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藤茶功能成分研究及开发应用进展

2024-01-28刁春华杨秀芳左小博涂云飞苏小琴宋鹏鹏孔俊豪

中国野生植物资源 2023年12期
关键词:藤茶黄酮类黄酮

刁春华,杨秀芳,左小博,涂云飞,苏小琴,宋鹏鹏,孔俊豪*

(1.中华全国供销合作总社杭州茶叶研究所,浙江 杭州 310016;2.浙江省茶资源跨界应用技术重点实验室,浙江 杭州 310016)

藤茶(Ampelopsis grossedentata),又称莓茶、山甜茶、田婆茶、端午茶等,是由葡萄科(Vitaceae)蛇葡萄属(AmpelopsisMichx.)木质藤本植物显齿蛇葡萄[Ampelopsis grossedentata(Hand.-Mazz.) W. T.Wang]茎叶制成的代用茶,味甘淡,性凉,在民间流传已有数百年的应用历史[1-2]。显齿蛇葡萄主要分布于我国长江流域以南的湖南、湖北、广西、广东、江西、福建、云南、贵州等地[3],通常采摘其茎叶经揉捻、渥堆、干燥加工成藤茶,产品口感独特,回甘快而持久。现代药理研究表明,藤茶具有免疫调节、抗氧化、抗癌、降血糖、降血脂、清热解毒、祛风湿、强筋骨、消炎、消肿、利尿、止血、治疗慢性肝炎及肾炎等功效[4-5]。2013年国家卫生计生委发布《关于批准显齿蛇葡萄叶等3种新食品原料的公告》,目前已作为新资源食品使用。迄今为止,国内外学者对藤茶做了较为系统的研究,本文概述了藤茶在物质基础、生物活性及其开发利用等方面的研究进展,以期拓展藤茶在食品、医药等大健康领域的产业应用。

1 藤茶的物质基础

藤茶富含多种化学成分,包括黄酮类、多酚类、多糖类、甾体类、萜类、挥发油类、氨基酸及微量元素等,其中黄酮类、多酚类为其主要的非挥发性有效成分[5-6]。藤茶中黄酮类成分包括二氢杨梅素(Dihydromyricetin,DMY)、杨梅素(Myricetin,MYR)、杨梅苷、槲皮素、山奈酚等;酚类成分包括没食子酸、儿茶素、表儿茶素等;甾体类成分包括齐墩果酸、谷甾醇、豆甾醇等。目前研究已发现,藤茶内含物质构成及含量受品种、土壤、气候、栽培管理、加工等多种因素共同影响。

1.1 黄酮类

黄酮类化合物是藤茶的特征性成分,含量高达45%左右,为单体植物黄酮含量之最,堪称“黄酮之王”[7]。其中DMY是藤茶中含量最高的黄酮物质,被认为是藤茶药理作用的主要物质基础[8]。1996年,我国学者首次从藤茶的茎叶中分离得到结构中含有六个羟基的二氢黄酮类化合物,经结构鉴定定名为3,3′,4′,5,5′,7-六羟基-2,3 -双氢黄酮醇(即DMY),比对发现该成分与儿茶素类组分中的表没食子儿茶素 (Epigallocatechin,EGC) 结构非常相似[9-10]。由于受产地、种质资源及采摘季节影响,藤茶不同部位的总黄酮及DMY含量存在显著的丰度差异,有研究发现藤茶根部总黄酮含量最高,而叶片中DMY含量为最高[11]。另据报道,不同季节的湘西藤茶叶片中DMY含量在11.21% ~ 25.43%之间,在5月底达到最高值[12]。

不同提取工艺得到的藤茶提取物,其功能性成分与生物活性存在差异,由于DMY的热稳定性差,所以在提取过程中不宜用加热方式。因此,不少学者对藤茶总黄酮及DMY的提取方法进行了优化。目前藤茶黄酮类化合物提制的工艺包括:水浸提法、乙醇提取法、超声波辅助提取法、回流提取法、酶提取法、微波萃取法、超声波辅助萃取法、超临界CO2萃取法、微波辅助半仿生法、微波动态循环阶段连续逆流提取法等[13-15]。藤茶产量大、价格低,再加上其内含物黄酮、DMY的提取方法现已发展成熟,可以进行工业化生产。

1.2 多酚类

藤茶中多酚类含量仅次于黄酮类,达20%左右,也是藤茶发挥其药理作用的重要成分。目前在藤茶中已经分离鉴定的酚类化合物包括没食子酸、没食子酸甲酯、没食子酸乙酯、没食子酰-β-D-葡萄糖、儿茶素、表儿茶素、EGC等[16-17]。其中,儿茶素在藤茶茶多酚中占比高达60% ~ 80%,其抗氧化活性较强,被广泛应用于食品、医药等领域。

1.3 挥发油

经对藤茶的挥发性化学成分进行鉴定分析,叶绿醇、正十六酸、雪松醇为藤茶挥发油的主要成分[18]。张世先等[19]用气相色谱质谱法分离鉴定藤茶的挥发油成分,共分离出78种组分,鉴定出63种化合物,占挥发油组分的80.6%,其中藤茶主要挥发油占挥发性化合物总量的78%。王华夫和游小清[20]从藤茶中分离并鉴定出28种香气成份,占香精油总量的64%。申东等[21]进一步确定了藤茶的特征香气为壬醛、癸醛、顺-香叶基丙酮、6, 10, 14-三甲基-2-十五烷酮、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异丁酯、2, 6-二 (1, 1-二甲基乙基) -4-甲基酚、2,4-二 (1, 1-二甲基乙基) 2, 4-二 (1, 1-二甲基乙基) -酚、β-紫罗兰酮、1, 1, 3-三甲基-3-苯基茚、(R) -5, 6, 7, 7a-四氢-4, 4,7a-三甲基-2 (4H) -苯并呋喃酮等10种成分。

2 藤茶的生物活性

黄酮类化合物是藤茶最主要的活性成分,尤以DMY的生物活性作用最为明确。大量研究证明藤茶黄酮具有抗氧化、抗炎抑菌、降糖降脂、保肝护肾、抑制肿瘤、增强免疫等生物活性,也用于预防或辅助治疗糖尿病的某些并发症[22]。藤茶应用历史悠久,多年的临床应用经验已初步证实其具有较好的安全性。安全性研究表明,对大鼠按照22 g/kg剂量灌胃藤茶水提物90 d后,给药组大鼠肝、肾、脾、胃肠等器官组织均未见实质性病变,表明藤茶水提物较为安全[23]。DMY毒性作用很小,大鼠对DMY的最大耐受量达5.0 mg/kg,为实际无毒物质,临床应用安全[24]。

2.1 抗氧化

藤茶中DMY、MYR以及杨梅苷均具有较强的清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-Diphenyl-2-Picrylhydrazyl,DPPH)自由基的能力[25]。体外抗氧化活性研究表明,藤茶提取物对DPPH·和·OH的半数抑制浓度值分别为0.338 mg/mL、18.713 mg/mL,对O2-·抑制的最大活性值达263.1 U/L,总抗氧化能力达19.76 mM[26]。体内抗氧化研究表明,藤茶提取物可以提高小鼠血清中超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase, GSH-Px)和过氧化氢酶(Catalase, CAT)的活性,日粮中添加0.06 mg/g·bw藤茶提取物,其抗氧化作用与抗生素组接近等效。在等质量浓度情况下,藤茶多酚对·OH和O2-·的半数抑制浓度值分别为159.09 μg/mL、30.97 μg/mL,优于Vc,表明藤茶多酚是一种较好的天然抗氧化剂[27]。另有报道,DMY可通过激活细胞外调节蛋白激酶和丝氨酸/苏氨酸激酶信号通路增加细胞抗氧化防御,诱导血红素加氧酶表达,从而保护PC12细胞免受H2O2诱导的凋亡[29]。

2.2 抗炎

藤茶中的DMY、MYR和杨梅苷均可调控相关抗炎因子,发挥神经性炎症保护作用。藤茶黄酮提取物减弱脂多糖(Lipopolysacch arides, LPS)诱导的炎症反应的机制可能在于通过抑制小胶质细胞中的核因子-κB和蛋白酪氨酸激酶2/信号转导子与激活子3信号通路,进而抑制一氧化氮合酶和环氧合酶-2的表达[30],研究表明藤茶黄酮提取物可减轻LPS诱导的仔猪肝脏炎症[31]。藤茶黄酮提取物还可以显著降低LPS诱导的促炎细胞因子,如白细胞介素-1β(Interleukin-1β)、白细胞介素-6(Interleukin-6)和肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)的产生。小鼠抗炎实验显示,70%乙醇提取、乙酸乙酯萃取、水提取部位的抗炎作用相对于其他极性部位更显著[32]。

2.3 抑菌

藤茶中的黄酮类、多酚类化合物是主要抗菌活性成分,以DMY为代表[30]。DMY对金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌、肺炎链球菌、大肠杆菌、痢疾杆菌、粪肠球菌、阴沟肠杆菌、白色念珠菌、鸡沙门氏杆菌、猪链球菌、根霉、黑曲霉、创伤弧菌、抗药性金黄色葡萄球菌等多种致病菌具有明确的抑菌作用[6,33],主要通过抑制菌体的呼吸代谢、破坏菌体的结构形态、改变细胞膜的渗透性等发挥抗菌作用[34]。实验表明,藤茶黄酮提取物可使细菌核酸的合成减少,导致细菌的生长、繁殖受到严重的抑制,从而发挥抗菌作用[35]。藤茶醇提物对创伤弧菌的抑杀作用更强,其抗菌作用机制与破坏菌体细胞壁和细胞膜的完整性有关[36]。藤茶乙醇提取物经大孔树脂提纯后对口腔变性链球菌的抑菌活性为3.13 mg/mL,显著优于乙醇粗提取物,表明藤茶提取物有望应用于口腔护理以预防龋齿[37]。

藤茶中DMY还能够与肠道微生物群发生相互作用。通过16S rRNA焦磷酸测序的方法考察了DMY对肠道菌群组成的影响,发现其能够显著改善菌群的丰度和多样性,双向调节肠道菌群组成[38]。

2.4 降血糖/血脂

藤茶提取物具有辅助降血糖、降血脂的功能。以四氧嘧啶诱导的糖尿病大鼠为模型,藤茶粗多糖提取物干预治疗可以清除大鼠体内产生的过多自由基,减少丙二醛(Malondialdenyde, MDA)含量,提高SOD、GSH-PX活性,保护和恢复胰岛细胞功能,增强肝葡萄糖激酶活性和提高胰岛素水平,起到降血糖作用[39]。采用动脉粥样硬化大鼠作为模型,以藤茶总黄酮灌胃可显著降低动脉粥样硬化大鼠血清总胆固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白水平,提高高密度脂蛋白水平[40]。选择100例单纯血脂异常的患者进行临床试验,受试组按推荐剂量9.0 g/d/人连续30 d服用恩施富硒藤茶水提取物,结果表明与对照组比较,受试组血清胆固醇、甘油三酯显著下降[41]。

2.5 保肝护肾

大量实验证明,藤茶黄酮对免疫性肝、肾损伤有很好的保护作用。采用卡介苗加LPS诱导免疫性肝损伤小鼠为模型,藤茶黄酮水提液干预治疗可明显降低肝损伤模型小鼠血清中丙氨酸氨基转移酶(Alanine aminotransferase, ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(Aspartate aminotransferase, AST)、MDA含量,提高SOD活性[42]。通过尾静脉注射LPS诱导雄性SD大鼠肾脏损伤,藤茶干预组能明显降低肾组织中MDA含量,骨桥蛋白和肾组织CD44分子水平的表达显著降低,阳性染色的细胞核水平显著升高[43]。采用二苯基四氮唑溴盐染色法观察DMY对其细胞增殖的影响,研究发现DMY对人胚肾细胞293和肝细胞L-02具有相对低毒性[44]。

2.6 抗肿瘤

在抗肿瘤方面,藤茶活性物质具有抗前列腺癌、抗乳腺癌的功效。DMY可以通过调节P13K/Alct凋亡信号通路,显著下调前列腺癌LNCaP细胞磷酸化蛋白激酶和B淋巴细胞瘤-2基因的表达水平,促使LNCaP细胞凋亡[45]。DMY还能通过mTOR信号通路抑制乳腺癌细胞迁移和侵袭,研究发现用DMY处理24 h后,细胞内p-mTOR、p-4EBP1、p-S6K70和p-e IF4B表达水平均显著降低[46]。构建Balb/c雌性小鼠4T1乳腺癌移植模型,灌胃给药,DMY能抑制4T1小鼠乳腺癌远端肺转移,可能与DMY下调荷瘤小鼠血清基质金属蛋白酶-9和基质金属蛋白酶-2水平有关[47]。另外,DMY可通过抑制去乙酰化酶表达,增强顺铂对乳腺癌细胞的杀伤活性[48]。

2.7 免疫增强

藤茶也具有较好的免疫增强作用。构建背部皮下注射环磷酰胺复制小鼠免疫抑制模型, 灌胃给药,藤茶总黄酮能够显著提高免疫抑制小鼠血清溶血素含量,促进血清溶血素生成,提高体液免疫功能[49]。采用雌性昆明小鼠,连续给样品30 d,结果发现18.20 g/kg、54.60 g/kg剂量组小鼠迟发型变态反应能力、NK细胞活性、半数溶血值显著提高,且54.60 g/kg剂量能显著提高小鼠抗体生成细胞数[50]。

3 藤茶的开发利用

随着藤茶化学成分及药理功能等研究的不断深入,除了加工成代茶类产品外,其产品开发也不断创新,广泛应用于饮料、乳制品、功能性食品、食品添加剂等方面。藤茶速溶茶、复合藤茶固体饮料、果冻、面条、藤茶保健茶酒、抗衰老面霜等产品不断涌现[51-52]。在酸奶等乳酸菌发酵食品中加入DMY,既能调节血脂、保肝护肝又可以解酒醒酒[53]。将DMY与葛根、红景天、茯苓等共同煎煮,生产的抗醉制剂具有较好的解酒效果[54]。将青钱柳提取物和DMY复配,既可调节空腹血糖又可降低餐后血糖,两者具有较好的协同增效作用[55]。用含有DMY的饲料饲喂瑶山鸡,可提高瑶山鸡抗氧化力和免疫力,改善其肉质[56]。利用DMY复配多种天然生物活性物质,经纳米球墨处理,可制备出纳米级食品保鲜剂[57]。对丰富食品添加剂种类、满足消费者对绿色天然产物的健康追求具有重要意义。

目前,市场对天然抗氧化剂仍有较大的需求,而藤茶黄酮提取成本低、毒性小,适合作为替代化学合成的抗氧化剂、抑菌防腐剂进行开发。藤茶资源的开发整体尚处于起步阶段,产品形态亟待进一步丰富,尤其是基于精准营养、健康功能的膳食干预、特医产品等滕茶终端衍生产品市场也较为广阔。

4 展望

我国藤茶资源丰富,藤茶化合物含有大量的保健功效成分,目前主要被加工为代用茶产品,其保健功效价值并没有被进一步挖掘。目前对藤茶的技术研究仍存在以下问题:(1)由于DMY稳定性差、溶解度低、生物利用度低,严重影响其衍生制品开发,限制其潜在的药用价值。利用现代制剂技术手段,如固体分散技术、微粉化、脂质体和纳米微乳以及亲水性辅料或者表面活性剂助溶等改善DMY溶解性和生物可及性的研究具有十分重要的现实意义。(2)对于藤茶的化学成分研究比较系统,相关药理作用研究较多,但多处于细胞层面,具体机制尚缺少转录组学、蛋白质组学和代谢组学的研究支撑。因此,亟待对其分子机制进行深入的探索,通过药效组分筛选、体内代谢转化研究,完善藤茶的构效关系及药理学活性临床验证,为保健食品、药物研发提供一定的理论基础。同时藤茶品种较多,来源广泛,需要对藤茶种植管理、加工工艺进行规范来实现标准化,建立匹配不同用途需要的藤茶质量控制体系。

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