元寶楓葉生物活性物質研究進展

白 雪，李小英*，邱宗海

(1.西南林業大學生態與水土保持學院,云南昆明 650224；2.昆明海之靈生物科技開發有限公司,云南昆明 650224)

元寶楓(AcertruncatumBunge)是槭樹科(Aceraceae)槭樹屬植物，因翅果形似中國古代金錠“元寶”而得名。20世紀70年代，原西北農學院王性炎教授首次用元寶楓種子榨取食用油以緩解我國食用油緊張的壓力，直到2005年，王性炎教授發現元寶楓籽中含有高達5.2%的神經酸，開創了腦科學史上的新紀元，經過更加深入的研究后發現元寶楓葉及種皮中也含有大量有益的生物活性物質[1]。在王性炎教授科研成果的推動下，大量學者從不同方面對元寶楓進行了研究，如栽培育種、元寶楓各部分生物活性物質的含量及提取工藝等。隨著元寶楓產業的不斷發展，對元寶楓的開發應用研究不僅僅再停留于元寶楓籽油，許多研究者對元寶楓葉活性物質的成分進行了研究，發現元寶楓葉中含有多種生物活性成分，如黃酮類、綠原酸、多糖、維生素、氨基酸、超氧化物歧化酶(SOD)等，其中綠原酸、黃酮含量較高[2-4]，且大量的研究為掌握元寶楓葉有效成分的動態含量規律、元寶楓葉有效活性物質的提取及應用開發提供了依據，為元寶楓產業中能夠準確高效獲取和高效開發應用元寶楓葉中的有效成分提供指導。

1 不同研究條件下元寶楓葉生物活性物質含量

1.1干旱脅迫目前，元寶楓在干旱脅迫下，其葉的生物活性物質研究以葉的植物保護酶和滲透調節物質的動態研究為主。水分是限制植物生長的重要因子，幾乎所有的植物對水分脅迫都有一定的耐受性，當植物受到干旱脅迫時，會引起植物保護酶和滲透調節物質活性發生改變，使植物細胞中活性氧產生與清除之間失去平衡，引發膜脂過氧化作用，嚴重時可導致植物死亡[5]。胡景江等[6]采用盆栽控水法和聚乙二醇6000(PEG6000)處理法研究了1年生和7年生元寶楓在水分脅迫條件下元寶楓膜脂過氧化作用的變化與抗旱性的關系，結果發現隨脅迫時間的延長和脅迫程度的加深，丙二醛(MDA)含量和質膜相對透性逐漸增大，但在輕度和中度水分脅迫條件下增幅不顯著。SOD和過氧化氫酶(CAT)活性隨脅迫程度加深緩慢降低，在同一脅迫程度下一定的時間范圍內，2種酶活性均呈增高趨勢，并逐漸接近正常水平，這與元寶楓對干旱的適應性有關，說明元寶楓在缺水條件下，體內的保護酶仍能保持較高的活性水平。徐蓮珍等[7]在西北農林科技大學苗圃基地上，對1年生元寶楓苗木在干旱條件下葉中滲透調節物質與保護酶活性的影響進行了研究，結果顯示元寶楓葉中滲透調節物質脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量增加，而可溶性蛋白含量降低；SOD、過氧化物酶(POD)、CAT活性隨干旱強度增大開始增加，而在重度脅迫時，酶活性下降，但干旱脅迫時的酶活性始終高于正常水分時。孔艷菊等[8]對山東農業大學新校區林學實驗站的元寶楓苗木進行了干旱處理，結果顯示元寶楓凈光合速率均呈下降趨勢；Pro含量在整個脅迫期間顯著增大，中度干旱脅迫對幼苗的生長沒有顯著抑制，各指標反應良好；在土壤最大持水量為40%以上時，元寶楓生長情況較好，總的來說，元寶楓具有一定的抗旱性，短期的干旱處理可以提高元寶楓體內保護酶的活性，但長時間的重度干旱脅迫對元寶楓生長不利。

元寶楓葉中保護酶SOD、CAT和POD以及可溶性糖等活性物質在干旱脅迫下仍能維持較高的活性水平，這是元寶楓耐旱的根本原因，可見適度的干旱處理可提高元寶楓葉中生物活性物質的含量，同時為元寶楓葉生物活性物質的大量獲取提供了更多的可能。

1.2月份、季節變化元寶楓葉中的生物活性成分在不同的生長月份和不同的生長季節會產生動態變化，通過對元寶楓葉中生物活性物質的動態變化研究，以確定含量最高的月份或季節，為高效開發和利用元寶楓葉提供科學指導。樊艷平等[9]用方差分析和多重比較的方法，研究了山西省農業科學院果樹研究所5年生元寶楓葉內黃酮、綠原酸含量及有關成分隨月份的變化規律，結果表明元寶楓葉內黃酮含量最高為8月，含量為5.86%，綠原酸含量最高為6月，含量為3.62%，SOD酶活性最高為8月，葉綠素含量最高為6月，可溶性糖含量最高為9月，不同月份SOD活性、葉綠素、可溶性糖含量差異顯著。也有學者對元寶楓葉中多酚含量進行了研究[10]，結果顯示4月嫩葉和11月落葉中的多酚含量較高，是良好的抗氧化劑資源。樊媛潔等[11]對北京陶然亭公園元寶楓葉中有效成分含量的動態變化和對脂肪酸合酶(FAS)的抑制作用進行了研究，結果顯示不同月份的元寶楓葉中總多酚、黃酮和綠原酸含量不同；多酚類物質含量最高為7月，葉中黃酮和綠原酸類含量最高為11月；不同月葉提取物對FAS都有抑制作用，但抑制效果有較大差異，其中7月份葉提取物對FAS的抑制作用最大，明顯高于其他月份。龐曉莉等[12]對重慶璧山鳳湖仙山生態農業開發公司生產基地的元寶楓葉肉和葉柄主要生化成分的季節變化規律進行了研究，結果顯示元寶楓葉中黃酮總量平均達4.15%，其中夏季葉中黃酮總量>秋季葉中黃酮總量>春季葉中黃酮總量，葉肉黃酮總量>葉柄黃酮總量；葉中綠原酸平均為1.58%，葉綠原酸含量季節差異不明顯，其中春季含量略高，葉肉綠原酸含量>葉柄綠原酸含量。

每月元寶楓葉中主要的生物活性物質有所不同，說明元寶楓葉活性物質含量動態研究還存在很大的空間；黃酮和綠原酸含量在相同月份動態變化有差異，說明元寶楓葉中生物活性物質含量不僅僅受季節影響，還受到林齡、立地條件、生長區等因素的影響。若不考慮其他因素，元寶楓葉最適宜在7月和8月采摘，也可根據葉片品質，選擇性去除葉柄，從葉肉中獲得更高純度的綠原酸和黃酮。

1.3光照條件光是影響植物存活、生長、繁殖與分布的重要環境因子[13]。農業生產上常常通過調控光強來調節植物生長，不同光強會使得植物體內活性物質的積累發生動態變化。樊艷平等[14-15]對山西省農業科學院果樹研究所2年生元寶楓進行了不同光強及不同覆蓋處理，結果顯示元寶楓葉黃酮含量最高為60%自然光處理下，全自然光處理下綠原酸和VC含量可達最高，而元寶楓葉SOD活性含量最大值出現在45%自然光處理下；在白膜覆蓋下黃酮含量最高，在綠膜覆蓋下綠原酸和葉綠素含量最高，在紅膜覆蓋下SOD 活性含量最高，說明不同的光強處理、不同覆蓋處理對元寶楓葉內生物活性物質含量的影響均極顯著。韓麗英[16]對山西省太谷縣城南的元寶楓做了相似的研究，在自然光下，用遮陽網來設置不同光照強度，用彩色薄膜覆蓋控制光質，對不同條件下元寶楓葉綠原酸含量進行了測定，結果顯示在不同光質條件下，綠原酸質量濃度大小關系依次為自然光照條件、綠色薄膜覆蓋條件、紅色薄膜覆蓋條件、藍色薄膜覆蓋條件、黃色薄膜覆蓋條件，其中藍色與黃色薄膜覆蓋條件下綠原酸含量差異不顯著。在不同光強條件下，綠原酸質量濃度大小關系依次為5%自然光條件、25%自然光條件、35%自然光條件、全自然光照強度。盡管光照強度對綠原酸質量濃度有顯著影響，但并不是光照強度越大綠原酸質量濃度越大。

總的來說，不同膜覆蓋對綠原酸含量總體影響不大，不同研究中光照條件對綠原酸含量影響仍存在差異，總體來看，要從元寶楓葉中獲取較高含量綠原酸和SOD，可采取自然光、紅膜覆蓋處理。目前，光照條件對元寶楓葉中生物活性物質的研究較少，應當充分利用光照條件可人工調控這一優勢展開更多研究。

2 元寶楓葉生物活性物質的不同提取工藝

2.1綠原酸綠原酸具有抗炎、抗菌解毒等作用，綠原酸在植物界的分布十分廣泛，是許多中藥材以及水果蔬菜中的主要有效成分，但綠原酸含量高的植物不多，而元寶楓葉中綠原酸含量高達4%[17]。近年來關于綠原酸提取工藝也在不斷改進，但關于元寶楓葉中綠原酸提取的最優工藝未形成較為系統的研究。王樂等[18]對元寶楓中綠原酸的提取工藝做了簡單介紹，綠原酸的提取方法主要有醇提、水提、超臨界萃取等。劉祥義等[19]利用超聲提取綠原酸的提取率為指標，研究了在不同條件下對元寶楓葉中綠原酸提取的影響，以乙醇溶液為溶劑，利用超聲效應提取元寶楓葉中綠原酸，對超聲強度、超聲作用時間、料液比等因素進行研究，得到綠原酸提取的最優條件為室溫下乙醇質量分數30%，超聲強度2檔，作用時間15 min，料液比(干燥葉用量∶60%乙醇用量)為1∶16，提取次數2次。胡青平等[20]采用乙醇提取法和酶提取法提取元寶楓葉中綠原酸，發現酶提取法的綠原酸提取率高于乙醇提取法，同時對酶法提取所選用酶的種類進行了篩選，并通過單因素試驗、正交試驗和方差分析得到了酶法提取綠原酸的最優操作條件，結果表明選用纖維素酶提取元寶楓綠原酸效果較好，最佳操作參數為纖維素酶添加量0.015%、pH為4.5、酶解溫度50 ℃、酶解時間1.5 h。

超聲提取較常規提取具有可以節省溶劑、節省提取時間、提高提取率等優點；酶提取法較乙醇提取法具有提取條件溫和、活性物質不易失活、操作簡單、無溶劑殘留等優點。因此，對于不同生產要求，超聲提取法和酶法提取元寶楓葉綠原酸都是可行有效的。

2.2黃酮黃酮類物質有抑菌、抗腫瘤、抗氧化等生理活性[21]。馬登磊等[22]采用熒光分析法對陜西楊陵元寶楓葉(粉碎機磨碎并過40目篩)總黃酮含量進行了測定，研究發現采用熒光分析法，通過改變激發光的波長，能夠減小綠原酸對黃酮測定的干擾，可作為元寶楓葉總黃酮含量測定的參考方法。黃酮的提取受到料液比、乙醇濃度、時間、溫度因素的影響。王蘭珍等[23]以西北林學院東院試驗地的元寶楓葉為材料，比較了熱水提取法、堿液提取法、70%乙醇提取法、60%丙酮提取法、甲醇提取法的黃酮提取率及提取物中總黃酮含量，黃酮提取率大小依次為60%丙酮提取法(19.92%)、70%乙醇提取法(12.20%)、堿液提取法(4.16%)、甲醇提取法(1.16%)、熱水提取法(0.72%)。曾里等[24]以四川元寶公司提供的元寶楓葉為原料，研究超聲波技術在元寶楓黃酮浸提中的應用，通過改變溶劑濃度、提取時間、料液比等條件對產品提取得率的影響進行了探討，并比較了傳統浸提法、超聲波2種方法的提取，結果顯示超聲波法提取元寶楓黃酮是一種快速、高效、節能的新型提取方法，其中超聲波提取元寶楓黃酮的最佳浸提條件為溶劑使用60%乙醇，料液比為1∶25，超聲作用時間為30 min，浸提溫度為60 ℃，提取得率為6.26%。

元寶楓葉黃酮的提取技術已經較為成熟，從提取率來看，采用70%乙醇提取法和60%丙酮提取法較為理想；若要減小測定過程中綠原酸對黃酮的干擾，可采用熒光分析法；要實現批量快速、高效提取元寶楓葉黃酮可采取超聲波技術提取法。

2.3多酚多酚類物質是具有獨特生理活性和藥理活性的天然產物,是元寶楓葉的主要活性物質之一，具有抗腫瘤、抗氧化、抗病毒等作用。有研究表明，大多數多酚類物質能夠抑制FAS，抑制作用的大小與提取物中多酚類物質含量成正比[25]。目前，有大量研究為獲取更高純度的多酚提供了方法。葉燕彬等[26]采用大孔樹脂分離純化法，對純化元寶楓葉總多酚的工藝條件進行了篩選評價，大孔樹脂分離純化法以元寶楓葉總多酚的靜態與動態吸附量和解吸率為指標篩選大孔樹脂，采用紫外分光光度法測定元寶楓葉總多酚含量，通過比較HPD100型、HPD-400型、AB-8型、 DA201型、D101型5種大孔樹脂對元寶楓葉多酚分離效果，發現HPD100型大孔樹脂分離效果較好，HPD100型大孔樹脂在篩選出的工藝條件下，樹脂的吸附-解吸附性能穩定，且能較好地分離純化元寶楓葉總多酚，多酚含量純化前為28.55%，純化后為39.52%，大大提升了多酚的純度，純化后的多酚物質提高了其對FAS的抑制能力。蔡霞等[27]以乙醇作為提取溶劑，探討了溶劑濃度、微波溫度、提取時間、料液比等因素對多酚提取的影響，并將超聲波法、磁力攪拌法和微波萃取法進行比較，發現微波萃取法較其他2種方法有明顯優勢，且確定了微波法從元寶楓葉中提取多酚的最佳工藝條件：乙醇濃度90%、物料顆粒120目、料液比(干燥葉用量∶90%乙醇用量)為1∶15、微波溫度160 ℃、提取時間5 min、輻射前常溫浸泡時間10 min，在此條件下，元寶楓葉中多酚的提取得率為93.08 g/kg。以上方法都可用于元寶楓葉多酚的提取，其中微波萃取法提取率高，且所需時間短，而采用大孔樹脂進行元寶楓葉多酚分離純化則能夠提升多酚的純度，具有可多次重復使用、操作簡單等特點，2種方法是否可以同時用于元寶楓葉多酚的提取以提高元寶楓葉多酚的利用率，值得進一步研究。

2.4其他元寶楓葉中除了主要成分黃酮、綠原酸和多酚，還有許多其他活性物質，如兒茶素、沒食子酸、SOD等，但都未形成較為系統的提取工藝。其中沒食子酸是鞣質在稀酸和酶作用下的水解產物，具有抗突變、抗氧化、抗腫瘤和保肝消炎等作用；兒茶素具有抑制腫瘤、清除自由基、護膚美容等作用；SOD能夠有效地清除植物細胞內的多種活性氧，維持植物正常的生命活動，具有良好的抗氧化作用[28]。李珺等[29]用高效液相色譜法測定元寶楓葉中游離和水解沒食子酸的含量，測定結果為水解沒食子酸含量為1.456%，游離沒食子酸含量為0.045%，不同季節含量不同。吳松蘭等[30]用高效液相色譜法測定元寶楓中兒茶素類物質含量，表沒食子兒茶素(EGC)、表兒茶素(EC)和沒食子茶素沒食子酸酯(GCG)平均含量分別為38.9、28.9、28.4 mg/kg。以上研究均只是測定了元寶楓葉活性物質含量，并未對其提取工藝進行評價篩選。

3 元寶楓葉生物活性物質的應用開發

3.1醫療方面近年來的研究表明元寶楓葉中提取出的生物活性物質有極高的藥用價值。相關研究指出，FAS是治療肥胖及抗腫瘤的潛在靶點[25，31]。高麗芳等[32]對元寶楓葉提取物對營養性肥胖大鼠的減肥作用及機制進行了研究，利用營養飼料制備大鼠肥胖模型，不同組別大鼠元寶楓葉提取物用量為10、30和100 mg/kg，試驗結束后測定大鼠體重、體脂、食物消耗量、脂/體比及肝臟脂肪酸合酶活性指標。試驗持續31 d，結果與模型對照組比較，30 mg/kg 與100 mg/kg 組21 d后體重和試驗終體重均顯著降低，即元寶楓葉提取物有減肥作用。鐘蓮梅等[33]對元寶楓葉中黃酮對脂多糖(LPS)誘導的小膠質細胞株BV-2細胞炎性因子釋放的抑制作用進行了研究，結果顯示元寶楓葉黃酮可通過調控LPS誘導的小膠質細胞株BV-2細胞炎性因子釋放從而抑制小膠質細胞激活，發揮抗神經炎癥的作用。李麗華等[34]對云南元寶楓黃酮誘導個舊肺鱗癌細胞(YTMLC)凋亡誘導作用及相關基因表達的影響進行了研究，結果顯示云南元寶楓黃酮可以抑制YTMLC體外生長，引起腫瘤細胞壞死，誘導腫瘤細胞凋亡。元寶楓葉提取物是一種天然的藥物資源，可以作為減肥、治療神經炎癥、防癌抗癌藥物進行開發應用研究。

3.2食品方面元寶楓葉在食品方面的開發主要是茶飲，有研究對元寶楓葉提取物的食用安全性進行了評價，研究采用小鼠急性經口毒性試驗、遺傳毒性試驗(小鼠骨髓細胞微核試驗、小鼠精子畸變試驗和Ames試驗)及亞慢性毒性試驗(90 d喂養試驗)，對元寶楓葉提取物的食用安全性進行了評價，結果顯示元寶楓葉提取物在此試驗條件下，未表現出有急性毒性和遺傳毒性；在1～2 g/kg 劑量范圍內未顯示有亞慢性毒性[35]。夏輝[36]對元寶楓葉茶飲工藝進行了研究，采用正交試驗設計對元寶楓葉茶飲工藝中影響因素進行了篩選試驗，結果顯示元寶楓葉汁最佳浸提條件為溫度70 ℃、時間40 min、葉水比1∶10、ZTC組分澄清劑用量40 g/kg、護色劑VC用量0.5 g/kg；飲料最佳配方為元寶楓葉汁稀釋l5倍、檸檬酸0.04%、白砂糖4%、蜂蜜0.5%、D-異抗壞血酸鈉0.01%；最佳殺菌方法為微波2 200 MHz、殺菌2 min；產品色澤為淡黃色，并制定了元寶楓葉茶飲料的質量指標。劉祥義等[37]對云南元寶楓茶營養成分進行了分析，結果顯示元寶楓茶粗蛋白含量為13.42%，氨基酸為117.9 g/kg 干葉，其中必需氨基酸占氨基酸總量的41.48%，單寧含量10.82%，SOD含量91.40 mg/kg，VE含量141.3 g/kg，總黃酮含量4.13%，綠原酸含量2.38%，礦質元素含量豐富，其中Ca、K等尤為豐富，并具有十分典型的高鉀低鈉特點。由此可見，元寶楓茶飲具有較高的營養價值及醫療保健作用。

3.3飼料添加劑近年來，國內外養殖領域對用微生物發酵植物飼料飼養家禽進行了一些研究，這些研究成果使得家禽飼料中抗生素的使用明顯減少，也使得元寶楓葉的營養成分在飼料添加方面得以被開發利用，可在充分利用元寶楓葉優良蛋白質資源的同時，利用其中特有的黃酮、綠原酸和多糖等天然活性物質，通過葉中有效活性成分作用提高家禽自身免疫能力，從而達到改善家禽肉類品質的目的。張旭暉等[38]研究了元寶楓葉發酵前后對育肥豬生產性能、肉品質和腸道菌群的影響，結果顯示試驗組與對照組相比，未發酵元寶楓葉組和發酵元寶楓葉組育肥豬的平均日增重和肌肉的紅度值顯著增加，肌肉的剪切力顯著降低；發酵元寶楓葉組的紅度值較未發酵元寶楓葉組顯著增加，與對照組和未發酵元寶楓葉組相比，發酵元寶楓葉組育肥豬直腸內容物中大腸桿菌數量顯著降低，乳酸桿菌數量顯著增加，說明飼糧中添加發酵元寶楓葉能在一定程度上改善育肥豬的生產性能、肉品質和腸道健康。趙素君等[39]通過在肉雞飼料中添加元寶楓黃酮，確定添加不同水平(0、5、10、20、40 mg/kg)的元寶楓黃酮對肉雞免疫機能的影響，結果表明添加適當劑量的元寶楓葉黃酮能夠極顯著提高胸腺指數、T淋巴細胞轉化率、法氏囊指數等，但對脾臟的發育影響不大，對3周齡和5周齡血清新城疫抗體水平有顯著影響。這些結果表明，黃酮類化合物能提高飼料轉化率，促進畜禽生長，提高畜禽機體免疫力，畜禽飼料中添加元寶楓黃酮可提高肉雞的細胞免疫和體液免疫功能。謝晶等[40]比較了元寶楓黃酮、大豆黃酮和金霉素對肉雞生長性能和免疫機能的影響，研究發現元寶楓黃酮的T淋巴細胞轉化率顯著高于對照組、金霉素組和大豆黃酮組，說明元寶楓葉黃酮對肉雞細胞免疫的促進作用明顯。

總的來說，元寶楓葉作為飼料添加劑可以讓葉中生物活性物質發揮出作用，適量添加能夠更有效地提高畜禽機體免疫力，而發酵元寶楓葉較未發酵元寶楓葉用于飼料添加更能夠發揮葉中生物活性物質的作用。目前大多數研究僅僅對元寶楓葉黃酮、葉整體作為飼料添加劑進行了研究，對于活性物質或葉添加量的研究還不明確，對于葉中其他生物活性物質用做飼料添加還鮮見報道，由此可見，元寶楓葉作為飼料添加劑還需要更加深入的研究，也預示著元寶楓葉作為飼料添加劑還有著廣闊的市場。

4 小結與展望

綜合以上內容，元寶楓葉在食品、醫療、飼料加工方面有著廣闊的應用前景。目前對元寶楓葉的生物活性物質研究還不深入，且許多研究結果也存在分歧，比如元寶楓葉中黃酮、綠原酸含量最高月份不同，有的表現為黃酮含量8月最高,綠原酸含量6月最高，有的則表現為綠原酸、黃酮含量均為11月最高，這些研究結果的差異說明元寶楓葉生物活性物質不僅受到水分條件、月份、季節及光照條件的影響，還受到林齡、立地條件、生長區等因素的影響，不同的區域應當根據當地自然條件制定合理的生產方案，科學獲得元寶楓葉最佳收獲時機，從而保證生產需要。現階段大多數研究主要圍繞葉中主要活性物質綠原酸和黃酮展開，對葉中其他有效活性成分開發利用程度很小，而且葉中黃酮主要是應用在醫療、飼料加工方面，并未獲得食品添加許可。目前，元寶楓產業與“精準扶貧”緊密結合，在國家的大力扶持下，成為一項全新的生態產業扶貧工程，產生了良好的經濟效益和社會影響，應當利用現有市場優勢加大力度推廣元寶楓葉作為飼料添加劑，提高畜禽肉類食用安全等級，同時注重元寶楓優質葉用品系篩選，從提高元寶楓葉質量的角度展開研究，更加高效地獲取元寶楓葉中有效活性物質，為醫療、食品、保健品等方面提供更優質天然的原料。由此可見，元寶楓產業“栽培試驗—選育優種—產品開發”的鏈式發展已是大勢所趨。