砂仁主要活性組分的研究進展

黃國中，王琴，馬路凱，劉袆帆

（仲愷農業工程學院輕工食品學院，現代農業工程創新研究院，廣東 廣州 510230）

砂仁，姜科草本植物砂的成熟果實，主要分布于中國廣東、云南等地，尤以廣東陽春質量最佳。砂仁屬于藥食同源目錄資源，在國內中草藥的市場中占據著重要的位置[1]，隨著人們對健康營養的尋求，其消費量和年產量也逐年增加。砂仁市場需求量逐年增加的同時，關于砂仁活性成分[2]、生理功效及相關產品開發已成為研究熱點，近十年來關于砂仁的研究[3]逐年增加，且多集中在食品和醫學領域。砂仁含有多種活性成分，主要包括多糖、黃酮和揮發油，本文對近年來砂仁主要活性成分的研究進展進行綜述，以期為砂仁的研究及產品開發提供一定的幫助。

1 砂仁多糖研究

多糖是一種由單糖脫水縮合而成的物質，廣泛存在于自然界不同植物中，具有抗腫瘤、降血糖、抗病毒、抗氧化以及提高免疫力等功效[4]，是一類具有重要生理功效的物質，多糖還可以進行分子修飾，且修飾過后活性提高[5]，國際上把21世紀稱之為多糖的世紀。砂仁中同樣富含多糖，有研究報道[6]其含量可達11.3%。砂仁多糖的研究也是目前砂仁活性物質中研究較多的成分。

1.1 提取工藝和結構解析

與其它植物源多糖如石斛多糖[7]、巴戟天多糖[8]和竹筍多糖[9]類似，關于提取工藝的研究也是砂仁多糖主要研究方向。在經歷了最初的砂仁多糖成功提取[10]，目前研究多集中在提高提取率和提取效率等方面，樊亞鳴等[6]采用微波法優化砂仁多糖的提取工藝，通過單因素和正交試驗確定了多糖最佳提取工藝為液固比10∶1、微波功率600 W、提取溫度80℃、提取時間20 min，在此條件下提取率為11.3%。YAN等[11]比較了熱水提取、超聲輔助提取、微波輔助提取和酶輔助提取4種不同方法對砂仁多糖提取的影響，結果表明超聲輔助提取法是最佳的提取方法（提取率13.2%）。ZHANG等[12]采用Box-Behnken響應面法優化了砂仁粗多糖的提取工藝后采用二乙氨乙基纖維素-52和葡聚糖凝膠Sephadex G-100對粗多糖進行純化得到純化多糖ASP-1、ASP-2和 ASP-3（得率分別為 12.26%、4.45%和3.17%）。樊亞鳴等[13]對純化后的砂仁多糖進行結構解析，發現砂仁主要含兩種多糖，其分子量分別為56 421及1 743，單糖組成為阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖及半乳糖（比例1.00∶0.68∶0.97∶0.86）。

截至目前，砂仁多糖的提取工藝還較為復雜，尤其是采取水溶液法提取的產物中雜質含量高，急需研究新的提取方法，實現去除雜質；此外現階段提取工藝所得多糖產率不高，急需高通量提取方法，進而有利于實現工業化生產。

1.2 砂仁多糖的活性研究

多糖是天然活性物質之一，其中植源性多糖更是廣泛存在于自然界植物細胞當中，對生物體的生理功效發揮重要作用，目前砂仁多糖的功能活性僅有少量報道。ZHANG等[12]發現砂仁多糖具有較好的自由基清除能力，顯著抑制丙二醛的生成，增強抗氧化酶活性，進一步純化得到3個組分（ASP-1、ASP-2和ASP-3），其中ASP-3對HepG2肝癌細胞的生長有較強的抑制作用，這一研究表明砂仁多糖具有較好的抗氧化活性，未來可用于抗氧化藥物開發和食品開發中。ZHANG等[14]從雜交砂仁及其母本中分別提取水溶性多糖，發現二者具有相似的單糖組成和紅外光譜特征，且二者在免疫應激方面沒有顯著差異。該研究結果表明雜交砂仁和純種砂仁的多糖結構和活性相似，而雜交砂仁價格遠低于純種砂仁，因此雜交砂仁可作為純種砂仁的小范圍替代品，進行推廣栽培。

然而目前對于砂仁多糖的生物活性研究并不多見報道，其具體抗氧化[15]機理也未有權威的說法，因此，對砂仁多糖的生物活性進行更深入的研究將具有深刻意義。

2 砂仁黃酮研究

黃酮類化合物是植物體內常見的天然多酚抗氧化劑[16]，是目前備受關注的天然活性物質之一。黃酮類[17]成分具有止咳、祛痰、平喘、抗菌的活性，護肝、解肝毒、抗真菌、治療急慢性肝炎、肝硬化等作用[18]。另有研究發現，黃酮類化合物具有不容忽視的抗氧化能力，且其抗氧化能力比維生素C要強[19]，對于一些因氧自由基損傷所引起的疾病可能有治療價值，對含脂食品的自動氧化的防止有一定的實用價值[20]。

2.1 提取工藝和結構解析

砂仁中的黃酮類物質于本世紀初成功提取，經結構鑒定主要為槲皮苷和異槲皮苷[21]。砂仁不同部位總黃酮含量存在差異，含量高低順序為：種子團＞果實＞果皮[22]，由于總黃酮的含量[23]與槲皮苷、異槲皮苷的含量有相同趨勢[24]，因此關于其提取工藝的研究多為總黃酮提取。

鐘旭美等[25]探討了甲醇體積分數、提取時間和提取溫度3個單因素對總黃酮提取率的影響，采用Box-Behnken響應面法優化得到的最佳條件為提取時間101 min，提取溫度73℃，甲醇體積分數85%，此時砂仁總黃酮的提取率為11.11%。在傳統提取工藝基礎上，王文杰等[26]選用乙醇作為提取溶劑，優化得到的最佳條件為乙醇濃度80%，提取溫度60℃，液料比為1∶80，提取時間為2.5 h。此外采用乙醇提取還具有毒性較小，價格便宜，提取過程可同步去除親水性蛋白及水溶性雜質。隨后，謝文健等[27]比較超聲處理、加熱回流提取、索氏回流提取3種不同方法對砂仁總黃酮的提取效果，發現不同方法對黃酮提取率的影響較小，從成本和操作便捷角度選用超聲提取方法。高林林等[28]在前人研究基礎上考察不同濃度乙醇對砂仁黃酮的提取效果，發現使用60%乙醇提取砂仁黃酮時得率最高（3.55 mg/g），經AB-8大孔樹脂分離，得到純化后的砂仁黃酮（93.3%）為后續砂仁黃酮活性試驗奠定基礎。

由目前現有關于砂仁黃酮文獻中得知，黃酮含量與多糖相當，但在優化提取工藝方面的研究不夠深入，因此對砂仁黃酮提取工藝的研究仍將是研究熱點。

2.2 砂仁黃酮的活性研究

砂仁黃酮具有酚羥基結構，具有一定抗氧化等功效。鐘旭美等[29]以1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基（DPPH·）和羥基自由基（·OH）體外清除能力評價砂仁黃酮抗氧化性，以維生素C為對照，研究了砂仁黃酮抗氧化性，結果表明砂仁黃酮對DPPH·和·OH清除率分別達約88%和80%，而維生素C對應的數據均為約30%，說明砂仁黃酮具有較好的自由基清除能力；此外，其團隊進一步研究發現砂仁黃酮對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌均有一定抑制作用，其中對大腸桿菌抑制效果更明顯。除了抗氧化性和抗菌性，砂仁黃酮還具有一定抗腫瘤活性，高林林等[28]研究發現砂仁黃酮對小鼠移植腫瘤S180、H22具有一定的抑制作用。以上研究表明砂仁黃酮是一種具有潛在生理功效的活性物質。

相較于砂仁多糖而言，目前關于砂仁黃酮活性的報道較少。黃酮是一大類物質，目前砂仁中僅鑒定出槲皮素，是否還有其它黃酮類物質目前仍處于未知，且現有研究所選用的多為黃酮粗提物，這對準確界定砂仁黃酮的功能活性及作用機理將有一定的影響。在大健康時代背景下，對砂仁黃酮類物質的提取、純化及活性機理等方面的研究將具有重要意義。

3 砂仁揮發油研究

揮發油是砂仁主要的藥效組分，具有抗潰瘍、抗炎、鎮痛、止瀉、抗菌等廣泛的藥理作用[30]，特別是砂仁提取液具有緩解腹痛胃脹功效[31]，還可以增強胃消化[32]，改善脾胃虛寒[33]等癥狀。砂仁提取液中揮發油的主要有效成分為乙酸龍腦酯（25%～30%）[34]。然而揮發油穩定性差，在制備與儲存過程中極易揮發、氧化和變質，影響其安全性和有效性。為最大化保留砂仁揮發油的有效成分，改善其品質，目前多采用環糊精包埋、微膠囊化等處理[35]。

3.1 提取工藝和結構解析

砂仁揮發油是脂肪族、芳香族和含硫含氮化合物的總稱，其中以萜類[36]及其含氧衍生物為主，難溶于水，通常采用加壓熱水萃取[37]和有機溶劑進行浸提。魏榮華等[38]在微波輔助條件下，采用不同溶劑萃取砂仁中揮發油，發現低極性低沸點的溶劑萃取效果較高，其中以乙醚效果最佳。樊亞鳴等[39]以乙醚為溶劑輔以微波加熱法對砂仁揮發油的提取工藝進行優化，最佳提取工藝為固液比1∶5，萃取溫度45℃，萃取時間180 s，此時得率為3.2%。王玲等[40]分別采用有機溶劑熱浸法、微波浸提法提取砂仁中的揮發性成分，發現兩種方法均能有效地提取砂仁揮發油，但微波浸提法提取率高（3.28%），且省時省力。張繼斌[41]對揮發油中乙酸龍腦酯成分的提取進行優化，得到最佳提取條件是料液比為1∶15，浸泡時間30 min，提取時間6 h，此時得率為2.5%。陳河如等[42]采用液-液分級萃取分離砂仁揮發油中的不同極性成分，用氣相色譜-質譜聯用儀對不同成分進行分離和鑒定。發現液-液分級萃取可以將砂仁揮發油不同組分較好的分離，首次鑒定出2-甲基-3-丁烯-1-醇、吡喃、新二氫香葦醇、吉馬烯、β-倍半菲蘭烯、α-香檸醇等成分，為進一步從砂仁中尋找潛在臨床先導化合物奠定一定基礎。砂仁揮發油中組成復雜，成分眾多。王玲等[40]發現砂仁揮發油主要化學成分為乙酸龍腦酯、樟腦、龍腦、古巴烯、匙葉桉油烯等。DAI等[43]對砂仁揮發油進行鑒定，發現主要為單萜烴（74.0%～89.7%）、含氧單萜烴（1.7%～5.8%）、倍半萜烴（4.6%～12.0%）和含氧倍半萜烴（0.6%～11.8%）。

就目前的研究中得知，砂仁揮發油是一類比較復雜的混合物[44]，但每個組分的揮發性存在差異，現階段缺乏簡單有效的提取工藝實現多組分的高效分離。

3.2 揮發油的活性研究

由于砂仁揮發油穩定性差，不利于進一步進行活性機理的研究，因此需要運用包埋技術[45]，將砂仁揮發油固定在一定范圍內以提高其穩定性，目前多采用羥丙基-β-環糊精[46-47]對揮發油進行包埋，有研究證實砂仁揮發油可與β-環糊精形成穩定包埋物[48]。砂仁揮發油經包埋處理后，陳河如等[46]通過小鼠灌藥后扭體次數的變化，發現包埋物對冰醋酸所致小鼠疼痛有明顯的緩解作用。也有報道指出砂仁揮發油可對二甲苯致小鼠耳腫脹和卡拉膠所致大鼠足腫脹具有一定的抑制作用，其效果與吲哚美辛相當[49]。CHEN 等[50]以2，4，6-三硝基苯磺酸誘導的炎癥性腸病大鼠為實驗對象，研究了砂仁揮發油對T淋巴細胞免疫功能和腸道微生態的影響，發現砂仁提取物可預防腸道黏膜炎。由此可見砂仁揮發油對機體具有較為重要的功效。除此之外，還有研究發現砂仁揮發油具有驅蟲[51]的功效，這將對食品的貯藏起到關鍵性作用。然而，揮發油所含組分眾多，究竟是哪一種或哪幾種成分在發揮生理功效作用，目前尚未進行深入探討[52]。因此對砂仁揮發油不同組分功效進一步挖掘，明確砂仁揮發油的藥效具有重要意義。

4 總結與展望

本文介紹了著名中藥砂仁的主要活性成分多糖、黃酮和揮發油，并對其研究進展進行了歸納和分析。目前關于砂仁活性物質的研究主要集中在揮發油，而有關砂仁多糖、黃酮等研究目前還鮮有報道，且現有研究多為提取工藝的優化，缺乏對其相應功能活性的深入研究，而且功能活性試驗中所用樣品大多為未經過純化處理的粗提物，這可能會對試驗結果的準確性造成一定影響。此外，對砂仁的其它組分如蛋白、多肽、生物堿等的報道也較為少見，因此，為全面認知有“藥食同源”之稱的中藥砂仁，應該繼續深入挖掘其不同組分的含量、功效及藥效機理。在追求大健康和食品安全的時代背景下，關于砂仁活性成分的綠色、快速、高效的提取工藝，以及潛在的構效關系、功能活性仍將是未來的研究重點。