枸杞的藥理作用及其加工現狀

蔣 蘭,楊 毅,江榮高,*

(1.重慶三峽醫藥高等專科學校,重慶 404120;2.重慶市抗腫瘤天然藥物工程技術研究中心,重慶 404120;3.重慶三峽中心醫院,重慶 404000)

枸杞是茄科(Solanaceae)枸杞屬(Lycium)植物,為明亮的橙紅色橢球漿果。《本草綱目》一書記載“枸杞子甘平而潤,性滋補,能補腎、潤肺、生精、益氣,此乃平補之藥”。隨著人們保健意識的增強,越來越多的學者開始對枸杞的產品加工進行研究,本文就我國枸杞資源分類、枸杞的藥理作用及加工現狀進行綜述,以期為枸杞資源的開發利用提供參考。

1 我國枸杞植物資源

枸杞環境適應性極強,全世界約有八十余種,南美洲、北美洲、澳洲、南非、亞洲等地域均有分布,在我國東北、西北、西南、華中各省區以及河北、山西、甘肅南部、等地均有分布。我國枸杞屬植物共7種3變種,《中國植物志》中對我國的枸杞資源進行了分類,詳情見表1。傳統醫藥應用最為廣泛的品種為寧夏枸杞和枸杞,最新版的《中國藥典》(2015年版第一部)收載寧夏枸杞和枸杞為中藥地骨皮(枸杞根)的基源植物,收載寧夏枸杞為中藥枸杞子的基源植物。

表1 中國枸杞屬的植物資源Table 1 Resources of Lycium in China

2 枸杞的藥理作用

枸杞富含枸杞多糖、黃酮、色素、脂肪酸、揮發油、維生素、酚酸、甜菜堿、微量元素等活性成分。現代藥理研究表明,枸杞具有提高機體免疫功能、抗氧化、保肝、抗腫瘤、降血糖等多種功效[1-2]。

2.1 抗氧化活性

枸杞中的多種成分均具有抗氧化活性,包括多糖(Lyciumbarbarumpolysaccharides,LBP)、黃酮、類胡蘿卜素等,它們通過提高抗氧化酶的活性、清除氧自由基、降低分子生物氧化物的產生等途徑發揮抗氧化活性。Olatunji等[3]用谷氨酸誘導神經細胞PC12構建了細胞氧化應激損傷模型,發現枸杞提取物能顯著提高PC12細胞中天然抗氧化酶包括谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px),超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)的水平,并下調活性氧與Ca2+生成,降低PC12細胞中谷氨酸誘導產生的氧化毒性。Chung等[4]從枸杞中提取了兩種新的糖苷物質1和2,利用核磁共振方法對兩種物質進行了結構解析,并采用DPPH自由基清除活性法、還原電位法和磷鉬絡合物法三種檢測方法對它們的抗氧化活性進行了評價,結果表明,兩種糖苷均具有較強的抗氧化活性,且化合物2抗氧化活性要強于化合物1[4]。王紫薇[5]研究了黑果枸杞對HepG2細胞氧化損傷的保護作用,并與紅枸杞和抗壞血酸(VC)進行對比,發現黑果枸杞提取物清除羥自由基和總抗氧化能力均高于相同濃度的VC和紅枸杞,而清除DPPH自由基能力低于VC,此外它還可通過提高SOD酶水平,保護細胞膜的完整性等多種方式,實現HepG2細胞抗H2O2的氧化應激反應。

2.2 肝保護活性

研究發現,枸杞提取物能調節肝功能狀況,預防肝臟組織細胞的病變,并對多種不良因素對肝臟的損害起到保護作用。Gündüz等[6]用撲熱息痛(PCT)構建了肝炎大鼠模型并測試枸杞對肝臟的保護效果,結果表明,提前灌喂枸杞提取物組的大鼠與未灌胃的大鼠相比,其血清中的總氧化劑態(TOS)、氧化應激指數(OSI)、天冬氨酸轉氨酶(AST)、丙氨酸轉氨酶(ALT)明顯下降,且明顯改善由撲熱息痛引起的肝組織Ⅰ期、Ⅲ期損傷。Ahna等[7]研究了在四氯化碳(CCl4)誘導大鼠肝毒性下,枸杞子提取物對肝臟的保護活性,實驗發現,枸杞提取液能明顯降低大鼠血清中的AST和ALT水平,并使得抗氧化酶水平得到恢復。Ui-Jin等[8]利用一種甲硫氨酸-膽堿缺乏的飲食,喂養小鼠構建了非酒精性脂肪性肝炎(NASH)模型并研究枸杞對肝臟的保護效果,發現單純甲硫氨酸-膽堿缺乏的飲食喂養小鼠顯示出較低的體重和較高程度的脂肪性肝炎、脂肪變性、氧化應激、炎癥和纖維化的增加,而枸杞子提取物能有效地防止肝臟巨噬細胞浸潤和細胞因子釋放,降低氨基轉移酶的血清水平,使得肝損傷的嚴重程度得以降低。

2.3 降血糖作用

枸杞中的活性成分枸杞多糖具有明顯的降血糖作用,改善糖尿病的各種并發癥癥狀[9-10]。Zhu等[11]通過使用大孔樹脂和離子交換柱從枸杞分離得到了一種酸性多糖LBP-s-1,體外和體內血糖實驗表明LBP-s-1通過增加葡萄糖代謝和胰島素分泌,促進胰腺β細胞增殖,具有顯著的降血糖作用和胰島素增敏活性。Tang等[12]從枸杞中分離純化得到了兩種水溶性多糖,并以Caco-2細胞為實驗對象進行LBP干預實驗,實驗發現LBP干預后能明顯抑制葡萄糖的吸收,并且呈現劑量依賴性,表明LBP可通過抑制葡萄糖的吸收達到降血糖作用。劉峰等[13]從分子水平研究了枸杞多糖對糖尿病的保護作用,通過高糖飼養并結合鏈脲佐菌素誘導制備Ⅱ型糖尿病大鼠模型,分組灌胃給予不同濃度的LBP及對照藥物,并進行RT-PCR實驗檢測β細胞內PDX-l及胰島素mRNA的表達水平,結果發現,LBP可以通過上調PDX-l和胰島素mRNA表達,改善Ⅱ型糖尿病大鼠β細胞胰島素合成和分泌功能的損傷。

2.4 抗腫瘤活性

LBP作為枸杞主要的活性成分,國內外已有大量文獻報道其對呼吸、生殖、泌尿、消化系統等的腫瘤細胞有抑制作用。研究發現,其抗腫瘤機制是一系列非常復雜的調控過程。

一方面,LBP可通過調節細胞周期調控因子、細胞內凋亡信號通路等誘導腫瘤細胞凋亡。Chen等[14]研究了LBP聯合干擾素α2b對腎癌細胞Renca的作用,發現其在體外能夠有效抑制小鼠腎癌細胞Renca的生長,誘導Renca細胞凋亡,阻滯細胞在G0/G1期,且Renca細胞增殖蛋白c-Myc、抑凋亡蛋白Bcl-2和細胞周期調控蛋白cyclin D1表達減少,促調亡蛋白Bax蛋白增加。Zhang等[15]從枸杞中提取得到了LBP-d and LBP-e兩種枸杞多糖結構,并分別研究了對肝癌smmc-7721細胞的作用,發現LBP-d可將smmc-7721細胞阻滯于G0/G1期,抑制率為26.70%,而LBP-e可將smmc-7721細胞阻滯于S期,抑制率為45.13%,并且測得細胞質中的Ca2+的濃度都增大,得出LBP可能通過影響Ca2+信號通道來促進肝癌細胞的凋亡。

另一方面LBP可通過脾、胸腺免疫器官、B淋巴細胞、T淋巴細胞、輔助細胞、樹突狀細胞等多途徑、多層面提高機體免疫力來實現抗腫瘤效應。楊青[16]研究了LBP對巨噬細胞Raw264.7和對小鼠胰腺癌細胞的作用,發現LBP能夠升高巨噬細胞的數量,重新調定極化狀態,促進其向M1的狀態轉變,有助于促進巨噬細胞發揮抗炎及抗腫瘤的作用。肖佩玉等[17]構建了H22肝癌小鼠模型,研究了LBP對其腫瘤抑制與免疫功能的影響,測定了一系列血清標記物如甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)、腫瘤壞死因子(TNF-α)、自然殺傷(NK)細胞、白介素(IL-2)、γ干擾素(INF-γ)的含量水平。與對照組比較,LBP組小鼠至給藥第5 d起體質量增加,給藥10 d后瘤質量減少,AFP、CEA、TNF-α三種肝癌標記物含量減少,NK細胞活性增強、IL-2、INF-γ含量增加,提示LBP可能是通過增強淋巴細胞轉化率,刺激NK細胞釋放,誘導干擾素生成,促進腫瘤細胞與巨噬細胞結合,從而產生特異性免疫殺傷腫瘤細胞,起到抑制腫瘤的作用。

此外,LBP還可以通過抑制腫瘤血管的形成,來有效抑制腫瘤的生長及轉移。尹遜天等[18]發現LBP能夠抑制人臍靜脈細胞的遷移和增殖,并能夠抑制血管形成。李媛媛等[19]以MMTV-PyMT小鼠為乳腺癌模型,探討LBP對乳腺癌生長和轉移的影響,研究發現,LBP可抑制小鼠乳腺癌的生長,肺表面結節數目減少;免疫組化染色結果還顯示,LBP組的腫瘤組織中細胞增殖數目及微血管密度明顯比對照組少。

3 枸杞產品開發現狀

枸杞是我國重要的藥食兩用植物資源,有著上千年的應用歷史。長期以來,采摘后的枸杞大部分以干果形式進行加工出售,但隨著人們保健意識的增強,越來越多的學者開始對枸杞的產品加工進行研究,開始出現一些新的產品類型,如鮮果直接售賣、將枸杞進行發酵制取果酒、果醋,加工成粉等。

3.1 枸杞鮮果

枸杞鮮果的各種營養成分含量均比干果的高,目前已有枸杞鮮果包裝成盒在部分超市進行銷售,成為水果市場的新型水果品種。但是由于鮮果保鮮期短,肉厚皮薄、易受到機械損傷,不易進行長途運輸等問題,使得鮮果市場開拓受到限制。解決枸杞鮮果采后貯藏保鮮這一難題能夠極大推動枸杞產業發展,實現傳統枸杞產業的轉變和升級,因此越來越多的學者對枸杞采后生理品質變化規律和貯藏保鮮技術進行了探索研究[20]。

袁莉等[21]以“寧杞1號”鮮果為試材,通過不同濃度赤霉素(GA3)浸泡處理3 min,觀察果實在聚乙烯薄膜包裝條件下低溫貯藏期間的防腐保鮮效果,實驗結果表明:GA3處理可有效降低果實的腐爛率,貯藏時間可達24 d時,0.05 g/L處理的枸杞腐爛率為對照的一半,能較好地維持果實品質。李樹萍[22]研究了殼聚糖、ClO2(二氧化氯)、1-MCP(1-甲基環丙烯)和優化處理在4 ℃條件下對枸杞保鮮效果的影響,實驗發現,濃度為1.5%的殼聚糖處理能明顯降低寧杞1號果實的腐爛率,與對照相比其腐爛率降低了50.17%,延緩了果實貯藏后期可溶性固形物、VC量的降低,保鮮時間可達15 d;ClO2處理對枸杞鮮果的VC量和可溶性固形物的消耗同樣有一定的延緩作用,保鮮時間可達10 d;然而1-MCP對枸杞鮮果營養成分和生理指標的影響很小,保鮮效果不理想。祿璐等[23]研究了不同濃度殼聚糖-山梨酸鉀復合涂膜對鮮果枸杞保鮮品質的影響。實驗發現,由1.0%殼聚糖與0.1%山梨酸鉀混合制得pH為4.0的殼聚糖復合液,對枸杞鮮果進行涂膜處理可較好地維持果肉細胞通透性,推遲霉變時間,使其在常溫25 ℃下貯藏時間達7 d。馮美等[24]以硝普鈉為一氧化氮供體(NO),研究了不同濃度NO對枸杞果實采后生理效應的影響。結果表明,經NO處理能有效減少鮮果的失重率和腐爛指數,推遲果實可溶性固形物含量的下降,抑制呼吸速率,提高枸杞果實采后保鮮效果。趙榮祥等[25]采用浸泡法研究了18種植物提取物對枸杞鮮果的保鮮作用,結果表明,荷葉乙醇提取物、檸檬油二者分別在2 g/L和400 μL/L時,對枸杞鮮果的保鮮效果最好,處理5 d后枸杞鮮果好果率均在80%以上,顯著優于1-MCP(0.25 μL/L)處理。

3.2 枸杞果酒

枸杞果酒是以枸杞鮮果為原料,通過微生物發酵而成的一種低酒精度果酒,能較好地保留枸杞原有的活性成分,具有豐富的營養價值和良好的保健效果。目前,關于枸杞果酒發酵工藝和枸杞復合果酒的研究也越來越多。

董建方等[26]對枸杞果酒的澄清及穩定性工藝進行了研究,考察了果膠酶、明膠、單寧、皂土對枸杞果酒進行單一和復合澄清處理的影響。陳玲等[27]以枸杞果酒中黃酮含量為綜合指標,考察發酵過程中的pH、酒精度與黃酮的變化關系,發現當發酵溫度為22 ℃,酵母添加量為0.4 g/L,初始糖濃度為240 g/L可以得到黃酮含量最高、香氣濃郁、典型性突出、口感醇厚且黃酮損失率低的枸杞酒。SO2在果酒釀造及貯存過程中有著殺菌、澄清、抗氧化、增酸、使色素和單寧物質溶出等重要作用,因此,賀芳等[28]研究了枸杞果酒生產過程中游離SO2和總SO2的動態變化過程,發現均呈先增后減的趨勢。周廣志[29]研究了類胡蘿卜素在果酒發酵的過程中的降解規律,發現隨著酵母生長變化及產物的形成,溫度不斷上升,酒精度不斷增高,β-類胡蘿卜素也隨之呈現先下降后上升的趨勢;而酯類類胡蘿卜素、總類胡蘿卜素的含量均持續降低,但在發酵后期呈現小幅度的上升。此外,還有學者將大棗、覆盆子、青梅、葡萄、柑橘等與枸杞進行發酵制成復合果酒,并對其中的關鍵技術進行了相關研究。復合果酒的研制,不僅能滿足不同消費者的口味需求,更為枸杞的深加工提供了更為廣闊的途徑[30-34]。

3.3 枸杞果醋

枸杞果醋是在鮮果經酒精發酵后,添加醋酸菌進行醋酸發酵制得的,枸杞果醋富含醋酸、有機酸、VC及枸杞中的有效成分,不但果香濃郁、醋香純正、酸甜可口,而且兼有枸杞的保健價值,目前研究的熱點為復合果醋的開發。

冀鵬[35]以蘋果、山楂及枸杞為原料,經液態發酵,釀造了一種新型復合型果醋,并對其生產工藝、感官評價及其主要生產工藝參數(包括酒精發酵初始糖度、初始pH、葡萄酒酵母菌接種量、發酵時間、醋酸菌接種量)等做了研究,最終產品中醋酸含量約為4.3 g/100 mL,酸味柔和,口感層次突出,具有明顯的蘋果山楂枸杞復合型果醋的特點。宋慧等[36]以山楂、紅棗和枸杞為原料,對果醋的發酵工藝條件進行了優化,并對發酵過程中復合果醋中多糖、游離氨基酸、黃酮類物質、多酚物質含量的變化進行了研究。黃蓓蓓[37]以枸杞和覆盆子為原料,對枸杞覆盆子果醋的生產工藝進行研究。余昆等[38]研究了保健型枸杞紅棗醋飲的制作工藝,對乙醇發酵階段和醋酸發酵階段工藝參數進行優化。

3.4 枸杞粉

以新鮮枸杞為原料,生產枸杞速溶粉,既能提高枸杞的附加值,又可為消費市場提供一種新的產品,具有較好的發展前景。噴霧干燥是近百年發展起來的一種新型高效干燥工藝,該方法是將乳濁液、懸濁液等在熱風中利用霧化器將噴霧成細小的液滴,在液滴下落與熱空氣接觸時,水分迅速汽化,即得到干燥產品。噴霧干燥熱風溫度相對較高,而絕大部分熱量用于在與霧滴接觸時的水分蒸發。因此,噴霧干燥被用于枸杞粉的生產,不會破壞枸杞產品的風味、色澤和營養成分。

陳致印等[39]以新鮮枸杞為原料,經榨汁、過濾、調配、膠體磨、均質和噴霧干燥工藝生產出枸杞速溶粉,研究了麥芽糊精、β-環糊精、CMC-Na三種助干劑及添加量對枸杞速溶粉出粉率及感官的影響,最后枸杞出粉率達到30.5%,通過方差分析,得出麥芽糊精對出粉率和感官的影響最大,β-環糊精次之,CMC對枸杞噴霧干燥的影響不顯著。榮群等[40]以枸杞醬為原料,通過噴霧干燥制備枸杞粉,并對其工藝參數進行優化,結果表明,麥芽糊精添加量為50%、固形物濃度為8%、進風溫度為180 ℃、出風溫度為80 ℃時,噴霧干燥效果最好,在此條件下枸杞粉的出粉率為29.1%。于淑艷[41]以干枸杞為原料,研究速溶枸杞粉的加工工藝,首先進行了干枸杞的復水工藝研究,后對噴霧干燥工藝進行了優化,并從營養成分、物理性狀和感官評定等方面,與熱風干燥和冷凍干燥制得的枸杞粉進行對比分析,最后確定噴霧干燥是最佳干燥方法。

3.5 枸杞籽油

目前,國內對枸杞籽的綜合利用尚處在初級階段,枸杞鮮果榨汁后得到的枸杞籽絕大多數被當作廢料丟棄,造成了資源浪費,其實枸杞籽占整粒的3%～4%,加工1 t鮮果可得枸杞籽30 kg。枸杞籽出油率約占20%左右,含有大量不飽和脂肪酸、棕櫚酸及花生四烯酸等活性成分。積極開發和利用枸杞籽油,不僅能夠提供新型功能性油脂,增加企業經濟效益,還能減少環境污染,具有十分重要的意義。

枸杞籽油的傳統提取方法主要有壓榨法、浸出法、超臨界技術法。壓榨法提取過程中,亞油酸等多不飽和脂肪酸在高溫及反復的壓榨、分離過程中極易被氧化和降解,不利于成品油的品質;而浸出法是利用溶劑溶解油脂,通過滲透等作用將油胚中的油脂浸提出來,存在有溶劑殘留等問題。超臨界技術法得到的油脂純度高、色澤好、無溶劑殘留、無污染,是一種新型提取方法。馬曉燕等[42]采用響應面法對超臨界CO2萃取枸杞籽油的工藝進行了優化,當萃取壓力37.8 MPa,萃取時間41 min,萃取溫度38.4 ℃,枸杞籽油得率為21.78%。徐鳳敏等[43]采用一種新型的油脂提取法-水酶法制取枸杞籽油,即通過對油料種籽細胞壁的機械破碎作用和酶的降解作用來提高油脂的出油率,該方法具有能耗低、無揮發性有機物、污染少等優勢。

4 結語

目前,研究者對枸杞成分及藥理活性方面開展了大量的研究工作,枸杞具有提高機體免疫功能、抗氧化活性、肝保護活性、降血糖作用和抗腫瘤活性等多種功效。尤其是近年來,關于枸杞多糖抗腫瘤活性成為國內外研究熱點,對呼吸、生殖、泌尿、消化系統等的腫瘤細胞均有抑制作用,具有廣闊的研究前景和應用前景,值得進一步實驗探究和臨床驗證。而現階段關于枸杞其他成分如脂肪酸、甾醇、生物堿等的藥效作用報道還較少,有待深入研究。

在產品開發方面,枸杞除以常規的干果形式出售外,開始出現一些新的加工形式,如鮮果直接售賣、枸杞果酒、枸杞果醋、枸杞粉等。越來越多的學者對枸杞采后生理品質變化規律和貯藏保鮮技術進行了探索研究,以解決枸杞鮮果采后貯藏保鮮這一難題。枸杞果酒能較好地保留枸杞原有的活性成分,具有豐富的營養價值和良好的保健效果。枸杞果醋富含醋酸、有機酸、VC及枸杞中的有效成分,果香濃郁、醋香純正、酸甜可口,兼具枸杞的保健價值,目前研究的熱點為復合果醋的開發。生產枸杞速溶粉,也是目前枸杞深加工的一種新型產品,具有較好的發展前景。目前,枸杞產品品種雖然頗多,但對于枸杞產品的深度研發尚待進一步發展。在未來相當長的一段時間內,挖掘我國枸杞資源的深度價值,加強枸杞成分的基礎研究和產業化開發力度,仍是枸杞開發中的核心問題。