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(1.吉林农业大学园艺学院,吉林长春 130118; 2.北京电子科技职业学院生物工程学院,北京 100029)

树莓(RubusidaeusL.)是蔷薇科(Rosaceae)悬钩子属(RubusL.)多年生落叶小灌木植物,分类学上树莓包括树莓和黑莓,树莓属于空心莓亚属,黑莓属于实心莓亚属[1-2]。根据国外园艺栽培生产的树莓品种,将其分为三大种群,分别是露莓种群(Dewberry)、黑刺莓种群(Blackberry)和树莓种群(Raspberry)。根据成熟果实的颜色,可分为红树莓、黄树莓、黑树莓和紫树莓[3]。

树莓果实为聚合浆果,柔嫩多汁、口感酸甜爽口、香气浓郁独特、色泽艳丽诱人,树莓果肉含有丰富的树莓酮、鞣花酸、花青素等功能因子,对癌症、糖尿病、炎症和组织氧化损伤等疾病有抑制作用,是第三代水果的代表,在英国享有“生命果”的美誉[4-5]。

树莓中的功能因子丰富,保健作用显著,树莓主要功能性成分的高效提取和有效应用将是加速树莓产业发展的有效途径之一。本文对树莓叶和树莓籽中主要功能性成分及研究进展进行阐述,为日后树莓叶、树莓籽的高效利用和加工提供理论依据。

1 国内研究进展

基于CNKI(中国知网),SIPO(国家知识产权局)数据库,检索发现关于树莓籽与树莓叶的相关研究较少。由图1可见,近十年来,树莓籽相关论文研究总计12篇,树莓叶相关论文总计32篇,自2010年起,对树莓籽的相关研究才刚刚起步,由此可见,树莓副产物的基础研究较少。近十年关于树莓籽与树莓叶提取物的产品专利共计8项,随着树莓的大量栽培,树莓副产物加工产品开发缓慢,为填补国内理论研究和市场开发的空白,树莓副产物的开发与利用成为新的研究方向。

图1 国内近十年树莓副产物相关论文数量Fig.1 The numbers of domestic raspberry-products paper

2 树莓籽

树莓籽油中含有丰富的脂肪酸,在树莓籽的利用上多以树莓籽油为主要研究对象,其保健效果明显,具有积极的生理功效作用。

2.1 树莓籽油功效成分

目前,国内外对树莓籽油的研究重点在于提取方法、化学成分以及抗氧化性能等方面。

同是悬钩子属的黑树莓与红树莓籽油在成分上有显著差异,以环己烷为溶剂提取树莓籽油,发现黑树莓籽油呈深棕色,红树莓籽油呈深黄色,主要是由于籽油中叶绿素与类胡萝卜素所决定的,黑树莓中总叶绿素含量3 mg/g,高于红树莓0.2 mg/g,而总类胡萝卜素含量33 mg/kg,低于红树莓40 mg/kg[6]。

树莓籽油的含量约占10.7%(DW),其中C18∶2n-6(54.5%)亚油酸、C18∶3n-3(29.1%)亚麻酸、C18∶1n-9(12.0%)油酸、C16∶0(2.7%)棕榈酸。此外还检测出类胡萝卜素含量23 mg/100 g,α-生育酚71 mg/100 g,γ-生育酚272 mg/100 g,δ-生育酚 17.4 mg/100 g,相当于总维生素E 97 mg/100 g[7]。

在生物体中,脂肪酸会影响细胞中脂肪分解酶和氧化合成酶的活性和代谢速度,在体内产生多重影响[8]。尤其是月桂酸、肉豆蔻酸,能够增加低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)组分和总胆固醇(total cholesterol,TC)水平,促进血液凝固,SFA的过量摄入会增加冠状动脉粥样硬化性心脏病等心血管病风险[9]。医学上常用多不饱和脂肪脂肪酸/饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid/saturated fatty acid,PUFA/SFA)比率来评价高胆固醇血症的效果[10]。

Banning等人研究发现,n-3和n-6不饱和脂肪酸具有显著的生理作用,其中n-3脂肪酸与血液中的甘油三酯(Triglyceride,TG)作用,降低血浆TC水平并起到血压调节作用[11]。Patterson 通过实验表明n-6不饱和脂肪酸对降低TC和LDL总浓度有显著效果,对扩张血管和抗血栓有积极作用[12]。在补充单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acid,MUFA)后,血液中的LDL水平和TC含量降低[13]。

Hyelin等人以树莓籽油为原料,对高脂白鼠进行喂养实验,通过对凝血因子7、12,5-羟色胺,血栓素B2,活化全血凝固时间的监测,发现树莓籽油降低血浆TG和TC含量的效果显著,能够抑制血管过度凝血作用,并提高血液的流动性[14]。

2.2 树莓籽油的稳定性

Micí D M等人通过差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)和热重分析(thermogravimetric analysis,TG)技术对树莓籽油分析,当温度高于210 ℃时,籽油开始热氧化分解,黑树莓与红树莓籽油分别在低于-57.02 ℃和-60.56 ℃时开始产生结晶物质,加工前保藏最佳温度分别为-24.02 ℃和-26.44 ℃,树莓籽油较高的稳定性使其在功能食品与化妆品领域有极高的商业价值[18]。

2.3 树莓籽提取物

树莓种子中不仅脂溶性的籽油具有活性,水溶性提取物也同样具有很高的生理功能。

人体中血浆铜蓝蛋白(ceruloplasmin,CP)是一种铁氧化酶,能够准确地评价肝脏、肾脏、肺部的健康程度[19]。Gryszczyńska等人通过实验表明,树莓籽水溶性提取物含有大量的多酚物质,能够促进CP的活性,降低血浆中游离的铁离子的浓度,进而减轻下肢慢性动脉硬化的症状。通过进一步实验也验证了这一点,并发现树莓籽提取物(raspberry seed extract,RSE)含量与CP有一定的剂量关系[20-21]。

此外,树莓种子不经溶剂提取,也有一定的保健作用,通过喂养实验发现,树莓种子是很好的肠道发酵底物,能够促进大鼠盲肠发酵过程,并产生大量的短链脂肪酸(short chain fatty acids,SCFA)和丁酸,降低血清致动脉粥样硬化指数(atherogenic index,AI)[22]。

2.4 树莓籽油的产品开发

近年来,国内以树莓籽油为原料开发的产品及申请的专利较少,由于树莓籽油具有很好的稳定性和抗氧化性,又是天然原料,具备很高的经济价值,在国外化妆品及药品领域有很广泛的应用。

Mark等人以仓鼠为实验对象,发现精制的树莓籽油使血浆中TG含量降低了46%,高于精制菜籽油的29%,这与籽油中富含大量的α-亚麻酸相关,能够替代鱼油作为降脂的补充剂[23]。

Oomah等人通过实验表明,树莓籽油在UV-B区和UV-C区内有很强的光谱吸收能力,可以作为紫外线防护剂。Niculae等人通过实验表明,树莓籽油的防晒系数(SPF)为13,红斑紫外线防护系数(euva-pf)为34.9，并与米糠油复配后以10.5%的总量添加到防晒霜中,形成以脂质纳米为载体的球状复合物,并在-25.5～-32.4 mV区间内物理稳定性好,分别反射91%和93%的UV-A区和UV-B区射线,是一种新型纳米级别的抗氧化产品[6,24]。

表1 树莓叶中的功效成分Table 1 Functional compositions of raspberry leaves

向多泡乳液中添加0.5%～1%(W/W)的红树莓籽油,能够对改善和护理皮肤起到一定作用,而向润肤剂添加7%的红树莓种子油能够减少眼睛周围的浮肿,滋养皮肤,减少眼睛周边的皱纹/裂纹,通过低温高压榨油机制备的树莓种子油,黑/红树莓种子油复合占比36%添加到外用类固醇喷雾剂,可以代替吡啶硫酮锌、十一烯酸等,起到治疗皮肤炎症的作用[25-27]。

3 树莓叶

3.1 树莓叶功效成分

树莓叶中主要的功效成分是多酚类和黄酮类物质。Aleksandra等人对塞尔维亚的树莓叶进行检测,发现有很高的总酚含量84.64～144.20 mg/g(DW),通过超高效液相质谱联用仪(UPLC-MS),检测出鞣花酸、表没食子儿茶素没食子酸酯、芦丁、阿魏酸、绿原酸、对羟基苯甲酸、咖啡酸、秦皮甲素等,其中鞣花酸含量较高1.57～2.88 mg/g(DW)[28]。此外,Gevrenova等人以保加利亚树莓叶为材料,还检测到对香豆酸、阿魏酸、金丝桃苷、山奈酚香豆酰基葡萄吡喃糖甙、异槲皮苷等多种酚酸[29]。

通过结构鉴定,发现树莓叶中含有部分二萜和三萜类化合物,二萜及其苷多以贝壳杉烷为母核,三萜及其苷化合物是以齐墩果烷和乌苏烷为母核,以下是已检测到的部分功效成分,见表1，其结构式见图2。

由图2可见,树莓叶功效成分结构中都有大量的羟基,具有很高的生理活性。Aleksandra等人发现树莓叶提取物有较好的自由基清除能力(38.05%～83.77%)和足够的FRAP(59.74～92.80 umol/L),良好的超氧阴离子自由基清除活性(28.43%～39.87%),较低的金属螯合能力(1.55%～8.86%),总酚酸含量与ORAC呈线性关系[35-36]。

3.2 树莓叶提取物

树莓叶中含有大量的鞣花酸,能激活内质网,减小肝脏的氧化损伤,调节脂肪的代谢紊乱[37]。Vera等人以甲醇为溶剂,通过层析和分离得到树莓叶提取物,含有的olean-18-ene-1β,2α,3α-triol三萜类化合物能够舒张猪平滑肌活性[38]。Costea等人通过对Hep G2肝癌细胞体外实验表明,树莓叶提取物能够增强氧化应激,保护肝脏[39]。

Jouad等人研究证明,树莓叶水提物可以显著降低正常和糖尿病模型动物的血糖浓度,LD50>8.1 g/kg[40]。Han Na等人以70%乙醇为溶剂对树莓叶的提取物进行体内和体外抗血栓活性实验,结果表明树莓叶中含有的山奈酚、槲皮素和椴树苷能够明显延迟血浆复钙时间,减缓血栓形成[41]。

Jan等人通过HPLC-MS对树莓叶提取物进行检测,多酚含量达到12.24%(w/w),其中槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸含量7.55%,而1 umol/L能有效减少活性氧(reactive oxygen species,ROS)的过量生成并逆转线粒体膜电位下降,可以下调IKKβ与NF-κB的磷酸化水平,降低IL-6和TNF-α的蛋白合成,从而抑制内皮炎性反应的发生[42]。

3.3 树莓叶的产品开发

利用树莓叶泡茶来对孕妇进行助产已有几十年的传统,研究表明,3.2 mg/mL时,可降低催产素,诱导子宫收缩,随着饮用树莓叶茶剂量的增长,胎儿体重逐渐升高,但研究表明使用过程中并不是无害的。在今后研究中,应加大树莓叶的安全性评价和毒理学评价[43-45]。

Pradeepa等人通过硝酸银溶液与树莓叶水提取物的反应制备银纳米材料,电镜观察颗粒均小于100 nm,银纳米粒子附着在细胞膜上,干扰细胞的渗透性,抑制呼吸作用,导致细胞死亡,75 uL提取物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有很好的抑制性,可以作为一种有效的抗菌伤口愈合剂[46]。

图2 树莓叶中功效成分化合物的化学结构式Fig.2 Structures of function components in Rubus idaeus

4 结论与展望

目前,国内对树莓果实的研究十分广泛,但缺乏树莓副产物的开发利用,还属于起步阶段,大多停留在检测及粗提物的功能性评价方面,但随着食品科学技术的发展和国外专利技术的应用,树莓副产物的天然活性物质的提取会有突破性的进展,在国外树莓副产物的研究与产品开发多样化,已经开发出具有防紫外线的乳液、减肥效果的提取物胶囊等深加工产品。

通过多年对树莓的种植,美国学者发现采用有机模式种植的树莓具有较高的抗氧化能力和黄酮含量。此外,有机树莓提取的精油能够有效地提高抗氧化酶的活性,检测发现有机树莓精油中含有的紫苏醛、茴香脑、香芹酚和肉桂醛对提高其抗氧化能力有积极作用,因此天然有机的树莓产品更具开发价值[47]。

综上所述,天然产物的开发利用已成为各领域的研究重点,随着提取技术和加工行业的不断进步,是开发新功能产品的良好机遇。我国树莓资源丰富,不断深化研究树莓副产物加工利用的新技术、新方法、新工艺,有利于生产出具有特殊功能的产品,完善天然副产物产品体系。因此树莓副产物的开发前景广阔,作为具有天然保健功能的安全原料,可广泛应用于食品、化工、医药等领域,潜力巨大,树莓副产物产业的发展势在必行。

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