黃花菜生物活性成分及功能研究進(jìn)展

黃花菜(Hemerocallis citrina Baroni)，又名金針菜、檸檬萱草，是百合目阿?；戚娌輰俣嗄晟荼局参铮谖覈?guó)有著悠久的種植歷史，栽培廣泛。目前，已形成了甘肅慶陽(yáng)、陜西大荔、湖南祁東、四川渠縣、山西大同、河南淮陽(yáng)六大黃花菜主產(chǎn)區(qū)，成為地區(qū)標(biāo)志性產(chǎn)業(yè)。黃花菜中含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)，還含有豐富的微量元素，如鈣、鋅、鎂、錳、鐵等[1]。隨著現(xiàn)代社會(huì)生活條件的不斷改善, 研究天然產(chǎn)物中對(duì)健康有益的生物活性成分受到學(xué)者的廣泛關(guān)注，黃花菜作為兼有藥用價(jià)值和食用價(jià)值的植物，在開(kāi)發(fā)功能性產(chǎn)品方面具有非常廣闊的應(yīng)用前景。為此，對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外黃花菜中的生物活性成分及功能研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，以期為今后黃花菜資源的深入開(kāi)發(fā)利用及研究提供理論依據(jù)和參考。

1 黃花菜中的生物活性成分

1.1 類(lèi)黃酮類(lèi)化合物

類(lèi)黃酮(flavonoids)是指以2-苯基色原酮為骨架衍生的一類(lèi)化合物的總稱(chēng)，是重要的植物次生代謝產(chǎn)物。類(lèi)黃酮參與了植物生長(zhǎng)素的運(yùn)輸調(diào)節(jié)、化學(xué)防御和抗氧化等生理過(guò)程[2]。從黃花菜花蕾和根中分離得到了一系列類(lèi)黃酮化合物，包括山奈酚類(lèi)糖苷、槲皮素類(lèi)糖苷、異鼠李素類(lèi)糖苷、蘆丁等黃酮醇類(lèi)衍生物[3-6],金圣草素類(lèi)糖苷等異黃酮類(lèi)衍生物[6],查爾酮類(lèi)衍生物根皮素類(lèi)糖苷[6]以及二氫黃酮類(lèi)化合物橙皮苷等[4]。研究發(fā)現(xiàn)黃花菜提取物中槲皮素類(lèi)糖苷含量較高[5]。

1.2 蒽醌類(lèi)化合物

蒽醌類(lèi)(anthraquinones)化合物廣泛存在于自然界中，在植物的根、葉、花和種子中均有分布，具有抗病原真菌侵染、抵御紫外輻射等作用[7]。蒽醌類(lèi)化合物以9，10-二蒽酮作為母核，通過(guò)不同程度的還原可轉(zhuǎn)化為氧化蒽酚、蒽酮、蒽酚結(jié)構(gòu)。黃花菜中蒽醌類(lèi)化合物主要存在于根部，含量豐富，包括大黃酚、美決明子素甲醚、美決明子素、蘆薈大黃素、2-羥基大黃酚和大黃酸等，還包括新型蒽醌化合物如黃花蒽醌及kwanzoquinones A-G等[8-9]。黃花菜中的蒽醌主要為大黃素型蒽醌，其中大黃酚、美決明子素是黃花菜中蒽醌的主要成分[8]。

1.3 萜類(lèi)化合物

萜類(lèi)(terpenoids)化合物是由甲戊二羥酸衍生形成的，分子骨架以異戊二烯為基本結(jié)構(gòu)單元的化合物及其衍生物[10]，是構(gòu)成植物的香精、樹(shù)脂、色素等的主要成分。萜類(lèi)化合物在植物中具有重要作用，如應(yīng)對(duì)脅迫反應(yīng)、吸引授粉昆蟲(chóng)、增強(qiáng)植物耐熱性等[11]。在黃花菜花蕾、莖和根中都存在萜類(lèi)物質(zhì)，包括新黃質(zhì)、紫黃質(zhì)、葉黃素、13-順式-葉黃素5, 6-環(huán)氧化物、葉黃素5，6-環(huán)氧化物、玉米黃質(zhì)、β-隱黃質(zhì)、全反式β-胡蘿卜素及其順式異構(gòu)體等類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)化合物[12]，具有反式雙環(huán)的新型二萜hemerocallal A[13]和揮發(fā)油組分含氧單萜1,8-桉葉素[14]等。

1.4 生物堿類(lèi)化合物

生物堿(alkaloids)是植物中一類(lèi)含氮的堿性有機(jī)化合物，在植物適應(yīng)生態(tài)環(huán)境、抵御病蟲(chóng)害等方面發(fā)揮著重要作用，具有鎮(zhèn)痛、抗菌及抗炎等生物活性[15]。在黃花菜花蕾、根和葉中含有不同種類(lèi)的生物堿，包括膽堿[16]，谷氨酰胺類(lèi)衍生物hemerocallisamine Ⅰ[17]，新型吡咯生物堿hemerocallisamine Ⅱ[17]，新型γ-內(nèi)酰胺衍生物hemerocallisamine Ⅲ-Ⅶ和hemerominor A-H[17-19]。有研究表明黃花菜中含有秋水仙堿[20]，但有學(xué)者對(duì)黃花菜中分離得到的化合物進(jìn)行了高效液相色譜串聯(lián)四級(jí)桿飛行時(shí)間質(zhì)譜定性鑒定，并未發(fā)現(xiàn)秋水仙堿，而是得到了分子式為C23H22N20的化合物，推測(cè)可能是一種含雙氮的生物堿[21]。后續(xù)研究表明，黃花菜中不存在秋水仙堿生物合成途徑中的中間代謝產(chǎn)物[22]。

1.5 甾體皂苷類(lèi)化合物

甾體皂苷(steroidal saponins)是以環(huán)戊烷多氫菲為母核，由甾體皂苷元和糖基縮合而成的糖基皂苷，分子中含有多個(gè)羥基，大多在C—3位有羥基取代，廣泛存在于單子葉植物中，具有抗癌、抗菌消炎、降低血壓等多種生物活性[23]。KONISHI等[24]從黃花菜花蕾中提取分離得到兩種甾體皂苷，通過(guò)核磁共振等分析方法確定分別為24S-羥基-新托克皂苷元1-O-α-L-阿拉伯吡喃糖基24-O-β-D-吡喃葡萄糖苷和異萬(wàn)年青皂苷元3-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→3)[β-D-吡喃木糖基-(1→2)]-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-β-D-吡喃半乳糖苷，并命名為hemeroside A和hemeroside B。

1.6 酚酸類(lèi)化合物

酚酸類(lèi)(phenolic acids)化合物泛指在一個(gè)苯環(huán)上有多個(gè)酚羥基取代的芳香羧酸類(lèi)化合物，通常在植物中以酰胺、酯或糖苷形式存在，少部分以游離形式存在，在植物種子發(fā)育、開(kāi)花、果實(shí)發(fā)育及成熟過(guò)程中具有重要作用[25]。黃花菜花蕾中的酚酸類(lèi)化合物主要為綠原酸及其衍生物，包括綠原酸、綠原酸甲酯、咖啡酰奎尼酸、對(duì)香豆?？崴?、阿魏酰奎尼酸以及4-反式-O-正丁基咖啡?？崴狨サ?span id="et15bnm" class="superscript" tag="6,26" style="font-size: 0.6em; vertical-align: super; color: rgb(0, 153, 255);">[6, 26]，其中綠原酸甲酯及綠原酸的含量相對(duì)較高。

黃花菜中主要的生物活性成分的提取、分離鑒定方法及含量等如表1所示。

表1 黃花菜中主要的生物活性成分
Table 1 The main bioactive components in daylily

續(xù)表1

2 黃花菜的主要生物活性功能

2.1 抗氧化作用

當(dāng)自由基在機(jī)體內(nèi)過(guò)量積累時(shí)會(huì)造成細(xì)胞的氧化損傷和過(guò)快衰老，導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生。黃花菜提取物中黃酮類(lèi)、萜類(lèi)及多糖組分可表現(xiàn)出顯著的抗氧化活性。BOR等[27]發(fā)現(xiàn)新鮮黃花菜和干黃花菜水提物對(duì)DPPH自由基清除率分別為(17.1±0.6)%和(22.5±0.5)%。WU等[28]發(fā)現(xiàn)黃花菜提取物中富含酚酸和類(lèi)黃酮，可減輕高糖誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(human umbilical vein endothelial cells, HUVE)的氧化損傷。HSU等[29]利用超臨界流體二氧化碳提取黃花菜中的葉黃素和玉米黃質(zhì)，提取物質(zhì)量濃度在高于0.9 mg/mL時(shí)表現(xiàn)出較強(qiáng)的DPPH自由基清除能力。張寧等[30]從黃花菜中提取粗多糖，發(fā)現(xiàn)其對(duì)過(guò)氧化氫和羥自由基的清除率可達(dá)到92.94%、84.58%。陸海勤等[31]發(fā)現(xiàn)黃花菜多糖提取物在1.0 mg/mL時(shí)清除超氧陰離子自由基和羥自由基能力分別為66.93%、70.61%。TAGUCHI等[32]研究了黃花菜粗提取物的生物活性，發(fā)現(xiàn)提取物在體外以劑量依賴(lài)的方式清除過(guò)氧化氫及紫外光系統(tǒng)產(chǎn)生的羥自由基。

2.2 抗腫瘤作用

黃花菜提取物中秋水仙堿、蒽醌及多糖類(lèi)化合物可以發(fā)揮抗腫瘤作用。何成雄[33]研究了黃花菜水提取液對(duì)人真皮成纖維細(xì)胞增殖的影響，發(fā)現(xiàn)黃花菜提取物處理組成纖維細(xì)胞數(shù)目明顯下降，且抑制增殖效果與提取液濃度成正相關(guān)。CICHEWICZ等[34]報(bào)道黃花菜根甲醇提取物中蒽醌類(lèi)化合物可以抑制乳腺癌和肺癌細(xì)胞的增殖，并且維生素C和維生素E可以增強(qiáng)蒽醌對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞和中樞神經(jīng)系統(tǒng)癌細(xì)胞的細(xì)胞毒性作用，導(dǎo)致細(xì)胞活力下降，但不能抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶活性。OU等[35]采用80%乙醇提取制備了黃花菜多糖，發(fā)現(xiàn)1.6 g/kg黃花菜多糖對(duì)小鼠S180腫瘤細(xì)胞的抑制率可達(dá)到38.54%，認(rèn)為其可能調(diào)節(jié)了血清中白細(xì)胞介素-2(interleukin-2, IL-2)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF-α)的水平，進(jìn)而增強(qiáng)機(jī)體免疫力，發(fā)揮抗腫瘤作用。

2.3 抗抑郁作用

中醫(yī)記載黃花菜能夠使人心安神定，忘卻暫時(shí)的煩惱與憂(yōu)愁，調(diào)解低落情緒，故又得名忘憂(yōu)草。黃花菜中具有抗抑郁作用的主要生物活性成分是黃酮類(lèi)化合物。LIN等[36]通過(guò)建立大鼠抑郁模型研究黃花菜提取物蘆丁對(duì)大鼠活動(dòng)的影響，在強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)大鼠靜止時(shí)間顯著減少。XU等[37]對(duì)大鼠進(jìn)行了蔗糖偏好實(shí)驗(yàn)和曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，研究表明含量為40 mg/kg的黃花菜總酚提取物可通過(guò)影響大鼠單胺類(lèi)神經(jīng)遞質(zhì)水平，并降低皮質(zhì)醇含量來(lái)發(fā)揮抗抑郁作用。LI等[38]通過(guò)脂多糖誘導(dǎo)的抑郁模型小鼠對(duì)黃花菜提取物進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)其可能通過(guò)抑制核因子κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)信號(hào)通路發(fā)揮抗抑郁作用。XU等[39]通過(guò)建立模擬微重力大鼠抑郁模型，并給大鼠灌胃黃花菜醇提取物來(lái)研究黃花菜的抗抑郁作用，結(jié)果表明，黃花菜主要通過(guò)影響色氨酸代謝、谷氨酸代謝、苯丙氨酸代謝和能量代謝等發(fā)揮抗抑郁作用。

2.4 改善睡眠及鎮(zhèn)靜作用

睡眠是影響人體健康的重要因素，良好的睡眠有助于機(jī)體減輕疲勞、增強(qiáng)免疫力、調(diào)節(jié)情緒及改善認(rèn)知功能等。杜秉健[40]研究發(fā)現(xiàn)黃花菜提取物在腹腔給藥方式下，對(duì)小鼠具有促睡眠活性，起作用的主要成分為蘆丁和橙皮苷。潘炘[41]研究發(fā)現(xiàn)黃花菜提取物對(duì)戊巴比妥鈉催眠小鼠具有延長(zhǎng)睡眠作用，并且呈現(xiàn)劑量依賴(lài)性關(guān)系，表明提取物對(duì)小鼠具有良好的改善睡眠作用。黃花菜提取物同時(shí)具有鎮(zhèn)靜作用。盧蘭芳[42]用0.01 mg/g的黃花菜浸膏對(duì)小鼠進(jìn)行灌胃，發(fā)現(xiàn)給藥后15 min產(chǎn)生鎮(zhèn)靜效果，60 min時(shí)作用達(dá)到高峰，120 min后作用逐漸下降。HSIEH等[43]探究了黃花菜根提取物對(duì)大鼠運(yùn)動(dòng)行為的影響，發(fā)現(xiàn)使用1.0 g/kg劑量醇提物處理時(shí)大鼠活動(dòng)次數(shù)顯著減少，表明黃花菜具有一定的鎮(zhèn)靜作用。

2.5 抗菌作用

黃花菜提取物中蒽醌類(lèi)、黃酮類(lèi)及萜類(lèi)成分具有抗菌作用。SARG等[16]對(duì)黃花菜氯仿提取物進(jìn)行了分離和分析，得到了大黃酚、甲基大黃酸、l，8-二羥基-3-甲氧基-蒽醌和大黃酸等物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)提取物中蒽醌類(lèi)化合物對(duì)大腸桿菌、銅綠假單胞菌具有良好的抑制效果。詹利生等[44]發(fā)現(xiàn)黃花菜中黃酮類(lèi)化合物對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌均有一定的抑制作用，并且隨作用時(shí)間的延長(zhǎng)殺菌效果明顯提高。SZEWCZYK等[14]從不同品種黃花菜中提取了精油，發(fā)現(xiàn)精油主要成分是含氧單萜1,8-桉葉素，并且含有大量的未知成分，對(duì)革蘭氏陰性菌表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗菌作用。

2.6 抗炎作用

黃花菜提取物具有一定的抗炎作用。LIU等[45]通過(guò)建立慢性不可預(yù)見(jiàn)性輕度應(yīng)激模型，探究黃花菜乙醇提取物對(duì)大鼠額葉皮質(zhì)和海馬區(qū)IL-1β、IL-6和TNF-α的表達(dá)水平的影響，發(fā)現(xiàn)提取物可能是通過(guò)改善單胺和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子系統(tǒng)來(lái)表現(xiàn)抗炎作用。LI等[38]在對(duì)小鼠進(jìn)行的8周慢性毒性實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，黃花菜醇提取物可以顯著降低小鼠額葉前皮質(zhì)促炎細(xì)胞因子誘導(dǎo)性一氧化氮合酶(inducible nitricoxide synthase, iNOS)和環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)的表達(dá)水平。KAO等[46]發(fā)現(xiàn)不同成熟度的黃花菜醇提取物對(duì)巨噬細(xì)胞一氧化氮生成具有抑制作用，但是隨黃花菜成熟度的增加抑制活性逐漸降低，其中表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯和表兒茶素可能是主要抗炎活性成分。

2.7 護(hù)肝作用

黃花菜提取物中黃酮類(lèi)化合物具有護(hù)肝作用。黃紅焰等[47]通過(guò)建立四氯化碳肝纖維化模型探究黃花菜中黃酮苷等活性成分對(duì)大鼠肝功能的影響，研究結(jié)果表明，黃酮苷組減弱了大鼠體質(zhì)量和肝臟質(zhì)量的下降，并且抑制了血清丙氨酸轉(zhuǎn)移酶的升高，表現(xiàn)出改善機(jī)體狀態(tài)維持正常肝臟功能的作用。沈楠等[48]研究發(fā)現(xiàn)黃花菜總黃酮提取物可以改善四氯化碳誘導(dǎo)的大鼠肝纖維化，減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)從而保護(hù)肝功能。該團(tuán)隊(duì)還報(bào)道了通過(guò)建立過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的體外肝細(xì)胞氧化損傷模型探究黃花菜提取物對(duì)人正常肝細(xì)胞(normal liver cells, HL-7702)氧化損傷的改善作用，發(fā)現(xiàn)黃花菜總黃酮可以抑制脂肪酸的合成，從而減少活性氧的增加，減輕肝細(xì)胞氧化損傷[49]。

2.8 其他作用

黃花菜提取物具有預(yù)防退行性神經(jīng)疾病及神經(jīng)保護(hù)作用。MATSUMOTO等[18]從黃花菜甲醇提取物中分離得到的新生物堿γ-內(nèi)酰胺衍生物在體外對(duì)大鼠嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞系神經(jīng)元分化模型中β-淀粉樣蛋白42(amyloid β-protein 42, Aβ 42)的聚集有顯著的抑制作用，表明其有可能預(yù)防神經(jīng)退行性疾病。TIAN等[50]報(bào)道了黃花菜提取物對(duì)皮質(zhì)酮和谷氨酸誘導(dǎo)的大鼠腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞(pheochromocytoma cells, PC12)損傷具有神經(jīng)保護(hù)作用，并存在一定的劑量依賴(lài)關(guān)系，其中起主要作用的成分是酚酸衍生物與類(lèi)黃酮，但兩者以不同的方式調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。

目前，黃花菜的生物活性功能主要是通過(guò)其提取物進(jìn)行研究的，其功能及作用機(jī)制等如表2所示。

表2 黃花菜的主要生物活性功能
Table 2 The main bioactive functions of daylily

3 結(jié)語(yǔ)與展望

國(guó)內(nèi)外研究表明，黃花菜作為傳統(tǒng)藥食兩用蔬菜，含有類(lèi)黃酮類(lèi)、蒽醌類(lèi)、萜類(lèi)、生物堿、甾體皂苷和酚酸類(lèi)等多種生物活性成分，這些成分具有抗氧化、抗腫瘤、抗抑郁、改善睡眠及鎮(zhèn)靜、抗菌、抗炎和護(hù)肝等有益功能，在開(kāi)發(fā)功能性產(chǎn)品、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面具有極大的應(yīng)用前景。但是，目前關(guān)于黃花菜中的生物活性成分研究不夠系統(tǒng)，黃花菜中具有的保健功能及發(fā)揮作用的具體成分，以及相關(guān)的作用機(jī)制還有待進(jìn)行更深入的探索。對(duì)黃花菜中生物活性成分進(jìn)行分離鑒定，進(jìn)一步分析其結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，探究其對(duì)健康的有益影響及潛在機(jī)制，評(píng)價(jià)其在功能性產(chǎn)品中發(fā)揮作用的安全劑量將是未來(lái)研究的主要方向。今后應(yīng)該加強(qiáng)此方面的研究工作，充分發(fā)掘黃花菜的潛在食用及醫(yī)療保健價(jià)值，這對(duì)促進(jìn)黃花菜資源的高效開(kāi)發(fā)及綜合利用具有重要意義。