竹筍益生元提取及功能研究進展

許佳雋，侯愛香,2,3

(1 湖南農業大學食品科學技術學院，湖南 長沙 410125；2 食品科學與生物技術湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410128；3 國家植物功能成分利用工程技術研究中心，湖南 長沙 410125)

竹筍(Bamboo shoots)是竹鞭或稈基上的芽萌發分化而成的膨大的芽和幼嫩的莖，脆嫩鮮美，營養豐富。過去甚至有“居不可無竹，食不可無筍”之說，竹筍是一種營養價值和藥用價值都較高的天然食品。不僅竹筍中營養價值高，其部分副產物(筍殼、筍衣、筍頭)中的營養物質也不比竹筍中少。如多糖類、膳食纖維類、黃酮類、甾醇類、生物堿類等。中國竹資源面積、種類和儲量均居世界前列。其中竹林面積641萬hm2，約占世界竹林總面積的20%；中國現有竹子39屬、837 種，約占世界總量的50%；中國竹資源廣泛分布在福建、浙江、江西、安徽、四川、重慶等17個省區。在2018年，中國竹產業產值已達到2456億元[1]。不可否認，竹產業是我國促進地方經濟發展和農民增收致富的重要產業。當前有越來越多的研究將竹筍中的營養物質與益生元活性相聯系起來。文章擬對近期國內外學者對竹筍益生元活性的相關研究進行詳細綜述，并對未來竹筍益生元可切實運用及發展方向進行展望，旨在為竹筍益生元活性研究提供參考。

1 竹筍益生元及提取方法

1.1 竹筍多糖類及其提取方法

多糖(polysaccharide)，一般是由十個分子以上的單糖通過糖苷鍵連接而成的高分子多聚物。近些年來，天然植物來源的多糖是新興的候選益生元。以竹筍多糖為例，竹筍多糖具有抗氧化[2]、抗糖尿病[3]、促進腸道菌群健康[4]、輔助抗腫瘤[5]、降壓降脂[6]的作用。竹筍多糖除了具有多種功能活性作用，也能以較為合理的價格獲得。因此具有被開發為益生元的潛力。近些年國內外對竹筍多糖的提取進行了大量研究，已報道的提取方法主要有水提醇沉法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、復合酶法以及其他提取法等。例如：Chen等[7]通過研究發現超聲提取法和酶輔助法提取的多糖含量顯示出比其他級分更好的益生元活性，因為它顯著誘導更多的益生菌增殖和更高產量的SCFAs(短鏈脂肪酸)產生。

苦筍殼多糖具有較好的抗氧化活性。冉俊楓等[8]使用酶輔助法，在單因素實驗基礎上采用Box-Behnken響應面法建立數學模型，得到了最佳的提取工藝條件及參數：料液比1:35、酶用量3.11%、酶解時間101 min、酶解溫度54 ℃、pH 7.0，此條件下模型預測的最大提取量為25.7 mg/g，實測值為(25.4±0.1420)mg/g，與預測值無顯著性差異。He等[4]使用熱水提取法從竹筍中提取出兩種多糖組分(WBP-1、WBP-2)，這兩種多糖組分對青春雙歧桿菌和雙歧桿菌的生長表現出增殖作用，并有助于有機酸的產生。通過實驗，得到WBP最佳提取條件：料水比20:1，提取溫度90 ℃，提取時間4 h，提取次數2次，WBP的提取率為(7.58±0.31)%。

1.2 竹筍膳食纖維及其提取方法

膳食纖維(dietary fibers，DF)，有“腸道清道夫”之稱，包括不能被人體內源酶消化吸收的可食用植物細胞、多糖、木質素以及相關物質。按照溶解性分類，可分為可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維[9]。據研究表明，竹筍膳食纖維具有增加飽腹感、通便、降血脂、降血糖等作用。竹筍及其副產物中膳食纖維含量豐富，以發酵法、酶法為主的生物提取和以酸堿法和有機試劑法為主的化學提取是目前常用的提取方法[10-11]。目前主要的研究在于提升膳食纖維的加工特性，通過對比不同提取方法以及進行工藝優化從而得到最優提取率。

1.3 竹筍黃酮類物質及其提取方法

黃酮類化合物(flavonoids)泛指兩個具有酚羥基的苯環(A-與B-環)通過中央三碳原子相互連結而成的一系列化合物，其基本母核為2-苯基色原酮。黃酮類化合物具有抗氧化[15]、抗脂質過氧化[16]、調節血脂[16]、抗腫瘤[17]、抑菌[18]等生物活性功能。

常見的竹筍黃酮類化合物的提取方法有水提取法、乙醇回流提取法、超聲波提取法、有機溶劑萃取法、微波萃取法等。王文文等[19]采用了水提取、乙醇回流提取、超聲波提取方法對毛竹筍中的總黃酮進行了提取，并進行對比，結果發現乙醇回流提取的黃酮得率較高，達到了1.063%。楊永峰等[20]在對3種苦竹屬竹筍的黃酮類化合物的研究結果發現苦竹筍最高黃酮含量為13.48 mg/g，得率為1.348%，且實驗過程中發現鮮筍經過冷水浸泡24 h之后，筍內黃酮物質含量減少了77.3%。因此當食用苦竹筍時，建議不要用水浸泡，否則無法從中獲取較多的黃酮類化合物，不利于發揮黃酮的抗癌防癌作用。楊波等[17]以竹筍加工剩余物中筍蔸為原料提取黃酮類物質，發現筍蔸黃酮對人肝癌細胞HepG2有抑制作用，還具有降血糖作用。最佳提取條件：乙醇體積分數55%、液料比27:1(mL:g)、提取時間66 min，此條件下筍蔸黃酮的最優提取率為0.33%。

1.4 竹筍甾醇類物質及其提取方法

竹筍中富含植物甾醇，其次生代謝產物以甾醇含量為最高。甾醇(sterol)，又稱固醇，是類固醇的一類，是含有羥基的類固醇。它們均以環戊烷多氫菲為基本結構，并含有羥基，故稱為甾醇類化合物(固醇類化合物)。甾醇具有抑制腫瘤、促進新陳代謝、預防心血管系統疾病、調節激素水平等作用。竹筍甾醇中相對含量較高的是β-谷甾醇,約占總甾醇的81%[21]，其他甾醇有蕓苔甾醇、豆甾醇、麥角甾醇、膽甾醇和谷甾烷醇等。尉芹等[22]發現β-谷甾醇可抑制超氧陰離子并清除羥自由基，在油脂中加入0.08%的植物甾醇能最大程度降低油脂的氧化。Reda F. A. Abdelhameed等[23]通過對竹筍皮的非極性提取物進行植物化學篩選，分離出一種新的甾醇-葡萄糖苷-脂肪酸衍生物(6’-O-十八烷-8″，11″-二烯酰基)-谷甾醇-3-O-β-d-葡萄糖苷，與氟尿嘧啶(5-FU) 相比，這種新化合物對MCF-7細胞顯示出更強的的細胞毒性作用，在G1和G2/M期細胞周期停滯時，它顯著刺激凋亡乳腺癌癥細胞死亡率是氟尿嘧啶(5-FU)的32.6倍，并能阻斷MCF-7細胞的進展。

常見的竹筍甾醇類的提取方法有溶劑萃取法、超聲輔助提取法、超臨界流體萃取法、短程分子蒸餾法、發酵法等。陳如壽等[24]在單因素實驗的基礎上，利用響應面分析法優化超聲波處理法提取竹筍甾醇中的工藝，總甾醇提取率達到0.317%，β-谷甾醇提取率達到0.249%。呂國提等[25]通過對比五種β-谷甾醇提取方法，發現微波輔助提取法是最為理想的提取方法[(2.72±0.18) mg/g]，它不僅提取效率高，并具有節能、高效和省時的優點。林麗靜等[26]通過響應面法優化β-谷甾醇提取工藝，得到最佳工藝條件：乙醇濃度95%、提取時間20 min、料液比15:1、提取溫度55 ℃，在此條件下得到的β-谷甾醇提取含量為3.6552 mg/g。

1.5 其 他

生物堿(alkaloid)是存在于自然界中的一類含氮的堿性有機化合物。它種類繁多，結構復雜，具有多種生理活性和明顯的藥理作用，主要有抗炎、抗菌、擴張血管、降低血糖、抗癌等作用。與竹筍生物堿有關的研究中，Yan Ren等[27]通過用UHPLC/QTOF-MS/MS法對竹筍總生物堿(ABSP)和竹筍殼中總生物堿(ABSSP)進行分離和探究，在RAW264中，ABSP和ABSP均降低了脂多糖(0.5 μg/mL)誘導的一氧化氮(NO)生成，這體現了它的抗炎作用。而100 μg/mL的ABSP和ABSSP也顯著抑制LPS誘導的白細胞介素1β(IL-1β)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)的mRNA表達。此外，在LPS刺激的RAW264中，ABSP和ABSSP(100 μg/mL)降低了細胞外調節蛋白激酶(ERK)的磷酸化。

2 功能活性

2.1 促進益生菌增殖

許多研究數據表明，竹筍益生元具有促進益生菌增殖的作用。例如，王靜[28]以兩歧雙歧桿菌和青春雙歧桿菌為考察對象，培養基 OD 值和 pH 值為評價指標，研究WBP1和 WBP2對雙歧桿菌體外生長的影響。結果表明，WBP1和WBP2對兩種雙歧桿菌的體外生長有一定的促進作用。除此之外，王靜[28]還進行了對竹筍多糖免疫活性的研究，結果表明：WBP1和WBP2還能增強小鼠脾淋巴細胞的增殖能力(當濃度為 200 μg/mL時，對脾淋巴細胞的增殖作用達到最大)。Azmi等[29]利用從毛竹筍中提取到的一種竹筍多糖BSCP作為碳源進行改善體外益生菌活性試驗，結果表現出對雙歧桿菌ATCC 1053、長雙歧桿菌BB 536和嗜酸乳桿菌ATCC 4356的增殖效果顯著，并使豬霍亂沙門氏菌JCM 6977的存活率下降。

2.2 降壓降脂

高血壓和高血脂均易導致許多并發癥的發生，如脂肪肝、冠心病、腦中風等。控制好個人的血壓與血脂水平對于維護身體健康是十分必要的。據研究顯示，竹筍中部分膳食纖維和多糖類物質有利于降壓降脂。例如：蘇玉等[30]發現雷竹筍膳食纖維(PPDF)能改善高脂血癥小鼠血脂水平，且PPDF灌胃劑量相同的條件下，PPDF粒度越小對高脂血癥小鼠的作用越明顯。由此可知，PPDF能夠改善并預防高脂血癥造成的肝臟及脂肪組織的病變。劉連亮[6]通過從竹筍中提取竹筍粗多糖進行小鼠試驗，結果表明竹筍粗多糖對血管緊張素轉化酶(ACE)具有高效的抑制作用，并對高血脂大鼠的脂質代謝具有顯著的改善作用，同時對自發性高血壓大鼠具有降壓作用。Li等[31]通過實驗發現竹筍纖維組小鼠在喂養6周的大量高脂肪食物之后表現出最低的體重增加，這體現竹筍纖維能通過調節腸道菌群，來改善小鼠的血脂與血糖水平，從而達到預防小鼠肥胖的效果。

2.3 降血糖

當人體內激素調節和神經調節功能發生紊亂，便會出現血糖水平的升高。長期的高血糖會使身體內各個組織器官發生病變，導致急性并發癥的發生。Zheng Yafeng等[32]從竹筍殼多糖中分離并鑒定了一種竹筍殼粗多糖(BSSP),它對高脂飲食和鏈脲佐菌素誘導的糖尿病小鼠顯示出劑量依賴性的降血糖活性。給予高劑量BSSP (400 mg/kg)可改善體重減輕和血清胰島素減少，并顯著降低血糖水平、血清甘油三酯和總膽固醇水平，分別降低48.7%、34.8%和26.5%。這些結果突出了竹筍殼多糖作為天然抗糖尿病藥物的潛力。

楊波等[17]通過建立HepG2細胞胰島素抵抗模型來研究筍蔸黃酮(BSDF)的降血糖活性，實驗結果證明BSDF可改善高濃度胰島素誘導的HepG2細胞葡萄糖消耗量，具有降血糖作用。

2.4 抗氧化作用

2.5 抗腫瘤作用

楊波等[17]通過實驗發現低、中、高濃度的BSDF均對人肝癌細胞HepG2有抑制作用，且隨著濃度的增加而增強，由此可知BSDF具有一定的抗腫瘤活性。Reda F. A. Abdelhameed等[23]分離出一種新的甾醇-葡萄糖苷-脂肪酸衍生物(6’-O-十八烷-8″，11″-二烯酰基)-谷甾醇-3-O-β-d-葡萄糖苷，該物質對MCF-7細胞顯示出更強的的細胞毒性作用，在G1和G2/M期細胞周期停滯時，其顯著刺激凋亡乳腺癌癥細胞死亡，并能阻斷MCF-7細胞的進展。

2.6 其他功能

晏俊玲等[34]發現苦竹筍總黃酮純化液可更好地抑制LPS誘導小鼠腹腔巨噬細胞中NO的產生，而NO作為一種重要的炎性介質，其濃度是評價炎癥反應程度的重要指標，因此苦竹筍總黃酮具有抗炎活性。彭昕等[30]通過研究發現雷竹筍總黃酮和總甾醇具有抑菌性，可抑制金黃色葡萄球菌、大腸桿菌與黑曲霉。

3 結 語

本文綜述了竹筍中多糖、膳食纖維、黃酮類、甾醇類等主要益生元種類，其中提取竹筍中多糖類益生元主要使用酶輔助法和熱水提取法；而竹筍膳食纖維既有以發酵法、酶法為主的生物提取，也有以酸堿法和有機試劑法為主的化學提取；竹筍黃酮類化合物的提取方法有水提取法、乙醇回流提取法、超聲波提取法、有機溶劑萃取法、微波萃取法等；竹筍甾醇類的提取方法有溶劑萃取法、超聲輔助提取法、超臨界流體萃取法、短程分子蒸餾法、發酵法等，其中微波輔助提取法是提取β-谷甾醇最為理想的方法。但目前益生元提取方法依然存在不少待改進之處，比如：原料利用率不高、提取時間較長及操作工序繁瑣等，這些因素在一定程度上導致了益生元提取效率較低下，除此之外，部分提取方法會破壞竹筍及其副產物中的一些有效成分。我們依然需要尋找更安全、更環保、更高效的提取方法及提取參數。

竹筍益生元的功能活性具體體現在促進益生菌增殖、降壓降脂、降血糖、抗氧化、抗腫瘤、抗炎癥等方面。這為相關產品的研發及行業的發展提供了新思路。但目前國內外對竹筍益生元的研究主要集中在功能探究上，對于其中具體有效益生元物質的提取和其活性的作用機制探究上，當前的研究并不夠深入，因此被真正應用到實際生活中的例子也較少，且竹筍中是否還存在其他益生元活性物質及所具備功能，仍需進一步探究。

隨著未來對竹筍及其副產物中具有益生元功能的活性物質的不斷鑒定、提取、對作用機理及實際運用的研究，竹筍益生元有望成為未來重要的新型益生元之一。