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浅谈辣木籽的生理功能及活性物质作用

来源:原创论文网 添加时间:2019-05-15

  摘要:对辣木籽中的油脂、多糖、多酚和黄酮类等主要活性物质以及所对应的提取工艺和辣木籽所具有的生理功能研究进展进行综述, 以期为辣木籽的重点研究方向、综合利用及合理开发提供借鉴。

  关键词:辣木籽; 辣木籽油; 活性物质; 生理功能;

生理学论文

  辣木 (Moringa oleifera Lam) 又名鼓槌树、洋椿树, 属于辣木科 (Moringaceae) 辣木属 (Moringa Adans) 多年生深根性落叶乔木[1], 为药食两用植物, 其根、茎、叶、花、种子和树皮中均含有多种生物活性物质和药用成分, 具有降低脂肪、胆固醇、血压、控制血糖、增强人体免疫力、治疗贫血、杀菌消炎等生理功能[2]。因此, 辣木一直被西方的科学家们称为“上帝赐予人类珍贵的礼品”, 是一种优质的保健食品原料[3], 具有重要的开发利用价值。

  近年来, 人们日渐重视饮食健康和对各种疾病的预防, 辣木因其较高的营养价值和保健功能而成为学者们关注的重点, 主要集中于对辣木有效成分的提取及其活性的研究, 在这些方面的综述也较多[4,5,6]。本文将重点对辣木籽中所含活性物质、提取工艺、辣木籽具有的生理功能以及其他作用的研究进展进行综述, 以期为辣木籽的系统研究和开发利用提供信息。

  1 辣木籽活性物质

  1.1 辣木籽油及其提取工艺

  辣木籽油含量约为42%~54%[3], 其与传统油脂相比具有很多优良特性, 如无气味、胶黏度较低而且不易腐败等。辣木籽油中主要为脂肪酸, 其中所含的不饱和脂肪酸达到81.24%比橄榄油中的更高, 所含油酸也高达72.19%[7]。不饱和脂肪酸不仅能降低血液中脂肪和总胆固醇含量, 还能阻止血栓的形成, 有利于人体健康[8]。因此, 辣木籽油可作为橄榄油的良好替代品, 成为新型高质量食用油的来源[7]。

  关于辣木籽油的食用安全性, 段琼芬等[9]利用SD大鼠和昆明系小鼠进行了急性毒性实验、遗传毒性实验和30 d喂养实验。在急性毒性实验中没有发现大鼠和小鼠死亡, 也无明显中毒症状;遗传毒性实验结果显示, 灌胃辣木籽油 (10 g/kg) 不会引起Ames实验菌株和小鼠骨髓微核的突变, 对动物生殖细胞无毒;30 d喂养实验还观察到辣木籽油可以使小鼠血糖、总蛋白降低。上述实验结果说明, 辣木籽油是一种安全、可食用的天然油脂。

  另外, 据文献报道[10], 辣木籽油在降低血脂、血糖和血压方面有良好的效果, 并具有清除宿便、排出毒素的功效。同时, 辣木籽油具有较好的抗氧化性, 在化妆品行业中也被广泛应用[11]。彭晓云等[12]研究辣木精油对果蝇寿命及体内超氧化物歧化酶 (uperoxide dismutase, SOD) 和丙二醛 (malonaldehyde, MDA) 的影响, 结果表明, 辣木精油能增强果蝇体内SOD的活性, 降低MDA的含量, 说明辣木精油具有较强的抗氧化作用, 可延长果蝇的寿命。

  辣木籽油的提取方法主要有螺旋挤压法和有机溶剂法, 前者出油率低, 后者出油率较高但存在溶剂残留的安全问题。刘骋[13]使用丁烷萃取剂亚临界流体对辣木籽油进行萃取, 最优条件为:温度48℃, 料液比1∶28 (g/mL) , 重复萃取4次, 此时辣木籽油出油率为37.3%, 与用乙醚进行索氏抽提所得的37.55%相比较, 亚临界萃取提取率为99.4%。Ruttarattanamongkol等[14]使用超临界CO2提取辣木籽油, 在35 MPa、30℃条件下, 辣木籽油提取率为75.27%。Zhao等[15,16]的试验表明, 压力、温度、时间对辣木籽油提取率有较大的影响, 且温度的影响最大;当温度不变时, 辣木籽油在超临界CO2中的溶解度随提取压力的增加而逐渐增大。Nguyen等[17]在试验中先对辣木籽用乙醇预处理, 再进行超临界CO2提取, 辣木籽油的提取率可增加10%。丁鹏霞等[18]在超声波功率90 W、超声波频率40 kHz下, 用石油醚提取辣木籽油并确定最佳工艺条件为料液比1∶8 (g/mL) , 提取温度为35℃下提取20 min, 辣木籽平均出油率为36.10%, 提取率为96.50%。

  1.2 多糖类物质及其提取工艺

  樊建麟等[19]对辣木籽进行化学成分分析, 结果表明其所含总糖为9.75%。梁鹏等[20]对辣木籽多糖及其抗氧化活性进行研究, 确定其最佳提取工艺为:在80℃下浸提120 min、料液比1∶20 (g/mL) , 此时粗多糖提取率为5.66%。进一步研究发现, 辣木籽多糖对羟自由基和超氧阴离子有清除作用, 且清除能力随着辣木多糖浓度提高而逐渐增强。董成国[21]采用水提醇沉法确定辣木籽多糖类成分的提取条件为79℃下浸提1小时, 料液比为1∶55.5 (g/mL) , 其提取率高达14.11%。

  1.3 多酚及黄酮类化合物及其提取工艺

  辣木籽提取物中总多酚含量为45.81 mg, 没食子酸当量 (gallic acid equivalents, GAEs) /g[22], 黄酮类化合物以儿茶素、表儿茶素、槲皮素和山奈酚为主, 主要以结合形式存在于辣木籽中[23]。体外研究表明[24], 当受到损伤刺激时, 槲皮素和其他类黄酮强烈抑制Kupffer细胞产生的一氧化氮和肿瘤坏死因子。黄酮类化合物可保护细胞免受X射线伤害, 阻断细胞周期和前列腺素合成的进展, 抑制突变并预防实验动物的致癌作用[25]。

  Singh等[26]研究表明, 在甲醇萃取的脱脂辣木籽粉中游离酚 (free phenolic extract, FPE) 和结合酚 (bound phenolic extract, BPE) 的总酚含量分别为 (780±41) mg GAE/100 g和 (4 173±131) mg GAE/100 g;进一步通过1, 1-二苯基-2-苦基肼自由基 (1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical, DPPH) 清除率和铁的还原抗氧化能力试验发现, 辣木籽中的多酚类物质具有较高的抗氧化活性, 其中的BPE和FPE对DPPH清除率的IC50值分别为 (0.9±0.1) mg/mL和 (14.9±0.1) mg/mL, FPE和BFE中的类黄酮含量分别为 (133.3±6.3) mg儿茶素当量 (catechin equivalents, CAE) /100 g和 (233.6±8.2) mg CAE/100 g。杨迎等[27]对辣木籽多酚的最佳提取工艺进行了研究, 确定用66.8%乙醇、料液比1∶12 (g/mL) 、浸提温度为75.9℃下浸提1.24 h时, 提取率为 (4.125±0.017) mg/g与模型预测的4.134 mg/g没有显著性差异。

  2 辣木籽主要生理功能

  2.1 抗肿瘤

  目前研究发现辣木对多种肿瘤细胞具有抑制作用, 其作用机制包括抑制癌细胞的生长增殖、调节其周期、诱导其凋亡、抑制蛋白合成等[28]。而辣木籽作为辣木的种子, 同样对肿瘤具有有效的抑制作用。Elayed等[29]进行辣木籽油对不同细胞系的抗增殖活性实验, 实验结果表明, 辣木籽油对HeLa、HepG2、MCF-7、CA-CO-2和L929细胞系有细胞毒性, 且细胞活性随辣木籽油浓度的增加而明显减少。Brunelli等[30]试验发现, 辣木籽中含有的异硫氰酸酯对核因子 (nuclear factor kB, NF-kB) 有抑制作用, 而NF-κB被认为是骨髓肿瘤细胞存活所必需的, 导致裸鼠体内骨髓肿瘤细胞的生长受到抑制, 因此辣木籽具有一定的抗骨髓癌活性。Waiyaput等[31]的体外研究表明, 辣木籽醇提取物能使HepG2细胞的存活率下降且有抑制乙型肝炎病毒 (hepatitis B birus, HBV) 复制的作用。Budda等[32]的动物试验结果表明, 在氧化偶氮甲烷 (azoxymethane, AOM) 和葡聚糖硫酸钠 (dextran sulfate sodium, DSS) 诱导的结肠癌小鼠模型中, 辣木籽水提取物能够以剂量依赖方式降低肿瘤的发生率和多样性, 具有明显的体内抗结肠癌作用。

  2.2 降血糖

  国内外学者对辣木籽降血糖降血脂作用及其机理进行了大量研究。Ajibola等[33]通过试验研究发现, 对四氧嘧啶诱导的轻度和重度高血糖大鼠分别口服和腹腔注射辣木籽水提取物400 mg/kg bw, 两周后轻度高血糖大鼠的血糖分别降低了48.6%和42.8%, 重度高血糖大鼠的血糖水平分别降低了69.7%和89.6%, 实验结果表明, 辣木籽对四氧嘧啶诱导的高血糖大鼠表现出降血糖的作用, 且对重度高血糖的治疗效果比轻度的要好。Al-Malki等[34]在链脲佐菌素 (STZ) 诱导的糖尿病大鼠饲料中添加了剂量为50 mg/kg mb和100 mg/kg mb的辣木籽粉来研究两种低剂量辣木籽粉的抗糖尿病活性, 实验观察到添加辣木籽粉的大鼠空腹血糖和糖基化血红蛋白等与未添加辣木籽粉的阳性对照组相比, 与肾脏和胰腺组织相关的生理参数均得到了改善并接近阴性对照值 (未做任何处理的大鼠) , 并对肾脏和胰脏组织的损伤有保护作用, 使其恢复到正常组织学水平。Busari等[35]研究结果显示, 正常大鼠在食用辣木籽油提取物30 min后血糖水平显著降低。刘冰等[36]初步探讨了辣木籽对糖尿病的治疗作用, 实验中STZ糖尿病大鼠喂食辣木籽 (0.2 g/kg) 8周后空腹血糖降为 (11.28±1.13) (mmol/L) , 未喂食辣木籽的糖尿病大鼠空腹血糖为 (17.15±1.55) (mmol/L) , 由此说明辣木籽有明显降低血糖的能力。

  2.3 降血脂

  辣木籽油中含有多种与胆固醇结构相似的植物甾醇, 如谷甾醇、菜油甾醇等, 因此能降低胆固醇的吸收[37]。余建兴[38]通过对高脂大鼠的试验研究发现, 大鼠口服辣木籽油4周后, 血清甘油三酯水平下降, 血清高密度脂蛋白升高, 表明辣木籽油有较好的辅助降血脂功效。辣木籽油中的聚不饱和脂肪酸 (polyunsaturated fatty acid, PUFA) 含量约为76%[39], 这些PUFA具有控制胆固醇的能力, 因此可用辣木籽油代替普通食用油来控制体内的胆固醇含量。研究人员发现, 辣木籽粉末可降低正常家兔和高胆固醇家兔的血总胆固醇、甘油三酯、致动脉硬化指数等, 表明辣木籽具有降低血脂的作用[40]。

  3 辣木籽其他作用

  3.1 抗紫外线

  辣木籽中所含的油脂不仅可以作为高档天然食用油, 而且还具有抗紫外线、防晒的功能, 段琼芬等[45]对辣木籽油的抗紫外线活性做了系统的研究。结果表明, 辣木籽油在波长212 nm处有最大吸收, 未精制油与精制油相比具有更好的抗紫外线能力, 其中10%~30%的辣木籽油可抵御中波紫外线 (ultraviolet radiation b, UVB, 波长为290 nm~320 nm) 和短波紫外线 (ultraviolet radiation c, UVC, 波长为100 nm~280 nm) , 而30%~100%的辣木籽油可抵御UVB、UVC和长波紫外线 (ultraviolet radiation a, UVA, 波长为320 nm~400nm) , 说明辣木籽油能吸收一定的紫外线, 可用于研发防晒护肤类化妆品。研究者用UVB和UVA照射小鼠的背部和双耳, 以此来研究辣木籽油对紫外线的防护作用[46]。结果显示, 辣木籽油能防御紫外线对小鼠皮肤造成的损伤, 证明辣木籽油具有良好的防晒功能。研究者进一步考察了光照时间和温度对辣木籽油稳定性的影响[47], 发现辣木籽油在不同的光照时间下其过氧化值 (peroxide value, POV) 存在明显差异, 而在不同温度下的POV值差异性则不显著, 表明辣木籽油在光照下易氧化变质而对温度则较稳定。因此, 在辣木籽油的存储中, 建议保存在20℃左右且应避免光线照射。

  3.2 净水

  辣木籽水提物中含有絮凝作用的生物活性成分, 因此能使水的浊度明显下降。徐嘉潞等[48]研究辣木籽蛋白对水质的净化作用, 发现在一定范围内净化效果随辣木籽蛋白浓度的增加而增强, 且辣木籽蛋白对高、中浊度水的净化效果比低浊度水的净化效果更好, 同时并未影响水质。张饮江等[49]对辣木籽作为天然净水剂和明矾、聚合氯化铝等通常使用的化学净水剂的净化水质的效果进行对比, 发现辣木籽净水比化学净水剂的效果更好, 其净水的有效剂量为100 mg/L。Sengupta等[50]试验发现, 辣木籽提取物能降低水的浊度、减少水中寄生虫卵的数量。Meneghel等[51]和Marques等[52]研究表明, 辣木籽提取物可有效去除水中Pb2+和工业废水中的Ni2+。张重权等[53]试验表明, 辣木籽净水剂具有纯天然、无毒、易降解、不影响净化水的p H值与导电能力、净水过程能除去水中的微生物和重金属离子等优点, 但也存在有机物残留、净化后水的储存时间变短和对低浊度水的净化效果不够好等不足。

  4 开发和利用

  对于辣木籽的研究, 现在主要集中在辣木籽油和辣木籽蛋白这两个方面。辣木籽油存在许多对人体有益的生物活性类物质, 而辣木籽蛋白的絮凝作用能净化水体, 因此在我们进行大量提取辣木籽油后, 剩下的辣木籽渣可以拿来提取辣木籽蛋白或做成饲料喂养牲畜, 进行生物的再次利用。

  5 展望

  由于辣木籽的优良特性和生物活性, 无论将其用于药品、食品、化妆品、保健食品开发, 还是用于工业废水的净化, 辣木籽都具有很好的应用前景。目前对辣木籽的工业价值、营养价值、药用价值的基础性研究较多, 但仍然缺乏更深入的系统研究, 势必影响辣木籽的开发利用和经济价值的挖掘。今后针对辣木籽中有效成分的分离、纯化、结构鉴定以及其活性物质、作用机理等方面还需做进一步的研究, 为辣木籽的合理利用提供依据, 并在此基础上开发辣木籽功能食品和健康产品, 提高辣木籽的药食两用价值, 促进区域经济发展。

  参考文献
  [1]黄丽娜, 程世敏, 赵增贤, 等.我国辣木产业发展的现状与前景[J].贵州农业科学, 2016, 44 (7) :104-107
  [2]Coppin J P, Juliani H R, Wu Q, et al.Variations in Polyphenols and Lipid Soluble Vitamins in Moringa oleifera[M].US:Elsevier Inc, 2014:655-663
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  [4]许敏, 赵三军, 宋晖, 等.辣木的研究进展[J].食品科学, 2016, 37 (23) :291-301
  [5]任广旭, 伊素芹, 张鸿儒, 等.辣木功效的研究现状[J].食品研究与开发, 2016, 37 (16) :219-222

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