黄精功能成分及其开发利用的研究进展.pdf

2023年第36 卷第11期黄精功能成分及其开发利用的研究进展刘菌，万鹏”，杨壮，刘旭，马艳莉”，陈志周 3（1.河北农业大学食品科技学院，河北保定0 7 10 0 0；2.南阳理工学院张仲景国医国药学院，河南南阳47 30 0 0；3.河北农业大学机电工程学院，河北保定0 7 10 0 1)摘要：综述了黄精的多种活性成分及提取方法，阐述了黄精的功能活性，着重讨论了其作用机制，并对黄精类产品进行了整理汇总，分析了黄精在深加工方面的现状，以期为黄精深加工产品的开发利用提供理论依据。关键词：黄精；活性成分；功能活性；产品应用Research progress on functional components and their developmentand utilization of Polygonatum sibiricum Delar.ex RedouteLIU Han,WAN Peng,YANG Zhuang,LIU Xu,MA Yan-li?,CHEN Zhi-zhou.3(1.College of Food Science and Technology,Hebei Agricultural University,2.Zhang Zhongjing School of Chinese Medicine,Nanyang Institute of Technology,3.College of Mechanical and Electrical Engineering,Hebei Agricultural University,Abstract:The various active ingredients and extraction methods of Polygonatum sibiricum Delar.exRedoute were reviewed,the functional activities of Polygonatum sibiricum Delar.ex Redoute were de-scribed,and its mechanism of action was emphatically discussed.The products of Polygonatum sibiricumDelar.ex Redoute were summarized,and the current situation of Polygonatum sibiricum Delar.ex Red-oute in deep processing was analyzed,in order to provide theoretical basis for the development and utili-zation of Polygonatum sibiricum Delar.ex Redoute deep processing products.Key words:Polygonatum sibiricum Delar.ex Redoute;active component;functional activity;product application中图分类号：TS201.2黄精主要包括滇黄精、多花黄精，富含黄酮、多糖、皂苷、生物碱、氨基酸、微量元素等多种活性物质 1,具有降血糖、降血脂、抑菌消炎、抗氧化、促消化、增强机体免疫力、保护心肌、抗肿瘤、抗疲劳以及促进睡眠等生物活性 2 。本文就黄精生物活性物质、功能活性的研究现状进行综述，以期为黄精深加工产品的开发利用提供理论依据。粮食与油脂Baoding 071000,Hebei,China;Nanyang 473000,Henan,China;Baoding 071001,Hebei,China)文献标志码：A1.1多糖类黄精多糖主要由9 种不同比例的单糖组成,包括鼠李糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、岩藻糖、半乳糖、葡萄糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛 3-4。目前,黄精多糖的提取方法多数采用传统水提醇沉法,其他方法有超声提取法、微生物提取法、酶解辅助法5-;一25文章编号：10 0 8-9 57 8(2 0 2 3)11-0 0 2 5-0 61黄精生物活性物质收稿日期：2 0 2 2-10-0 5基金项目：河南省高等学校青年骨干教师培养计划项目（2 0 2 0 GGJS226）；南阳市协同创新重大专项（2 1XTCX12005）作者简介：刘菡（2 0 0 0 一）,女,硕士,研究方向为食品工程。通信作者：马艳莉（19 8 2 一），女，博士，教授，研究方向为食品营养与安全；陈志周（19 6 8 一），男，博士，教授，研究方向为食品包装材料与技术。26些新技术也被应用于黄精多糖的提取,比如动态超高压微射流法、低共熔溶剂法和微波辅助法 8-10 O1.2黄酮类目前,从黄精属中共分离出54种黄酮,可分为高异黄酮类、异黄酮类、查耳酮类、二氢黄酮类、紫檀酮类和黄酮类 2 。黄酮物质的提取方法主要有水提醇沉法 、超声提取法 12 、微波提取法 13 及超声复合酶法 14,其中超声复合酶法提取量最高。1.3皂苷类黄精中的皂苷主要为笛体皂武和三皂武,现发现黄精中共有6 7 种笛体皂苷类化合物以及12 种三皂苷类成分。笛体皂苷包括胆笛醇、呋喃笛醇和螺笛醇皂苷,黄精植物中的笛体皂苷可能是通过环青藤醇的10 种形式从橙烯氧化物中获得的。1.4氨基酸及微量元素目前,黄精蛋白的分离方法有醇沉法、树脂吸附法、三氯乙酸法、Sevag法及酶解法,采用高效液相色谱法在黄精根状茎的蛋白质中检测到大量的氨基酸,其中包括人体所必需的8 种氨基酸和8 种非必需氨基酸 15。卫钰成等 16 在滇黄精水提取物中检出-氨基丁酸。黄精中的微量元素以Mg含量最高,其次是 Fe、Z n 17-18 1.5生物碱目前,在黄精中共分离出9 种生物碱类化合物：1H-吲哚-3-甲醛、黄精碱A、黄精碱B、Nb-乙酰色胺、N-反式-桂皮酰酪胺、6,7-二氢吲哚嗪-8(5H)-酮、里西酮滇黄精酮、N-反式-对香豆酰真蜻胺和腺苷 19-2 。1.6其他物质黄精中也含有少量木脂素。陈辉等 2 3 通过色谱分离技术从黄精中分离出1种新型的苯喃型木脂类化合物,并命名为黄精新木脂素苷A。目前,关于黄精挥发性成分的研究并不完整。杜李继等 2 4 采用GC-MS技术对10 种炮制后的黄精样品中的挥发性物质进行测定，共鉴定出115种挥发性成分,其中醛类物质共32 种,其次是醇类11种、酮类12 种，而酸类、酯类、呋喃含量较少。2黄精的功能活性2.1降低血糖和血脂黄精降低血糖和血脂的作用机理可能与胰岛素水平的增加及抑制-葡萄糖苷酶有关 2 5。黄精可调节肝脏中磷脂酰肌醇三激酶介导的信号通路，改善糖代谢和胰岛素的敏感性 2 6 ,也可以抑制-葡萄糖苷酶活性，使体内多糖类无法分解为葡萄粮食与油脂糖,并阻止葡萄糖在肠道内的吸收，从而达到降低血糖的目的 2 7 。WANG等 2 8 研究发现,黄精可以提升由链脲佐菌素所诱发的高血糖大鼠的血浆胰岛素和连接肽含量,降低高血糖大鼠空腹时的血糖水平和糖化血红蛋白含量。此外,高血脂是由多种原因导致体内脂质代谢紊乱，可引起动脉粥样硬化、冠心病等多种疾病发生，黄精可通过激活典型的低能量标志物（AMP）活化蛋白激酶信号通路，抑制脂肪生成,并促进脂质的分解，改善脂肪积累；同时对由H,O,和脂多糖(LPS)诱导的内皮细胞损伤和调亡具有保护作用，达到降低胆固醇和低密度脂蛋白的目的 2 9 2.2调节免疫有研究 30 采用环磷酰胺诱导的免疫抑制模型，对黄精中活性物质的免疫调节机理进行深入探讨，发现黄精能显著抑制细胞炎症反应,促进溶血素的形成,增强RAW264.7巨噬细胞的活力,同时提升T细胞和B细胞的增殖反应,因此黄精可以作为潜在的免疫刺激剂,其对细胞存活率、受损程度以及吞噬能力均有不同程度的影响,并与剂量浓度呈依赖性关系。将黄精中的活性物质进行硫酸化和部分水解后,得到的衍生物更有利于增加自然杀伤细胞的杀伤活性,从而提高免疫调节能力 31。黄精还可以通过刺激骨骼肌细胞核核因子（NF-kB)和p38 丝裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）的途径，提高NO、肿瘤坏死因子-（T NF-）和白细胞介素-6（IL-6)的表达 32 ,有效保护免疫器官机构和功能。2.3抗肿瘤黄精对肺癌、宫颈癌、前列腺癌和食管鳞状细胞癌均有良好的抵抗效果。黄精植物中的凝集素、笛体皂苷、多糖等主要通过诱导癌细胞的凋亡、自噬和激活免疫系统,来抑制癌细胞增殖 33。应用免疫疗法促使免疫效果提高，比其他传统方法副作用更少。体内和体外试验表明，黄精对肺癌的免疫增强作用是由受体4-激活的蛋白激酶或刺激核因子骨骼肌细胞核核因子信号通路介导的 34,通过激活转录因子产生多种促炎细胞因子,抑制癌细胞的表达。黄精通过线粒体死亡受体途径诱导人体宫颈瘤细胞的凋亡 35。ZHOU等 36 研究发现，黄精通过调节Toll样受体4抗体表达，抑制人体食管鳞状细胞癌细胞系中NF-kB 信号通路,阻止癌细胞的增殖、侵袭和迁移,从而达到抗癌的目的。2023年第36 卷第11期2023年第36 卷第11期2.4抗氧化体外试验表明，黄精在电子传递机制和螯合过渡金属方面表现出较强的抗氧化活性；体内试验表明,黄精的抗氧化机制可能与生物信号通路和基因表达有关 37 ,具体表现为黄精通过调节内源性抗氧化应激核红细胞相关因子2 的相关抗氧化通路，调节机体下游抗氧化酶的表达；其次，抑制诱导型一氧化氮合成酶（iNOS mRNA）的表达，减少NO的产生，从而明显改善机体的抗氧化能力，降低其氧化应激损伤 38 。黄精还可以提高肝脏抗氧化酶活性，降低血清丙氨酸氨基转移酶（ALT）、谷草转氨酶（A ST）、碱性磷酸酶（ALP）活性和肝脏丙二醛（M D A 水平 39 ,从而减轻氧化损伤。2.5抗疲劳黄精是天然抗衰老药物的良好来源，影响血、肝、脑、心脏、肌肉等组织中的超氧化物歧化酶（SO D）、过氧化氢酶、谷丙转氨酶、MDA等，其作用机制在于清除体内自由基，提高机体的抗氧化能力，以达到抗疲劳的目的。黄精可以提高机体氧化能力,降低蛋白质分解，从而减少乳酸、血清尿素氮等代谢产物；同时减少排肠肌线粒体的应激损伤 40 。此外,黄精也可以增加肝糖原、肌糖原和肌肉三磷酸腺苷,其潜在机制可能是通过调节骨钙素信号通路发挥抗疲劳作用 412.6其他药理作用黄精还有具有一些其他生理活性，如抗病毒作用,MU等 42 利用中药系统药理学数据库和分析平台收集所选天然化合物的药代动力学耐受剂量发现,黄精可以作为应用于治疗新型冠状病毒肺炎（CO VI D-19)的替代药物处方,可能是黄精中的多糖物质可以起到抑菌消炎作用。黄精可以通过调节信号通路对神经系统起到一定的保护作用，并预防阿尔茨海默症 43-44。有学者 4-46 发现,黄精能显著抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌等。黄精在一定程度上还可以治疗骨质疏松，通过促进小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化；抑制破骨细胞分化因子诱导的破骨细胞形成,并对LPS 诱导的体内骨溶解发挥预防作用;也可以通过降低促进-连环蛋白降解的糖原合成酶-3水平,增加-连环蛋白的核积聚 47-48 3黄精的应用目前，以黄精为主要功能成分开发的产品多达365种，主要包括8 种类型（见图1）。随着近年来粮食与油脂养生行业的蓬勃发展以及人类社会对保健意识的重视,黄精在功能食品中的研发使用范围也将会更加广阔。403836353020151050ABCDEFGH产品图1黄精各功能产品占比3.1黄精保健酒黄精保健酒按其生产工艺可分为黄精酿造酒和黄精露酒。黄精酿造酒是将黄精或黄精提取物与酿酒原料经酵母菌等微生物发酵制得，包含氨基酸、多糖、皂苷等多种保健成分。而黄精露酒的工艺包括发酵和蒸馏，再加其他辅料通过调配、混合等方式，最后再经澄清、过滤制得。经发酵后的黄精保健酒在品质方面主要表现为热稳定性、挥发性风味物质以及产品出品率方面的提升 49 ,功能性方面表现为减缓疲劳、提高抗氧化性等。目前研制出的黄精酿造酒有发酵型黄精米酒，添加黄精后可明显促进酿酒酵母的生长，缩短发酵时间；黄精露酒有黄精山楂酒、黄精枸杞酒等 50-51，此类酒风味独特,酒精度偏低,适宜多数青年和女性饮用。3.2黄精功能性饮料黄精功能性饮料的开发有多种形式，如可将黄精或某种成分提取物与其他原料混合直接调配而成,也可以利用发酵技术将黄精提取液发酵后，再进行饮料调配，研制出黄精发酵乳饮料。孙修成等 52 对黄精多糖提取工艺进行了优化,在此基础上研制出了以黄精为原料，再加上麦芽、陈皮、薄荷等辅料的复合黄精饮料，味道甘美，口感细腻。目前研制出的黄精功能性饮料还有黄精山药枸杞复合饮料、黄精甜米酒复合饮料、抗疲劳黄精益生菌饮料等。3.3黄精功能酸奶研究 53 发现,黄精多糖在酸奶保藏期间可以抑制乳酸菌产酸，同时对大肠杆菌、产气荚膜梭菌等27A免疫调节产品B抗疲劳产品C辅助降糖产品D改善记忆产品E改善睡眠产品F抗骨质疏松产品G抗氧化产品H其他产品113722128有害微生物的生长和繁殖具有一定抑制作用，可以延长酸奶的货架期。将黄精与酸奶结合，提高了酸奶的品质,增加了酸奶在降低血糖和血脂、改善肠道微生态平衡、抗氧化活力等方面的功能性，丰富了市面上酸奶的种类，为黄精深加工产品的开发扩大了优势。目前研发的黄精酸奶类产品有黄精红枣酸奶、芦笋黄精凝固型酸奶、黄精山楂酸奶等复合酸奶。3.4黄精养生茶目前，较多的黄精养生茶为黄精经过“九蒸九晒”炮制后直接饮用，这种炮制方式使得黄精在反复蒸制过程中营养成分损失较大，因此较大程度地保留黄精的有效成分是后期呕待解决的问题。黄精养生茶在降血糖、改善脂代谢、保护血管、预防肾病等方面有非常显著的效果 541。目前市面上也有部分复合养生茶，与其他药食同源的物质进行复配,其口味更易被消费者接受，例如沙棘黄精速溶茶、玉竹黄精茶等。3.5其他黄精产品除了将黄精应用于酒、饮料、酸奶和茶中，也有不少学者开发出了其他黄精类产品，比如黄精酵素口服液、黄精饼干、黄精复合茶、可食用黄精脆片等等。此外黄精及其活性成分应用于化妆品中,具有抗衰老、抗菌、美白、保湿、防晒等作用。4展望虽然黄精的发展和相关科学研究已取得了很大的进展，但在基础研究和实际应用之间仍有一定差距，目前对黄精活性物质的研究主要集中在黄精多糖方面,对其他营养物质研究较少；并且药理活性大多集中在总提取物和某一提取部位,对单一化合物或纯化成分的研究报道较少；将黄精作为功能食品原料应用于产品开发的研究仍很少，市面上销售的黄精产品主要还是以酒类、茶类较多。总体来说，关于黄精产品的研发还处于起步阶段，为了确保黄精在保健食品领域的广泛应用，应对黄精的化学成分及其结构特征进行更加深人系统的研究，以期为黄精资源后期开发提供丰富的理论基础。参考文献【1】曲寿河，程喜乐，潘英妮，等黄精产地加工及炮制方法的历史沿革 J.沈阳药科大学学报，2 0 2 0，37(4)：379-384.【2】刘爽，胡舒婷，贾巧君，等黄精的化学组成及药理作粮食与油脂用的研究进展 J天然产物研究与开发，2 0 2 1，33(10):1783-1796.3 LI R S,TAO A,YANG R M,et 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