黃花菜生物活性成分及功能研究進(jìn)展

劉佩冶，李可昕，張超凡，趙玉梅，曹建康

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京，100083)

黃花菜(HemerocalliscitrinaBaroni)，又名金針菜、檸檬萱草，是百合目阿福花科萱草屬多年生草本植物，在我國有著悠久的種植歷史，栽培廣泛。目前，已形成了甘肅慶陽、陜西大荔、湖南祁東、四川渠縣、山西大同、河南淮陽六大黃花菜主產(chǎn)區(qū)，成為地區(qū)標(biāo)志性產(chǎn)業(yè)。黃花菜中含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類，還含有豐富的微量元素，如鈣、鋅、鎂、錳、鐵等[1]。隨著現(xiàn)代社會生活條件的不斷改善, 研究天然產(chǎn)物中對健康有益的生物活性成分受到學(xué)者的廣泛關(guān)注，黃花菜作為兼有藥用價值和食用價值的植物，在開發(fā)功能性產(chǎn)品方面具有非常廣闊的應(yīng)用前景。為此，對近年來國內(nèi)外黃花菜中的生物活性成分及功能研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，以期為今后黃花菜資源的深入開發(fā)利用及研究提供理論依據(jù)和參考。

1 黃花菜中的生物活性成分

1.1 類黃酮類化合物

類黃酮(flavonoids)是指以2-苯基色原酮為骨架衍生的一類化合物的總稱，是重要的植物次生代謝產(chǎn)物。類黃酮參與了植物生長素的運(yùn)輸調(diào)節(jié)、化學(xué)防御和抗氧化等生理過程[2]。從黃花菜花蕾和根中分離得到了一系列類黃酮化合物，包括山奈酚類糖苷、槲皮素類糖苷、異鼠李素類糖苷、蘆丁等黃酮醇類衍生物[3-6],金圣草素類糖苷等異黃酮類衍生物[6],查爾酮類衍生物根皮素類糖苷[6]以及二氫黃酮類化合物橙皮苷等[4]。研究發(fā)現(xiàn)黃花菜提取物中槲皮素類糖苷含量較高[5]。

1.2 蒽醌類化合物

蒽醌類(anthraquinones)化合物廣泛存在于自然界中，在植物的根、葉、花和種子中均有分布，具有抗病原真菌侵染、抵御紫外輻射等作用[7]。蒽醌類化合物以9，10-二蒽酮作為母核，通過不同程度的還原可轉(zhuǎn)化為氧化蒽酚、蒽酮、蒽酚結(jié)構(gòu)。黃花菜中蒽醌類化合物主要存在于根部，含量豐富，包括大黃酚、美決明子素甲醚、美決明子素、蘆薈大黃素、2-羥基大黃酚和大黃酸等，還包括新型蒽醌化合物如黃花蒽醌及kwanzoquinones A-G等[8-9]。黃花菜中的蒽醌主要為大黃素型蒽醌，其中大黃酚、美決明子素是黃花菜中蒽醌的主要成分[8]。

1.3 萜類化合物

萜類(terpenoids)化合物是由甲戊二羥酸衍生形成的，分子骨架以異戊二烯為基本結(jié)構(gòu)單元的化合物及其衍生物[10]，是構(gòu)成植物的香精、樹脂、色素等的主要成分。萜類化合物在植物中具有重要作用，如應(yīng)對脅迫反應(yīng)、吸引授粉昆蟲、增強(qiáng)植物耐熱性等[11]。在黃花菜花蕾、莖和根中都存在萜類物質(zhì)，包括新黃質(zhì)、紫黃質(zhì)、葉黃素、13-順式-葉黃素5, 6-環(huán)氧化物、葉黃素5，6-環(huán)氧化物、玉米黃質(zhì)、β-隱黃質(zhì)、全反式β-胡蘿卜素及其順式異構(gòu)體等類胡蘿卜素類化合物[12]，具有反式雙環(huán)的新型二萜hemerocallal A[13]和揮發(fā)油組分含氧單萜1,8-桉葉素[14]等。

1.4 生物堿類化合物

生物堿(alkaloids)是植物中一類含氮的堿性有機(jī)化合物，在植物適應(yīng)生態(tài)環(huán)境、抵御病蟲害等方面發(fā)揮著重要作用，具有鎮(zhèn)痛、抗菌及抗炎等生物活性[15]。在黃花菜花蕾、根和葉中含有不同種類的生物堿，包括膽堿[16]，谷氨酰胺類衍生物hemerocallisamine Ⅰ[17]，新型吡咯生物堿hemerocallisamine Ⅱ[17]，新型γ-內(nèi)酰胺衍生物hemerocallisamine Ⅲ-Ⅶ和hemerominor A-H[17-19]。有研究表明黃花菜中含有秋水仙堿[20]，但有學(xué)者對黃花菜中分離得到的化合物進(jìn)行了高效液相色譜串聯(lián)四級桿飛行時間質(zhì)譜定性鑒定，并未發(fā)現(xiàn)秋水仙堿，而是得到了分子式為C23H22N20的化合物，推測可能是一種含雙氮的生物堿[21]。后續(xù)研究表明，黃花菜中不存在秋水仙堿生物合成途徑中的中間代謝產(chǎn)物[22]。

1.5 甾體皂苷類化合物

甾體皂苷(steroidal saponins)是以環(huán)戊烷多氫菲為母核，由甾體皂苷元和糖基縮合而成的糖基皂苷，分子中含有多個羥基，大多在C—3位有羥基取代，廣泛存在于單子葉植物中，具有抗癌、抗菌消炎、降低血壓等多種生物活性[23]。KONISHI等[24]從黃花菜花蕾中提取分離得到兩種甾體皂苷，通過核磁共振等分析方法確定分別為24S-羥基-新托克皂苷元1-O-α-L-阿拉伯吡喃糖基24-O-β-D-吡喃葡萄糖苷和異萬年青皂苷元3-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→3)[β-D-吡喃木糖基-(1→2)]-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-β-D-吡喃半乳糖苷，并命名為hemeroside A和hemeroside B。

1.6 酚酸類化合物

酚酸類(phenolic acids)化合物泛指在一個苯環(huán)上有多個酚羥基取代的芳香羧酸類化合物，通常在植物中以酰胺、酯或糖苷形式存在，少部分以游離形式存在，在植物種子發(fā)育、開花、果實(shí)發(fā)育及成熟過程中具有重要作用[25]。黃花菜花蕾中的酚酸類化合物主要為綠原酸及其衍生物，包括綠原酸、綠原酸甲酯、咖啡?？崴?、對香豆酰奎尼酸、阿魏?？崴嵋约?-反式-O-正丁基咖啡酰奎尼酸酯等[6, 26]，其中綠原酸甲酯及綠原酸的含量相對較高。

黃花菜中主要的生物活性成分的提取、分離鑒定方法及含量等如表1所示。

表1 黃花菜中主要的生物活性成分Table 1 The main bioactive components in daylily

續(xù)表1

2 黃花菜的主要生物活性功能

2.1 抗氧化作用

當(dāng)自由基在機(jī)體內(nèi)過量積累時會造成細(xì)胞的氧化損傷和過快衰老，導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生。黃花菜提取物中黃酮類、萜類及多糖組分可表現(xiàn)出顯著的抗氧化活性。BOR等[27]發(fā)現(xiàn)新鮮黃花菜和干黃花菜水提物對DPPH自由基清除率分別為(17.1±0.6)%和(22.5±0.5)%。WU等[28]發(fā)現(xiàn)黃花菜提取物中富含酚酸和類黃酮，可減輕高糖誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(human umbilical vein endothelial cells, HUVE)的氧化損傷。HSU等[29]利用超臨界流體二氧化碳提取黃花菜中的葉黃素和玉米黃質(zhì)，提取物質(zhì)量濃度在高于0.9 mg/mL時表現(xiàn)出較強(qiáng)的DPPH自由基清除能力。張寧等[30]從黃花菜中提取粗多糖，發(fā)現(xiàn)其對過氧化氫和羥自由基的清除率可達(dá)到92.94%、84.58%。陸海勤等[31]發(fā)現(xiàn)黃花菜多糖提取物在1.0 mg/mL時清除超氧陰離子自由基和羥自由基能力分別為66.93%、70.61%。TAGUCHI等[32]研究了黃花菜粗提取物的生物活性，發(fā)現(xiàn)提取物在體外以劑量依賴的方式清除過氧化氫及紫外光系統(tǒng)產(chǎn)生的羥自由基。

2.2 抗腫瘤作用

黃花菜提取物中秋水仙堿、蒽醌及多糖類化合物可以發(fā)揮抗腫瘤作用。何成雄[33]研究了黃花菜水提取液對人真皮成纖維細(xì)胞增殖的影響，發(fā)現(xiàn)黃花菜提取物處理組成纖維細(xì)胞數(shù)目明顯下降，且抑制增殖效果與提取液濃度成正相關(guān)。CICHEWICZ等[34]報道黃花菜根甲醇提取物中蒽醌類化合物可以抑制乳腺癌和肺癌細(xì)胞的增殖，并且維生素C和維生素E可以增強(qiáng)蒽醌對結(jié)腸癌細(xì)胞和中樞神經(jīng)系統(tǒng)癌細(xì)胞的細(xì)胞毒性作用，導(dǎo)致細(xì)胞活力下降，但不能抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶活性。OU等[35]采用80%乙醇提取制備了黃花菜多糖，發(fā)現(xiàn)1.6 g/kg黃花菜多糖對小鼠S180腫瘤細(xì)胞的抑制率可達(dá)到38.54%，認(rèn)為其可能調(diào)節(jié)了血清中白細(xì)胞介素-2(interleukin-2, IL-2)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF-α)的水平，進(jìn)而增強(qiáng)機(jī)體免疫力，發(fā)揮抗腫瘤作用。

2.3 抗抑郁作用

中醫(yī)記載黃花菜能夠使人心安神定，忘卻暫時的煩惱與憂愁，調(diào)解低落情緒，故又得名忘憂草。黃花菜中具有抗抑郁作用的主要生物活性成分是黃酮類化合物。LIN等[36]通過建立大鼠抑郁模型研究黃花菜提取物蘆丁對大鼠活動的影響，在強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)大鼠靜止時間顯著減少。XU等[37]對大鼠進(jìn)行了蔗糖偏好實(shí)驗(yàn)和曠場實(shí)驗(yàn)，研究表明含量為40 mg/kg的黃花菜總酚提取物可通過影響大鼠單胺類神經(jīng)遞質(zhì)水平，并降低皮質(zhì)醇含量來發(fā)揮抗抑郁作用。LI等[38]通過脂多糖誘導(dǎo)的抑郁模型小鼠對黃花菜提取物進(jìn)行評價，發(fā)現(xiàn)其可能通過抑制核因子κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)信號通路發(fā)揮抗抑郁作用。XU等[39]通過建立模擬微重力大鼠抑郁模型，并給大鼠灌胃黃花菜醇提取物來研究黃花菜的抗抑郁作用，結(jié)果表明，黃花菜主要通過影響色氨酸代謝、谷氨酸代謝、苯丙氨酸代謝和能量代謝等發(fā)揮抗抑郁作用。

2.4 改善睡眠及鎮(zhèn)靜作用

睡眠是影響人體健康的重要因素，良好的睡眠有助于機(jī)體減輕疲勞、增強(qiáng)免疫力、調(diào)節(jié)情緒及改善認(rèn)知功能等。杜秉健[40]研究發(fā)現(xiàn)黃花菜提取物在腹腔給藥方式下，對小鼠具有促睡眠活性，起作用的主要成分為蘆丁和橙皮苷。潘炘[41]研究發(fā)現(xiàn)黃花菜提取物對戊巴比妥鈉催眠小鼠具有延長睡眠作用，并且呈現(xiàn)劑量依賴性關(guān)系，表明提取物對小鼠具有良好的改善睡眠作用。黃花菜提取物同時具有鎮(zhèn)靜作用。盧蘭芳[42]用0.01 mg/g的黃花菜浸膏對小鼠進(jìn)行灌胃，發(fā)現(xiàn)給藥后15 min產(chǎn)生鎮(zhèn)靜效果，60 min時作用達(dá)到高峰，120 min后作用逐漸下降。HSIEH等[43]探究了黃花菜根提取物對大鼠運(yùn)動行為的影響，發(fā)現(xiàn)使用1.0 g/kg劑量醇提物處理時大鼠活動次數(shù)顯著減少，表明黃花菜具有一定的鎮(zhèn)靜作用。

2.5 抗菌作用

黃花菜提取物中蒽醌類、黃酮類及萜類成分具有抗菌作用。SARG等[16]對黃花菜氯仿提取物進(jìn)行了分離和分析，得到了大黃酚、甲基大黃酸、l，8-二羥基-3-甲氧基-蒽醌和大黃酸等物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)提取物中蒽醌類化合物對大腸桿菌、銅綠假單胞菌具有良好的抑制效果。詹利生等[44]發(fā)現(xiàn)黃花菜中黃酮類化合物對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌均有一定的抑制作用，并且隨作用時間的延長殺菌效果明顯提高。SZEWCZYK等[14]從不同品種黃花菜中提取了精油，發(fā)現(xiàn)精油主要成分是含氧單萜1,8-桉葉素，并且含有大量的未知成分，對革蘭氏陰性菌表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗菌作用。

2.6 抗炎作用

黃花菜提取物具有一定的抗炎作用。LIU等[45]通過建立慢性不可預(yù)見性輕度應(yīng)激模型，探究黃花菜乙醇提取物對大鼠額葉皮質(zhì)和海馬區(qū)IL-1β、IL-6和TNF-α的表達(dá)水平的影響，發(fā)現(xiàn)提取物可能是通過改善單胺和神經(jīng)營養(yǎng)因子系統(tǒng)來表現(xiàn)抗炎作用。LI等[38]在對小鼠進(jìn)行的8周慢性毒性實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，黃花菜醇提取物可以顯著降低小鼠額葉前皮質(zhì)促炎細(xì)胞因子誘導(dǎo)性一氧化氮合酶(inducible nitricoxide synthase, iNOS)和環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)的表達(dá)水平。KAO等[46]發(fā)現(xiàn)不同成熟度的黃花菜醇提取物對巨噬細(xì)胞一氧化氮生成具有抑制作用，但是隨黃花菜成熟度的增加抑制活性逐漸降低，其中表沒食子兒茶素沒食子酸酯和表兒茶素可能是主要抗炎活性成分。

2.7 護(hù)肝作用

黃花菜提取物中黃酮類化合物具有護(hù)肝作用。黃紅焰等[47]通過建立四氯化碳肝纖維化模型探究黃花菜中黃酮苷等活性成分對大鼠肝功能的影響，研究結(jié)果表明，黃酮苷組減弱了大鼠體質(zhì)量和肝臟質(zhì)量的下降，并且抑制了血清丙氨酸轉(zhuǎn)移酶的升高，表現(xiàn)出改善機(jī)體狀態(tài)維持正常肝臟功能的作用。沈楠等[48]研究發(fā)現(xiàn)黃花菜總黃酮提取物可以改善四氯化碳誘導(dǎo)的大鼠肝纖維化，減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)從而保護(hù)肝功能。該團(tuán)隊還報道了通過建立過氧化氫誘導(dǎo)的體外肝細(xì)胞氧化損傷模型探究黃花菜提取物對人正常肝細(xì)胞(normal liver cells, HL-7702)氧化損傷的改善作用，發(fā)現(xiàn)黃花菜總黃酮可以抑制脂肪酸的合成，從而減少活性氧的增加，減輕肝細(xì)胞氧化損傷[49]。

2.8 其他作用

黃花菜提取物具有預(yù)防退行性神經(jīng)疾病及神經(jīng)保護(hù)作用。MATSUMOTO等[18]從黃花菜甲醇提取物中分離得到的新生物堿γ-內(nèi)酰胺衍生物在體外對大鼠嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞系神經(jīng)元分化模型中β-淀粉樣蛋白42(amyloid β-protein 42, Aβ 42)的聚集有顯著的抑制作用，表明其有可能預(yù)防神經(jīng)退行性疾病。TIAN等[50]報道了黃花菜提取物對皮質(zhì)酮和谷氨酸誘導(dǎo)的大鼠腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞(pheochromocytoma cells, PC12)損傷具有神經(jīng)保護(hù)作用，并存在一定的劑量依賴關(guān)系，其中起主要作用的成分是酚酸衍生物與類黃酮，但兩者以不同的方式調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。

目前，黃花菜的生物活性功能主要是通過其提取物進(jìn)行研究的，其功能及作用機(jī)制等如表2所示。

表2 黃花菜的主要生物活性功能Table 2 The main bioactive functions of daylily

3 結(jié)語與展望

國內(nèi)外研究表明，黃花菜作為傳統(tǒng)藥食兩用蔬菜，含有類黃酮類、蒽醌類、萜類、生物堿、甾體皂苷和酚酸類等多種生物活性成分，這些成分具有抗氧化、抗腫瘤、抗抑郁、改善睡眠及鎮(zhèn)靜、抗菌、抗炎和護(hù)肝等有益功能，在開發(fā)功能性產(chǎn)品、推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面具有極大的應(yīng)用前景。但是，目前關(guān)于黃花菜中的生物活性成分研究不夠系統(tǒng)，黃花菜中具有的保健功能及發(fā)揮作用的具體成分，以及相關(guān)的作用機(jī)制還有待進(jìn)行更深入的探索。對黃花菜中生物活性成分進(jìn)行分離鑒定，進(jìn)一步分析其結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，探究其對健康的有益影響及潛在機(jī)制，評價其在功能性產(chǎn)品中發(fā)揮作用的安全劑量將是未來研究的主要方向。今后應(yīng)該加強(qiáng)此方面的研究工作，充分發(fā)掘黃花菜的潛在食用及醫(yī)療保健價值，這對促進(jìn)黃花菜資源的高效開發(fā)及綜合利用具有重要意義。