石榴皮中多酚類物質(zhì)的組成提取及活性研究進(jìn)展

李 猛，劉江濤，魏婉倩，周 婉，鮑妮娜，高貴珍

（宿州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，安徽 宿州 234000）

0 引言

石榴為一種藥食兩用水果，在我國種植較為普遍，資源十分豐富，不僅含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，還富含酚類等對(duì)人體保健有利的活性成分。安石榴苷、鞣花酸、沒食子酸、表兒茶素等為石榴多酚物質(zhì)的主要組成成分[1]，具有抗氧化[2-3]、抗腫瘤、抑菌[4-5]、抗動(dòng)脈粥樣硬化、防癌[3，6]、防治心血管疾病[7-8]等功效，適用于醫(yī)藥、食品和化妝品等領(lǐng)域[9]。眾所周知，石榴多酚主要存在于石榴皮中，石榴皮是石榴加工過程的副產(chǎn)物，除少量被作為藥材，大部分均被視為農(nóng)業(yè)廢棄物，既造成資源浪費(fèi)，又會(huì)導(dǎo)致環(huán)境的污染。因此，對(duì)石榴皮的組分進(jìn)行研究，對(duì)其活性成分進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)，在有效利用生物資源和保護(hù)環(huán)境方面具有一定的意義和作用。對(duì)石榴皮中主要活性成分、提取所用方法及生物生理活性加以綜述，旨在為石榴皮的高值化綜合利用提供參考。

1 石榴皮多酚的主要成分

石榴皮提取物復(fù)雜多樣，其中含量最高的為鞣質(zhì)類化合物，占石榴皮總質(zhì)量的30%，以安石榴苷、鞣花酸等為主；而黃酮類化合物約占石榴皮總質(zhì)量的6.65%，其主要有槲皮素、花青素、表兒茶素等，其中尤以花青素含量最高；除此之外，石榴皮中還含有沒食子酸、咖啡酸、阿魏酸等有機(jī)酸類物質(zhì)[10-11]。

1.1 安石榴苷

安石榴苷是石榴中獨(dú)特的酚類成分，具有多種藥理學(xué)功效，目前尚不能被人工合成，只能通過天然提取的方式得到。安石榴苷水解更多依賴于pH值的影響，而非酶促反應(yīng)，最適水解pH值為8[12]，鞣花酸為其體內(nèi)水解產(chǎn)物，可在腸道內(nèi)進(jìn)一步代謝成尿石素。有試驗(yàn)通過高效液相色譜法鑒定石榴皮多酚提取物中的酚類物質(zhì)，其中安石榴苷的含量多達(dá)65.75%[13]。安石榴苷，因其良好的抗氧化性而被廣泛應(yīng)用于食品和化妝品中。

1.2 鞣花酸

鞣花酸具有降血脂、抗氧化、抗癌、抗炎等功效。王一子[14]通過信息生物學(xué)的方法研究發(fā)現(xiàn)，鞣花酸對(duì)子宮內(nèi)膜癌具有一定的抑制功能，而其作用機(jī)理是通過調(diào)節(jié)PI3K信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，鞣花酸能改善因棕櫚酸誘導(dǎo)而造成的H9c2心肌細(xì)胞脂的毒性損傷，其作用機(jī)理或與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-線粒體凋亡通路相關(guān)[15]。除此之外，鞣花酸還可以對(duì)SD大鼠因硫酸鈹導(dǎo)致的脾臟病理組織損傷和脾淋巴細(xì)胞異常增殖等免疫損傷具有一定的保護(hù)作用，這主要依賴于其良好的抗氧化和抗凋亡作用[16]。因此，鞣花酸被廣泛地應(yīng)用于保健食品、藥品和化妝品中。

2 石榴皮多酚的提取方法

植物體內(nèi)多酚類物質(zhì)的種類較多，隨著研究不斷的深入，在傳統(tǒng)提取的基礎(chǔ)和新技術(shù)的開發(fā)改造上，機(jī)械化學(xué)輔助提取、超聲提取、微波輔助提取、超臨界流體萃取法和酶解輔助提取等更加便捷、有效、經(jīng)濟(jì)的提取技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其聯(lián)合使用也被逐漸發(fā)掘并應(yīng)用。

2.1 機(jī)械化學(xué)輔助提取

機(jī)械化學(xué)輔助提取是利用機(jī)械粉碎及固相化學(xué)助劑的使用。機(jī)械粉碎是指使植物材料微粉化，促進(jìn)細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞，以此使顆粒比表面積增加，而固相化學(xué)助劑則是與所要提取成分反應(yīng)，使其在提取劑中的溶解度增加，從而使所要提取的成分暴露，而達(dá)到增加提取率的目的。Rincón E等人[17]利用機(jī)械化學(xué)法提取了地中海藥用月桂中的多酚類物質(zhì)。李大剛等人[18]分別使用3種提取方法對(duì)茶多酚進(jìn)行了提取工藝的探究，發(fā)現(xiàn)機(jī)械化學(xué)法對(duì)茶多酚的提取率＞微波輔助提?。境曒o助提取。機(jī)械化學(xué)輔助提取既可減少提取所有時(shí)間，又能很好地提高提取效率，且可利用水作為溶劑在常溫下完成提取。

2.2 超聲提取

超聲提取是利用高頻波的引入導(dǎo)致溶質(zhì)-溶劑混合物的擾動(dòng)，以此使細(xì)胞結(jié)構(gòu)破裂和溶劑擴(kuò)散，從而有利于細(xì)胞內(nèi)的活性成分溶解到溶劑中。與傳統(tǒng)浸提技術(shù)相比其操作簡單，不僅大大縮短了提取時(shí)間還具有很高的萃取率，同時(shí)對(duì)活性成分損傷小，且能夠減少有效成分的降解或褪色，適用于植物多酚的提取中。鄧永等人[19]利用超聲提取石榴皮多酚，并與傳統(tǒng)浸提法進(jìn)行比較，證明了超聲提取不僅大大減少了提取時(shí)間，且提取率也得到了提高。

2.3 微波輔助提取法

微波輔助提取是采用高頻電磁波穿過萃取媒質(zhì)，具有極強(qiáng)的細(xì)胞破壁能力，能使有效成分得到充分釋放，微波提取與傳統(tǒng)的提取方法和超聲輔助提取相比，微波輔助提取可以在短時(shí)間內(nèi)提取植物代謝物，且更環(huán)保節(jié)能。張麗君等人[20]利用4種提取方法（超聲提取、酶輔助提取、微波提取和索氏提?。?duì)石榴皮中黃酮類物質(zhì)提取并進(jìn)行比較，結(jié)果表明微波輔助法提取效率最高。

2.4 超臨界流體萃取法

超臨界流體萃取，是一種使用超臨界流體（如CO2）作為提取溶劑以獲取生物活性物質(zhì)的技術(shù)。此外，鑒于其是在沒有光和氧氣的情況下進(jìn)行的，超臨界流體萃取可顯著減少氧化，同時(shí)在其使用過程中溫度較低，因此對(duì)熱敏性天然產(chǎn)物的提取較為適用。該方法具有提取效率高、無氧化損失及純天然、無化學(xué)污染等優(yōu)點(diǎn)，但由于高壓造成的工業(yè)化成本限制了其大規(guī)模應(yīng)用。顏雪琴等人[21]采用超臨界流體萃取法提取石榴皮中的原花青素，通過對(duì)提取工藝的優(yōu)化，最終得原花青素的提取率達(dá)3.40%，且具有較高的純度。

2.5 酶輔助提取

酶輔助提取是根據(jù)植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成加入相應(yīng)的酶降解細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)并促進(jìn)內(nèi)部物質(zhì)的釋放，與機(jī)械處理相比，其更有效地破壞了細(xì)胞壁，并且可以減少活性化合物的損失[22]。Mushtaq M等人[23]在pH值6.7和溫度41℃下將3.8%的雞尾酒酶引入石榴皮預(yù)處理85 min，提取效率比傳統(tǒng)溶劑提取高3倍。

3 石榴皮多酚的生物學(xué)活性及其應(yīng)用

石榴皮多酚具有很多生物學(xué)功效，已應(yīng)用于食品、醫(yī)藥及化妝品等領(lǐng)域。

3.1 抗氧化性

抗氧化表現(xiàn)的作用具有較多可能，其主要表現(xiàn)為強(qiáng)還原性，更容易與氧反應(yīng)，與過氧化物作用阻礙氧化過程，且對(duì)自由基的清除和一些金屬離子發(fā)生螯合反應(yīng)等作用，從而減少氧化損失，主要應(yīng)用于保鮮和抗衰老化妝品方面。石榴皮多酚較強(qiáng)的抗氧化活性歸因于其含有大量的酚羥基。曹云剛等人[24]考查了水解豌豆蛋白和石榴皮提取物協(xié)同作用于脂肪氧化，發(fā)現(xiàn)具有一定的抑制作用。Drini Z等人[25]研究了石榴皮提取物對(duì)石榴籽油氧化穩(wěn)定性的影響發(fā)現(xiàn)，石榴皮提取物可以提高葵花籽油品質(zhì)和穩(wěn)定性；Turgut S S等人[26]將石榴皮提取物添加到牛肉丸中，證實(shí)在冷凍貯藏的過程中石榴皮提取物能有效減緩油脂和蛋白的氧化；李穎[27]研究發(fā)現(xiàn)石榴皮提取物可以清除自由基，而使肉制品中的脂肪和蛋白氧化得到抑制，達(dá)到改善肉制品品質(zhì)的作用。有研究比較包括石榴皮多酚在內(nèi)的3種天然抗氧化劑對(duì)棕櫚油、菜籽油及大豆油的抗氧化效果，其中石榴皮多酚的效果最好，可作為新型的天然抗氧化劑應(yīng)用于食用油加工行業(yè)[28]。隨著對(duì)多酚類物質(zhì)抗氧化性能的研究深入，石榴皮多酚已經(jīng)被作為一種天然抗氧化逐漸應(yīng)用于化妝品和食品品質(zhì)改善及保藏方面。

3.2 抑菌

袁麗等人[29]研究表明，石榴皮多酚可治療腸道疾病，尤其是由細(xì)菌感染所導(dǎo)致的，這主要取決于其良好的抑菌效果，如痢疾桿菌、葡萄球菌和大腸桿菌等。Yuan G和Wu A J等人[30-32]在研究其對(duì)蝦和魚保存和貯藏方面的應(yīng)用時(shí)發(fā)現(xiàn)，石榴皮多酚可在一定程度上延長保質(zhì)期，同時(shí)還能保持物質(zhì)的營養(yǎng)和口感。Wu W F等人[33]利用石榴皮水提物對(duì)沙門氏菌和腸炎沙門菌進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，其對(duì)沙門氏菌具有良好抑制作用。同時(shí)，洪軍等人[34]利用石榴皮提取物對(duì)5種食源性致病菌進(jìn)行體外抑菌試驗(yàn)，結(jié)果均具有良好的抑制效果，表明石榴皮提取物可以用作食品保鮮劑，這為石榴皮在食品中用作潛在的防腐劑和保鮮劑奠定了一定的基礎(chǔ)。

3.3 消炎

石榴皮提取物具有良好抗炎功效。Gonzalez-Trujano M E等人[35]研究表明，石榴皮提取物不僅可以降低疼痛感，還對(duì)因酒精引起的胃損傷有一定的緩解作用；Du L等人[36]考查石榴皮多酚對(duì)RAW264.7巨噬細(xì)胞抗炎作用研究顯示，其具有一定的抗炎癥的作用，且其作用機(jī)理或與抑制MAPKs的活化有關(guān)；杜琳[37]研究還表明，石榴皮多酚可以降低和抑制促炎細(xì)胞因子的分泌和基因表達(dá)；此外，石榴皮多酚還具有抗痤瘡的作用[38]?？梢?，石榴皮多酚在抗炎方面及相關(guān)疾病的治療上具有巨大的潛力。

3.4 預(yù)防癌癥及抗腫瘤作用

有研究表明，石榴中的果汁和分離的果皮提取物對(duì)前列腺癌細(xì)胞系的增殖、分布和集落形成具有抑制作用，且石榴皮中的水提取物具有更強(qiáng)的抗癌作用[39]。Shukla S等人[40]研究發(fā)現(xiàn)，石榴皮多酚能夠具有改變前列腺癌細(xì)胞DU145的細(xì)胞周期的作用；Song B等人[41]研究發(fā)現(xiàn)，抑制肝癌細(xì)胞HepG2生長的機(jī)理為石榴皮多酚可阻斷細(xì)胞周期并誘導(dǎo)線粒體凋亡；除此之外，石榴皮提取物還可有效地抑制乳腺癌細(xì)胞、卵巢癌細(xì)胞和肺腺癌細(xì)胞等[42]。以上研究表明，石榴皮多酚在抑制腫瘤及抗癌方面的具有巨大的潛力。

3.5 保護(hù)心腦血管

動(dòng)脈粥樣硬化易引起心腦血管疾病，而高血脂癥是其主要誘因。石榴皮中富含的有效成分，可以調(diào)節(jié)如動(dòng)脈粥樣硬化等代謝紊亂疾病中的脂質(zhì)代謝，從而起到緩解疾病的發(fā)展，而其作用機(jī)理或與氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)的改善有關(guān)，以此通過降血脂而最終達(dá)到保護(hù)心血管的作用[43-44]。趙芮琪[45]對(duì)高脂飼料喂養(yǎng)的SD大鼠研究發(fā)現(xiàn)，其具有一定的降血脂和減低體重的功效；Aviram M等人[8]研究發(fā)現(xiàn)，石榴皮提取物具有抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用；同時(shí)石榴皮提取物還具有改善高血脂癥的作用[46]。除此之外，石榴皮多酚還可有效調(diào)節(jié)血液中與引起心腦血管疾病有關(guān)的各項(xiàng)指標(biāo)水平，從而能有效抑制心血管疾病的發(fā)生。

3.6 其他作用

石榴皮多酚除了具有上述生理功能外，許多研究還發(fā)現(xiàn)其具有減肥、降血糖、保護(hù)神經(jīng)等功能。

3.6.1 減肥

肥胖是由于體內(nèi)脂肪積累過多所導(dǎo)致，不僅造成身體上的不便，且多種疾病的發(fā)生與其有關(guān)，所以降脂減肥是當(dāng)今社會(huì)比較關(guān)注的問題。研究表明，石榴皮多酚具有良好的降脂效果，王周[47]研究發(fā)現(xiàn)其對(duì)α-淀粉酶具有明顯的抑制效果；Hosseini B等人[48]研究發(fā)現(xiàn)，其可明顯降低血清葡萄糖和總膽固醇的表達(dá)水平，并且使高密度脂蛋白膽固醇的表達(dá)得到增加，說明了石榴皮提取物有一定的降脂減肥作用，并可減少與肥胖相關(guān)疾病的發(fā)生；這些研究發(fā)現(xiàn)不僅表明石榴皮對(duì)減脂瘦身有一定作用[49-50]，或有可能對(duì)高脂血癥的臨床治療具有較大的幫助。

3.6.2 降血糖

研究發(fā)現(xiàn)，石榴皮多酚對(duì)糖尿病大鼠模型腎臟病變有一定的保護(hù)作用，或可用于糖尿病及其并發(fā)病的治療[51]。此外，石榴皮提取物對(duì)α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的活性抑制[52]，可為石榴皮多酚用作管理Ⅱ型糖尿病和邊緣患者血糖水平奠定一定的基礎(chǔ)。

3.6.3 改善記憶

楊成武[53]研究認(rèn)為，安石榴苷可以有效調(diào)節(jié)阿爾茨海默病小鼠的腸道菌群，從而顯著改善其認(rèn)知功能，這表明安石榴苷或可作為一種改善阿爾茨海默病患者認(rèn)知功能的潛在中成藥。

4 結(jié)語

石榴皮富含豐富的多酚物質(zhì)，具有良好的生理活性及藥用價(jià)值，通過現(xiàn)階段的研究結(jié)果，石榴皮多酚在食品等眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?，而在石榴的生產(chǎn)加工過程中，石榴皮尚未得到很好的利用。而石榴中的多酚類物質(zhì)主要存在于石榴皮中，若能夠有效地利用石榴皮中的多酚物質(zhì)，既可提高資源的利用和環(huán)境的保護(hù)，又能提高石榴產(chǎn)業(yè)的附加值。因此，對(duì)石榴皮高活性多酚類物質(zhì)的研究具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。