黃花菜的活性成分、生物活性及加工技術研究進展

李明玥，劉宏艷，肖 靜，耿 放，吳定濤，李華斌，甘人友,3,

（1.成都大學食品與生物工程學院，四川成都 610106；2.中國農(nóng)業(yè)科學院都市農(nóng)業(yè)研究所，四川成都 610213；3.國家成都農(nóng)業(yè)科技中心，四川成都 610213；4.中山大學公共衛(wèi)生學院，廣東廣州 510080）

黃花菜（Baroni）是百合科萱草屬植物，又名“萱草”。據(jù)《本草綱目》記載，黃花菜具有清熱利尿、解毒消腫、通乳發(fā)奶、寬胸利膈、止血除煩等功效，故而黃花菜又被稱為“忘憂草”。黃花菜兼具營養(yǎng)價值和藥用價值，在我國作為食品和藥品已有幾千年的歷史。隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)黃花菜中不僅具有蛋白質、礦物質等營養(yǎng)成分，還含有多糖、酚類、蒽醌類等活性成分，具有抗抑郁、抗氧化、抗炎、抗癌等多種生物活性。因此，黃花菜具有潛在的應用開發(fā)價值，目前食品行業(yè)已經(jīng)有黃花菜醬、黃花菜飲料、黃花菜餅干等多種形式的黃花菜相關產(chǎn)品。

但是鮮黃花菜在采摘后極易發(fā)生腐爛、褐變等品質劣變問題，至今尚未找到一種有效的方法延長鮮黃花菜的保鮮期。目前市場上銷售的大多是干制黃花菜產(chǎn)品，而傳統(tǒng)的黃花菜干制技術也面臨多種問題，例如：傳統(tǒng)日曬不確定性高、效率低且產(chǎn)品不穩(wěn)定；工業(yè)化生產(chǎn)能耗高、干制產(chǎn)品極易褐變等。為了避免加工過程中的黃花菜的營養(yǎng)成分大量流失，本文在綜述黃花菜的營養(yǎng)成分、活性成分與生物活性的基礎上，通過對比不同的鮮黃花菜保鮮技術、干黃花菜干制工藝及黃花菜貯藏方法，一方面就目前的研究進展總結更為合理的技術方法。另一方面指出當前黃花菜加工中所面臨的問題，并針對問題提出相應建議，以期為未來黃花菜產(chǎn)業(yè)精深加工技術與高附加值產(chǎn)品開發(fā)提供參考。

1 黃花菜的營養(yǎng)成分與活性成分

1.1 主要營養(yǎng)成分

黃花菜含有人體所需的七大營養(yǎng)素，營養(yǎng)素可以保證人體正常發(fā)育和維持健康狀態(tài)，必須從食物中獲取，蛋白質能夠參與物質代謝，增強免疫力；碳水化合物可以供給熱能；礦物質參與構成骨骼、牙齒、毛發(fā)等組織，維持滲透壓，保持酸堿平衡；粗纖維則可以防治便秘，降低血脂，減少過多熱量的吸收。通過查閱相關文獻及中國食物成分表。將黃花菜與同一科的百合、蘆筍中的各營養(yǎng)素含量進行對比，如表1 所示。結果發(fā)現(xiàn)，黃花菜中多項營養(yǎng)素，如碳水化合物、蛋白質、粗纖維，鈣、磷、鐵等均優(yōu)于其他兩種蔬菜，而干黃花菜中的各項營養(yǎng)素含量又明顯優(yōu)于鮮黃花菜，是低脂高蛋白且富含礦物質的健康食品。

表1 黃花菜和其他蔬菜中各營養(yǎng)素含量Table 1 The nutrients contents of daylily and other vegetables

1.2 多酚類化合物

黃花菜中有多種多酚類化合物，而植物多酚被譽為“第七類營養(yǎng)素”。曹熙等測定黃花菜中總酚含量約為1220 μg/g DW，并利用HPLC/ESI-QTOFMS 方法對純化多酚結構進行了鑒定，得到了12 個可能存在于黃花菜中的多酚類化合物，可以確定的主要成分為兒茶素、綠原酸、蘆丁、槲皮素，不能完全確定的成分是楊梅苷（素）以及部分槲皮素和綠原酸的糖苷。Fu 等對黃花菜成熟時期的甲醇提取物采用高效液相法對4 種酚類化合物綠原酸、兒茶素、蘆丁和槲皮素進行定量分析，發(fā)現(xiàn)兒茶素是黃花菜中主要的酚類化合物，約占酚類總量的74.11%。此外，Kao 等測定了黃花菜在不同成熟階段相關酚類化合物的含量，結果表明，蘆丁含量會隨著黃花菜的成熟不斷增加，在花蕾盛開時達到最大值。

黃花菜還含有豐富的黃酮類化合物，主要以黃酮醇與黃酮苷類存在，還包括少數(shù)異黃酮類和二氫黃酮類。劉偉等通過UHPLC-LTQ-Orbitrap 高分辨質譜技術對黃花菜的化學成分進行分析，再結合多級質譜裂解規(guī)律和相關文獻報道，在黃花菜中共鑒定出27 個組分，其中黃酮醇類15 個。

1.3 生物堿類化合物

生物堿是黃花菜中另一類主要活性化合物。Takahiro 等首次報道從黃花菜花蕾的甲醇提取物中分離出新的吡咯生物堿hemerocallisamine I（CHNO）、hemerocallisamine II（CHNO）和hemerocallisamine Ⅲ（CHNO）。隨后，該團隊又從黃花菜花蕾的甲醇提取物中分離出四種新的生物堿 hemerocallisamine IV（CHNO）、hemerocallisamine V（CHNO）、hemerocallisamine VI（CHNO）和hemerocallisamine VII（CHNO）。此外，秋水仙堿是從百合科植物秋水仙（L.）的種子和根莖中萃取的一種生物堿類化合物，也存在于在鮮黃花菜中。鮮黃花菜食用不當可能導致秋水仙堿中毒。

1.4 多糖

植物多糖因其來源廣泛且無細胞毒性受到了廣泛關注，黃花菜也是植物多糖的來源之一，多糖具有多種生理功能，在黃花菜中含量為2.68%。周紀東等利用紫外光譜、紅外光譜及色譜進行組分分析后發(fā)現(xiàn)，利用Sevag 法和HO氧化法純化的黃花菜精制多糖是具有-型吡喃糖苷結構的水溶性雜多糖，由L-鼠李糖、D-木糖、L-阿拉伯糖、D-甘露糖、D-葡萄糖和D-半乳糖組成，是一種以共價鍵與蛋白質或多肽結合的糖復合物，其提取率為28.36%。杜秉健從黃花菜殘渣中使用水提法得到的黃花菜多糖則是一種酸性類果膠多糖，提取率為26.8%。Meng 等從超聲提取的黃花菜多糖中分離得到4 個水溶性多糖組分，經(jīng)單糖成分分析后發(fā)現(xiàn)均為雜多糖，由不同摩爾比的葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖、果糖、半乳糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸組成。

1.5 蒽醌類化合物

黃花菜中的蒽醌類化合物主要為大黃素型蒽醌，其取代基分布在兩側苯環(huán)上。Cichewicz 等從黃花菜中分離鑒定出了主要的蒽醌化合物，包括：大黃酚、甲基大黃酸、大黃酸、美決明子素甲醚、美決明子素、黃花蒽醌、蘆薈大黃素等。王強等采用索氏提取法對黃花菜根部中的蒽醌化合物進行了提取測定，發(fā)現(xiàn)總蒽醌含量為0.43%，其中游離蒽醌和結合蒽醌分別占0.17%和0.28%。黃花菜中存在蒽醌類化合物也是其常與其它中草藥一起被用于治療疾病的重要原因之一。

2 黃花菜的生物活性

2.1 抗抑郁

許多研究表明，黃花菜具有顯著的抗抑郁活性。黃花菜醇提物具有口服抗抑郁活性，75%乙醇提取物劑量在400 mg/kg 時其抗抑郁效果最佳。Gu 等證實了黃花菜具有抗抑郁活性，并發(fā)現(xiàn)該作用與提高動物大腦中5-羥色胺、去甲腎上腺素和多巴胺的水平有關。隨后，該團隊的研究發(fā)現(xiàn)黃花菜乙醇提取的抗抑郁活性是由于能夠抑制前額皮層與海馬組織中白細胞介素-1（IL-1）、白細胞介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-（TNF-）等細胞因子的表達。許騰通過UPLC-QQQ-MS/MS 靶向代謝組學模擬微重力誘導抑郁大鼠模型進一步探究發(fā)現(xiàn)，黃花菜的抗抑郁活性與色氨酸代謝、谷氨酸代謝、苯丙氨酸代謝和能量代謝等相關。翟俊樂等通過采用小鼠強迫游泳實驗、懸尾實驗和拮抗利血平等抑郁模型，證實黃花菜中抗抑郁活性的有效成分為黃酮類物質。如今，抑郁癥已經(jīng)成為當代人們常見的心理疾病，黃花菜的抗抑郁活性已逐漸受到廣泛關注，因而需要進一步深入研究去闡明其抗抑郁成分及其抗抑郁作用機理，為其在抗抑郁方面的應用與產(chǎn)品開發(fā)提供科學依據(jù)。

2.2 抗氧化

黃花菜中的綠原酸類化合物及黃酮均已被證明具有抗氧化活性。Hsu 等利用超臨界CO萃取從黃花菜中萃取出的葉黃素和玉米黃素都顯示出了顯著的抗氧化活性。Lin 等使用腫瘤壞死因子在HepG 2 細胞中介導產(chǎn)生活性氧自由基，然后加入19 個從黃花菜中分離出來的單體物質，結果表明這些單體物質都具備清除自由基能力。周向軍等進行的抗氧化試驗表明黃花菜多酚對羥自由基、超氧陰離子自由基、DPPH 自由基有清除能力，半抑制率分別為0.1176、0.1638 和0.1593 mg/mL，且清除率與多酚濃度呈量效關系。周紀東等發(fā)現(xiàn)黃花菜的花多糖和根多糖對O·的清除率高達92.56%和95.62%，表明這兩種部位的多糖具有很強的抗氧化活性。總體而言，黃花菜提取物及其抗氧化成分在食品開發(fā)等領域有希望作為一種天然抗氧化劑添加在不同產(chǎn)品中，以提高產(chǎn)品品質。

2.3 抗炎

黃花菜的黃酮等成分具有較好的抗炎活性。Kao 等研究關于黃花菜不同發(fā)育階段的抗炎能力時，發(fā)現(xiàn)黃烷醇-3、表沒食子兒茶素沒食子酸酯和表兒茶素可以有效抑制脂多糖激活的細胞產(chǎn)生一氧化氮，有利于緩解炎癥。此外，黃花菜中的秋水仙堿因其具有較好的抗炎、抗增生、抗纖維化的功能，已經(jīng)成為臨床使用的一種新型抗炎藥物。Sethuramalingam 等通過研究發(fā)現(xiàn)在冠狀動脈疾病炎癥患者治療中添加秋水仙堿后，不僅可以減少炎癥標記物從而減少炎癥，還降低了心肌梗死的發(fā)生率。Alabed等針對86 名兒童心包炎患者進行病情追蹤，發(fā)現(xiàn)秋水仙堿可以預防心包炎的復發(fā)。這一抗炎作用在成人患者中也得到驗證，Duran 等通過對194 例肌心包炎患者進行隨訪觀察發(fā)現(xiàn)，以口服秋水仙堿進行一線輔助治療可以顯著改善病情。盡管在研究中秋水仙堿展現(xiàn)出了優(yōu)秀的抗炎活性，但是仍需要對其毒性和副作用進行評估，以保證在安全劑量下合理使用秋水仙堿進行輔助治療。

2.4 神經(jīng)保護

體外研究發(fā)現(xiàn)，黃花菜多酚展示出神經(jīng)保護作用。Tian 等使用0.63～5 mg/L 濃度黃花菜多酚提取物對PC12 細胞進行預處理，結果對于皮質酮和谷氨酸誘導的神經(jīng)毒性可以有效逆轉，表明酚類組分有神經(jīng)保護作用。姬賜玉等則建立HO誘導PC12細胞損傷模型，以對數(shù)生長期的細胞作為實驗對象，結果發(fā)現(xiàn)酚類成分在1.25、2.5 和5 mg/mL 三個劑量組時均對神經(jīng)細胞損傷有保護作用且呈現(xiàn)劑量依賴性。Takahiro 等首次報道了黃花菜含有-內酰胺環(huán)的生物活性生物堿，該類生物堿能明顯抑制A42 的體外聚集，在非禁食條件下，分離出的生物堿對神經(jīng)突觸生長有促進作用。神經(jīng)保護活性與神經(jīng)疾病息息相關，天然活性成分對于治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有重要的意義，將黃花菜作為神經(jīng)保護劑或食品添加劑具有廣闊的前景。

2.5 抗癌

黃花菜種的蒽醌類成分和多糖均被報道具有抗癌活性。Cichewicz 等研究發(fā)現(xiàn)，當GI值在1.8～21.1 μg/mL 時，Kwanzoquinones A-C、E，kwanzoquinone A 和B monoacetates，2-羥基大黃酚和大黃素均可以抑制人乳腺癌細胞、結腸癌細胞和肺癌細胞的增殖，具有一定的抗癌活性。黃花菜多糖在1.60 g/kg 劑量下對于S180 移植癌的抑制率為38.54%且提高了實驗小鼠血清中IL-2 和TNF-含量，表現(xiàn)出了顯著的體內抗腫瘤活性。尤敏從黃花菜中分離純化出活性蛋白，可以誘導HepG2 肝癌細胞的凋亡而抑制肝癌細胞的增殖，證實了該蛋白的抗腫瘤活性。目前多項研究已經(jīng)證實黃花菜中活性成分具有抑制癌細胞增殖的特性，但是還需要大量的實驗研究去驗證活性成分單獨或者協(xié)同作用下能否誘導更多的癌細胞凋亡或增強抑制效果。

2.6 其他生物活性

黃花菜還被報道具有其他多種生物活性。Wu等對比了黃花菜水提取物和乙醇提取物中7 種黃酮類化合物的含量，同時還發(fā)現(xiàn)使用不同濃度的兩種提取物進行預處理，可以保護人臍靜脈內皮細胞免受高糖的侵害，這表明黃花菜中的黃酮類化合物可能具有作為預防和治療糖尿病的功能性食品的潛力。Grossman 等在對家族性地中海熱患者持續(xù)12 個月以上靜脈注射秋水仙堿后，證實了秋水仙堿的治療是安全有效的。蒽醌類化合物不僅具有有效的抗病原性曼氏血吸蟲的活性，Dhananjeyan 等合成的新型蒽醌A-S 被證實具有抗絲蟲活性，可以有效地殺死馬來絲蟲；還可以影響免疫系統(tǒng)，大黃酸等會不同程度地抑制健康小鼠的免疫系統(tǒng)，造成抗體或白細胞產(chǎn)生減少。這些研究表明黃花菜中豐富的活性成分使其具有多種生物活性，同時也說明在黃花菜中可能仍舊存在更多有益健康的生物活性未被發(fā)現(xiàn)利用，需要進一步的研究及臨床試驗去驗證。

3 黃花菜的主要加工技術

新鮮的黃花菜在采摘后可直接食用，也可以加工成產(chǎn)品后進行銷售，因此鮮黃花菜的加工技術涉及保鮮、產(chǎn)品的加工、貯藏等環(huán)節(jié)。新鮮黃花菜是目前市場上黃花菜售賣的主要形式，此外便是干制黃花菜。但是，新鮮黃花菜需要進行合理的保鮮處理，而干制黃花菜也面臨著變色的問題。

3.1 鮮黃花菜的保鮮技術

鮮黃花因其特有的風味而廣受消費者喜愛，但鮮黃花的保鮮時間尤其短暫，通常在采后的24 h 左右會發(fā)生品質劣變。黃花成熟時期，為了保證黃花鮮菜的品質，采摘黃花的花農(nóng)大多是夜出晝歸。因此，延長鮮黃花的保鮮時間不僅可以幫助降低花農(nóng)的勞動成本，還可以提高經(jīng)濟效益，找到一種經(jīng)濟高效的鮮黃花的保鮮技術成為了行業(yè)內亟需解決的問題之一。通過查閱文獻資料，本文匯總了近年來鮮黃花的保鮮方法，如表2 所示。通過對比發(fā)現(xiàn)，簡單氣調包裝的效果最佳，可延長鮮黃花菜的保鮮期至40 d，但該技術受到成本高和操作過程相對復雜的限制。針對這一問題，可以探索一種新型的噴灑類綠色保鮮劑應用于鮮黃花菜的采后貯藏。

表2 鮮黃花保鮮技術Table 2 Fresh-keeping technologies of fresh daylily

3.2 干黃花菜的護色技術

在對鮮黃花進行脫水干制的加工過程中，會產(chǎn)生不良的顏色變化導致成品品質低劣。使用傳統(tǒng)日曬法干制的黃花菜由于日曬過程中紫外線長時間的照射，使得新鮮黃花菜中的葉綠素分解完全，制得的干黃花菜顏色鮮亮美觀。但傳統(tǒng)加工方式水平參差不齊、衛(wèi)生、質量難以控制，因此需要對鮮黃花菜實行工業(yè)化生產(chǎn)。然而實際生產(chǎn)中的機械干燥由于干燥時間短導致葉綠素降解不完全，制成的干黃花菜會出現(xiàn)返青現(xiàn)象，出現(xiàn)成品顏色不美觀的問題，嚴重影響銷售。為促進黃花菜干燥前快速褪綠黃化，解決黃花菜機械干燥制品出現(xiàn)的返青問題，楊大偉采用茅巖莓、乙烯利和焦亞硫酸鈉3 種催熟劑復合對黃花菜進行浸泡處理，再用PVC 塑料袋密封，在一定溫度下貯藏一段時間，對黃花菜的色澤變化和營養(yǎng)品質進行分析測定。結果表明，茅巖莓復合催熟劑浸泡黃花菜30 min，50 ℃密封包裝貯藏5 h，黃花菜的褪綠黃化效果最好，營養(yǎng)品質最高。

此外，干制過程中的褐變也是目前影響干黃花菜品質的主要問題，黃花菜脫水干制過程中過氧化物酶引起的酶褐變反應是黃花菜褐變的主要原因，其次是非酶褐變。研究表明，抑制酶活性是減緩黃花菜干制時酶促褐變最直接有效的方式，在干制加工過程中滅酶是關鍵操作，決定著成品質量的優(yōu)劣。楊大偉通過對比沸水、蒸汽與非蒸汽（遠紅外線、熱風干燥、微波）這幾種不同的滅酶方法，發(fā)現(xiàn)最佳的滅酶溫度為98 ℃，時間70～80 s，即高溫短時間蒸汽滅酶。在馬瑞等研究中，采用超聲輔助方式在不同溫度（70、80 和90 ℃）下對鮮黃花菜進行燙漂處理，當燙漂溫度為90 ℃，超聲功率密度為0.4 W/cm時，所制備的干黃花菜的5-羥甲基糠醛含量和褐變度顯著降低，成品色澤最佳。而針對非酶褐變，楊大偉等通過正交試驗得到了抑制非酶褐變反應的最佳方案，即新鮮黃花菜在質量分數(shù)為2%檸檬酸溶液中浸泡45 min，獲得的干黃花菜褐變最低，品質最高。

3.3 干黃花菜的儲藏技術

干黃花菜有效合理地進行儲藏也是亟需研究解決的熱點問題，針對這一問題，研究人員也進行了長期的探索。Chen 等研究發(fā)現(xiàn)對新鮮黃花菜進行熱燙處理，可以提高干黃花菜中酚類化合物兒茶素的含量，進而增強干黃花菜的抗氧化活性，這一特性可能有助于延長干黃花菜貯藏時間。此外，包裝方法可以有效地幫助干黃花菜延緩褐變的發(fā)生，目前工業(yè)上主要采用復合鋁膜袋結合真空包裝的方法來改善干黃花菜因褐變而引起的品質劣變。安娜從防蟲（NaHSO）、包裝與溫度三個方面，研究了來自甘肅慶陽的馬蘭黃花菜的貯藏，結果發(fā)現(xiàn)28 ℃密封且不抽真空，同時添加0.5%的NaHSO是抑制黃花菜褐變的最優(yōu)條件。

因而，鮮黃花菜采摘后及時采用相應的預處理方式，干黃花菜在干制過程中進行充分滅酶以及干制后選取合適的包裝方式均可以有效地減少黃花菜變色現(xiàn)象的產(chǎn)生，避免產(chǎn)品品質劣變，使得黃花菜成品的品質得到保障。

4 黃花菜的產(chǎn)品開發(fā)

黃花菜不僅具有豐富的營養(yǎng)成分，更有多種生物活性成分，是對人體健康有益的蔬菜，是常見的食療產(chǎn)品之一。如今，隨著工藝的不斷優(yōu)化，多種技術不斷應用于黃花菜的預處理及初加工，在這些成熟的技術支撐下，黃花菜相關產(chǎn)品具有良好的開發(fā)前景和潛在的市場價值。通過在國家知識產(chǎn)權局進行檢索可以發(fā)現(xiàn)已有多項關于黃花菜相關產(chǎn)品的專利獲得授權，如下圖1 所示。目前對于黃花菜的產(chǎn)品開發(fā)主要是集中在蔬菜制品，如黃花菜脆片、即食調味黃花菜、醬腌黃花菜等。此外，由于黃花菜自身具有生物活性，存在一定的藥用價值，因而會用作開發(fā)功能性的植物飲料、特殊醫(yī)學用途的配方食品以及與其他物質合用復配藥物。

圖1 黃花菜相關產(chǎn)品專利Fig.1 Patents of daylily-related products

在針對黃花菜進行產(chǎn)品開發(fā)時，不僅要考慮成品本身的口感、外觀等因素，還需要考慮加工過程中黃花菜中營養(yǎng)成分和活性成分可能會產(chǎn)生的變化，使得最終的成品具有更高的附加值。并且在食品領域對黃花菜產(chǎn)品進行更進一步的開發(fā)之外，還可以基于黃花菜的生物活性，對其在日化用品、醫(yī)藥領域進行更加深入的研究。

5 前景與展望

綜上所述，黃花菜中不僅富含豐富的營養(yǎng)物質，還有多種有益于人體健康的活性成分，包括酚類化合物、黃酮類化合物、生物堿類化合物、多糖和蒽醌類化合物。黃花菜的抗抑郁、抗氧化、抗炎、神經(jīng)保護等多種生物活性在研究中不斷得到證實。為了解決黃花菜的保鮮、干制和儲藏中存在的問題，工業(yè)生產(chǎn)與研究人員一直在探尋更好的保鮮技術與方法。本文在總結對比中發(fā)現(xiàn)，對于鮮黃花菜，氣調包裝后就可以達到最佳的保藏效果；在黃花菜干制過程中，使用茅巖莓復合制劑有助于黃花菜褪綠黃化，而將黃花菜在檸檬酸溶液中浸泡后再進行滅酶處理，則可以有效防止干制時發(fā)生褐變；在儲藏時，綜合考慮防蟲、防褐變及延長儲藏時間，可以選擇加入亞硫酸氫鈉的密封包裝。目前黃花菜的產(chǎn)品開發(fā)集中在糧食加工品、飲料、蔬菜制品、調味品等食品相關領域，配方和加工工藝也不斷得到優(yōu)化升級。但是針對黃花菜的研究仍有著需要值得深入的地方。首先，生物功效的研究中可以結合轉錄組學、蛋白組學、基因組學等多種組學手段，從而能夠對代謝物水平和內在病理進行更為透徹的揭示；其次，現(xiàn)有的保鮮技術不利于工業(yè)化生產(chǎn)，應該考慮在深度探索采后衰老的機制基礎上，將不同技術與新興材料結合使用，以期增強保鮮效果；然后，雖然已有較成熟的殺青、滅酶工藝流程，但在保證干黃花菜具有更優(yōu)品質方面，新型加工技術（超聲、微波等）顯示出很大的潛力與優(yōu)勢，在提高產(chǎn)品品質方面具有不可替代的作用；最后，基于現(xiàn)有的黃花菜相關產(chǎn)品專利，可以不斷尋找新的開發(fā)思路，拓寬產(chǎn)品開發(fā)領域，充分利用我國優(yōu)良的黃花菜資源，使得黃花菜發(fā)揮更大的效用。