山葵生物活性成分及其保健作用的研究進(jìn)展

劉艷全，劉 鵬，蔣珍菊，陳澤平，王征征，李玉鋒

(1 西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，成都 610039； 2巴中市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，四川巴中 636600)

山葵生物活性成分及其保健作用的研究進(jìn)展

劉艷全1，劉 鵬2，蔣珍菊1，陳澤平1，王征征1，李玉鋒1

(1西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，成都 610039；2巴中市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，四川巴中 636600)

山葵作為一種食用保健植物，富含異硫氰酸酯類、腈類、硫氰酸酯類、環(huán)腈類和惡唑烷酮類等多種生物活性成分，特別是其組織中的硫葡糖苷經(jīng)內(nèi)源性芥子苷酶水解產(chǎn)生的異硫氰酸酯類具抗血栓、抗骨質(zhì)疏松、抗癌、抗病毒、抗氧化、輔助降血糖等多種保健作用。文章綜述了國內(nèi)外山葵生物活性成分及其保健作用的研究進(jìn)展，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

山葵；生物活性；保健作用；異硫氰酸酯類

山葵(Wasabiajaponica)為十字花科多年生草本植物，生長條件較嚴(yán)格，易于在1 300～2 500m高寒山區(qū)林陰生長。山葵是一種珍稀辛香植物蔬菜，主要分布在中國大陸、中國臺(tái)灣、日本。在我國，山葵雖然20世紀(jì)90年代才引進(jìn)廣泛種植，但中國藥食史上早已有記載，別名山崳菜、蜀葵、錦葵等。山葵含有豐富的營養(yǎng)成分，在國際市場(chǎng)上是極為珍貴的調(diào)味食品，也是一種重要的食用保健植物，價(jià)格昂貴、市場(chǎng)需求大、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。近年來，國內(nèi)外學(xué)者把重點(diǎn)放在了山葵組織中代謝產(chǎn)物上，研究發(fā)現(xiàn)某些代謝產(chǎn)物具有某些生物活性，尤其是對(duì)異硫氰酸酯類化合物的研究，此類物質(zhì)具有抗血栓、抗骨質(zhì)疏松、抗癌作用、增強(qiáng)免疫力、抗肥胖作用、抗氧化、抗病毒、輔助降血糖等多種保健功能作用[1]。文章主要針對(duì)山葵的生物活性成分及其保健作用進(jìn)行了闡述，為山葵在保健品行業(yè)研發(fā)提供一定的理論依據(jù)。

1 山葵的活性成分

山葵含有豐富的氨基酸、維生素和人體所需的多種微量元素。硫葡萄糖苷(glucosinolates，Gls)是一種含硫的次級(jí)代謝產(chǎn)物，其中以十字花科植物如山葵、花椰菜、辣根中的硫代葡萄糖苷含量最高。這些硫葡糖苷族化合物有1個(gè)共同的結(jié)構(gòu)，以硫氰酸基團(tuán)為中心，通過β鍵連著一分子的D-葡萄糖。硫葡糖苷有許多不同的側(cè)鏈(R側(cè)鏈基團(tuán))，R基團(tuán)的不同，使得硫葡糖苷有不同的性質(zhì)。根據(jù)側(cè)鏈R基團(tuán)的不同，可分為脂肪族硫代葡萄糖苷、芳香族硫代葡萄糖苷和吲哚族葡萄糖苷。硫葡糖苷顯強(qiáng)酸性，一般Gls以鹽的形式存在，因葡萄糖苷基團(tuán)存在，Gls具有親水性溶于水。硫代葡萄糖苷本身并不具備生理活性，當(dāng)植物細(xì)胞受到損傷時(shí)，在植物內(nèi)源酶催化下發(fā)生水解反應(yīng)，生成一分子的葡萄糖和一分子的不穩(wěn)定糖苷配基，該不穩(wěn)定糖苷配基在不同條件下會(huì)降解生成一系列具有生理活性的物質(zhì)，如異硫氰酸酯類(isothiocyanates，ITCs)、腈類(nitriles)、硫氰酸酯類(thiocyamtes，TCs)、環(huán)腈類(epithionitriles)、惡唑烷酮類(oxazolidinones)等化合物[2]。

Gls在酸性條件或二價(jià)鐵離子(Fe2+)存在下，糖苷配基生成腈，有些高級(jí)腈可以用作香料。在表皮特異硫蛋白(epithiospesific protein，ESP)存在下，糖苷配基生成環(huán)硫腈。Gls在中性條件下，糖苷配基生成異硫氰酸酯，當(dāng)G1s母體C-2有一個(gè)羥基(OH)時(shí)，先生成不穩(wěn)定的異硫氰酸酯，接著快速反應(yīng)生成惡唑烷硫酮類。ITCs是指分子中含有N=C=S共軛雙鍵的一類化合物，其分子式可以表示為R-N=C=S(其中R表示不同種類的烴基)，共軛雙鍵中的C原子處于電負(fù)性較強(qiáng)的N、S原子之間，容易發(fā)生極化，擁有高度親電性，能夠與含氨基、羥基、巰基、β-羰基的化合物發(fā)生親核加成反應(yīng)[3]。異硫氰酸酯在一定的條件下進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成其他代謝物，如引哚甲醇、抗壞血酸共軛物等。

2 山葵的保健作用

2.1 預(yù)防血栓作用

血栓是血流在心血管系統(tǒng)血管內(nèi)面剝落處或修補(bǔ)處的表面所形成的小塊，如不溶性纖維蛋白、沉積血小板、白細(xì)胞和紅細(xì)胞都可造成血栓，研究發(fā)現(xiàn)ITCs可以抑制血液中的血小板凝集，防止血液凝固，預(yù)防動(dòng)脈硬化[4]。Morimitsu Y等[5]利用活體小鼠實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)6-甲基已基亞磺酰基異硫氰酸酯(6-MSITC)具有抗血小板凝聚和降低谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶(GST)活性的作用，主要由于分子中含有高活性的巰基(RSH)，而且構(gòu)效關(guān)系實(shí)驗(yàn)推測(cè)硫原子的氧化形式與中央鏈的長度有關(guān)。Uto T等[6]人的體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也表明6-MSITC的中央鏈長度為6或8時(shí)抑制作用最好。

2.2 抗骨質(zhì)疏松作用

骨質(zhì)疏松即骨質(zhì)疏松癥，主要是由于成骨細(xì)胞減少，骨質(zhì)吸收增多，隨著年齡的增加發(fā)病率增加[7，8]。Yamaguchi M等[9-10]研究發(fā)現(xiàn)，山葵葉柄提取液攝入量可能有預(yù)防隨著年齡增長造成的骨質(zhì)流失的作用。當(dāng)葉柄提取液每杯為50mL時(shí)，老年雌性大鼠每天1次，連續(xù)服用7天后，體外和體內(nèi)數(shù)據(jù)顯示血清鈣含量、堿性磷酸酶活性和脫氧核糖核酸(DNA)顯著增加，同時(shí)會(huì)清除放線菌酮(一種蛋白質(zhì)合成的抑制劑)；當(dāng)葉柄提取液(10或20mg/100g)，雌性老年大鼠體重、血清鈣和無機(jī)磷濃度沒有顯著改變。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)山葵葉莖中對(duì)羥基肉桂酸(HCA)可激成骨細(xì)胞的形成和抑制骨質(zhì)吸收，口服HCA可有效預(yù)防和治療由于糖尿病和卵巢切除引起的骨質(zhì)疏松癥。

2.3 抗癌的作用

流行病學(xué)調(diào)查顯示ITCs對(duì)乳腺癌、前列腺癌、肝癌、卵巢癌、胃癌、肺癌細(xì)胞有阻遏和抑制作用，對(duì)白細(xì)胞有殺死的效用。單毓娟等[11]研究表明，ITCS大都具有抗癌作用，主要機(jī)制是ITCS對(duì)改變肝臟和上皮細(xì)胞中Ⅱ相代謝酶的誘導(dǎo)作用，有些也可通過抑制Ⅰ相代謝酶來發(fā)揮抗癌作用。Aoyagi S等[12]利用多變量分析和G-SIMS分析ToF-SIMS植物組織的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)，山葵的黑芥子硫苷酸鉀有效抗菌、抗癌的作用，并解釋黑芥子硫苷酸鉀產(chǎn)生機(jī)制和分布。Nomura T等[13]研究了烷基異硫氰酸酯(MITCs)的抗癌機(jī)制，表明MITCs有可能抑制了表皮生長因子(EGF)受體激酶活性和非受體激酶(激酶激酶C，酪氨酸激酶和鈣調(diào)蛋白依賴性激酶III)的擴(kuò)充。Weil M J等[14]第一次報(bào)道了從山葵根提取的二酰基甘油酯對(duì)環(huán)氧酶(COX-1)和癌癥細(xì)胞生長抑制作用。Nomura T等[15]通過研究人類癌癥細(xì)胞(HCC)發(fā)現(xiàn)6-甲基己基異硫氰酸酯(6-MITC)具有抗癌特性，可顯著抑制包括乳腺癌細(xì)胞和黑色素瘤的細(xì)胞在內(nèi)的特定細(xì)胞的增長。Depree等[16]研究表明，山葵提取液可誘導(dǎo)白血病細(xì)胞、胃癌細(xì)胞的凋亡，抑制細(xì)胞增殖等作用。Kinae N等[17]發(fā)現(xiàn)山葵對(duì)多種誘變劑具有抑制作用，比如2-氨基-3，8-二甲基咪唑并喹啉[MeIQx](存在于燒烤的魚和肉中)、3，4-二氯甲基硅烷-5-羥基-2-呋喃酮[MX]。蒲丹[18]研究山葵提取物對(duì)小鼠巨噬細(xì)胞活化的機(jī)制，表明山葵提取物會(huì)使NO合成顯著增加，從而影響細(xì)胞因子的表達(dá)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)不同成分對(duì)不同的細(xì)胞的抑制機(jī)理也不同，推測(cè)可能是提取物中的不同成分發(fā)生相互作用，對(duì)癌細(xì)胞產(chǎn)生復(fù)雜的影響通路，需進(jìn)一步研究。

2.4 預(yù)防肥胖癥

山葵中的風(fēng)味物質(zhì)具有刺激作用，可促進(jìn)身體內(nèi)過量囤積的脂肪消耗從而達(dá)到預(yù)防肥胖癥和脂肪過多的作用，Kim Y J等人[19]研究發(fā)現(xiàn)，AITC代謝物可影響脂質(zhì)積累，AITC代謝物與谷胱甘肽(GSH)或乙酰半胱氨酸(NAC)結(jié)合之后生成GSH-AITC和NAC-AITC，此結(jié)合物有效地抑制脂肪和脂肪前體3T3-L1形成，抑制γ-PPAR、α-C/EBP和FAS的表達(dá)。同時(shí)表明AITC幾乎完全在肝臟代謝，以硫醇尿酸排出。Yamasaki M[20]研究山葵熱水提取物抗肥胖效果，發(fā)現(xiàn)提取物可抑制肝臟和白脂肪組織的脂質(zhì)積累，主要是影響脂類代謝相關(guān)基因表達(dá)，比如瘦素(促使機(jī)體減少攝食，增加能量釋放，抑制脂肪細(xì)胞的合成，進(jìn)而使體質(zhì)量減輕)、γ-PPAR和α-C/EBP。Ogawa等人[21]研究山葵抗肥胖的機(jī)理，發(fā)現(xiàn)山葵葉子通過抑制脂連素(一種調(diào)節(jié)糖脂代謝、抗炎癥反應(yīng)、抗動(dòng)脈硬化的特異性蛋白激素)和增加胰島素抗性預(yù)防肥胖癥。研究表明，添加山葵提取物后對(duì)肥胖癥都有一定的緩解作用，不同的試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂赡軙?huì)造成試驗(yàn)結(jié)果的差異，山葵具有預(yù)防肥胖癥的機(jī)理至今還不是很清楚，仍需要進(jìn)一步研究。

2.5 抗氧化作用

氧化會(huì)對(duì)組織器官造成損傷，Kinae N等[17]山葵中ITCs具有過氧化物酶活性，可以抗氧化和超氧化物清除能誘導(dǎo)Ⅱ相解毒酶的生成，從而抑制體內(nèi)的氧化過程。Shin S等[22]研究發(fā)現(xiàn)，山葵的不同部位的氧化能力不同。Korenori Y[23]闡明氧化能力與6-MTITC分子調(diào)節(jié)核轉(zhuǎn)錄因子E2-相關(guān)因子(Nrf2)、ECH協(xié)助蛋白1(Keap1)、咽酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP)生成中輔酶Ⅱ及醌氧化還原酶1(NQO1)的表達(dá)有關(guān)，其中NQO1、Nrf2、Keap1蛋白用免疫印跡檢測(cè)，結(jié)果表明，6-MTITC通過穩(wěn)定Nrf2和增強(qiáng)Keap1促進(jìn)NQO1表達(dá)，從而減少氧化反應(yīng)。

2.6 潤腸通便作用

王曉瓊等[24]探討了山葵葉、葉柄混合物的潤腸通便作用及功效物質(zhì)，表明山葵葉、山葵葉柄混合物的膳食纖維且可溶性的膳食纖維(SFD)較多，對(duì)復(fù)方地酚諾酯模型便秘動(dòng)物有潤腸通便作用，主要功效成分為異硫氰酸鹽，此種成分具有促進(jìn)小鼠小腸運(yùn)動(dòng)的功能；此外還發(fā)現(xiàn)去除異硫氰酸鹽剩余物分為水溶性、水不溶性部分時(shí)，這兩個(gè)部分均可縮短小鼠首次通便時(shí)間和增加排便總量，但水溶性部分在增加復(fù)方地酚諾酯模型便秘動(dòng)物排便粒數(shù)上效果不明顯。

2.7 抗病毒的作用

病毒感染常常導(dǎo)致嚴(yán)重疾病給人類健康帶來災(zāi)難性的影響，所以對(duì)病毒的防治是醫(yī)學(xué)研究的一個(gè)重要方面。胡尚勤等[25]用血凝試驗(yàn)法和動(dòng)物試驗(yàn)法考察山葵對(duì)流感病毒的殺滅作用，發(fā)現(xiàn)山葵中異硫氰酸酯對(duì)流感病毒有明顯的致死效果，當(dāng)異硫氰酸酯和病毒的比例為0.15mL：0.05mL，處理病毒90min使病毒完全失去活性。

2.8 其他作用

Fukuchi Y等[26]研究表明山葵的降血糖作用山葵提取物對(duì)Ⅱ型糖尿病小鼠血糖含量有輔助降低的效果。膳食供應(yīng)足夠6-MSITC可能防止或延緩腎功能障礙、防止氧化應(yīng)激及糖尿病并發(fā)癥。林麗欽[27]研究表明，山葵提取液中含有多種抗氧化物，能夠抑制黑色素生成，保持肌膚美白，有防止青春痘、雀斑產(chǎn)生的護(hù)膚美容效果。Masuda H等[28-30]研究發(fā)現(xiàn)，異硫氰酸酯對(duì)齲齒有抑制作用，且發(fā)現(xiàn)異硫氰酸鹽和茶多酚的聯(lián)合使用作用更強(qiáng)，對(duì)口腔感染具有一定的治療效果。Mattes R D等[31]研究發(fā)現(xiàn)，山葵還可以調(diào)節(jié)能量平衡，其機(jī)制可能刺激性物質(zhì)激活了消化、吸收和代謝過程的信號(hào)通路，促進(jìn)唾液及消化液的分泌、增進(jìn)食欲、促進(jìn)血液循環(huán)，使消化器官運(yùn)動(dòng)旺盛，促進(jìn)消化吸收，從而影響能量平衡。有研究還發(fā)現(xiàn)，異硫氰酸酯芐基(benzy1)和AITC等異硫氰酸酯具有抗哮喘的功效，其機(jī)制可能是炎癥的初期時(shí)ITCS作用于血栓素和前列腺素，從而延緩或抑制支氣管阻塞。

3 結(jié)論與展望

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)山葵生物活性成分和保健功能方面的研究取得較大成績，活性成分方面研究主要集中在異硫氰酸酯類；保健功能方面研究以抗血栓、抗骨質(zhì)疏松、抗癌、預(yù)防肥胖癥、抗氧化、增強(qiáng)免疫力等為研究重點(diǎn)。但是針對(duì)山葵的研究還存在著很多問題亟待解決，首先需利用新技術(shù)和新思路對(duì)山葵活性成分進(jìn)行系統(tǒng)研究；其次在山葵保健功能方面，雖然目前對(duì)異硫氰酸酯的某一成分在動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的細(xì)胞作用機(jī)制和分子作用機(jī)制的有所研究，但其相互作用和功效機(jī)制仍存在一些爭議，所以仍需要結(jié)合各學(xué)科及現(xiàn)代分子生物學(xué)檢測(cè)技術(shù)做進(jìn)一步的研究；同時(shí)，山葵的精深加工及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。山葵作為一種食用保健植物，對(duì)山葵的研究及其保健產(chǎn)品開發(fā)方面的空間很大，應(yīng)用前景廣闊。◇

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(責(zé)任編輯 李婷婷)

Reseach Progress on Bioactive Components and Healthcare Functions ofWasabijaponica

LIU Yan-quan1，LIU Peng2，JIANG Zhen-ju1，CHEN Ze-ping1，WANG Zheng-zheng1，LI Yu-feng1

(1College of Food Science and Bioengineering，Xihua University，Chengdu 610039，China；2Product Quality Supervision and Inspection in Bazhong City，Bazhong 636600，China)

As a medicinal and edible plant，wasabi is rich in bioactive components，such as isothiocyanats，nitriles thiocyanates，cyclonitriles and acetamides.Specially Isothiocyanates which occurs when endogenous myrosinases catalyste glucosinolates in broken plant cells，have many healthcare functions，such as anti-thrombotic，anti-osteoporosis，anti-virus，anti-oxidant and auxiliary hypoglycemic.Recent domestic and international research advancement of bioactive components and healthcare functions ofWasabijaponicawere reviewed，and its foreground application were prospected.

Wasabijaponica；bioactive component；healthcare function；isothiocyanates

劉艷全(1989— )，女，碩士研究生，研究方向：植物天然活性成分提取。

李玉鋒(1965— )，男，博士，教授，研究方向：食源性致病菌檢測(cè)技術(shù)、食品/藥物生物技術(shù)、藥用植物及天然活性物質(zhì)。