根皮苷研究進展

譚飔，周志欽，2

1(西南大學園藝園林學院，重慶，400716)2(南方山地園藝學教育部重點實驗室，重慶，400715)

根皮苷又名根皮甙(phloridzin或phlorizin)，是根皮素的葡萄糖苷，化學名稱為1-(2-(beta-D-吡喃葡萄糖氧基)-4，6-二羥基苯基)-3-(4-羥基苯基)-丙酮，分子式為C21H24O10，相對分子質量為436.41，屬于黃酮類中的二氫查爾酮類物質［1］。從1835年根皮苷在蘋果樹中分離至今，根皮苷的研究已有一百多年的歷史。根皮苷主要存在于蘋果樹的葉，莖，樹皮中，在其他植物中也有少量存在。根皮苷具有降低血糖、改善記憶力、抗氧化、抗癌等多種重要的生物活性［2－4］，在新型藥物和天然保健食品開發中具有廣泛的應用前景。本文主要概述了根皮苷的合成分布，分析檢測，生物活性以及開發利用現狀，并展望其應用前景。

1 根皮苷的合成、分布與含量變化

根皮苷的合成途徑與一般的黃酮類化合物的合成途徑不同。Gosch等人［1，5］詳細報道了蘋果中根皮苷合成的主要途徑，合成根皮苷的前體物質是丙二酸單酰輔酶A(Malonyl-CoA)和p-香豆酰輔酶A(p-coumaroyl-CoA)。首先，p-香豆酰輔酶A通過 NADPH途徑生成4-氫化肉桂酰輔酶A(4-hydroxydihydrocinnamoyl-CoA);然后，丙二酸單酰輔酶A和4-氫化肉桂酰輔酶A在茶兒酮合成酶作用下生成根皮素;最后，根皮素葡糖基化生成根皮苷。根皮苷合成過程中需要多種基因和酶的參與、調控。Dare等［6］人的最近研究發現烯酰還原酶類似基因(enoyl reductaselike)ENRL-3和ENRL-5很有可能是促成根皮苷合成的關鍵基因。根皮苷的合成途徑已經闡明，參與合成根皮苷的同工酶和基因還有待于進一步分析明確。

根皮苷主要存在于薔薇科蘋果屬植物中，菊科、杜鵑花科、豆科、殼斗科、百合科等植物中也報道有根皮苷的存在，但含量較少［1］。近年來，在荔枝果皮、杜梨葉、鎖陽等植物中也發現有根皮苷的存在，其含量都較少，但在甜茶多穗柯中有大量的根皮苷［7－10］。總的說來，蘋果屬植物是根皮苷的主要來源，可以作為提取根皮苷的原料加以利用。蘋果樹枝、葉、樹皮等中都含有大量的根皮苷。根皮苷在蘋果果實中的分布集中在種子和果皮上。根皮苷的含量主要受遺傳因素的影響，早在1995年，Jham［11］報道了根皮苷在不同種類的蘋果中含量差異較大。遺傳因素是影響根皮苷含量的最主要因素，外部生長環境如海拔、光照等也會影響根皮苷的含量。根皮苷在植物體中的含量隨著生長發育的不同，在不同的物候期有顯著的差異。根皮苷的年周期動態變化與地上部和地下部的交替生長動態有關［12］。

2 根皮苷的提取和分離純化

根皮苷不易溶于水，易溶于有機溶劑，其提取方法同其他酚類物質的提取方法類似，主要用有機溶劑提取法，微波輔助提取法和超聲波輔助提取法等［8－9］。粗提得到的根皮苷雜質含量高，需要分離純化以達到進一步利用的要求。目前，分離純化根皮苷的主要方法有:大孔樹脂吸附法、聚酰胺層析柱分離法、化學萃取法、陰離子交換樹脂法、高效離心分配色譜法(HPCPC)和高速逆流色譜法(HSCCC)［13－15］。李勝華等［16］利用大孔樹脂D－101純化多穗柯中的根皮苷效果好，純度高達95.6%;董華強等［17］利用大孔吸附樹脂ADS-7分離純化的根皮苷，純度能夠達到80%，然后通過柱層析和乙醇水溶液結晶獲得含量高達99.8%的高純度根皮苷。李榮濤等［14］報道，HPCPC方法能從蘋果樹枝根皮苷初提物中分離純化出高純度的根皮苷，根皮苷的回收率高達98.1% 。此外，Xü［18］利用HSCCC從蘋果樹皮中分離純化的根皮素純度也是高達98.2%。其中，HPCPC技術由于其使用范圍廣，操作成本低、高效、快速、高回收率等特點廣泛用于天然產物分離純化［19］。總的看來，不同的方法均能到達分離純化根皮苷的目的，但各有優缺點。大孔樹脂法和柱層法分離時間長，操作步驟繁瑣，消耗大量的有機溶劑，一般用于大量樣品的制備。HPCPC、HSCCC以及與其他檢測技術的聯用存在儀器設備昂貴，一次樣品制備量少等問題，但由于操作簡便，分離效果好已經廣泛運用于根皮苷的實驗研究分析中。

3 根皮苷的生物活性

3.1 根皮苷與植物的生理相關性

根皮苷與植物的生長發育以及抗逆性等生理現象有密切關系。根皮苷能抗多種病原菌，如蘋果黑星病，火疫病等。但是，根皮苷對某些植物的生長會有抑制作用［1］。張江紅［20］報道，低濃度的根皮苷能促進平邑甜茶幼苗的生長，但是根皮苷濃度過高會造成植株重茬障礙。Ascencio-Cabral等人報道［21］，3.0 mg/L的根皮苷能夠促進番木瓜胚胎的再生，尤其能夠促進根的生長。因此，根皮苷作為植物生長調節劑時，其用量是重點考慮因素。根皮苷還與植物的抗逆性有關，Petkovsek［22］研究發現，感染瘡痂病的蘋果葉片中根皮苷的含量明顯升高。

3.2 降血糖作用

糖尿病是威脅人類健康的重大疾病，糖尿病的典型癥狀是高血糖。目前治療糖尿病的主要藥物有傳統的磺酰脲類、雙胍類和一些新型降糖類藥物如羅格列酮、吡格列酮等。其作用機制大多是促進胰島素的分泌或者增加胰島素的敏感性［23］。現有大量研究表明根皮苷具有降低空腹血糖的作用，根皮苷降低血糖的機理在于競爭性的抑制了葡萄糖轉運載體(SGLTs和 GLUTs)對葡萄糖分子的運輸［2］。董華強［3，24］報道，從多穗柯中分離純化的根皮苷能降低糖尿病小鼠的血糖、甘油三酯、總膽固醇等含量，對防治糖尿病有積極作用，并且經水楊酸酰基修飾后的根皮苷的降血糖能力和清除自由基能力比根皮苷強。Zhao報道［25］，根皮苷能明顯改善2型糖尿病小鼠高血糖癥狀，但并未改善肝臟胰島素狀況。膳食中的根皮苷能降低小鼠血糖，改善糖尿病小鼠的脂代謝狀況，減少胰島素抵抗，提高高密度脂蛋白含量，降低低密度脂蛋白含量，對于糖尿病的典型“三多一少”癥狀也有改善作用，并且改變與檸檬酸循環，糖異生作用、脂肪酸代謝有關的肝臟基因的表達［26－27］。此外，根皮苷對高血糖小鼠內腸中sglt1，cyp2b10，ephx1和腎臟中glut2基因的過表達有抑制作用［28］。但是，由于根皮苷口服不易吸收，在小腸中容易被根皮苷水解酶水解導致生物利用度降低，以及選擇性差等問題，尚未被開發成降糖類藥物［29－30］。因此，根皮苷在體內的代謝情況，降糖效率值得進一步深入研究。

3.3 抗氧化作用

抗氧化劑的研究一直是食品營養學研究的重點。張澤生等［31］人研究表明，根皮苷對于高脂膳食導致的氧化損傷的果蠅具有明顯保護作用，增強SOD和CAT活性，能夠顯著延長果蠅壽命，具有較強的抗氧化作用。Vasantha Rupasinghe表明［32］，根皮素的抗氧化活性強于根皮苷，但兩者的活性均強于VE，可以抑制多元未飽和脂肪酸的氧化。正因為根皮苷的抗氧化性，能夠顯著延長酵母的壽命，因此根皮苷在延緩衰老及研究抗衰老藥物方面引起了廣泛關注［33］。

3.4 其他活性

根皮苷除了降血糖，抗氧化等生物活性外，其抗炎、抗癌等作用也有報道。馮天艷報道［34］根皮苷對CCL4導致的小鼠急性肝損傷有保護作用，與對照組相比，肝組織有明顯的改善。此外，Chang研究［35］發現，根皮素具有較強的抗炎活性，通過阻礙MAPK和NF-kB來抑制促炎因子的表達。根皮苷對于由炎癥導致的骨質疏松癥狀有良好的預防作用［36］。根皮苷還可以起到天然的植物雌激素的作用，雙向調節雌激素，預防疾病的發生［37］。根皮苷類似物可以作為平衡性核酸轉運蛋白(hCNTS)抑制劑，這種抑制劑具有抗癌，抗病毒和保護心血管等作用［38］。此外，根皮苷還具有殺菌、保護神經系統、改善記憶等作用［4］。

4 根皮苷的利用

根皮苷主要從蘋果樹中提取獲得。在工業中，蘋果加工后剩下的蘋果渣中含有豐富的根皮苷，也可以作為提取根皮苷的原料［39］。根皮苷能夠降血糖，具有抗腫瘤、抗過敏、抗氧化活性，在食品、美容和保健品行業都有潛在的利用價值。

4.1 食品

根皮苷已經批準成為食品添加劑。根皮苷是蘋果中的特征性酚類物質，由于種類、產地等問題，不同蘋果中根皮苷的含量差異較大，因此，根皮苷的含量可作為區分蘋果汁產地和質量的一個指標［40］。根皮苷能夠促進染料木黃酮(genistein，染料木素，抑制腫瘤細胞的生長轉移)的吸收利用，開發富含根皮苷和染料木黃酮的功能性食品在癌癥預防和治療上有廣闊的市場前景［41］。根皮苷是一種甜度非常高的天然甜味劑，可以作為甜食愛好者的糖尿病人的糖類替代食品［2］。根皮苷被多酚氧化酶氧化后生成的產物可以轉化生成亮黃色的染料，這種染料的水溶性強，可用于食品加工業，替代人工染料，避免人工合成色素帶來的毒害作用［42］。根皮苷無論是作為食品添加劑還是功能性食品的開發利用都有潛在的應用價值。

4.2 醫藥

由于根皮苷容易在人體內水解生成根皮素，并且根皮苷在小腸內的吸收率低，因此根皮苷常和其他化合物設計成為高分子聚合物用于藥物的研發。Sakuma 等［27，43］設計的 γ-谷氨酸根皮苷聚合物，避免了根皮苷水解產生的毒性，并且該化合物穩定，可以通過抑制Na+葡萄糖轉運蛋白(SGLT1)的活性來阻礙葡萄糖的吸收，是安全的口服類降糖藥物。

4.3 美容

愛美之心，人皆有之。抗氧化，抗衰老，美白是美容產品重點關注的問題。根皮苷的抗氧化活性和抗衰老功能已經得到現代科學研究證實。根皮苷的水解產物根皮素能競爭性地抑制酪氨酸酶活性，干擾黑色素的合成，其美白效果優于市面上的許多美白產品［44］。但要注意的是，根皮苷通過激活cAMP信號通路，增加酪氨酸酶基因的表達，會導致黑色素的生成［45］。

5 問題與展望

根皮苷作為一種天然生物活性物質，具有較強的抗氧化活性和明顯的降血糖功能，在食品，醫藥等方面都有較好的市場前景。目前，雖然根皮苷的研究時間已逾百年，但是根皮苷的研究應用仍然存在諸多問題。主要有:(1)根皮苷在蘋果屬植物及其近緣屬植物中的含量評價數據少，這不僅阻礙了根皮苷的加工利用，也阻礙了我國豐富的野生蘋果資源的利用;(2)根皮苷的抗氧化、抗癌等生物活性仍缺乏實驗數據和臨床數據的支持;(3)根皮苷的降血糖功能及其生物利用度有待于深入研究。未來對根皮苷的深入研究應關注如下2個方面:一方面分析評價根皮苷在我國豐富的野生蘋果資源中的含量，并優化根皮苷的提取純化工藝:另一方面加強根皮苷的生物活性的研究，尤其是降糖方面的研究，突破根皮苷生物利用度低的難題。總之，隨著科學技術的不斷發展，化學、食品以及醫學等學科交叉領域的不斷發展，根皮苷在食品，保健品和藥品中將有廣闊的應用前景。

［1］ Gosch C，Halbwirth H，Stich K.Phloridzin:biosynthesis，distribution and physiological relevance in plants［J］.Phytochemistry，2010，71(8/9):838 －843.

［2］ 董華強，寧正祥.根皮苷與糖尿病防治［J］.食品科技，2007，31(12):192 －195.

［3］ 董華強，李梅，吳劍峰，等.多穗柯根皮苷水楊酸酯抗氧化和降血糖活性研究［J］.食品科學，2009，30(19):279－282.

［4］ Ehrenkranz JRL，Lewis NG，Ronald KC，et al.Phlorizin:a review［J］.Diabetes/metabolism research and reviews，2005，21(1):31－38.

［5］ Gosch C，Halbwirth H，Kuhn J，et al.Biosynthesis of phloridzin in apple(Malus domesticaBorkh.)［J］.Plant Science，2009，176(2):223－231.

［6］ Dare AP，Tomes S，Cooney JM，et al.The role of enoyl reductase genes in phloridzin biosynthesis in apple［J］.PlantPhysiology and Biochemistry， 2013， http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2013.02.017.

［7］ 張賀興，劉勝來.荔枝果皮中根皮苷的提取工藝研究［J］.食品與藥品，2011，13(9):332－334.

［8］ 殷法杰，秦國培，蔣海強，等.杜梨葉中根皮苷含量測定［J］.山東中醫雜志，2011(3):200，215.

［9］ 李辰，陳衛林，郭玫，等.鎖陽中兒茶素、根皮苷的提取及含量測定［J］.五邑大學學報:自然科學版，2011，25(1):23－28.

［10］ 邱宏聰，李茂，蔣珍藕.RP-HPLC法測定多穗柯藥材中根皮苷的含量［J］.藥物分析雜志，2010，30(5):900－902.

［11］ Jham G.High-performance liquid chromatographic quantitation of phloridzin in apple seed，leaf and callus［J］.Journal of Chromatography A，1996，719(2):444－449.

［12］ 劉和，王瑞花，張玉龍.蘋果樹體內根皮苷含量變化研究［J］.園藝學進展，2002，(5):229－235.

［13］ 馮雪嬌，曹學麗，李艷，等.根皮苷的應用及分離純化研究進展［J］.北京工商大學學報:自然科學版，2008，26(4):13 －16.

［14］ 李榮濤，焦中高，劉杰超，等.高效離心分配色譜(HPCPC)分離純化蘋果樹枝中的根皮苷［J］.果樹學報，2010，27(4):645－649.

［15］ Kammerer J，Boschet J，Kammerer DR，et al.Enrichment and fractionation of major apple flavonoids，phenolic acids and dihydrochalcones using anion exchange resins riving from apple［J］.Innovative Food Science＆ Emerging Technologies，2007，8(3):443－450.

［43］ Ikumi Y，Kida T，Sakuma S，et al.Polymer－phloridzin conjugates as an anti-diabetic drug that Inhibits glucose absorption through the Na+glucose cotransporter(SGLT1)in the small intestine［J］.Journal of Controlled Release，2008，125(1):42－49.

［44］ 袁國琴，潘莉.植物提取物在美白化妝品中的應用［J］.中國科技博覽，2010(36):263.

［45］ Jung E，Lee J，Huh S，et al.Phloridzin-induced melanogenesis is mediated by the cAMP signaling pathway［J］.Food and Chemical Toxicology，2009，47(10):2 436－2 440.