取液中分離、鑒定出5種內酰胺類抗癌活性成分,體外實驗證實該類物質對肺癌細胞A549、直腸癌細胞HT-29和COCO 205細胞有較強的抗增殖作用,大鼠實驗數據顯示:薏米糠的甲醇提取物對癌細胞的半抑制濃度28.6～72.6 μg/mL。而薏苡仁的甲醇提取物則以誘導細胞周期停滯和細胞凋亡這兩種形式有效的抑制肺癌細胞A549的增殖,且在體內呈現濃度依賴性[24]。薏苡仁殼的甲醇提取物通過控制細胞凋亡過程來抑制人體等原蟲淋巴瘤U937細胞的增殖[25]。此外,郭圣奇[26]用薏苡莖水提取物以灌胃給藥的方式處理肝癌H22荷瘤小鼠,也能明顯的抑制肝癌H22細胞增殖。由以上的研究結果可知,薏苡渾身是寶,除了薏苡仁油,薏苡中還含有其他抗癌活性物質,探索和研究薏苡不同部位和組織的不同溶劑提取物,對癌癥新藥物的研制和獲取有深遠的意義。

而Shih[27]用脫殼的薏苡仁直接喂養腹腔注射了結腸靶向致癌物--氧化偶氮甲烷的大鼠五周,顯著降低了變異隱窩病灶的數量,達到抑制結腸癌早期癌變活動的效果。薏苡仁作為藥食兩用食品,采用日常飲食的方式,也能起到一定的抗癌保健效果。

2.2抗炎活性成分

炎癥是機體對刺激的一種防御反應,通常情況下是有益的,但對人體自身組織的攻擊、發生在透明組織的炎癥也是有害的。用不同的溶劑萃取薏苡,能夠得到不同的抗炎活性成分。薏米糠的乙酸乙酯提取液中含有的活性成分(桔皮素、川陳皮素、對羥基苯甲酸),既對NO、iNOS、COX-2的表達有強烈抑制作用,又能抑制促炎基因IL-6和TNF-a在RAW264.7細胞系統中的分泌;且進一步的熒光素報告基因分析顯示:該提取物中的抗炎活性成分,可能會抑制NF-kB的轉移活性,從而發揮抗炎功效[28]。黃酮類物質也具有良好的抗炎效果,Chen等人[29]從薏米糠的乙醇萃取液中分離、鑒定得到有助于抑制IL-6和TNF-α表達,且具有抗炎活性的黃酮類物質,包括新發現的橙酮、査耳酮、黃烷酮、大豆異黃酮和二氫査耳酮等。

除了直接提取薏苡中的抗炎活性成分外,新的研究還發現,通過發酵手段也能夠讓薏苡發揮其抗炎功效。Wu[30]運用脂多糖介導的巨噬細胞模型研究了由植物乳桿菌發酵的薏仁豆奶的抗炎活性,發現發酵過程能抑制細胞產生過量的一氧化氮、前列腺素和胞內活性氧,從而顯著增強其抗炎活性;還可以阻止NF-kB基因激活來抑制促炎基因的表達。該項研究表明:通過發酵處理得到的薏苡仁發酵產物可以作為預防炎癥相關疾病的潛在手段。

2.3抗氧化活性成分

抗氧化作用主要表現在對體內多余自由基離子的清除。薏苡中含有具備抗氧化能力的活性成分,且不同組織所表現出的抗氧化活性不同。與薏仁其他部位(薏仁種皮、薏米糠和薏仁米)的甲醇提取物相比,薏仁殼的甲醇提取物表現出較強的超氧陰離子清除活性[25],Kuo[31]用色譜分析法進一步分離、鑒定出包括松伯醇、丁香酸、阿魏酸、丁香脂素、4-酮松脂酚和木酚素在內的6種有較強自由基清除活性的酚類物質。Manosroi[32]用60 ℃的水提取薏苡根得到低聚果糖,體外抗氧化實驗證實該提取物對DPPH的清除率與VC對脂質過氧化的抑制力相似。用不同的溶劑提取薏苡,提取物的抗氧化活性也不同。與丙酮提取物和水提取物相比較,脫脂薏仁的正丁醇提取物抗氧化活性最強[33]。薏苡具有抗氧化潛力,應積極研發新型食品和其他美容護膚產品,最大限度進行綜合開發利用,充分發揮其功效。

發酵過程能夠有效的改變薏苡中的成分組成和含量,Tseng[34]發現經紅曲霉發酵的拋光薏仁和去殼薏仁與未經紅曲霉發酵的拋光薏仁和去殼薏仁相比,前者的抗氧化活性、還原力、對自由基DPPH的清除率及總酚含量均高于后者。說明經微生物發酵后的薏仁能夠更好的表現出其生理活性,具有廣闊的研究價值和應用潛能。

2.4抗過敏活性成分

過敏反應是一種由于外來的抗原物質與體內特異性抗體結合后由肥大細胞、嗜堿粒細胞釋放大量過敏介質而造成免疫功能失調癥,嚴重的過敏反應能夠引起機體休克甚至死亡。研究表明腫瘤壞死因子(TNF-α)和β氨基己糖苷酶與變態反應有關,Chen[35]探討了薏仁殼提取物對TNF-α的生成及大鼠嗜堿性白血病細胞(BRL-2H3)釋放β氨基己糖苷酶的抑制作用。實驗表明,薏苡仁殼的醇提取物能抑制IL-4和IL-6以及TNF-α在細胞中的分泌,實驗還測得其對組胺的半抑制濃度為75～100 μg/mL。進一步研究說明抗敏機理為:活性物質(4-羥基苯乙酮和對香豆酸)通過調節BRL-2H3細胞中的ERK信號傳遞來抑制過敏反應的發生。薏仁對免疫系統的有益作用對增強機體免疫力、抗過敏藥物研制具有潛在價值。

2.5類雌激素活性成分

薏苡仁中含有類雌激素作用的物質,可以促進體內雌激素和黃酮的生成。Wu[36]發現帶殼薏仁的乙醇-乙酸乙酯提取物(AHE-EA)通過調節靶細胞相關類固醇在卵巢細胞中的產生來降低多囊卵巢綜合癥模型大鼠體內的雄酮二烯水平,減弱卵巢的氧化應激反應和炎癥反應,進一步的HPLC-MS鑒定出AHE-EA中對高水平的雄酮二烯表現出強抗性的為5,7-二羥基色原酮、甘草素、異甘草素和高圣草素四種活性成分。薏苡仁油軟膠囊對于提高臨床上晚期雄激素非依賴性前列腺癌的控制水平具有較大潛力[37]。

3　薏苡的保健功效

3.1改善腸道菌群、抑菌

近年來,腸道菌群與人體健康已經成為科學家們研究的熱點問題。Nishimuraa研究了酶解后的薏仁產品對人體腸道菌群的作用。實驗組每日食用酶解后的薏苡仁500 mg,持續4個周,設置空白對照組,同時定期檢查血液學并分析腸道菌群,測定結果為:實驗組糞便中擬桿菌數量顯著增加;這說明酶解后的薏苡仁能有效改善人腸道菌群比例[38]。Chiang[39]也發現薏苡仁能夠顯著影響腸道細菌的生長,并進一步影響大鼠胃腸道的新陳代謝和其他生理功能。

對薏苡抑菌活性的研究較少。日本學者Yukio Ishiguro[40]研究了薏仁的抑菌活性。將凍干的薏仁用甲醇提取,然后經色譜層析和高效液相分離得到目標提取物并進行抑菌實驗。實驗表明:該物質能夠抑制細菌、霉菌和酵母菌的生長,具有廣譜的抑菌活性。韋璐[41]利用離子交換、親和層析、凝膠過濾和反相高效液相色譜法從薏仁種子中分離純化出一種抗植物病原真菌的蛋白,它對鏈格孢菌、綠色木霉和小麥赤霉的半抑制濃度分別為9.15、4.50和12.21 μmol/L,抑制效果較明顯。該蛋白能夠增大細胞壁和細胞膜間隙,使霉菌細胞壁變形、出現孔洞,細胞內容物滲出,細胞器受到嚴重破壞而達到抑菌的效果。

3.2減肥、調節血脂

薏仁油中的植物甾醇能降低血膽固醇,并促進心血管健康[42]。用薏仁油飼喂由飲食引起的肥胖癥小鼠,能夠降低小鼠體內脂肪組織、瘦素和低密度脂蛋白的水平[7]。韓國學者Choi[43]研究了薏仁的減肥機理,薏仁主要通過下調與脂肪生成有關的PPARγ2和 c/EBPα轉錄子水平來減弱由高脂飲食造成的大鼠肥胖癥,降低大鼠體內的脂肪堆積和血清膽固醇含量。Park[44]用薏仁、蒼術和其他幾種中藥制成蒼術薏苡仁湯,能夠有效的減少大鼠腸系膜和腹部的脂肪堆積,取得了滿意的減肥效果。

薏苡仁營養豐富,含有多種具有保健功效的活性成分。除了上述提到的功能外,薏苡仁還有鎮痛止血[45]、祛濕利尿、降血脂、增強細胞毒性、抵抗病毒感染等功效,其應用前景非常廣闊。

4　結論與展望

薏苡作為食藥兩用的“糧藥”之一,被列入第一批藥食兼用名單。近年來,薏苡富含營養成分和生理活性物質的自然屬性受到學術界和消費者的普遍關注,它具有抗癌、抗腫瘤、降血糖、抗炎、抗氧化、抑菌及改善腸道菌群等功效,有重要的開發利用價值。現階段對薏苡的研究大多還停留在實驗理論階段,薏仁加工產品單一,深加工產品鮮見銷售。因此,加強薏苡仁資源的綜合開發利用,重點進行薏苡精深加工及關鍵技術提升的研究,積極研發新型保健食品和強化食品,形成薏苡仁系列功能食品,對推動薏苡產業的健康發展具有重要的意義。

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Research progress in the function of coix seed active ingredients

ZHAO Jie1,WANG Ming-li1,2,*,TANG Cui1,YAN Yan1,2

(1.College of Wine and Food Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China;2.Guizhou Key Laboratory of Fermentation Engineering and Biological Pharmacy,Guizhou University,Guiyang 550025,China)

Coix seed is rich in unsaturated fatty acids and kinds of active ingredients,which has been considered to be a troditional nutrition and health food .This paper had summarized the nutrition ingredients,functional properties and health function of coix seed.Meanwhile,the achievements on biological activeties of coix seed in recent years had been discussed,and finally the prospect about the development and application of coix seed had been described as well.

coix seed;active ingredients;function

2016-03-23

趙婕(1992-)，女，碩士研究生，研究方向:食品資源利用,E-mail：lzzhaojie92@163.com。

王明力(1961-)，女，博士，教授，研究方向:農產品加工與貯藏,E-mail：wmlgycn@163.com。

貴州省中藥現代化科技產業研究開發專項(黔科合中藥字[2011]5077號)； 貴州省重大專項：薏米精深加工產業關鍵技術提升與應用(黔科合重大專項字(2014)6023)。

TS202.1

A

1002-0306(2016)18-0374-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.18.063