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玉米须有效成分及疗效研究进展

2013-01-26董晓宁井玉红

中国酿造 2013年10期
关键词:玉米须提取物多糖

董晓宁,井玉红

(天水师范学院 生命科学与化学学院,甘肃 天水 740002)

玉米须为禾本科植物玉米宿存的花柱(须毛),别名玉蜀系顶,玉茭子顶,棒子须,玉子缨。作为我国传统的中草药,其最早药用记载见于1476年的《滇南草本》,后为1977年的《中国药典》收录。《中华人民共和国卫生部药材标准》1985版(一部)将其收录为常用药材。近年来研究发现,玉米须中的化学物质非常丰富如糖类、皂苷、黄酮类、无机元素、氨基酸、生物碱、挥发性化学成分及有机酸等,均对人体健康有利,可用于治疗小便不利、糖尿病、高血压、胆结石、高血脂等多种疾病。玉米须对家畜有利尿作用,可增加氯化物排出量,其水提浸膏甲醇不溶部分经过透析者(甲)利尿作用最强,无论口服、皮下或静脉注射均有显著效果,该药物在奶牛疾病治疗中有很大应用前景。我国玉米种植面积约三亿亩,年产量居全球第二位,玉米也是奶牛及其他家畜的主要饲料,玉米须资源丰富、易于收集、价格低廉,利用前景相当广阔。但由于现在很多人还没有意识到玉米须的价值,在玉米收获的季节,玉米须都被当作垃圾丢弃掉了,这就造成有效资源的浪费。所以,十分有必要让人们意识到玉米须的价值,使其得到有效利用。

1 玉米须的有效成分

20世纪初,国内外学者对玉米须做了一系列的研究,发现玉米须的有效成分很丰富,含有无机元素、糖类、氨基酸、黄酮类、挥发性化学成分、有机酸、甾醇、生物碱、皂苷等多种对人体有益的有效成分。

1.1 无机元素的种类和含量

玉米须中含有18种以上的无机元素。王宝珍等[1]利用原子吸收分光光度法对玉米须中的18种无机元素的含量进行了测量,结果发现,这18 种元素中有12种为人体所必需的元素,其中有4种为人体内的常量元素,其含量分别为钾(K)13545μg/g、钙(Ca)1162μg/g、镁(Mg)516μg/g、钠(Na)151μg/g;微量元素的含量为:铁(Fe)106μg/g、锌(Zn)50.00μg/g、锰(Mn)17.2μg/g、铜(Cu)6.60μg/g、镍(Ni)1.00μg/g、钼(Mo)0.256μg/g、铬(Cr)0.16μg/g、钴(Co)0.02μg/g。尽管玉米须中也有对人体有害的元素:镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg),但其含量为0.0032%~2.67%,均在无机元素致毒允许的范围内,不会对人体健康产生危害。

1.2 糖类的种类和含量

玉米须中的糖类主要有单糖,低聚糖和多糖。1995年,汤鲁宏等[2]对玉米须挥发性化学成分经过系统的分离和纯化,得到了多糖类化合物:(1)CSPS1a-1A:葡萄糖、半乳糖、甘露糖(1∶1∶3),平均相对分子质量2.16×106u;(2)CSPS1a-2A:木糖、阿拉伯糖、甘露糖(4∶5∶1),平均相对分子质量1.37×106u;(3)CSPS1a-1B:葡萄糖、半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、鼠李糖(20∶14∶3∶1∶1∶1),平均相对分子质量9.95×105u;(4)CSPS1a-2B:葡萄糖、半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、鼠李糖(20∶6∶4∶1∶2∶2),平均相对分子质量1.25×104u。李波等[3]研究了玉米须多糖的制备方法和化学组成,结果显示,玉米须多糖的单糖组成主要有葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸和木糖,其的比例是:1.00∶0.89∶0.48∶0.39∶0.34∶0.26。除此之外,还有少量的葡萄糖醛酸和鼠李糖。

1.3 氨基酸的种类和含量

王宝珍等[4]采用氨基酸自动分析仪对玉米须中氨基酸的含量进行了了测定,结果发现玉米须中有16种氨基酸,占玉米须总质量的13.3%,分别是苏氨酸(Thr)0.846%、缬氨酸(Val)0.74%、蛋氨酸(Met)0.24%、异亮氨酸(Ile)0.673%、亮氨酸(Leu)1.281%、谷氨酸(Glu)1.74%、天冬氨酸(Asp)1.41%等,含量最高的是谷氨酸(Glu)。这7种为人体必需的氨基酸,占氨基酸总量的三分之一。

1.4 黄酮的种类

张慧恩等[5]将玉米须水提取物进行了分离和提纯,得到了3个黄酮类化合物,分别是刺芒柄花素(7-羟基-4′-甲氧基异黄酮)(Ⅰ),2-″O-α-L-鼠李糖基-6-C-(3-脱氧葡萄糖基)-3′-甲氧基木犀草素(Ⅱ),2-″O-α-L-鼠李糖基-6-C-(6-脱氧-ax-5-甲基-木-己-4-羰基)-3′-甲氧基木犀草素(Ⅲ)。(Ⅰ)和(Ⅱ)化合物是在玉米须中首次分离得到的。徐燕等[6]在研究玉米须有效成分时,从中也分离得到一个新黄酮:6-乙酰基-木犀草素,并用波谱学方法确定了其化学结构。到目前为止,国内对玉米须中黄酮的提取研究还较少,玉米须中是否有其他类黄酮还需要通过实验作进一步的求证。

1.5 挥发性有效成分的种类和含量

李静等[7]利用气相色谱-质谱-计算机联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)对玉米须中挥发性有效成分进行了分离和鉴定,最后从57个色谱峰中鉴定出了42个成分,其中主要有β-谷甾醇(7.89%)、二十九烷(10.70%)、二十一烷(6.50%)、豆甾-7-烯-3-醇(6.82%)、豆甾-5-烯-3-醇(6.66%)、三十六烷(4.11%)。

1.6 有机酸的种类和含量

任顺成等[8]对玉米须活性成分做了系统地研究,采用GC-MS方法分析了玉米须中有机酸的组成和含量。结果表明,短链有机酸主要有乙酸(4.35%)、甲酸(4.26%)、乳酸(4.21%)、丁二酸(0.51%);长链有机酸有软脂酸(31.16%)、亚油酸(17.31%)、硬脂酸(13.32%)、山嵛酸(9.41%)、油酸(7.82%)。

1.7 甾醇类的种类和含量

甾醇是由环戊烷全氢菲为骨架形成的一类化合物,对人体的健康有很大的帮助。已有实验表明,玉米须中含有甾醇化合物。李常胜等[7]在分离和鉴定玉米须中挥发性有效成分时,发现了豆甾5-烯-3-醇、β-谷甾醇、豆甾7-烯-3-醇3个主要成分。其中β-谷甾醇在日常生活中的应用也越来越广泛,主要可以用来降血脂,只是其的作用机制还不清楚,需要再作进一步研究。

1.8 生物碱

玉米须中含有生物碱,是含氮碱性有机物,具有生理活性和光学活性。经验证,生物碱具有较强的生物活性和治疗功效(如抗菌消炎、止咳平喘,抗菌、抗血小板聚集、抗癌等)。但目前对玉米须中生物碱类化合物的种类和含量,还没有较多的报道,对此还有待进一步研究。

2 玉米须的疗效

2.1 利尿作用

窦传斌等[9]研究玉米须多糖(stigma maydis polysaccharides,SMPS)的利尿作用时,采用代谢笼法检测SMPS对大鼠水负荷排尿的影响,结果发现,当SMPS在高、中剂量时,对大鼠尿量的增加起着非常明显的作用,而且可以增加尿液中钾离子(K+)、氯离子(Cl-)的含量,对钠离子(Na+)的量没有明显的影响。用滤纸称重法研究SMPS对小鼠尿量的影响时发现,SMPS起利尿作用的时间比“速尿”久。实验还测定了SMPS对甘油致肾衰竭大鼠排尿的影响,结果表明,SMPS可增加该大鼠的排尿量。该研究表明,SMPS具有明显的利尿功能,并且其具有毒性反应低的特点,对家畜尤其是牛几乎没有负面影响,所以可作为奶牛的利尿药。

2.2 抗肿瘤作用

玉米须提取物(sitgma maydis extract,SME)没有毒性,具有抗肿瘤作用。昌有权等[10]探究了SME的抗肿瘤作用,其给小鼠接种了肉瘤(S180)、肝癌细胞株(hepatoma cell line,Hep)、小鼠前胃癌细胞(mouse forestomach carcinoma cell line,MFC),然后给予了小鼠SME,最后结果显示SME对Hep、MFC和S180肿瘤的生长均有抑制功效,能够延长荷瘤小鼠的生命,并能增加该小鼠的免疫器官质量和吞噬能力,而且,对荷瘤小鼠的白细胞有保护作用。马虹[11]利用人肿瘤细胞株体外排染试验探究玉米须提取物的抗癌功能,结果显示,SME能够降低癌细胞的体外存活率,对白血病细胞的抑制率为63.3%,对胃癌细胞的抑制率为90.7%。吕冬霞等[12]探究了玉米须多糖对肝癌细胞SMMC-7721的影响,用不同浓度的多糖以不同的时间作用于SMMC-7721细胞,结果表明,玉米须多糖通过剂量依赖和时间依赖的方式抑制了SMMC-7721细胞的生长,对细胞的凋亡起诱导作用。

2.3 降血糖作用

刘娟等[13]通过对小鼠注射四氧嘧啶,使小鼠快速得糖尿病,然后探究了玉米须多糖对糖尿病小鼠血糖和糖代谢所产生的影响,结果发现,小鼠血糖明显降低,这说明玉米须多糖能够治疗糖尿病和调节糖尿病小鼠的糖代谢。同时还研究了玉米须多糖对正常小鼠的影响,结果表明该正常小鼠的血糖也降低了。通过实验证明了玉米须多糖有治疗糖尿病和降低血糖的作用。张艳等[14]通过给小鼠皮下注射0.1%肾上腺素,致小鼠高血糖,观察玉米须多糖对肾上腺素所致高血糖小鼠的影响,结果显示:高、中剂量的玉米须多糖在对抗肾上腺素所致血糖上升方面起着明显的作用。苗明三等[15]通过研究玉米须总皂苷对病因性糖尿病模型小鼠的降糖效应,分析玉米须总皂苷的降糖特性。结果显示:玉米须总皂苷具有明显的降糖活性。苗明三等[16]研究表明玉米须总皂苷对奶牛生化指标有影响,发现玉米须总皂苷对小牛的血糖、血肌酐、尿肌酐、肾指数、血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)和微量白蛋白尿(microalbuminuria,MAU)水平有明显的降低功能。

2.4 抗菌作用

现代药理研究表明玉米须具有显著的抑菌功效[17]。钟有添等[18]探究了玉米须对常见致病菌和条件致病菌的抗菌活性,结果发现玉米须50%vol乙醇提取液对大肠埃希菌(Escherichia coli)、伤寒沙门氏菌(Salmonella typhi)、福氏志贺氏菌(Shigella flexneri)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)没有表现抗菌活性,而对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、乙型溶血性链球菌(beta Hemolytic streptococcus)显现出很强的抗菌活性。王元清等[19]用滤纸法对不同溶剂的玉米须提取物的抑菌作用作了探究,同时测定了玉米须提取物的耐热耐压稳定性。结果表明,玉米须提取物对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、黑曲霉菌(Aspergillus niger)、大肠杆菌(Escherichia coli)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)都表现出不同程度的抑菌功效,且它的抑菌活性具有耐热、耐压稳定性。纪丽莲等[20]探究了玉米须提取物对7种常见的食品腐败菌和致病菌的抑菌功能,结果显示,95%vol的乙醇提取物的抑菌效果最为明显,抑菌浓度为3.0g/100g,结果表明,玉米须提取物适用于酸性或中酸性食品抗菌。由于玉米须提取物的抗菌特性,可以用于奶制品食物的防腐。

2.5 对免疫系统的作用

玉米须中具有免疫调节作用的成分为多糖[21]。郑鸿雁等[22]研究了SMPS对免疫系统的作用,结果显示:玉米须多糖对小鼠体液免疫系统具有较强的调节功能,同时,对小鼠巨噬细胞的吞噬功能也有调节作用。贾亚敏等[23]探究了玉米须多糖的免疫活性,实验结果表明,玉米须粗多糖(corn silk crude polysaccharide,CSCP)可以很明显的刺激小鼠脾细胞的增殖且随着剂量的增加,效果越明显。

2.6 抗氧化作用

舒孝和等[24]在从玉米须中提取黄酮的实验中,比较了玉米须不同提取物的抗氧化活性,结果证明,玉米须黄酮类化合物的抗氧化活性较强。牛鹏飞等[25]通过研究发现,玉米须中不同极性的黄酮类化合物对羟基自由基生成体系以及对Fe2+诱发脂蛋白多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFA)过氧体系的抑制作用有很大差别,实验证明:玉米须中不同极性黄酮类化合物的抗氧化活性的差别。方敏等[26]用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)法和光脱色恢复技术(fluorescence recovery after photobleaching,FRAP)分析法探究了玉米须乙醇提取物的抗氧化活性,结果表明,乙醇提取物的浓度不同,其抗氧化活性不同,乙醇提取物的浓度为80%vol时,其抗氧化能力最强。刘平等[27]报道:乙醇提取物的萃取剂不同,其的抗氧化活性也不同。但由于研究尚不完全,玉米须抗氧化活性的机理和影响因素还不明确,需要再作深入探究。

2.7 抗亚硝化反应

许钢[28]在体外模拟胃液条件下,探讨了玉米须提取物抑制亚硝化反应的情况,结果表明,玉米须各部位提取物都能有效地清除亚硝酸盐和阻断强癌物N-亚硝基二甲胺(N-Nitrosodimethylamine,NDMA)的合成,且随着提取物浓度的增加,其清除和阻断率也会升高,玉米须提取物可作为奶牛家畜食物中毒时的解毒药物或缓释试剂使用。

2.8 利胆作用

玉米须制剂能促进胆汁排泄,降低其黏度,减少其胆色素含量,因而可作为利胆药用于无并发症的慢性胆囊炎、胆汁排出障碍的胆管炎患者。其还能加速血液凝固过程,增加血中凝血酶元含量,提高血小板数,故可作为止血药兼利尿药应用于膀胱及尿路结石。对奶牛的胆道疾病有一定的预防和治疗效果。杜娟等[29]对SMPS的清热利胆作用及急性毒性作了探讨,结果显示,SMPS不仅可以明显的清热利胆,而且其毒性低,可以用来治疗胆结石、胆囊炎等。

2.9 保健作用

瞿颖等[30]用玉米须和绿茶为主料,将甘草、荷叶、山楂作为辅料,研制出了玉米须保健袋泡茶。该保健袋泡茶的操作工艺简单,而且口感好,里面既有甘草的甘甜,绿茶的清香,又有山楂的酸甜,有着良好的保健作用。惠秋莎[31]建议把玉米须做成口感好的中药发酵饮料,会有很好的保健作用、良好的市场前景和经济效益。研制玉米须八宝粥、玉米须精粉、玉米须浸膏等产品,也有较好的保健功效。

2.10 其他作用

昌有权等[32]探讨了玉米须多糖SMPS对四氯化碳致肝损伤小鼠的保护作用,发现SMPS可以明显的阻止四氯化碳引起的肝损伤小牛血清谷丙转氨酶(serum glutamic pyruvic transaminase,SGPT)、谷草转氨酶(serum glutam ic-oxaloacetic transaminase,SGOT)、乳酸脱氢酶(lactate de hydrogenase,LDH)和肝脏丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量、肝脏指数的升高及肝脏谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量的降低,使肝损伤程度降低。

3 玉米须的开发利用前景

近年来有关玉米须有效成分及疗效的报道相继出现,各种研究也都证明了玉米须对人的健康有很大益处。只是人们没有完全意识到其价值,所以目前对玉米须的利用还不充分,在玉米收获季节,玉米须都被当作废料丢掉了,这就造成其所含的对人体有利的成分的浪费。所以,十分有必要将玉米须的开发利用前景广为宣传。

目前,玉米须的开发利用只是处在探索阶段,虽然已经知道其含有有效成分和疗效作用对人体和家畜均有疗效,但对玉米须有效成分的研究还不完全,而且其对人畜所起的药理作用的作用机制还不太清楚,这些都有待于进一步深入研究。相信随着科学技术的不断发展,玉米须将会为人类健康和家畜养殖带来更多福音。

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