六種天然香辛料的生理活性及研究進(jìn)展

齊程田，扈曉杰，程磊，金澤林，劉云國(guó)*

(1.新疆大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，烏魯木齊 830046；2.臨沂大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山東 臨沂 276000；3.山東正欣食品有限公司，山東 臨朐 262600)

1 概述

香辛料[1]主要來(lái)源于自然界植物的種子、果實(shí)、花蕾、樹(shù)皮，具有強(qiáng)烈的辛香、芳香氣味。我國(guó)的香辛料有著悠久的使用歷史，資源十分豐富。日常生活中最常用的辣椒、花椒、蒜、生姜、肉桂和八角茴香6種香辛料中含有的植物化學(xué)物質(zhì)，在賦予植物芳香氣味的同時(shí)還具有多種生理活性，使它們具有抗氧化、抑菌、抗腫瘤等功效。

全球癌癥數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示[2]，2018年我國(guó)新發(fā)癌癥多達(dá)4285033例，約占全球癌癥發(fā)病率的23.7%。近年來(lái)對(duì)香辛料的研究表明，香辛料提取物具有的藥用價(jià)值可直接用于疾病治療中，這為當(dāng)前藥物和保健品的開(kāi)發(fā)提供了新的思路。本文選取生活中常用的香辛料進(jìn)行介紹，旨在為香辛料的綜合利用提供依據(jù)。

2 6種天然調(diào)味香辛料的主要成分及生物活性

2.1 辣椒

辣椒(CapsicumannuumL.)為世界范圍內(nèi)種植的茄科辣椒屬植物，是目前市場(chǎng)上最主要的調(diào)味香辛料之一。作為辣椒的主產(chǎn)國(guó)，我國(guó)2018年干辣椒的年產(chǎn)量為32129噸，居世界第一。

辣椒中含有多種化學(xué)物質(zhì)。以紅色尖椒為例，其中含有水、維生素、辣椒堿、礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)、糖等[3]。這些化學(xué)成分具有多種生理活性，例如，辣椒醇和胡蘿

卜素類(lèi)似物具有殺菌、抗菌作用；維生素C可以消化多余的膽固醇，從而預(yù)防膽結(jié)石。近年來(lái)對(duì)于辣椒的研究主要集中在辣椒素上，這是因?yàn)槔苯匪卦谔峁├苯防蔽兜耐瑫r(shí)，還可以應(yīng)用于腫瘤的治療。

Mao等[4]的研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)辣椒素處理的食管鱗癌(ESCC)細(xì)胞的葡萄糖消耗和乳酸產(chǎn)量均有下降。同時(shí)檢測(cè)到己糖激酶2(腫瘤糖酵解中發(fā)揮重要作用的物質(zhì))表達(dá)下降，這證明辣椒素對(duì)腫瘤代謝有一定的影響。Zhu等[5]對(duì)辣椒素處理后的前列腺腫瘤干細(xì)胞進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)辣椒素可以下調(diào)前列腺腫瘤干細(xì)胞的標(biāo)志物，抑制前列腺癌干細(xì)胞的生長(zhǎng)，并且發(fā)現(xiàn)辣椒素還可以抑制Wnt-2的表達(dá)，揭示了辣椒素對(duì)前列腺癌干細(xì)胞的潛在作用及其作用機(jī)制。此外，Zhang等[6]研究表明，辣椒素在不同癌癥類(lèi)型中都表現(xiàn)出了強(qiáng)大的抗癌特性。在辣椒素聯(lián)合常規(guī)化療藥物進(jìn)行癌癥治療時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)辣椒素在提高機(jī)體對(duì)藥物敏感性的同時(shí)還減少了藥物的副作用。但是，由于辣椒素特有的刺激性限制了它的綜合利用，Han等[7]以生育酚聚乙二醇1000琥珀酸酯為乳化劑，采用高壓均質(zhì)法制備辣椒素乳劑。這種辣椒素乳劑具有較好的穩(wěn)定性和較高的抗氧化活性，同時(shí)還減少了辣椒素的累積和釋放。根據(jù)近些年的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，揭示了辣椒中的辣椒素有抑制腫瘤生長(zhǎng)及抗癌的作用，這為日后臨床研究和藥品開(kāi)發(fā)提供了依據(jù)。

2.2 花椒

花椒(ZanthoxylumbungeanumMaxim.)屬蕓香科花椒屬灌木、木質(zhì)藤本或小喬木，世界各地約有200余種。我國(guó)花椒主要分布云南、河北、山西等地。花椒在作為香辛料的同時(shí)還具有藥用價(jià)值[8]，這是因?yàn)榛ń分懈缓喾N化學(xué)物質(zhì)，以花椒香氣的表征物質(zhì)揮發(fā)油來(lái)說(shuō)，它是由烯類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酯類(lèi)等多種揮發(fā)性成分組成的[9]。

近年來(lái)，專(zhuān)家學(xué)者對(duì)花椒提取物進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)并取得顯著效果，石雪萍等[10]采用熱板法考察花椒的鎮(zhèn)痛作用，采用二甲苯致炎法考察花椒堿的抗炎作用，使用低分子右旋糖酐-40誘發(fā)小鼠皮膚瘙癢，從而研究花椒的止癢作用。結(jié)果表明，花椒生物堿有較強(qiáng)的鎮(zhèn)痛作用，高濃度的花椒生物堿對(duì)二甲苯導(dǎo)致的小鼠耳腫脹有著明顯的緩解作用。同時(shí)也可以緩解由分子右旋糖酐-40誘發(fā)的小鼠皮膚瘙癢。Wang等[11]將哮喘小鼠設(shè)置為卵清蛋白處理組、卵清蛋白和按照小鼠體重配比的花椒籽油(2 g/kg)處理組以及空白對(duì)照組。在處理后24 h至14 d內(nèi)對(duì)小鼠進(jìn)行觀察。采用酶聯(lián)免疫吸附法檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)花椒籽油可通過(guò)降低炎癥細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)水平，減輕肺組織損傷，這表明花椒籽油可以緩解由哮喘引起的肺部炎癥和肺部組織損傷。除動(dòng)物實(shí)驗(yàn)外，為探究花椒水提取物是否具有改善魚(yú)尾紋的作用，Zeng等[12]征集了20名35～60歲的女性志愿者進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)，參與者一側(cè)眼角使用含有2%花椒水提取物的配方，另一側(cè)的眼角不進(jìn)行處理，作空白對(duì)照，30 d內(nèi)分別對(duì)志愿者的皮膚粗糙度、皮膚彈性等多個(gè)方面進(jìn)行測(cè)評(píng)，驗(yàn)證了2%的花椒水提取物起到了改善魚(yú)尾紋的作用，這為花椒應(yīng)用于研制皮膚病、哮喘藥物以及化妝品開(kāi)發(fā)方面提供了依據(jù)。

2.3 蒜

蒜(AlliumsativumL.)又稱(chēng)蒜頭、獨(dú)頭蒜、胡蒜等，為一年生或兩年生的草本植物，百合科蔥屬蒜的鱗莖[13]。大蒜因其食藥兩用性在我國(guó)已經(jīng)有近千年的使用歷史。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，大蒜中含有的各類(lèi)化學(xué)物質(zhì)賦予了其藥性，如大蒜中的巰基化合物，它在強(qiáng)化機(jī)體免疫力的同時(shí)，還可以清除致癌物質(zhì)；大蒜中含有的有機(jī)鍺化合物可激活自然殺傷細(xì)胞和巨噬細(xì)胞；大蒜中特有的大蒜素有止疼、促進(jìn)潰瘍愈合的功效，在近期的研究中證明了大蒜還具有對(duì)前列腺增生的抑制和促進(jìn)脂肪分解的作用。有關(guān)大蒜中含有的主要化學(xué)成分分類(lèi)及功效見(jiàn)表1。

表1 大蒜的化學(xué)成分、分類(lèi)及功效Table 1 The chemical components, classification and functions of garlic

根據(jù)Jiang等[19]的研究，發(fā)現(xiàn)大蒜素能有效減少炎癥因子的分泌和減少中性粒細(xì)胞的遷移，具有抗炎、抗微生物、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)等多種生物活性，證明大蒜中的大蒜素是一種可以止疼、促進(jìn)潰瘍愈合的有效成分。近幾年的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，大蒜具有良性前列腺增生以及促進(jìn)機(jī)體脂肪分解的作用，如Chung等[20]對(duì)小鼠進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)大蒜可以降低前列腺相對(duì)重量比，抑制了AR、DHT的mRNA表達(dá)，這表明大蒜可誘導(dǎo)死亡信號(hào)復(fù)合體的積累和蛋白激酶的激活，降低抗凋亡蛋白的水平，以上現(xiàn)象驗(yàn)證了大蒜具有抑制良性前列腺增生的作用。Shi等[21]用大蒜素處理高脂飲食喂養(yǎng)的小鼠，以此來(lái)確定大蒜素對(duì)脂肪沉積、血液代謝和腸道形態(tài)的影響。結(jié)果表明，大蒜素通過(guò)促進(jìn)脂肪分解和產(chǎn)熱、促進(jìn)血液代謝和腸道形態(tài)以及抑制肝臟脂質(zhì)合成和運(yùn)輸?shù)榷喾矫?，顯著降低了小鼠的體重。此外，大蒜素還改變了小鼠腸道菌群的組成，增加了有益菌的比例。

目前以大蒜為原料開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品在生活中也較為常見(jiàn)，如糖蒜、黑蒜等。尤其是大蒜在經(jīng)過(guò)濕熱處理后得到的黑蒜，可將大蒜中的大蒜素轉(zhuǎn)化為更易被人體吸收的元素，避免了對(duì)人體腸胃刺激的同時(shí)，還提高了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但由于黑蒜發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在技術(shù)方面仍需完善。

2.4 生姜

生姜(ZingiberofficinaleRosc.)又名地辛、百辣云，為姜科多年生草本植物的根莖，在我國(guó)有著悠久的栽培歷史。生姜含有100多種化學(xué)成分，主要成分是揮發(fā)油、姜辣素、二苯基庚烷三大類(lèi)，其主要分類(lèi)及作用功效見(jiàn)表2。

表2 生姜的化學(xué)成分、分類(lèi)及作用功效Table 2 The chemical components, classification and functions of ginger

對(duì)于生姜的研究分為兩個(gè)水平。在細(xì)胞分子水平方面，Ezzat S M等[25]發(fā)現(xiàn)生姜的抗炎作用是通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的活化、對(duì)單核細(xì)胞和白細(xì)胞遷移來(lái)介導(dǎo)的。生姜的抗炎作用是通過(guò)促炎細(xì)胞因子和趨化因子的劑量依賴(lài)性降低和補(bǔ)充總抗氧化能力表現(xiàn)出來(lái)的。生姜還可以起到抗腫瘤的作用，姜辣素在抑制腫瘤轉(zhuǎn)移和防止腫瘤形成新血管方面有顯著療效[26]。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面，Verma S K等[27]應(yīng)用生姜粉對(duì)高固醇的家兔進(jìn)行處理，處理后動(dòng)物的脂質(zhì)氧化明顯降低，纖溶活性明顯增強(qiáng)。然而，生姜并沒(méi)有顯著降低血脂。生姜對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的保護(hù)機(jī)理可能是通過(guò)其清除自由基、抑制前列腺素和纖維蛋白。

生姜因含有抗氧化物質(zhì)而提高了生姜制品的滋味。在食品加工方面，當(dāng)前姜制品多為糖姜片、姜茶、姜酒、調(diào)味姜汁等。近些年對(duì)生姜生物活性成分的研究表明，生姜具有抗炎和抗腫瘤的功效，這為生姜的醫(yī)療保健方面提供了依據(jù)。

2.5 肉桂

肉桂[28](CinnamomumcassiaPresl.)是樟科植物肉桂的干燥樹(shù)皮。肉桂的嫩枝(桂枝)、幼嫩果實(shí)(桂丁)和葉均可供藥用。我國(guó)的肉桂主要來(lái)源于兩廣地區(qū)，作為出口藥材，世界上80%的肉桂都來(lái)源于我國(guó)。肉桂含有多種化學(xué)成分，主要分為三類(lèi)：揮發(fā)性有機(jī)化合物、非揮發(fā)性有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)元素，其具體代表物質(zhì)和生物活性功能見(jiàn)表3。

表3 肉桂的化學(xué)成分及生物活性功能Table 3 The chemical components and bioactive functions of cinnamon

肉桂化學(xué)成分中80%左右是醛類(lèi)，最新研究表明肉桂醛的殺菌、抗菌作用顯著。Albano等[31]發(fā)現(xiàn)桂皮醛與利奈唑胺聯(lián)用能抑制表皮葡萄球菌。通過(guò)共聚焦激光掃描顯微鏡圖像顯示出了肉桂醛對(duì)生物膜的剝離和殺傷作用，證實(shí)了肉桂醛能夠減少表皮葡萄球菌的細(xì)菌浮游生長(zhǎng)，抑制生物膜的形成，并可根除已經(jīng)形成的生物膜。白色念珠菌侵襲是臨床最常見(jiàn)的真菌感染之一，具有嚴(yán)重的耐藥性，因此，必須引入抗白色念珠菌藥物。Chen等[32]研究發(fā)現(xiàn)肉桂醛具有較強(qiáng)的抗菌活性，其中0.26 mg/mL的肉桂醛是處理白色念珠菌的最低抑菌濃度。除了抗菌性外，肉桂醛還有一定的抗氧化活性[33]，可顯著降低人角質(zhì)形成細(xì)胞中活性氧的生成。在小鼠試驗(yàn)中，局部應(yīng)用肉桂醛可以明顯抑制皺紋形成、表皮增生等，證明肉桂醛和含肉桂醛的中草藥制劑可以對(duì)暴露于紫外線下的皮膚有著較強(qiáng)的保護(hù)作用。

我國(guó)作為肉桂的主要出口國(guó)，資源非常豐富。根據(jù)以上研究結(jié)果，證實(shí)了肉桂在化妝品、醫(yī)藥研發(fā)等方面有廣闊的前景，還可以開(kāi)發(fā)許多相關(guān)產(chǎn)品，如防腐劑、殺蟲(chóng)劑等。

2.6 八角茴香

八角茴香(Illiciumverum)又稱(chēng)大茴香，屬于木蘭科八角屬植物。主要產(chǎn)于我國(guó)的廣東、廣西和云南等省。成熟果實(shí)不僅具有獨(dú)特的香氣，還有開(kāi)胃理氣、暖腎散寒等功效[34]。八角茴香的特殊香氣成分是由順式及反式茴香腦、草蒿腦和茴香醛等物質(zhì)構(gòu)成[35]，其他主要成分和生物活性見(jiàn)表4。

表4 八角茴香的天然活性成分、代表物質(zhì)及生物活性功能Table 4 The natural active components, representative substances and bioactive functions of star anise

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)八角茴香具有提高免疫力和延緩疲勞的作用。楊棟林[39]就八角茴香對(duì)運(yùn)動(dòng)小鼠免疫功能的影響進(jìn)行研究，當(dāng)實(shí)驗(yàn)小鼠服用八角茴香提取液后，觀察到小鼠的脾小體和生發(fā)中心變大，這表明八角茴香可以促進(jìn)脾小體和生發(fā)中心代謝。研究人員還發(fā)現(xiàn)，八角茴香提取液處理的小鼠和進(jìn)行一般強(qiáng)度訓(xùn)練的小鼠有著相同的效果，即都有促進(jìn)小鼠脾淋巴細(xì)胞增殖反應(yīng)的作用，這表明八角茴香提取液具有提高免疫力的作用。何敬和等[40]對(duì)八角茴香提取液是否具有抗疲勞作用進(jìn)行小鼠驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明，高劑量的八角茴香有延緩疲勞的作用，這是因?yàn)榘私擒钕憧梢栽鰪?qiáng)小鼠的運(yùn)動(dòng)耐力和運(yùn)動(dòng)后血乳酸脫氫酶活力，加快了小鼠肝糖原的積累。此外，八角茴香對(duì)運(yùn)動(dòng)后血乳酸和尿素氮的增加有抑制作用，從而起到減緩疲勞的作用，這為以八角茴香為原料制作保健品提供了思路。

八角茴香具有健胃、促乳和清熱等功效而作為藥材使用。隨著對(duì)八角茴香生物活性成分的深入研究，八角茴香的提取物可廣泛添加到日用品和醫(yī)藥方面。

3 結(jié)論與展望

香辛料因富含植物源化學(xué)成分，利于開(kāi)拓以香辛料提取物為原料開(kāi)發(fā)保健品市場(chǎng)。譬如利用大蒜提取物制作的大蒜素精油膠囊有提高人體免疫力、提高睡眠質(zhì)量等功效。利用生姜提取物制作姜黃素膠囊可起到緩解肌肉酸痛、抗炎的作用，這些都是在市場(chǎng)上比較常見(jiàn)的保健品。此外，香辛料的提取物作為藥物，在治療各類(lèi)疾病方面都起到了較好的療效。

現(xiàn)代提取技術(shù)的不斷提高為香辛料的綜合應(yīng)用提供了便利，但是對(duì)同種香辛料采用不同的提取方法得到的成分含量不盡相同，在提取技術(shù)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面仍需優(yōu)化。本文選取生活中常用的6種香辛料，并綜述了它們的主要化學(xué)成分及生理活性。希望讀者對(duì)香辛料有更全面的認(rèn)識(shí)，為香辛料的綜合開(kāi)發(fā)利用提供一定的參考。