王曉琴,王力偉,趙 巖,馬超美,*
(1.內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021;2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110)
廣棗的化學(xué)成分和藥理活性研究進展
王曉琴1,2,王力偉1,趙 巖1,馬超美1,*
(1.內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021;2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110)
廣棗可藥食兩用,其有效成分具有生物活性和保健功效。到目前為止從廣棗果實中共分離得到包括黃酮、酚酸在內(nèi)的25 個化合物;研究證明其具有心血管、抗氧化、增強免疫和抗腫瘤等廣泛的藥理和生物活性。本文對廣棗的化學(xué)成分及生物活性方面的研究成果進行綜述,以期為廣棗功能性食品的生產(chǎn)、藥學(xué)研究及綜合開發(fā)利用提供參考。
廣棗;化學(xué)成分;藥理活性;功能食品
廣棗為漆樹科南酸棗屬藥用植物南酸棗(Choerospondias axillaris (Roxb.) Burtt et Hill)的干燥成熟果實,又名南酸棗、五眼果、山棗等。南酸棗為單屬種植物,國內(nèi)主要分布在西藏、云南、貴州、廣西、廣東、湖南、湖北、江西、福建等地,國外印度、中南半島和日本也有分布[1]。南酸棗果實含有豐富的營養(yǎng)成分,在產(chǎn)地都有生食其果的習(xí)慣,是食品生產(chǎn)的好原料[2]。干果實入藥名為廣棗,為蒙醫(yī)和藏醫(yī)習(xí)用藥材,具有行氣活血,養(yǎng)心,安神的功效,用于氣滯血瘀,胸痹作痛,心悸氣短,心神不安[3]。鮮果實可用于食滯腹痛;果核用于燒燙傷;樹皮入藥有解毒收斂、止血止痛之效,外用治大面積水火燒燙傷[1]。由于廣棗在臨床用于心血管疾病療效顯著,已經(jīng)成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。本文主要綜述了廣棗果實化學(xué)成分及其藥理活性的研究進展,旨在為功能性食品的生產(chǎn)、藥學(xué)研究及綜合開發(fā)利用提供參考。
國內(nèi)外學(xué)者對廣棗的果實、樹皮和葉的化學(xué)成分都進行了系列的研究,從其果實中共分離鑒定了25 個化合物,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的化學(xué)成分主要包括黃酮類和酚酸類,其次還有甾醇、脂肪酸等成分,廣棗果實中各類型化合物見表1。
表1 廣棗的化學(xué)成分Table 1 Chemical components of Choerospondias axillaris fruit
續(xù)表1
1.1 黃酮類化合物
廣棗中的總黃酮被認為是其具有防治心血管疾病的有效成分,到目前為止,從廣棗的果實中分離鑒定的黃酮類化合物共有5 個,其中,二氫黃酮(醇)類化合物1 個(編號1,下同),黃酮(醇)類化合物3 個(2~4)和黃烷類化合物1個(5)。
1.2 酚酸類化合物
從廣棗的果實中共分離鑒定了9 個酚酸類化合物, 其中3 個有機酸(6~8),5 個酚類化合物(9~13)和1 個酚酸酯類化合物(14)。
1.3 其他類化合物
從廣棗的果實中共分離得到2 個甾醇類化合物,β-谷甾醇(15)和胡蘿卜苷(16)。從廣棗70%乙醇提取物中分離得到一個新的天然產(chǎn)物,5-甲基-3’,5’-二-氧-(對氯苯甲?;?2’-脫氧尿苷(17)。從果實中分離鑒定了檸檬酸等8 個脂肪酸類化合物(18~25)。
對國內(nèi)廣棗鮮果實的成分分析表明[12],鮮果肉和果皮中含有以檸檬酸、蘋果酸、酒石酸和葡萄糖酸等為主的多種有機酸,且含量極高;同時富含蛋白質(zhì)和氨基酸。果肉中富含鐵、銅、鉀、磷、鋅等生命元素,鈣的含量極低;果皮與果肉中各種元素的組成相同,含量略高;種仁中含豐富的鐵、銅元素。
對尼泊爾產(chǎn)的廣棗鮮果進行檢測,發(fā)現(xiàn)食用部分(果皮和果肉)占總質(zhì)量的71%,非食用部分(果核)占29%。食用部分含水83%,總糖3.4%和可滴定酸6.76%。氮含量為165 mg/100 g,總氨基酸含量為317 mg/100 g,包括21 種必需氨基酸。鮮果富含精氨酸(106 mg/100 g),鉀(355.1 mg/100 g),鈣(57 mg/100 g)和鎂(34 mg/100 g)[13]。
廣棗核仁占果核質(zhì)量的 10.8% ,核仁的含油量為 14.75%。氣相色譜分析表明油中脂肪酸主要為:肉豆蔻酸(0.12%)、棕櫚酸(13.06%)、棕櫚油酸(0.19%)、硬脂酸(3.98%)、油酸 (28.08%)、亞油酸(50.55%)、亞麻酸(3.81%)[14]。
現(xiàn)代藥理研究表明,廣棗中大量的黃酮類成分的存在使其具有多種生理活性。包括抗心律失常作用、保護缺血心肌作用、影響血液動力學(xué)、抗氧化、增強免疫力等。
2.1 抗心律失常
廣棗在中醫(yī)、藏醫(yī)和蒙醫(yī)臨床廣泛應(yīng)用于治療胸痹心痛和冠心病。從20世紀(jì)80年代初期,國內(nèi)學(xué)者就開始關(guān)注廣棗在心血管方面的活性,普遍認為其發(fā)揮療效的物質(zhì)基礎(chǔ)是其含有的總黃酮。較早的研究資料表明廣棗總黃酮(total fl avones of Choerospondias axillaris,TFC)能拮抗多種實驗性心律失常,可使因心肌缺血而發(fā)生的心律失常和心率減慢現(xiàn)象得以改善。
cAMP是導(dǎo)致缺血性心律失常的主要因素,研究表明TFC可明顯抑制離體大鼠心肌組織中的腺苷酸環(huán)化酶(adenylate cyclase,AC)活性,使cAMP含量明顯下降[15]。通過觀察TFC對培養(yǎng)大鼠心肌細胞的作用,表明TFC在整體或細胞水平的抗心律失常作用主要是對心肌細胞的直接作用,其抗心律失常的機制可能與TFC拮抗Ca2+內(nèi)流和β受體阻滯作用有關(guān)[16]。亦有研究表明TFC可明顯對抗大鼠離體心臟缺氧性心律失常,顯著提高心臟室顫閾值,并呈良好量效和時效關(guān)系,其機制與提高心肌電穩(wěn)定性,降低心室易顫性有關(guān)[17]。TFC可使大鼠心肌細胞內(nèi)Ca2+濃度降低,與陰性對照組相比差異顯著(P<0.01),且與劑量呈正相關(guān)[18]。
TFC可使豚鼠右心室乳頭肌的收縮力和收縮速率均減弱。給予TFC時,CaCl2的量-效曲線右移,并呈較好的量效關(guān)系。TFC濃度為30.4 μmol/L時可明顯延長右心室乳頭肌功能性不應(yīng)期(functional refractory period,F(xiàn)RP),可以濃度依賴性地阻滯細胞外Ca2+進入細胞內(nèi),具有鈣拮抗作用[19]。TFC可顯著抑制心室肌細胞瞬時外向鉀通道電流(Ito),而對電壓依賴性L-型鈣通道電流(ICa)無顯著影響。這可能是其對抗多種房性和室性心律失常的電生理基礎(chǔ)[20]。
研究表明,應(yīng)用20 mg/kg TFC可使豚鼠心室肌動作電位幅度(action potential amplitude,APA)降低;動作電位時程(action potential duration,APD)延長[21]。TFC降低心室肌APA的機制可能是抑制去極化0期的鈉離子內(nèi)流,而TFC的延長心肌APD作用則可能是抑制心肌復(fù)極時鉀離子外流。而傳統(tǒng)I型抗心律失常藥作用機制就是降低APA的幅值,抑制Na+內(nèi)流,Ⅲ型抗心律失常藥作用機制是抑制心肌復(fù)極時鉀+外流,延長動作電位時程。
王鳳華[22]、周麗波[23]等對廣棗中3 種黃酮類成分:醇提物醋酸乙醋萃取層(樣品1),NKA樹脂10%乙醇洗脫部位(樣品2)和NKA樹脂70%乙醇洗脫部位(樣品3)的抗心率失常作用進行了研究。實驗結(jié)果表明,樣品1和樣品2可對抗烏頭堿所導(dǎo)致的小鼠心律失常。在等劑量下,離體實驗中樣品1抗心律失常作用強于樣品2,整體實驗中樣品2作用明顯強于樣品1。樣品3不僅沒有抗心律失常作用,反而可促進烏頭堿所導(dǎo)致的心律失常的發(fā)生[22]。樣品1和樣品2均可對抗哇巴因所導(dǎo)致的豚鼠心律失常的發(fā)生,樣品3卻沒有作用[23]。
2.2 改善心肌缺血
冠心病心絞痛是危害人類健康的重要疾病之一,是由于冠脈循環(huán)改變引起心肌供血不足而導(dǎo)致的心肌損害。大量研究都表明廣棗提取物及注射液對心肌缺血有明顯的改善作用。復(fù)方廣棗注射液臨床對心律不齊和心絞痛有較好療效,動物實驗證實其能明顯提高小鼠耐缺氧能力,對垂體后葉素誘發(fā)的心肌缺血具有明顯的保護作用[24]。
TFC顯著降低麻醉犬冠脈阻力,增加冠脈血流量,改善冠脈循環(huán)作用,增加心肌的供血和供氧,提高心肌對缺氧的耐受力,保護心肌缺血[25]。廣棗能明顯減輕犬心臟結(jié)扎冠脈后心肌缺血程度,縮小心肌缺血范圍,同時改善心肌代謝[26]。廣棗一鉀停搏液能有效抑制或清除心肌缺血再灌注后的氧自由基含量,減輕心肌組織水腫及鈣失衡,超微結(jié)構(gòu)保護良好[27]。廣棗抗心肌缺血再灌注損傷的作用可能與其保護內(nèi)源性超氧化物歧化酶活性或抑制黃嘌呤氧化酶,降低氧自由基生成或直接清除氧自由基有密切關(guān)系。
廣棗60%乙醇洗脫物對急性心肌缺血有明顯的保護作用,可使結(jié)扎冠狀動脈前降支造成急性心肌缺血大鼠的心電圖明顯改善,心肌梗死范圍明顯縮小,心肌缺血損傷程度減輕,呈現(xiàn)一定的量效關(guān)系[28]。應(yīng)用SELDI蛋白質(zhì)芯片技術(shù)檢測了廣棗總黃酮處理前后心肌組織蛋白質(zhì)表達的差異[29],發(fā)現(xiàn)有7 個差異蛋白存在,其中有2 個在廣棗總黃酮處理后的缺血心肌組織中呈高表達,5 個蛋白呈低表達,廣棗黃酮可能通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)水平而產(chǎn)生抗心肌缺血的作用。
以檸檬酸、L-蘋果酸、琥珀酸、酒石酸模擬廣棗中總有機酸,研究發(fā)現(xiàn)其可顯著減少缺血再灌注大鼠的心肌梗死面積及梗死區(qū)質(zhì)量,降低梗死區(qū)占心室(心臟)面積的百分率,體外實驗證實廣棗模擬總有機酸可顯著降低心肌細胞缺氧復(fù)氧損傷后乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)漏出率,其中以檸檬酸作用更為明顯。廣棗模擬總有機酸對心肌缺血再灌注損傷具有保護作用,組成的小分子有機酸是廣棗抗心肌缺血再灌注損傷的物質(zhì)基礎(chǔ)之一[30]。
2.3 對血液流變學(xué)的影響
廣棗總黃酮具有顯著的抑制血小板聚集作用[33]。一次靜脈給藥后出現(xiàn)抗血小板聚集作用較快,持續(xù)時間較長。TFC能顯著降低血液流變學(xué)各項指標(biāo),改變血液流變性,加快流速,改善血液循環(huán)和微循環(huán),為其用于治療冠心病等疾病提供了理論基礎(chǔ)。
蒙藥復(fù)方廣棗注射液對腺苷二磷酸誘導(dǎo)的家兔體外血小板聚集和大鼠體內(nèi)血小板聚集均有明顯抑制作用, 且呈良好量效關(guān)系;并能明顯抑制大鼠頸動脈血栓形成[34]。復(fù)方廣棗注射液也可加強心肌收縮力,提高麻醉貓的左室泵血功能,心肌耗氧量并不明顯增加[35]。利用抗腺苷二磷酸誘導(dǎo)的血小板聚集為指標(biāo),分離出了具有抗血小板聚集作用的酚酸類成分,其中鞣花酸和3,3’-二甲氧基鞣花酸活性顯著[8]。
2.4 抗氧化活性
廣棗提取物能有效的清除和抑制氧自由基。TFC能劑量依賴性地對抗陰離子氧和羥自由基對血紅蛋白的氧化,并抑制綠色素的生成[36]。
TFC對培養(yǎng)心肌細胞具有抗氧化作用。阿霉素在大鼠體內(nèi)通過產(chǎn)生自由基而對心、肝產(chǎn)生過氧化損傷。TFC能使阿霉素模型升高的心肌LDH、谷草轉(zhuǎn)氨酶、肌酸激酶含量降低,使心肌細胞膜得到修復(fù),而心、肝紅細胞中抗氧化酶(超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶)含量上升,脂質(zhì)過氧化物下降,并降低阿霉素損傷的培養(yǎng)心肌細胞中LDH及丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量[37-38]。在阿霉素損傷乳鼠培養(yǎng)心肌細胞上也證實了廣棗的抗氧化作用[39]。
紅細胞受阿霉素所產(chǎn)生自由基攻擊后,產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化物,促進膜蛋白氧化,破壞膜結(jié)構(gòu)和功能,導(dǎo)致紅細胞損傷。TFC在大鼠體內(nèi)同樣可以抗阿霉素對紅細胞的損傷[40]。隨著TFC劑量加大,抗氧化酶(超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶)活性逐漸上升,而過氧化產(chǎn)物逐漸下降,TFC有清除自由基的作用。TFC對紅細胞自氧化、過氧化氫、羥自由基(·OH)激活的氧化溶血以及對氧合血紅蛋白、紅細胞膜脂質(zhì)過氧化都具有抑制作用,對紅細胞具有保護作用[41]。廣棗提取物能有效清除活性氧自由基,對卵磷脂脂質(zhì)過氧化損傷有顯著抑制作用[42]。廣棗水提取物灌胃給藥可抑制D-半乳糖誘導(dǎo)的小鼠氧化損傷,具有體內(nèi)抗氧化活性;評價了廣棗水提取物體外對超氧陰離子自由基(O2-·)、DPPH自由基、過氧化氫和·OH的清除作用,還原力和鐵離子螯合能力以及對脂質(zhì)過氧化的抑制作用,結(jié)果顯示其水提取物具有極強的抗氧化作用,特別是清除DPPH自由基的能力和還原力[43]。采用鄰苯三酚自氧化法、鐵氰化鉀還原法和Fenton法分別測定廣棗不同提取物的抗氧化活性,表明廣棗粗提物及離子交換層析提取物均具有一定的抗氧化能力,粗提物的還原性以及清除·OH和O2-·的能力都較高,而離子交換層析提取物的還原性和清除·OH的能力較強,但去除O2-·的能力很弱[44]。
4.4 對同一年份春季干旱評估,相對濕潤度指數(shù)(M指數(shù))及標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI指數(shù))的等級劃分不同,天峻地區(qū)春季“十年九旱”的實際情況,相對濕潤度指數(shù)(M指數(shù))對天峻干旱等級的評估更合理。
廣棗可抑制體內(nèi)脂質(zhì)過氧化反應(yīng),減輕腎臟損傷。腎小管基膜內(nèi)側(cè)膜內(nèi)有Na+,K+-ATP酶,其主要作用是將細胞內(nèi)Na+泵出、細胞外K+泵入,維持機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定;Ca2+-ATP酶的作用為保持細胞內(nèi)Ca2+的適當(dāng)濃度。當(dāng)腎缺血再灌注損傷時,酶活性降低,細胞內(nèi)Na+、Ca2+濃度升高,K+濃度降低,導(dǎo)致細胞膜被破壞。廣棗可使丙二醛明顯下降,超氧化物歧化酶、Na+, K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性顯著上升,對急性腎缺血再灌注損傷的腎臟有顯著的保護作用[45]。
建立擬衰老神經(jīng)元模型,采用水提醇沉的方法將廣棗水提液分離為沉淀大分子組分和上清小分子組分,觀察它們對擬衰老神經(jīng)元的保護作用和其通過星型膠質(zhì)細胞對擬衰老神經(jīng)元的間接保護作用。結(jié)果廣棗水提液、小分子組分和其作用的星型膠質(zhì)細胞培養(yǎng)液均能顯著提高受損神經(jīng)元的細胞活力,降低培養(yǎng)液中的乳酸脫氫酶含量。廣棗水提液及其小分子組分對擬衰老神經(jīng)元有顯著的直接和間接保護效果,其作用機制可能與包括廣棗總黃酮在內(nèi)的小分子組分抗氧化,抑制細胞鈣超載,刺激星型膠質(zhì)細胞分泌生物活性物質(zhì)有關(guān)[46]。
研究發(fā)現(xiàn),自由基與運動性疲勞有著密切的關(guān)系,是導(dǎo)致運動性疲勞的重要原因。廣棗黃酮可通過降低機體中自由基的產(chǎn)生而實現(xiàn)抗疲勞作用[47]。小鼠在灌胃給藥廣棗黃酮30 d后,與對照組相比,小鼠負重游泳力竭時間顯著延長,疲勞所致的血清尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)升高有所降低,在一定劑量下,廣棗黃酮改善了機體代謝,同時顯著降低機體內(nèi)自由基的含量,具有顯著的抗運動性疲勞的功效。
2.5 增強免疫活性
研究表明TFC能增強小鼠細胞免疫和體液免疫功能。TFC可以顯著增加正常和環(huán)磷酰胺所致免疫功能抑制小鼠免疫器官脾和胸腺的質(zhì)量,增加小鼠血清溶菌酶的含量,提高小鼠血清抗體水平,小劑量TFC可明顯促進小鼠血清半數(shù)溶血值的形成[48-50]。
TFC有免疫增強作用,體外活性實驗證實其可明顯促進小鼠胸腺細胞的增殖[51]。TFC能抑制地塞米松誘導(dǎo)的胸腺細胞凋亡(P<0.01)及促胸腺細胞分裂增殖,促進胸腺萎縮小鼠的胸腺細胞內(nèi)腺苷脫氨酶活性恢復(fù)(P<0.01),具有提高機體免疫功能的作用[52]。
廣棗提取液具有顯著促進小鼠免疫功能及顯著提高小鼠運動耐力的功效[53]。廣棗提取液可明顯增加小鼠耐缺氧時間,延長小鼠負重游泳時間,降低運動后小鼠血乳酸水平,顯著提高其心肌組織中超氧化物歧化酶活力;同時明顯增加小鼠脾臟質(zhì)量/體質(zhì)量、胸腺質(zhì)量/體質(zhì)量比值,增強小鼠對巨噬細胞的吞噬能力,提高小鼠的細胞免疫、體液免疫功能。
2.6 抗腫瘤活性
廣棗中的黃酮類成分槲皮素及山萘酚均可誘導(dǎo)白血病細胞系K562和K562/A02細胞凋亡,且主要發(fā)生在凋亡早期[54]。二者作用效果無顯著差異,聯(lián)合應(yīng)用亦有協(xié)同作用。抑制survivin基因的表達是其誘導(dǎo)凋亡的一個途徑。槲皮素主要通過降低細胞表面P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-GP)的表達提高細胞內(nèi)化療藥物的濃度及誘導(dǎo)凋亡逆轉(zhuǎn)K562/A02的多藥耐藥性;山萘酚則主要通過細胞毒作用及誘導(dǎo)凋亡發(fā)揮其逆轉(zhuǎn)多藥耐藥性的作用。
2.7 抗病毒活性
廣棗總黃酮對柯薩奇CVB3病毒感染后的HeLa細胞及心肌細胞具有保護作用。廣棗總黃酮能使中心肌酶LDH、同工酶的釋放較病毒組顯著降低(P<0.05),可抑制被病毒感染的心肌細胞TNF-α的分泌;還可明顯抑制CVB3相關(guān)因子c-Myc、TNF-α、Fas的表達[55]。廣棗總黃酮在HeLa細胞和乳鼠心肌細胞實驗中可有效抑制CVB3病毒引起的細胞病變數(shù)(P<0.05),對病毒繁殖及細胞凋亡有抑制作用[56]。
廣棗果實是蒙、藏醫(yī)常用藥材,用藥歷史悠久,具有顯著的心血管活性;其樹皮提取物具有良好的抗菌活性[57],臨床治療燒燙傷效果顯著[58]。中國學(xué)者從20世紀(jì)80年代開始對廣棗的化學(xué)成分和藥理活性進行研究,從果實中共分離鑒定了25 個化合物,主要為黃酮類及酚酸類化合物。對其藥理活性的研究主要集中在總黃酮的藥效層面上,表明其在抗心律失常、保護缺血心肌、抑制血小板聚集、抗氧化、增強免疫力及抗腫瘤等方面具有顯著的活性。酚酸類化合物是另一類重要而且含量較高的成分,目前關(guān)于其活性的研究還很有限。
另外,總體上有關(guān)廣棗活性成分的研究還不夠系統(tǒng)和充分,所以針對單一化合物所開展的活性篩選還不夠全面,有待于進一步的深入。在此基礎(chǔ)上,還應(yīng)對其特色藥理作用,如抗冠心病和治療心絞痛的有效成分及其作用機制進行深入研究,可為新的功能性食品的開發(fā)提供充分的科學(xué)根據(jù)。
食用方面,我國傳統(tǒng)的利用方法是用南酸棗果實釀制果酒或生食,目前市場已開發(fā)出了南酸棗汁飲料和南酸棗仁保健液等產(chǎn)品。隨著研究的不斷深入,廣棗果實必將實現(xiàn)其真實價值。廣棗果實營養(yǎng)豐富,生物活性顯著,即可鮮食又可入藥,在藥食兩用領(lǐng)域有著十分優(yōu)越的開發(fā)前景。
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Advance in Chemical Constituents and Pharmacological Activity of Choerospondias axillaris Fruit
WANG Xiao-qin1,2, WANG Li-wei1, ZHAO Yan1, MA Chao-mei1,*
(1. School of Life Sciences, Inner Mongolia University, Hohhot 010021, China; 2. School of Pharmacy, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010110, China)
Choerospondias axillaris, a traditional Chinese medicinal and edible fruit, is reported to have strong biological activity and various health benefits. To date, 25 compounds including flavones and organic acids have been reported present in C. axillaris. Biological studies have uncovered its cardiovascular, antioxidant, immuno-enhancing, and antitumor activities. This review is focused on the recent advances in research on chemical constituents, pharmacological and biological activity of C. axillaris, which can provide some guidelines for the development of functional foods, medicinal research and utilization of C. axillari in the future.
Choerospondias axillaris; chemical constituents; pharmacological activity; functional foods
TS201.2
A
1002-6630(2014)13-0281-05
10.7506/spkx1002-6630-201413056
2014-06-04
國家自然科學(xué)基金地區(qū)科學(xué)基金項目(81360474)
王曉琴(1976—),女,教授,博士,研究方向為天然藥物品質(zhì)評價與資源利用。E-mail:nywangxiaoqin@163.com
*通信作者:馬超美(1962—),女,教授,博士,研究方向為天然藥品與功能食品。E-mail:cmma@imu.edu.cn