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酸橙活性成分及其生理功效的研究进展

2014-10-20易阳王宏勋何静仁

湖北农业科学 2014年16期
关键词:活性成分

易阳 王宏勋 何静仁

摘要:酸橙(Citrus aurantium L.)是可用于保健食品的柑橘属植物,其所含生物活性成分以黄酮类、生物碱类和挥发油类化合物为主。目前,酸橙以加工中药材枳壳和枳实为主,而在食品资源开发方面极为有限。综述了酸橙果实中活性成分的化学组成对大鼠等动物以及人的胃肠道、心血管系统和中枢神经系统的调节作用,及其抗肥胖、抗氧化和抗癌活性,旨在为酸橙的功能食品开发提供理论依据。

关键词:酸橙(Citrus aurantium L.);活性成分;生理功效

中图分类号:S666.4 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2014)16-3721-04

Abstract: Citrus aurantium L. has been using in health food by China′s Ministry of Health for many years. Its main bioactive components are flavonoids, alkaloids and essential oils. At present, C.aurantium fruits are mostly developed as traditional Chinese medicinal materials Zhike and Zhishi. But its utilization in food processing is rare. The chemical compositions of the bioactive substances in C. aurantium fruit, and their bioactivities including the regulating effects on intestine, stomach, cardiovascular system and central nervous system, anti-obesity activity, anti-oxidant activity and anti-cancer activities were reviewed. It will provide theoretical foundation for developing the functional food from C. aurantium fruit.

Key words:Citrus aurantium L.; bioactive component; bioactivity

酸橙(Citrus aurantium L.)为芸香科柑橘属植物,主要栽培于湖北、江西、浙江、四川和湖南等省。其传统加工模式是将未成熟的果实切片干燥,制备成枳壳或枳实,在民间及中医领域用于宽中下气、消导积滞和祛痰燥湿等[1]。目前,酸橙产业结构单一,产品种类贫瘠,产业发展在较大程度上受中药材市场供需波动的牵制,而食品领域深加工是其可持续发展的重要途径。此外,酸橙青果的果汁质量分数以及氨基酸、糖类和维生素等营养成分的质量浓度均显著低于成熟果实,过度采摘未成熟果实对现有资源造成巨大浪费。而酸橙熟果的加工利用基本局限于掺在饲料中喂养家畜发挥“瘦肉精”的作用,以及少量加工成果汁和果酱等[2,3],其加工层次和资源利用程度较低,经济效益差。酸橙果实是原国家卫生部公布的可用于保健食品的物质,本文在前人研究基础之上,着重对酸橙活性成分及其生物功效加以综述,旨在为其功能食品的研究开发提供理论基础和指导,以期提升酸橙果实的深加工水平。

1 活性成分分析

1.1 黄酮类化合物

酸橙果实中黄酮类化合物以柚皮苷和新橙皮苷为主,分别占其干果质量的4.30%~17.03%和2.37%~14.60%[4-6]。此外,还含有橙皮苷、川陈皮素、芸香柚皮苷等成分[7-9]。果皮约占酸橙果实质量的30.00%,所含黄酮类化合物也主要为柚皮苷和新橙皮苷[10]。Barreca等[11]采用LC-DAD-ESI-MS-MS法测得酸橙果汁中含有3种C-糖苷类黄酮、2种O-糖苷类黄酮及2种3-羟基-3甲基戊二酰二氢黄酮糖苷。而成熟酸橙种子中的黄酮类化合物则主要为柚皮苷、新橙皮苷、芦丁和山奈酚[12]。

1.2 生物碱类化合物

采用离子对[13]和手性固定相[14,15]HPLC法分离鉴定酸橙中的苯乙胺类生物碱主要为去甲对羟福林、对羟福林、3-对羟苯基乙胺、甲基酪胺和对二甲氨乙基苯酚,并以主要存在于果皮中的对羟福林含量较高[16]。酸橙鲜果中含质量浓度0.02%的对羟福林,不同地区干果的对羟福林质量浓度范围为0.09%~0.35%[6,13,15]。干燥果实的水-醇提取物中的对羟福林质量浓度一般可达2.50%~7.50%。

1.3 挥发性化合物

酸橙中的挥发性成分包括柠檬烯、γ-松油烯、芳樟醇、月桂烯、α-蒎烯、β-蒎烯、β-罗勒烯、异松油烯、大根香叶烯-D和桧烯等,以单萜类化合物为主,其中柠檬烯的含量最高,占总挥发性成分质量的40%以上[17-19]。1 kg酸橙干燥幼果中可以提取分离得到9 mL的柠檬烯[20]。

1.4 品种及成熟度对酸橙活性成分的影响

王丽等[4]和赵奎君等[6]分别采用HPLC法测定不同产地的不同酸橙资源,发现其柚皮苷和新橙皮苷含量变幅较大,RSD分别高于30%和50%。世界范围的各酸橙品种中p-对羟福林的质量浓度介于0.001%~0.300%之间[16],而中国不同产地酸橙的对羟福林质量浓度RSD达47.32%[6]。

随着成熟度的增加,酸橙中橙皮苷和芸香柚皮苷的质量浓度显著下降,而柚皮苷和新橙皮苷的质量浓度则上升,总黄酮的质量浓度亦有下降的趋势[21]。随着采收时间的延长,酸橙各化学成分质量浓度最终呈现下降的动态变化规律,总生物碱、总黄酮、对羟福林、橙皮苷和新橙皮苷的质量浓度均呈现递减的变化趋势,而芸香柚皮苷和柚皮苷的质量浓度则先增后减[5,16,22]。研究未成熟期、半成熟期和商业成熟期的酸橙种子的化学成分发现,半成熟期具有最高的单宁酸质量浓度[12]。

2 生物功效评价

酸橙根据其采收期的不同,具有不同的生物功效表现:5~6月采收的酸橙干燥幼果具有理气宽中和行滞消胀的功效,而7月采收的绿皮干燥果实具有破气消积和化痰除痞的功效[1]。现代药理学研究证实,酸橙果实及提取物的多种生理功效与其所含黄酮类、生物碱类和挥发油类化合物密切相关。

2.1 对胃肠道的作用

酸橙未成熟干果的水提物对胃肠和子宫平滑肌的影响呈双向调节作用,既能促进胃肠蠕动,又能降低平滑肌张力,发挥解痉作用[4]。在体时的胃肠平滑肌兴奋作用通过胆碱能途径活化及神经纤维一氧化氮合成酶活性抑制产生,而离体时的抑制作用是通过一氧化氮及肾上腺素能系统实现[23],其功效来源于黄酮类和挥发油类化合物。水提物还能改善功能性消化不良大鼠的胃排空,其机制可能与胃窦组织P物质、胃动素的分布增加及血管活性肠肽的减少有关[24]。未成熟干果中挥发油对胃动力促进作用明显强于黄酮类,而黄酮类加速肠蠕动作用强于挥发油类[20]。酸橙挥发油在医药上被用于治疗胃炎及其他病症。体外生物学分析发现,挥发油能有效保护无水乙醇和非甾体抗炎药诱导的大鼠胃损伤,并不影响胃酸分泌和胃黏膜中血清胃泌素及谷胱甘肽的水平,可能通过维持PGE2浓度增加胃黏液产生而实现胃保护[25]。

2.2 对心血管系统的作用

一些临床病案报告指出,食用酸橙产品可能导致心律失常,例如心悸亢进、心跳停止、心室颤动和暂时虚脱等[26]。酸橙提取物的大鼠急性灌胃[27]和静脉注射实验[28]表现出显著的心血管毒副作用,包括心电图的变化、动脉血管收缩导致的血压升高和受试动物死亡率增加等。Haller等[29]研究了10位健康成年人摄食含酸橙成分食品后的血液状况,发现正常受试者的血压明显增加,但其心血管的刺激作用并不仅仅由酸橙的对羟福林引起,可能与咖啡因或其他成分的协同作用有关。该推测在后期试验中得到证实:含对羟福林质量浓度95%的酸橙提取物对大鼠心率和血压的影响较小,而对羟福林质量浓度6%的提取物的作用效果较为显著,且同时摄入咖啡因后的血压和心率增加更为明显[30]。

此外,酸橙未成熟干果水提物明显抑制健康大鼠及血瘀模型大鼠的血小板和红细胞聚集,其作用优于阿司匹林,呈明显的量效关系[31]。并能通过抑制小肠细胞色素P450(CYP)3A4调控药物代谢,导致血液中药物浓度的增加[32]。

2.3 对中枢神经系统的作用

酸橙被广泛用于改善焦虑,与其中枢神经系统作用有关。高架十字迷宫试验发现,酸橙皮挥发油能减轻小鼠的焦虑状况。进一步采用明暗箱和大理石掩埋行为试验证实,挥发油对小鼠泛化性焦虑症和强迫性(精神)障碍均有一定的改善功效[25]。其挥发油还能显著减少醋酸引起的小鼠扭体反应次数及小鼠自发活动次数,表现了一定程度的镇痛作用和中枢抑制作用[33]。此外,酸橙p-对羟福林提取物也能有效减少小鼠的自发性活动[16],其水提物具有与丙米嗪相当的缓解抑郁功效[34]。

2.4 抗肥胖作用

酸橙提取物灌胃能显著降低大鼠的摄食量并控制体重增加[27],主要活性成分是以对羟福林为主的苯乙胺类生物碱,能刺激脂解作用,提高代谢速率,并通过增加热生成促进脂肪的氧化,从而减少肥胖机体的脂肪质量[35]。临床试验证实,相比空白对照,酸橙提取物能有效降低受试者的体重和脂肪质量[36]。连续28 d灌胃含p-对羟福林的酸橙提取物,小鼠的体重增加减缓,且器官相对质量、生物化学和血液学的参数均未发生显著变化[37]。作为麻黄属生物碱的类似物,对羟福林存在内源性神经递质(肾上腺素和去甲肾上腺素)的结构特异性,其减肥功效获得了广泛的认可,且不存在麻黄素的毒副作用[32]。

Bent等[38]通过广泛检索查证(1966~2004年),认为没有证据明确显示酸橙及其提取物能有效减轻体重,且关于其安全性的论证十分有限,可能存在心血管毒副作用。酸橙对羟福林提取物于2004年4月被FDA禁止作为食品添加剂使用。Stohs[39]分析FDA收到的22起涉及酸橙提取物产品的危害报告(2004.04~2009.10),认为对酸橙提取物及其p-对羟福林的危害指证都不合理。所有的临床报告强调麻黄素和p-对羟福林结构的相似性,并产生肾上腺素能受体增效和心血管刺激作用。但两者结构上的差异会影响其药代动力学和受体结合特性,并呈现不同的药理活性。p-对羟福林的药代动力学、肾上腺素受体结合特征、量效关系及其药效协同因子等还有待深入研究。

2.5 抗氧化活性

酸橙粗提物、纯化黄酮类化合物及其单体对羟基自由基和DPPH自由基的清除能力随浓度的增加而增大[40]。相比黄酮类单体,提取物具有较强的抗氧化作用,各单体之间可能存在协同作用[40,41]。通过糖尿病小鼠试验发现,酸橙未成熟干果提取物能显著增强肝脏的抗氧化能力,有效降低肝细胞损伤[42]。此外,成熟酸橙的白皮层[43]及种子[12]提取物均表现出较强的自由基清除能力,且脱水后果皮的抗氧化能力显著高于果肉样品[3]。酸橙汁中黄酮类化合物的自由基清除活性与其电子贡献能力(受B环的羟基化和甲氧基化的程度及位点的影响)有关,其中具有邻苯二酚B环(例如新北关圣草苷、圣草枸橼苷、淡黄木樨草二葡糖苷-2等)可能是贡献总抗氧化活性的主要衍生物[11]。

2.6 抗癌活性

酸橙黄酮类化合物能有效抑制人胃癌AGS细胞增殖(IC50为99 μg/mL),其作用机制可能涉及细胞G2/M期的阻断以及cyclin B1、cdc 2和cdc 25c表达水平的减少,并能通过半胱天冬酶激活钝化PARP诱导细胞凋亡[44]。酸橙橘皮素、蜜橘黄素和4′,5,7,8-四甲氧基黄酮均对人乳腺癌Bcap37细胞及人肝癌SMMc7721细胞具有一定的体外增殖抑制作用,其中橘皮素对Bcap37细胞的抑制作用以及蜜橘黄素对SMMC7721细胞的抑制作用相对较强[45]。通过硅胶层析法从酸橙乙酸乙酯提取物中分离得到异柠檬尼酸和Ichanexic酸,两者均能阻断人结肠癌细胞(HT-29)的细胞周期抑制其增殖,而对COS-1 成纤维细胞无影响[46],表现出癌症化学预防和治疗的潜能。

3 结语

酸橙果实作为功能食品资源开发具有广阔的应用前景,但相对薄弱的基础理论研究严重制约了其开发利用的深度和广度。目前,关于酸橙及其制品中天然活性成分研究的瓶颈问题在于研究对象多为混合物,各成分的功效及协同作用不明确,且是否具有毒副作用尚存争论。此外,品种、产地和产期对活性成分质量浓度、组成和生物活性的影响也给研究造成困扰。各活性成分的纯化制备、结构鉴定、生理功效及作用机理的系统研究,将为酸橙的功能食品开发提供理论支撑。

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