雪莲的研究现状

雪莲的研究现状 西北大学生命科学学院    中药学    2008113158  韩彬 【摘要】  天山雪莲(Saussurea involucrata),又名新疆雪莲,属菊科菜蓟族风毛菊属,是一种珍稀名贵的中草药。由于近年来人们对野生雪莲乱采滥挖现象十分严重,人工栽培困难,现已被列为国家三级濒危物种。目前,对雪莲的研究非常广泛,在分子生物学、组培快繁、有效成分的分离提取、人工种植等方面均获得一定的研究成果,已开发出了中成药、保健品、添加剂等产品,产生了良好的社会效益和经济效益，本文主要讨论雪莲的现阶段研究和开发。 【关键字】  天山雪莲  雪莲成分  雪莲食品 【引言】  天山雪莲(Saussurea involucrate(Kar.et Kir.) Sch.Bip)是新疆特有的名贵中草药。维吾尔医认为，雪莲补肾活血，强筋骨，营养神经，调节异常体液。中医认为，雪莲温肾助阳，祛风胜湿，通经活血。临床主要用于治疗风寒湿痹痛，小腹疼痛，月经不调等。近年来，雪莲作为民族药在抗早孕、抗衰老及抑制癌细胞增生方面的作用倍受关注。目前对雪莲的研究结果表明，其有效成分主要为黄酮类化合物和多糖，其药理作用主要有抗炎、镇痛、强心、抗肿瘤，清除自由基及抗疲劳、免疫调节、解痉、降压和平喘作用等。然而，雪莲为国家二级濒危药用植物，其野生资源逐渐减少，野蛮采伐又导致生态破坏。因此，我们采用具有我国独立知识产权的植物细胞工程技术，选取天山雪莲离体组织，通过脱分化形成的愈伤组织作为继代种子，给予一定条件进行继代培养而成功获得雪莲组织培养物，同时对培养物毒性、化学组成主要药效学作用进行了系统考察。研究结果表明，培养物毒性很低(25.9g/kg体重未见明显毒性反应)，其不仅含有与天然雪莲相近的活性成分(雪莲、培养物中总黄酮和多糖的平均含量分别是2.05%和5.06%、12.60%和5.41%)，而且具有多方面的药理活性。 【正文】 1． 雪莲中的营养成分的研究 雪莲果块根含有大量的水分及糖类,主要是低聚果糖,并含有酚酸、类黄酮、萜类、氨基酸以及钾、钙、锌、铁、镁等元素,具有较高的营养价值.雪莲果叶酚酸提取物中含有绿原酸、咖啡酸、阿魏酸和原儿茶酸等活性物质,具有清除体内自由基及抗脂质过氧化、降低血糖水平、提高机体免疫力、抗肿瘤、抗菌、抗病毒等功能[1~2]。 1. 1　糖类 雪莲果中含有10% ~14%的干物质(drymatter,DM),其中70% ~80%为糖类,且主要为低聚果糖,聚合度主要在3~10之间,以聚合度3~5的低聚果糖含量最多(见图1), Itaya等发现其中低聚果糖聚合度最高达到17(GF16),其他为果糖、葡萄糖和蔗糖.雪莲果块根中不含淀粉。 1. 2　酚酸类物质 Tzukihashi等报道雪莲果中酚酸含量为203 mg/100g,Yan X等报道雪莲果中色氨酸和绿原酸的含量分别为(14. 6±7. 1)μg/g和(48. 5±12. 9)μg/g.Takenaka等在雪莲果中分离得到了5种咖啡酸的衍生物,主要是水溶性酚酸类,它们是绿原酸、3, 5-二咖啡酰奎尼酸、3种咖啡酸和altraric acids的酯;Takenaka等还在雪莲果中分离得到了新化合物,通过鉴定证明是两种带有咖啡酰基的辛酮糖酸衍生物(VIII和IX). Simonovska等通过高效薄层展开雪莲果块茎和叶的提取物及块茎的酸水解产物,其中含有绿原酸、咖啡酸、阿魏酸、原儿茶酸等。 1. 3　萜类 雪莲果的化学成分中富含倍半萜内酯和二萜类物质, 20世纪90年代初,从雪莲果叶中已经分离鉴定到倍半萜和二萜脂类物质,其中主要是对映-贝壳杉烯酸(ent-kaurenic acid)及几种二萜脂类衍生物.此外,雪莲果叶70%甲醇提取物中还发现了抗真菌的美兰烷型倍半萜烯内酯及其衍生物.雪莲果在栽培过程中基本不需要喷洒杀虫剂,Kakuta等指出雪莲果叶中的二萜贝壳杉烯类物成分就是雪莲果枝叶具有抗虫病害的原因所在.此外,雪莲果具有的抗菌功效也是由于酚酸和萜类等物质在起作用,并通过雪莲果叶水提物对曲霉菌产黄曲霉毒素的抑制作用得到了验证。 1. 4　矿物质 雪莲果含有丰富的矿质元素,但是不同产地雪莲果的矿质营养元素含量有差异,与当地的土壤背景和施肥等因素有很大的关系.汪禄祥测定了云南不同产地雪莲果中磷、钾、钙、镁、铁、锌、铜、锰、硫等矿质营养元素含量,结果表明:文山出产的雪莲果磷、钾、硫的含量较高;曲靖出产的雪莲果钙、铁和铜的含量较高;而西双版纳出产的雪莲果锌和锰的含量很高。 1. 5　类黄酮 雪莲果叶子水解物含有类黄酮和槲皮素,黄酮类占雪莲果叶重0. 009%.黄酮类成分有降血糖、降血脂等作用. Valentovfi等的实验证明,雪莲果叶提取物含有绿原酸、槲皮素等成分,其中以槲皮素为代表的黄酮类物质的抗氧化作用最强,能抑制脂质氧化,预防动脉硬化.谢威采用硅胶柱层析、薄层层析和Sephadex LH220凝胶层析,从雪莲果的75%乙醇提取物的氯仿提取物中分离得到了没食子酸、β-谷甾醇、山俞酸、山柰酚、槲皮素、香草酸、十六碳酸7个化合物。 1. 6　其他成分 Takasugi等在雪莲果中发现了4’-对羟基苯乙酮类抗真菌的植物抗毒素(antifungal phy-toalexins),它们分别是4’-羟基-3’-(3-甲基丁酰基)苯乙酮、4’-羟基-3’-(3-甲基正丁巴比妥)苯乙酮和5-乙酰基-2-(1-羟基-1-甲乙基)苯基呋喃.雪莲果中含有20种人体必需的氨基酸,总量达到0. 719% ,其中以谷氨酸含量最高,占总氨基酸含量的24. 48%,营养价值很高。 2．雪莲功效研究 2.1抗炎、镇痛作用 抗风湿、消炎、镇痛作用是雪莲的主要功效之一，研究结果显示培养物抗炎、镇痛作用明显。杨伟鹏、周钟鸣等通过对雪莲和雪莲培养物总黄酮的比较研究发现［3］，二者都具有镇痛、抗炎作用，其作用与安痛定大致相当，作用时间可达4h以上，二者没有显著性差异。野生、培养雪莲总黄酮均能明显抑制巴豆油所致炎性肿胀，对大鼠蛋清性关节炎急性炎症有明显的对抗作用和镇痛作用，同时均能明显抑制角叉菜胶所致大鼠足跖肿胀，其抗炎机制可能与抑制PGs分泌和促进肾上腺皮质激素合成有关。细胞因子是由免疫细胞产生，不仅介导机体的炎症反应，而且与多种疾病的发生密切相关。因此，考察药物对相关细胞因子的影响，是揭示药物作用机制的重要内容之一。杨伟鹏、周钟鸣、王彦礼等的研究结果显示［4］，以刺激剂刺激巨噬细胞能产生大量细胞因子，而培养物总黄酮能明显降低TNF-a和IL-6含量，且呈一定的量效关系，提示抑制TNF-a和IL-6产生可能是其抗炎机理之一。整体动物模型的研究结果进一步验证其对细胞因子的抑制作用，雪莲总黄酮和雪莲培养物总黄酮均能抑制致炎鼠血清中IL-1β、PGE2、NO的分泌而起到抗炎作用［5］，且二者的作用大致相当，无明显差异。天山雪莲化学成分复杂，为更全面比较天然雪莲和雪莲培养物的作用，贾景明、吴春福制备两者总提取物不同时间的含药血清，并比较了两者的抗炎作用［6］。结果显示，两者0.5h含药血清对腹腔M NO释放的影响具有相同的趋势，能够抑制活化的腹腔M NO释放，且雪莲培养物提取物的作用优于野生雪莲提取物。雪莲培养物于1h和4h的含药血清也显示出对腹腔M NO释放的抑制作用，而野生雪莲提取物未见明显影响，两者作用的差异可能是由于所含总黄酮含量或体内药动学不同所致，有待进一步研究验证。 2.2调节血脂作用 控制血脂水平，改善血液循环，均可减缓动脉硬化病变的发展，降低心血管事件的发生率。初步研究表明，雪莲培养物可以降低血脂，改善血液循环［7、8］。杨波等采用高脂喂养大鼠模型，给予高脂大鼠不同剂量(高剂量为500mg/kg体重)的培养物总黄酮。实验结果表明，高剂量组与高脂模型组比较，各项血脂指标均有改善，总胆固醇及低密度脂蛋白胆固醇降低尤为显著。另外采用皮下注射肾上腺素建立血瘀模型，结果显示培养物总黄酮有改善血液循环和红细胞功能的作用。 2.3抗氧化作用 雪莲花水提物通过清除·OH，提高超氧化物歧化酶及谷胱甘肽过氧化物酶活力而发挥抗氧化活性。雪莲培养物的抗氧化机制和雪莲相当。刘永刚、高敏等研究证实［10］，雪莲细胞培养物具有明显的抗氧化活性，其抗氧化活性与雪莲细胞中的黄酮含量相关。刘春兰、杜宁等［11］通过对新疆雪莲多糖及雪莲培养物进行水溶性多糖的提取，抗菌实验及清除自由基活性研究。抗菌实验表明，新疆雪莲及雪莲培养物对细菌有作用，对真菌无作用。清除自由基活性实验结果发现，新疆雪莲及雪莲培养物对O－2·和·OH都具有明显的清除作用，且在实验模拟的浓度范围内与浓度成正相关，但对R·几乎无清除效果，表明新疆雪莲及雪莲培养物是一种清除自由基良好的抗氧化剂。氧自由基与机体衰老有很密切的关系，推测新疆雪莲及雪莲培养物可作为抗衰老保健品或药物在临床上使用。雪莲培养物含有大量的雪莲多糖。郑荣梁，刘光顺等研究结果提示［12］，雪莲花多糖兼有清除O－2·、抗氧化、降低耗氧量和抗疲劳等作用，还值得提及的是雪莲花和SOD都能治疗关节炎，O－2·能引发关节液黏蛋白降解，减低润滑力，提示雪莲花与SOD在治疗关节炎方面有着某种联系。 2.4免疫调节作用 野生雪莲总黄酮具有免疫调节作用［1］，培养物也含有大量的黄酮类物质，具有免疫调节作用。研究结果显示，天山雪莲培养物具有抑制非特异性免疫、细胞免疫以及增强体液免疫的功能，即具有免疫调节作用。贾景明、吴春福研究表明［13］，天山雪莲培养物对小鼠迟发型超敏反应有抑制作用，说明其对细胞免疫有抑制作用。在血清溶血素形成实验中，天山雪莲培养物对绵羊红细胞所致小鼠特异性抗体生成则有增强作用，说明其能增强体液免疫。杨伟鹏、周钟鸣等研究发现［4］，雪莲培养物具有免疫抑制作用。野生和培养雪莲培养物总黄酮对小鼠T、B淋巴细胞转化功能有明显抑制作用，说明其对体液免疫以及细胞免疫都有抑制作用。 2.5抗辐射作用 天山雪莲在海拔3000米以上的雪线上生长，常年经受阳光及冰雪的辐射，因而形成了天山雪莲的抗辐射品质。雪莲培养物也具有相同作用，贾景明、吴春福等的实验结果显示［14］，与空白给药组相比，雪莲培养物醇提物能使受照射小鼠的外周白细胞数、SOD活性和平均存活时间显著增加(P<0.01)，骨髓嗜多染红细胞微核率显著降低(P<0.01)。综上所述，雪莲培养物和天然雪莲具有相似的多方面的药理活性，其抗炎、镇痛作用明显，其抗炎机制可能与抑制PGs分泌、促进肾上腺皮质激素合成和抑制相关细胞因子有关;抑制血小板聚集，降血脂，改善血液循环，对免疫系统具有调节作用，同时还有抗氧化、抗辐射和抗疲劳等多方面的药效学作用。 2.6雪莲果的保健与药用价值研究 2.6.1抗氧化 一些强氧化物质进入人体内会对肝脏等重要器官产生严重的伤害,容易致使一些慢性疾病,如动脉硬化,因此雪莲果的叶是一种潜在的预防慢性疾病的保健药物. Valentova K等对雪莲果叶的萃取液进行大白鼠的体内试验,在试验中,其萃取液都对大白鼠的肝细胞膜表现出很好的保护作用,防止氧化物对细胞膜的侵蚀.不仅如此,雪莲果叶的萃取液还能减少肝细胞生成葡萄糖的量,这也是雪莲果叶能够用来治疗糖尿病的原因之一。 2.6.2降血糖 AybarM等用雪莲果叶煎熬出的茶水进行大白鼠的活体试验.用雪莲果叶2%的茶水代替水来喂食正常和患有糖尿病的大白鼠(其血糖浓度是正常大白鼠血糖浓度的3. 6倍),坚持喂养30 d后发现患有糖尿病的小白鼠的血糖浓度明显降低,不仅如此,大白鼠的健康状况得到明显的改善,体重增加,肾脏机能也得到增强。 2.6.3抑菌 从雪莲果叶中提取的8 -β-methacryloy-loxymelampolid-14-oic acid methyl ester有明显的抗枯草杆菌作用, fluctuanin的抑菌作用最强. Sonchifo- lin显示了最强的抑真菌中稻瘟病菌 (Pyricularia oryzae)的作用[15]。 3.雪莲的加工利用 近年来雪莲果加工备受重视，在日本、美国等国，人们把雪莲果的块茎加工成腌制品、风干片、罐头、果冻、果糕和糖果等食品，还有更多国家的居民把雪莲果当作水果生吃，或以雪莲果为原料烹饪菜肴，如炒肉丝、配火锅，炖鸡、鸭、排骨汤等，既美味又营养。我国已成功引种雪莲果，随着其功效逐渐被消费者熟知，又不断开发出许多新产品，如将雪莲果加工成果脯、果粉、果酒、果酱、乳制品和复合饮料等食品[7-14]。何靖等人[8]为适应现代人对营养和健康的要求，研制了低糖雪莲果果脯，其产品色、香、味俱佳，形态饱满、透明。 3.1　雪莲果饮料 以雪莲果为主要原料,加入稳定剂、白砂糖等辅料制成营养丰富、口感甜美的雪莲果饮料,其基本工艺[16-17]:雪莲果→挑选→清洗→破碎→淡盐水浸泡→热烫→护色剂处理→榨汁→酶处理→过滤→调配→均质→灌装→灭菌→冷却→成品.该饮料清凉爽口,具有调理胃肠道和降低血糖的功能.为了提高饮料的功能和适应不同消费者的需求,还可在雪莲果汁中加入茶汁、西红柿、胡萝卜、芦荟、百香果等其他果蔬汁,制成功能更多,口感更佳的保健饮料。 3. 4　雪莲果果醋 阚欢[18]以雪莲果为原料,研究了雪莲果果醋的生产工艺:雪莲果→清洗→去皮切分→预煮→破碎→打浆(NaHSO3)→成分调整(蔗糖、醋酸)→杀菌→酒精发酵(酵母)→醋酸发酵(醋酸菌)→陈酿→调配(蔗糖食盐等)→过滤→灭菌→检验→成品醋.按该工艺生产的果醋为淡绿色,具有雪莲果特有香味,但果醋挥发性酸含量偏高,加之雪莲果本身香味不足,因而香味不突出,醋味不够绵长醇厚,要获得较成熟的产品还有待进一步改进工艺。 3.2雪莲果脯 何靖、蒲海燕等[19-20]分别对雪莲果果脯进行了研究,工艺:原料挑选→清洗→去皮→切块→硬化(护色)→漂烫→糖制→烘干→整形包装.该果脯为黄色,接近雪莲果原色,质地柔软,富有弹性,组织较饱满,具有雪莲果特有的风味。 . 3. 6　雪莲果冰淇淋 华景清[21]以雪莲果为原料制取雪莲果浆汁,配以其他辅料研制成具有保健功能的冰淇淋,工艺流程:鲜雪莲果→选料→清洗→去皮→切片→护色→打浆→加入辅料→调配混合→均质→糊化杀菌→冷却→老化成熟→冷冻膨胀.雪莲果产地多,产量大,价格便宜,以其为原料制作冰淇淋,成本比普通奶油冰淇淋要低,且兼具保健功能,能变原料优势为产品优势,有较大的开发价值。 3. 7　雪莲果果粉 吴兵[22]以雪莲果为试验材料,研究了自然干燥、热风干燥、微波干燥、真空干燥4种不同干燥方法所制得的雪莲果果粉的品质,结果表明热风干燥的雪莲果果粉,其粉体颜色呈浅黄绿色,有香气、风味浓郁,酸甜适宜,同时粉体手感较细腻,较好地保持了雪莲果的化学成分.工艺流程:原料→分选→清洗→去皮→切块→护色→干燥→粉碎→包装→产品。 3. 8　雪莲果保健酥饼 华景清[23]以雪莲果为原料制取雪莲果果粉,配以其他辅料研制成具有保健功能的酥饼.通过正交试验,确定出雪莲果保健酥饼的最佳配方为:制酥面粉为450 g、油酥占皮的量为0. 75、制酥猪油为250 g、制酥雪莲果粉为50 g。 3. 9　雪莲果果酱 徐明亮[24]以雪莲果为原料制得的果酱色泽自然,风味宜人.果酱凝胶稳定性好,能量低,营养丰富,是一种较好的营养保健品.工艺流程:雪莲果→选果、清洗→加热、去皮、切块→打浆→调配→浓缩→装罐→杀菌→成品果酱.此外还可以利用雪莲果富含丰富营养物质,但缺少果胶和香味,而西番莲果胶含量高,香味浓郁的特点,起到优势互补,营养成分均衡,进一步开发利用雪莲果和西番莲资源. 4．展望 随着我国人民生活水平的提高,人们对功能性食品需求的日益增加,雪莲果特殊的功能特性和良好的药用价值越来越受到重视.雪莲果块茎含有的大量低聚果糖,不仅可以作为高档水果,更可以在日后的研究中开发成新型的保健食品;雪莲果叶中含有多种酚酸类物质,有着显著的抗氧化功能,对治疗糖尿病和肠胃疾病有着积极作用.当前,雪莲果的利用还停留在初级阶段, 90%以上的雪莲果都是以原始状态投放市场,随着研究的深入,雪莲果不仅可以在保健食品的开发上占有一席之地,在医药行业也具有不可忽视的前景。 ［1］ 蒲海燕. 雪莲果的综合利用和开发[J]. 广西工商职业技术学 2010,(6):2~3. ［2］　陈红惠,彭光华.大孔树脂纯化雪莲果叶酚酸工艺的研究[J].食品工业科技, 2009, 30 (12): 228-232. ［3］杨伟鹏，周钟鸣，熊玉兰，等.野生雪莲和培养雪莲总黄酮主要药效作用比较研究［J］.中国中医药信息杂志，2006，13 (1). ［4］杨伟鹏，周钟鸣，王彦礼，等.培养雪莲总黄酮对体外培养巨噬细胞TNF-a、IL-6的影响［J］.中国中医药科技，2005，12 (5). ［5］林娜，刘春芳，等.雪莲总黄酮和雪莲培养物总黄酮对致炎大鼠血清中炎性因子的影响［J］.中国实验方剂学杂志，2005， 11(6). ［6］贾景明，吴春福.天山雪莲培养物含药血清对大鼠腹腔巨噬细胞一氧化氮释放的影响［J］.药物研究，2006，15(18). ［7］杨波，李天德，等.雪莲细胞培养物调血脂作用的初步研究［J］.生物技术通讯，2005，16(1). ［8］杨波，王广义，等.雪莲细胞培养物对大鼠血液流变学的影响［J］.心血管康复医学杂志，2007，16(5). ［9］张振明，葛斌，等.雪莲花水提物的抗氧化活性及其机制［J］.第二军医大学学报，2005，26(5). ［10］刘永刚，高敏，等.水母雪莲细胞悬浮培养合成黄酮及抗氧化活性［J］.西北植物学报，2005，25(7). ［11］刘春兰，杜宁，等.新疆天然雪莲与其组织培养物中水溶性多糖的研究［J］.时珍国医国药，2008，19(11). ［12］郑荣梁，刘光顺，等.大苞雪莲花多糖清除自由基及抗疲劳作用［J］.中国药理学报，1993.14. ［13］贾景明，吴春福.天山雪莲培养物对小鼠免疫功能的影响［J］.中华中医药杂志，2007，22(4). ［14］贾景明，吴春福，等.新疆雪莲组织培养物的抗辐射作用［J］.沈阳药科大学学报，2005，22(6). ［15］李卓亚.雪莲果化学成分及其药理作用的研究进展[J].食品与药品, 2007, 9(6): 41-43. ［16］蒲海燕,谢伟燕,李影球,等.雪莲果饮料的工艺研究[J].食品工业, 2009(6): 34-36. ［17］李赤翎,俞建,许凯扬.雪莲果果汁饮料的研制[ J].食品工业科技, 2007, 28 (3): 186-187. ［18］阚欢.雪莲果果醋的试制[J].中国酿造, 2008(9): 126-127. ［19］何靖,刘祥梅,方红斌.低糖雪莲果果脯的研制[J].食品工业科技, 2008, 29(12): 179-181. ［20］蒲海燕,李影球,周剑新,等.雪莲果果脯加工工艺研究[ J].食品工业, 2009 (4): 16-17 ［21］华景清,蔡健.雪莲果保健冰淇淋的研制 [J].食品科技, 2008, 32(12): 83-85. ［22］吴兵,姚昕,廖文龙,等.雪莲果果粉生产工艺的探讨[ J].农产品加工·学刊, 2008 (11): 51-52. ［23］华景清,蔡健,徐良,等.雪莲果保健酥饼制作工艺[ J].食品研究与开发, 2009, 30 (12): 116-118. ［24］徐明亮,董惠.雪莲果的开发与利用探究 [J].凯里学院学报, 2008, 26(6): 99-101.