草莓屬植物資源分布、化學成分、藥理活性研究進展

楊海艷， 王洪玲， 鐘國躍， 曾慶雅， 朱繼孝， 熊雯雯

(江西中醫藥大學中藥資源與民族藥研究中心，江西 南昌 330004)

草莓屬薔薇科植物為漿果類果樹，果實風味鮮美、營養豐富，通常稱之為草莓，是世界七大水果之一，被譽為“水果皇后”，草莓栽培品種已有上千種，世界各國亦有栽培，目前栽培廣泛、利用較多的是鳳梨草莓[1-2]，深受大眾喜愛，此外，其富含維生素C，不僅具有豐富的營養價值、商業價值，還具有較高藥用和醫療保健價值。

草莓入藥堪稱上品，現代本草及古代醫學典籍中對關于草莓名稱的記載不一致，通常被稱之為草莓或東方草莓，草莓藏名主要為直打薩曾和孜孜灑曾[3]。《中華本草》[4]記載中藥東方草莓藥用部位為果實，能生津止渴、化石祛濕。《中華本草·藏藥卷》[5]記載藏藥草莓藥用部位為干燥全草，具有清熱、消腫、引膿血與黃水、治“培根”“赤巴”合并癥等功效，產于甘肅、青海、西藏、四川等地，資源十分豐富且適應性廣泛。

幾十年來，國內外學者對草莓果實進行了深入的研究，主要集中在對草莓果實的栽培、食用、貯藏、保鮮等方面，對草莓果實的藥理活性研究相對較少，對藏藥草莓化學成分、藥理活性方面研究亦十分有限。本文在查閱歷代古籍的基礎上，以“草莓屬”“東方草莓”“草莓”“直打薩曾”“孜孜灑曾”“化學成分”等作為關鍵詞于中國知網、SciFinder等數據庫中組合檢索1962年至2020年刊出的對該領域具有重大貢獻的65篇相關文獻，對草莓屬植物資源分布、化學成分、藥理活性等方面進行歸納總結，從多角度闡述草莓屬植物的藥用價值以及其他價值，以期為臨床應用提供理論基礎，同時為草莓屬植物資源在藥食同源產業的合理開發利用開辟新思路。

1 資源分布

1.1 世界草莓屬種類及資源分布 草莓在世界各種漿果果樹中，栽培面積和產量僅次于葡萄，居第二位，目前全世界共有兩千余個栽培品種，但全世界草莓屬野生資源僅約24個品種，主要分布在美洲、歐洲、亞洲，被稱為草莓三大起源中心。美洲中心，包括北美洲全部和南美洲的太平洋沿岸地區；歐洲中心，包括歐洲全部；亞洲起源中心，包括中國、日本、西伯利亞、伊朗、阿富汗、黑海沿岸地區[6-8]。全世界草莓屬野生資源概況[2,9]詳見表1。

表1 野生草莓屬種類及資源分布

1.2 中國草莓屬種類及資源分布 我國是世界野生草莓的起源地之一，是野生草莓資源種類最豐富的國家，主要分布在西北、西南、東北、中部地區，我國的野生草莓資源有13個種，占世界草莓屬植物的1/2以上，其中包括8個二倍體種(森林草莓、黃毛草莓、五葉草莓、西藏草莓、中國草莓、綠色草莓、裂萼草莓、東北草莓)以及5個四倍體種(東方草莓、西南草莓、傘房草莓、纖細草莓、高原草莓)[10-11]，詳見表1。

1.3 草莓屬藥用植物種類 根據現代研究和古今典籍記載[12-17]，草莓屬植物中作為藥用植物使用的主要有森林草莓、黃毛草莓、西藏草莓、東方草莓、西南草莓、鳳梨草莓、結根草莓、纖細草莓。森林草莓在《新修晶珠本草》《中國民族藥志》中有記載別稱柔軟草莓或野草莓。《新修晶珠本草》《中藥大辭典》《全國中草藥匯編》有黃毛草莓的記載，名為白草莓或白藨。鳳梨草莓在《中國民族藥志》中別稱草莓。

2 化學成分

迄今為止，從草莓屬的4個品種，智利草莓、鳳梨草莓、森林草莓、東方草莓中共報道了136個化合物。草莓果實的特殊香型也深受喜愛，草莓香味物質由揮發性化合物組成，這些化合物僅占草莓0.001%～0.01%[18]，卻是風味品質的重要組成部分。目前從栽培草莓和野生草莓果實中已分離鑒定出360多種香氣成分，主要包括酯、醛、酮、醇、呋喃、硫化物等[19-21]。

2.1 黃酮類

2.1.1 花青素類 草莓屬于一種富含植物化學物質的水果，主要是由于它的酚類含量，與降低幾種疾病的風險有關，是促進健康的生物活性物質的指示物[22-25]。草莓果實中最重要的多酚化合物之一是花青素，天竺葵素-3-葡萄糖苷是草莓果實中的主要花色苷，目前從2個種中共報道了23個化合物[22-30]，詳見表2。

2.1.2 其他黃酮類 目前從4個種中共報道了40個化合物[22-23,25-29,31-32]，詳見表3。

2.2 單寧類 單寧，也稱鞣酸、單寧酸，包括鞣花單寧，沒食子單寧和原花青素，是草莓果實中的主要成分，研究表明，鞣花單寧和原花青素在草莓的抗氧化方面起著重要作用[25,30]。目前從3個種中共報道了35個化合物[22-23,25-27,31,33-34]，詳見表4。

2.3 萜類 萜類化合物是草莓香氣組成成分之一，是草莓風味及品質的重要組成部分。目前從2個種中共報道了17個化合物[23,30,35]，主要包括8個三萜類化合物和9個其他萜類化合物，詳見表5～6。

表2 草莓屬植物中花青素類成分

表3 草莓屬植物中黃酮類成分

續表3

表4 草莓屬植物中單寧類成分

表5 草莓屬植物中三萜類成分

表6 草莓屬植物中其他萜類成分

2.4 酚酸類 草莓被認為是鞣花酸和對香豆酸的豐富來源，除了花色苷之外，總共約占草莓酚類物質總量的85%，鞣花酸類物質已在單寧中列出，目前從2個種中共報道了6個其他酚酸類化合物[26,29,31,36]。詳見表7。

表7 草莓屬植物中酚酸類成分

2.5 苯丙素類 目前從2個種中共報道了6個苯丙素類化合物[29,31]，據研究，苯丙素類化合物具有抗菌、抗病毒、抗癌等作用[29,31]。詳見表8。

表8 草莓屬植物中苯丙素類成分

2.6 其他 草莓中含有豐富的維生素B1、B2、C、PP以及鈣、磷、鐵、鉀、鋅、鉻等人體必需的礦物質和部分微量元素[37]，此外，草莓中還存在芳香類和甾體類化合物。目前從2個種中共報道了9個其他結構類型的化合物，包括7個芳香類化合物、2個甾體類化合物[31-32,35]。詳見表9。

表9 草莓屬植物中其他成分

3 藥理作用

3.1 抗氧化 草莓屬植物中花青素和非花青素酚類化合物以其抗氧化特性而聞名[38-39]。Pineli等[40]對不同成熟度的“奧索格朗德”“卡米諾真”草莓的品質和抗氧化特性進行了評價。通過2,2-二苯基-1-苦肼基(DPPH)和亞鐵還原能力實驗(FRAP)評估其pH值、總可溶性固形物、總可滴定酸度、維生素C等指標，獲得草莓果實中丙酮提取物的組成和抗氧化活性之間的相關性。非常有趣的是，完全成熟的草莓果實(紅色果實)中的花色素苷水平較高，但對這2個品種和2個試驗來說，未完全成熟的草莓果實(粉紅色果實)呈現了最好的抗氧化活性。唯一的例外是“奧索格朗德”品種的DPPH檢測結果表明紅色果實的DPPH檢測結果最好，但該品種在3個成熟期的DPPH檢測結果之間的差異不顯著；總酚和維生素C含量有更好的相關性。最后，“奧索格朗德”品種表現出優異的抗氧化性能，這與其較高水平的總酚和總鞣花酸含量相關，尤其是在粉紅色和紅色草莓果實中更為明顯。Zhu等[29]評價了用于室溫提取的溶劑(水和乙醇)對鳳梨草莓不同部位(紅色果實、綠色果實、紅色花萼、綠色花萼、花、葉、匍匐莖、匍匐莖葉、莖、冠、根)抗氧化性能的影響。乙醇是首選溶劑，因為植物中發現的酚類化合物的極性不同。在植物部分中，當以鮮重為基礎進行報告時，花提取物(1 460.1 mol/g)和樹冠(62 123 mol/kg)，分別獲得了最佳結果。

Yang等[41]從鳳梨草莓果實中分離出許多化合物(包括酚苷、黃酮葡萄糖醛酸苷和木脂素苷等)，并檢測其抗氧化性能。黃酮葡萄糖醛酸苷在2,2′-聯氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)和DPPH分析中及木脂素苷在FRAP分析中分別獲得最佳結果。考慮到抗氧化分析中使用的陽性對照(抗壞血酸)的結果，酚類化合物在該植物的整體抗氧化特性中起重要作用。然而，Chaves等[42]證明了果實的總花青素含量和抗氧化能力之間的相關性，植物的抗氧化能力似乎與總花色素苷有關，而與總酚含量無關。

Nowicka等[23]發表了一項關于90種鳳梨草莓栽培品組成和抗氧化特性變化的研究。結果表明，Roxana、Gigaline、Selvik、ThurigaISK、Eratina、Siria、Dagol、Plarionfre、Grenadier、Kimberly這些品種不僅可以被認為具有優異的抗氧化性能，而且考慮到其植物化學特征，具有抗氧化活性的主要化合物是單寧，尤其是鞣花單寧和原花青素。

由于草莓優異的抗氧化性能，其需求度不斷增加，使草莓被加工成商品用來銷售，Méndez-Lagunas等[43]提出干燥會對鳳梨草莓抗氧化能力產生影響，對加工草莓果實(DPPH)進行的抗氧化試驗顯示，在50 ℃熱處理時，抗氧化活性損失74.7%，而在60 ℃熱處理時，抗氧化活性損失66.2%。結果表明，除溫度外，熱處理時間對抗氧化活性的影響更大，因為在較高的溫度下，需要較短的熱處理時間。Joseph等[44]發現草莓及其他多酚含量高的草莓提取物，能夠顯著降低多巴胺與乙型類糖蛋白在轉殖有毒蕈堿型受體M1、M3細胞(COS-7)所引起的蛋白激酶等蛋白質的活化及鈣內流失常。王志巧[45]以維生素C作為對照，檢測鳳梨草莓果實中酚類樣品清除DPPH自由基、超氧陰離子自由基(O2-)、羥基自由基(·OH)的能力，以研究其抗氧化活性，結果顯示，草莓酚類樣品具有較強的抗氧化能力，其抗氧化活性呈劑量依賴性。

絕大多數研究草莓屬植物生物活性的文章都介紹了抗氧化活性。大多數研究者將其抗氧化能力歸因于草莓中總酚的含量，尤其是花青素、黃烷-3-醇、單寧。就單個品種而言，草莓果實在DPPH試驗中的抗氧化性能為76.73～100 mg/mL，對于不同品種而言，抗氧化性能最好的是Camarosa品種[42]，對于更大的調查(包括90個品種)而言[23]，抗氧化性能力最好為3 000～13 000 mol/kg鮮重。此外，考慮到草莓不同部位抗氧化能力的差異，對智利草莓甲醇提取物而言，觀察到草莓果實的抗氧化活性最好[46]，而對于鳳梨草莓，其冠部位的乙醇提取物的抗氧化活性最好，對草莓的葉、根或營養部分的抗氧化活性進行評估，其抗氧化能力范圍為13.46～140 mg/L，并且依賴于草莓的來源以及應用的提取技術[47-48]。

3.2 抗腫瘤 王志巧[45]以人前列腺癌細胞PC-3、人肝癌細胞HepG-2、人乳腺癌MM231細胞為研究對象，發現草莓酚類樣品對以上3種細胞產生抑制作用。Daniel等[49]發現鳳梨草莓對食道癌大鼠產生了保護作用。Wang等[50]發現人肺上皮癌細胞A549的增殖會被鳳梨草莓提取物明顯抑制，并且鼠表皮細胞JB6 P+經草莓提取物預處理之后，能阻止醋酸酯(TPA)誘導的細胞惡性轉化。

Seeram等[51]通過各種莓類漿果含有抗癌、抗發炎等成分的差異，從而分析不同莓類所含的沒食子鞣質、黃酮醇、花色苷等物質差異，并通過檢測其對人類乳腺、結腸、口腔、前列腺癌細胞株的作用，結果表明漿果提取物質量濃度在25～200 g/mL時對以上癌細胞產生一定抑制作用，隨著漿果提取物質量濃度的增加，觀察到所有細胞系中細胞增殖的抑制作用增強，細胞系之間具有不同程度的效力。

3.3 抗菌 El-mesallamy等[52]研究了草莓葉提取物對銅綠假單胞菌、克雷伯氏菌等5種細菌菌株和尖孢鐮刀菌、黑曲霉菌等5種真菌物種的抗菌活性，研究顯示10 mg/mL提取物對以上細菌和真菌菌株均產生抑制作用。而Martos等[53]從草莓葉提取物分離得到了鞣花單寧，研究表明其鞣花單寧對細菌膜的完整性和呼吸鏈有影響，其能與細菌膜相互作用且不破壞膜的完整性，以達到有效降低細菌的氧消耗速率，抑制其生長的目的。

3.4 降血糖 Ibrahim等[54]發現草莓葉提取物能夠降低糖尿病大鼠血糖，由于該提取物能抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的活性以阻礙碳水化合物吸收，與模型組比較，給藥組大鼠腎白細胞介素6和腫瘤壞死因子α等炎癥因子水平下降。Abdulazeez[55]證明了市售草莓凍干粉可逆轉四氧嘧啶誘導的糖尿病及其并發癥。

3.5 抗肥胖 脂肪酸合酶(FAS)是治療肥胖癥的潛在靶點。劉曉鑫等[56]研究表明草莓可能具有防治肥胖的重要價值，經LC-MS分析，推測鞣花酸和槲皮素可能是草莓發揮該作用的主要物質。鳳梨草莓果肉渣及草莓葉經提取、萃取后得到的物質對FAS存在較強抑制作用，且分別對FAS的底物丙二酸單酰輔酶A、乙酰輔酶A呈非競爭性和競爭性抑制，此外，還對脂肪細胞脂質積累存在顯著抑制作用。Zhu等[29]對草莓不同藥用部位提取物在脂肪酶和脂肪細胞分化活性抑制方面進行了研究，結果表明，草莓葉提取物可以作為抗肥胖成分的潛在來源，對脂肪酶和脂肪細胞分化都有抑制作用。

3.6 抗炎 草莓具有消炎的功效，每天堅持吃草莓100～150 g，能夠治療牙周膿瘍，大多數研究者將抗炎特性歸因于花青素的存在，其中最具代表性的物質是天竺葵花青素和花青素衍生物[57]。

Gasparrini等[58]觀察到巨噬細胞產生的炎癥反應的相關介質減少，巨噬細胞在誘導一氧化氮產生的細菌內毒素存在下培養。從草莓葉中獲得的乙醇提取物，以非細胞毒性濃度(80、160 mg/L)使用，分別誘導了31%、40%的抑制作用。除此以外，其將一氧化氮的減少歸因于直接的清除作用。微管相關蛋白輕鏈LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ(自噬的標志)的轉化增加，進一步證實了草莓甲醇提取物的抗癌特性，并且證實草莓果實能降低內毒素脂多糖誘導的人真皮成纖維細胞炎癥過程中細胞內活性氧(ROS)水平，降低凋亡率，改善抗氧化防御和線粒體功能，結果顯示通過抑制NF-κB信號通路和刺激Nrf2通路發揮保護活性，其機制依賴于AMPK。

Sebastian等[59]首次證明了智利草莓水提取物的保肝活性，它能保持肝細胞膜結構的完整性，減輕肝氧化應激反應，并抑制脂多糖誘導的肝損傷中的炎癥反應。這些作用是通過肝臟參數的正常化、氧化還原狀態(GSH/GSSG比值和異前列腺素的減少)和細胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)的下調來實現的。

天竺葵素-3-O-葡萄糖苷(P3G)是草莓中發現的主要花青素，鳳梨草莓果實的抗炎作用與其高濃度的花青素有關。Duarte等[60]通過體內與體外實驗證明，天竺葵素-3-O-葡萄糖苷具有重要的抗炎活性，P3G的抗炎機制涉及抑制IκB-α激活和減少JNK/MAPK磷酸化，從而減少了NF-κB和AP-1激活的炎癥途徑的轉錄因子導體TLR4的激活。因此人類食用草莓可以成為治療炎癥的重要補充食品。

Van de Velde等[61]研究也支持草莓提取物的抗炎特性，并通過評估傷口愈合效果提出了其與富含多酚或花色素苷的組分影響皮膚成纖維細胞的遷移，實驗結果表明傷口愈合特性與花色素苷的存在密切相關。

3.7 對心血管系統作用 草莓葉作為具有潛在有益生物效應的化合物來源，與草莓果實比較，在很大程度上被忽視。Mudnic等[62]檢測了野生草莓葉水提取物在2個實驗模型和動物物種(離體豚鼠心臟和大鼠主動脈環)中的直接劑量依賴性效應，并將野生草莓葉提取物與山楂帶花葉的水提取物進行血管舒張活性比較，結果顯示野生草莓葉具有血管舒張作用。此結果表明野生草莓葉可能是潛在的生物活性化合物的寶貴來源。

4 結語

綜上所述，從資源分布與研究價值角度來看，草莓屬植物不僅分布廣泛，而且品種繁多。在世界各種漿果果樹中栽培面積和產量中位居第二，僅次于葡萄。但目前全世界廣泛栽培利用的是鳳梨草莓，對草莓屬植物的研究也集中在鳳梨草莓、智利草莓、森林草莓等品種，盡管這些物種具有較大的商業價值，且是不同種類多酚(如原花色素、花色素苷、鞣花單寧、類黃酮等)重要來源，但研究人員也應該關注研究較少的品種，它們原產于世界不同地區。這可能是未來研究的一種趨勢，例如，原產于中國的東方草莓及以草莓全草入藥的藏藥草莓，現代本草及古代醫學典籍兼有草莓作為藥用植物的記載，但國內外對藥用草莓的化學成分、藥理作用以及藥效物質基礎等相關研究十分有限，可利用現代醫藥學技術，結合分子生物學、細胞生物學等相關領域知識，更深入地探索與開拓草莓屬植物的應用前景。

從商業價值來看，目前對草莓果實的開發利用較為成熟，但對大量產出的草莓的副產品研究不足，草莓葉是草莓生產過程中產生的副產品，國內對草莓葉的應用較少，目前已經有專利表明草莓葉茶的營養比龍井茶更高[63]，是一種很有潛力的生物資源。除此以外，還有研究者使用超臨界二氧化碳萃取獲得草莓種子油，并將其應用于開發具有良好皮膚保濕性能的護膚品[64-65]，提高其利用水平將有利于提高農業的可持續性，由此看來，草莓屬植物在發揮藥理作用的同時，在食品、農業、工業等領域也顯示出很好的開發前景。