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香菜的有效成分提取、功能及应用研究进展

2021-05-19刘艳红张莲莲陈云张晓玙刘生杰

中国调味品 2021年5期
关键词:菜籽香菜精油

刘艳红,张莲莲,陈云,张晓玙,刘生杰,2

(1.阜阳师范大学 信息工程学院,安徽 阜阳 236000;2.阜阳师范大学 生物与食品工程学院,安徽 阜阳 236000)

香菜(coriander)又名芫荽、盐荽、香荽等,目前在我国东北、江苏、山东、安徽等地均有栽培。香菜作为一种调味蔬菜,含有黄酮类、多酚类、挥发油、维生素、芦丁和绿原酸等有效物质,具有较高的药用和食用价值。近年来,国内外众多学者对香菜的有效成分提取分析、功能及应用开发等方面进行了深入的研究,并取得了一定的进展。本文汇总了近年来国内外关于香菜的最新研究进展及开发应用现状,以期为香菜的进一步研究提供理论参考。

1 香菜的有效成分及提取

目前,国内外研究学者发现了香菜中含有黄酮类、精油、多酚类、绿原酸和芦丁等有效成分物质,并对香菜中有效成分的提取方法进行了改进和比较。

1.1 黄酮及其提取方法

黄酮是一种很强的抗氧剂,可以抑制炎性生物酶的渗出,加快伤口愈合和止痛,改善血液循环,有效清除体内的氧自由基。与其他果蔬中的黄酮含量相比,香菜中的黄酮含量较低。因此,提取方法的选择及提取工艺参数的优化对香菜中黄酮类化合物的提取尤为重要。

刘恒蔚等[1]比较了热回流提取和超声波辅助提取两种方法对香菜黄酮提取量的影响。结果表明,热回流提取法比超声波辅助提取法获得的黄酮提取量高0.43 mg/g,若超声波辅助提取前浸泡2 h,则与热回流提取量基本持平。但由于超声波辅助提取具有成本低、污染小、提取时间短的优点,因此超声波辅助提取法相对较优。刘韬等[2]采用微波辅助提取法提取香菜中的黄酮,黄酮得率达1.31%。贾洪信[3]采用乙醇回流法提取香菜中的总黄酮,总黄酮提取量达22.4 mg/g,且对羟自由基和超氧自由基均有良好的清除作用。刘芸等[4]研究了酶法辅助超声波提取香菜茎叶中的总黄酮,总黄酮提取量为2.15 mg/g。张珍等[5]采用乙醇热浸提法提取香菜根中的总黄酮,其提取量高达0.1691 mg/g。

1.2 精油及其提取方法

天然的植物精油有杀菌、抗炎、愈合等作用,对人体的皮肤系统、呼吸系统、消化器官、骨骼与肌肉、内分泌系统和女性生殖系统都有益。香菜中的精油使香菜具有特殊的芳香气味和重要的药理功能。

廖晓峰等[6]通过超声波提取法提取香菜茎叶中的精油,得率高达0.285%,同时还发现香菜精油对模拟胃液条件下的亚硝酸盐有清除作用。Aïmen[7]通过添加纤维素酶、半纤维素酶及其二元混合物(纤维素酶∶半纤维素酶为1∶1)对香菜籽中精油的提取工艺进行改进,并对蒸馏过程中产生的高附加值植物化学物质(脂肪酸和酚类)的残留副产物进行了评价。结果发现酶预处理可以在不改变精油成分的情况下实现更好的回收率。添加纤维素酶或二元混合物(纤维素酶∶半纤维素酶为1∶1),香菜精油的提取率分别提高44.2%和40%。同时香菜籽水蒸馏残渣中含有营养品质较高的油脂和相当数量的多酚类物质,且通过DPPH、FRAP和细胞抗氧化剂活性测定显示出稳定的抗氧化剂活性。

对近年来分析发现的香菜挥发油的化学成分进行了汇总,见表1。

表1 香菜挥发油的化学成分分析Table 1 The chemical composition analysis of volatile oils in coriander

1.3 多酚及其提取方法

香菜中含有多酚类物质,多酚的抗氧化功能可以预防心血管疾病、癌症、衰老等由氧化损伤引起的慢性疾病,还可以有效降低高脂肪食品所产生的衍生物对人体健康的影响。

1.4 其他有效成分及其提取方法

香菜中还含有绿原酸、芦丁等其他有效成分。邵红等[19]采用超声辅助提取香菜中的绿原酸,其提取率达到2.384%。陈志红等[20]采用热回流提取香菜中的芦丁,芦丁提取量高达4.2551 mg/g。李丹等[21]研究比较了水蒸气蒸馏、索氏提取和超声萃取3种方法对香菜根中挥发性成分的提取效果,结果发现超声萃取法的提取率最高且用时最短。

对香菜中以上几种有效成分及提取方法的最佳提取工艺参数、提取量和提取时间进行了汇总和比较,见表2。

表2 香菜中各有效成分不同提取方法及提取效果比较Table 2 The comparison of different extraction methods and extraction effects of active ingredients in coriander

2 香菜的功能

近年来,国内外的学者对香菜的功能及作用机制不断进行深入研究,发现香菜提取物具有抗氧化、抑菌、抗肿瘤、抗焦虑、抗糖尿病和抑制铅沉积等功能。

2.1 抗氧化功能

卢冬梅等[22]采用水煮制法提取香菜有效成分,发现香菜具有显著的抗氧化活性,且随着香菜提取液浓度和乙醇提取液中总黄酮浓度增加,羟自由基的清除能力增强。刘芸采用AB-8型大孔树脂富集纯化香菜总黄酮,结果表明香菜黄酮提取物清除DPPH·自由基的EC50(半最大效应浓度值)为1.5 mg/mL。韩潆仪等[23]通过福林酚法、凝胶电泳、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼法和氧化自由基吸收能力法分别检测了香菜的多酚含量,香菜对DNA和蛋白质的氧化损伤保护,香菜自由基清除率和香菜的抗氧化能力。结果表明,香菜及其提取物具有抗氧化性,对DNA和牛血清蛋白的损伤保护作用显著,对DPPH·自由基的清除能力较强,香菜提取物的氧化自由基吸附能力也较强。刘畅等[24]研究表明香菜茎叶和籽的水提物对秀丽隐杆线虫体内抗氧化活性的影响,并对其作用机制进行了探究。结果表明,香菜籽和茎叶的水提物均能清除秀丽隐杆线虫体内活性氧自由基,能降低秀丽隐杆线虫氧应激状态下的死亡率,对氧化衰老相关的IIS信号通路上daf-2和daf-16的基因表达量影响显著。

2.2 抑菌功能

香菜对细菌有着明显抑制效果,可以有效抑制或杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、黑曲霉、酿酒酵母、粉红单端孢和霍乱沙门氏菌等致病微生物。卢冬梅等[25]研究发现100%香菜汁对大肠杆菌的抑制作用较强,95%香菜乙醇提取液对大肠杆菌无明显抑制作用。李煜彬[26]研究发现香菜茎提取液和叶提取液均有抑菌作用,且香菜茎提取液对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、黑曲霉和酿酒酵母的抑菌圈直径分别比香菜叶提取液对4种微生物的抑菌圈直径大,表明香菜茎提取液的抑菌效果比香菜叶提取液的抑菌效果好。段斌[27]研究发现水提香菜精油对T.roseum(粉红单端孢)有明显的抑制效果,对ABTS·自由基也有良好的清除作用。李伟研究发现香菜籽精油对黑曲霉的抑制作用最强,对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和白色葡萄球菌的抑菌性次之。刘芸等[28]研究发现香菜黄酮对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、黑曲霉均有抗菌活性,但是对酿酒酵母无效。Kubo I等[29]研究了香菜挥发性化合物对霍乱沙门氏菌的抗菌活性及可能的抑菌机理,发现香菜鲜叶中的脂肪族(2E)-烯烃和烷烃对霍乱沙门氏菌具有杀菌活性,(2E)-十二烯醛(C12)对该食源性细菌的杀菌效果最好,其次是(2E)-十一烯醛(C11),且这些α,β-不饱和醛在任何生长阶段都对霍乱沙门氏菌有杀菌作用,(2E)-十二烯醛比(2E)-己烯醛对霍乱沙门氏菌具有更强的杀菌活性,这主要是由于分子中不饱和醛亚基的亲水性和烷基部分的疏水性之间的平衡,两亲性(2E)-十二烯醛抗沙门氏菌的可能性机制很大程度上归功于它们的非离子表面活性剂性质。

2.3 抗肿瘤功能

香菜提取物可以影响肿瘤细胞的基因表达,抑制细胞的入侵和迁移,减少菌落形成,对实验性结肠癌脂质代谢的有害影响具有保护作用。

Levent等[30]研究了香菜提取物对前列腺癌细胞PC-3和LNCaP的基因表达、生存能力、菌落形成、迁移和侵袭的影响。在24 h时,PC-3和LNCaP细胞的半数最大抑制浓度(IC50)分别为2,5 mg/mL。香菜提取物可导致PC-3细胞中Akt和Bcl-2以及LNCaP细胞中Akt的表达显著降低,而p53、caspase-9、caspase-10、PTEN、DR5、TRADD、PUMA和NOXA的表达升高。DR4在LNCaP细胞中表达增加,但在PC-3中不增加,APAF和BID在PC-3中表达增加,但在LNCaP细胞中不增加。结果表明,香菜提取物在抑制细胞入侵和迁移的同时,减少了菌落的形成,细胞迁移在PC-3中受到阻碍,但在LNCaP细胞中没有。Chithra V等[31]研究了香菜籽对1,2-二甲基肼(DMH)诱导的大鼠结肠内癌脂质指标的影响。结果表明,与香菜喂养组相比,DMH对照组的胆固醇浓度和胆固醇/磷脂比值显著降低。与DMH给药组相比,香菜喂养组大鼠的粪便干重、粪便中性甾醇和胆汁酸显著增加。香菜喂养组粪便中胆汁酸含量较高可能是由于香菜吸收了较少的水溶性胆汁酸。因此,香菜被证明可以减少胆汁酸在回肠的吸收,影响胆汁酸的肠肝循环,对实验性结肠癌脂质代谢的有害影响具有防护作用。

2.4 抗焦虑功能

Latha K等[32]采用高架十字迷宫模型,并将瑞士白化病小鼠作为实验焦虑动物模型,与对照组相比,200 mg/kg的水提物通过增加张开双臂的时间和张开双臂进入的百分比而显示出抗焦虑作用,50,100,200 mg/kg的水提物显著降低了自发活动和神经肌肉的协调性。结果表明香菜水提物具有剂量依赖性抗焦虑活性。

2.5 抗糖尿病功能

Gallagher A M等[33]采用葡萄糖吸收的体外透析模型,研究了10种植物水提取物(50 g/L)在26 h孵育期内对葡萄糖从透析管外移动的影响。其中香菜提取物(50 g/L)明显抑制葡萄糖扩散,26 h的平均外源葡萄糖浓度为(6.4±0.2) mmol/L,香菜和桉树提取物在抑制葡萄糖运动方面的效果比龙舌兰提取物低32%~37%。与对照组相比,香菜提取物降低了试管内葡萄糖浓度,对葡萄糖运动有明显的抑制作用,且呈浓度依赖性。该研究还表明植物粘性成分具有降血糖特性可能是因为减少胃肠道葡萄糖对流和扩散,植物在体内的降血糖活性可能与可溶性成分增加肌肉中葡萄糖摄取和新陈代谢或刺激胰岛素分泌的能力有关。

2.6 抑制铅沉积功能

曾庆祝等[34]对小鼠注射醋酸铅溶液,并将香菜水溶性提取物灌入小鼠胃部,连续喂养10 d后,香菜水溶性提取物导致小鼠肝、肾组织中的铅含量下降,对铅积累有着明显的抑制作用。因此,香菜中某种物质可以与铅螯合,对铅中毒起到抑制作用。

续 表

续 表

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3 香菜的应用开发

随着对香菜活性成分及其功能的不断深入研究,香菜的食用和药用价值不断被挖掘。香菜和香菜籽在食品工业中越来越多地用作调味品,以增加各种商业食品的风味,例如利口酒、茶、肉制品和酱菜等。还有学者将香菜加入到传统菜肴大煮干丝和红酸汤中,香菜的特殊香气既能祛除肉类的腥膻味,起到祛腥膻、增味道的独特功效,又能刺激汗腺分泌,促使机体发汗透疹,具有显著的发汗清热透疹的功能,还具有促进胃肠蠕动、开胃醒脾的作用[35-36]。此外,在传统医学中,香菜和香菜籽因其药用特性而得到认可,已被用于治疗各种疾病,如痉挛、胃神经痛、痢疾、消化不良和头晕[37-39]。香菜和香菜籽活性成分的不同制剂已被研究应用到抗菌剂[40]、抗癌药、抗氧化剂[41-42]和抗糖尿病药。近几年,香菜的应用开发又取得了一定的研究进展,香菜及其提取物和香菜籽及其提取物被研发作为饲料添加剂、食品添加剂和重金属吸附剂等。

3.1 用作饲料添加剂

香菜籽粉和香菜粉可作为饲料添加剂添加到饲料中,能提高动物的整体生长性能、免疫和抗氧化基因的表达。

Ayman等[43]研究了在肉鸡的饲料中分别添加0%、0.1%、0.2%、0.4%的香菜籽粉对鸡和鸡肉的影响。结果发现,在0.4%的添加量下,可提高肉鸡的整体生长性能参数,改善大部分胴体性状,减少有害回肠菌的数量,提高经济效益,对血液学参数也无不利影响。Roghieh等[44]探讨了香菜对斑马鱼生长、抗氧化、免疫相关基因以及血清和粘膜免疫参数的影响。在饲料中分别添加0,5,10,20 g/kg香菜粉,处理8周,结果表明,食用香菜粉显著增加了斑马鱼的黏膜免疫参数(总免疫球蛋白、蛋白酶、溶菌酶活性),提高了免疫和抗氧化基因的表达。Shaimaa等[45]研究了在不接触免疫毒性金属铅的情况下,在饲料中添加香菜籽粉和香菜提取物对尼罗罗非鱼部分免疫功能的影响。结果表明,香菜籽粉和香菜提取物的膳食补充不仅显著增强尼罗罗非鱼的免疫功能、血清溶菌酶、一氧化氮、杀菌活动和相对表达1L-1β的方式,还可以改善铅诱导免疫抑制效应。此外,在补充了香菜籽粉和香菜提取物的饲料中,铅导致的鱼类死亡率和鱼类肌肉组织中的铅残留水平显著降低。

3.2 用作食品添加剂

由于香菜精油具有显著的抗氧化性和抑菌活性,因此香菜可以作为食品的天然抑菌剂和抗氧化剂被开发研究。Branislav等[46]研究了香菜精油作为天然的食品添加剂对煮熟的猪肉香肠的影响,结果发现加入5种不同浓度的香菜精油(0,0.075,0.100,0.125,0.150 μg/L)后,可以有效地提高猪肉香肠的加工质量,延长产品的货架寿命。徐向前等[47]在秋葵饮料中分别加入0.5%、1.0%、3.0%、5.0%和7.0%的香菜根提取液,结果表明,加入香菜根提取液使得秋葵饮料中的菌落总数≤100 CFU/mL,大肠菌群≤3 MPN/dL,且金黄色葡萄球菌、志贺氏菌、沙门氏菌未被检出。

3.3 用作重金属吸附剂

王华[48]用酸性甲醛改性剂将香菜改性后,发现改性香菜对铅离子的吸附作用增加。同时在固液比1∶20、改性时间120 min、改性温度60 ℃和香菜粒径160目的改性条件下,对铅离子的去除效果最佳。崔泉涛等[49]通过研究发现当铬初始浓度为15 mg/L时,在搅拌速度为250 r/min、香菜粒径为90目和pH值为3的条件下吸附60 min,六价铬的去除率达到98.2%。以上研究为香菜及其提取物在生态环境重金属净化方面的应用提供了新的思路。

4 总结与展望

香菜作为一种具有特殊芳香气味的草本植物,具有较高的食用和药用价值,具有广泛的应用前景。目前国内外对香菜的研究多集中在栽培技术、有效物质的提取、功能及作用机制等方面,并取得了一定的研究进展。但是,对香菜中有效物质提取方法还有待改进和优化,以期实现有效成分提取的规模化和工业化;对香菜深加工产品的应用开发相对较少,未来可以加强香菜深加工产品的开发,充分开发香菜潜在的调味产品和保健产品,提高香菜食用价值和药用价值的利用率,提高香菜的附加值,拓宽香菜的应用渠道。

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