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荔枝果肉的主要活性物質及其健康效應研究進展

2019-06-17 03:13張名位董麗紅張瑞芬
食品科學技術學報 2019年3期
關鍵詞:酚類花青素荔枝

張名位, 董麗紅, 張瑞芬

(廣東省農業科學院 蠶業與農產品加工研究所/農業農村部功能食品重點實驗室/廣東省農產品加工重點實驗室, 廣東 廣州 510610)

荔枝(LitchichinensisSonn.)為無患子科荔枝屬常綠喬木植物的果實,果肉營養成分豐富、風味獨特,享有“中華之珍品、嶺南果王”的美譽。我國是荔枝的主產國,種植面積和產量均居世界第一,其中廣東省是我國荔枝的主產區,其產量占全國荔枝總產量的50%以上[1]。然而,由于荔枝采收期集中和不耐儲藏,采后極易褐變腐爛,嚴重制約了我國荔枝產業的發展。盡管荔枝果干、果汁等的加工對于緩解鮮銷市場壓力有一定作用,但這些加工方式難以充分體現荔枝作為名優水果的市場價值和優勢。開展荔枝的精深加工利用研究是延長其產業鏈,促進荔枝產業健康發展的必由之路。中醫認為荔枝具有益智、健氣、暖補脾精、溫滋肝血等功效,探明其健康效應的物質基礎和作用機制對指導荔枝精深加工利用具有重要的現實意義。

荔枝作為一種具有傳統藥用價值的珍稀水果資源,其功能活性成分及健康效應的研究受到科學家們廣泛關注。國內外已對荔枝副產物果皮和果核等有了較深入研究,從中鑒定出多種酚類物質,并通過體內外實驗評價了這些化合物的生物活性[2]。為充分挖掘荔枝的高食用價值和提升產品的高附加值,近年來學者們開始對荔枝果肉進行了一些研究。研究已證實,多糖和酚類物質是荔枝果肉的主要活性成分,其酚類物質種類繁多,具有抗氧化、護肝和降血脂的功效;多糖含量豐富,具有抗氧化、抗腫瘤以及增強免疫力等作用[3-5]。本文就荔枝果肉酚類和多糖類活性成分的化學表征及其健康效應研究進展進行綜述,重點總結筆者團隊近年來關于荔枝果肉活性物質的品種分布特征、提取分離方法、化學結構表征、生物活性與作用機制及其加工過程中的變化特征等方面的研究進展,希望為指導荔枝功能性食品精深加工技術及產業發展提供參考。

1 荔枝果肉酚類和多糖類活性物質的化學表征

1.1 酚類物質的化學表征

1.1.1酚類物質的提取分離

酚類物質是植物中廣泛分布的一類次級代謝產物,以游離或結合的形式存在于植物的不同部位。目前,酚類物質的提取多采用溶劑浸提的方法。馮衛華等[6]采用單因素實驗和正交試驗確定了乙醇浸提荔枝果肉酚類物質的最佳工藝條件,以鮮果肉計酚類物質得率為1.39‰,發現影響其得率的主要因素是提取時間,其次是料液比。提取溶劑極性等因素也會影響酚類物質的提取率和抗氧化活性[7-8]。Su等[9]比較了甲醇等不同極性溶劑的80%水溶液對荔枝果肉游離態酚類物質的提取效率,發現80%丙酮的提取效率優于甲醇、乙醇等其他溶劑,以鮮果肉計酚類物質得率為2.11‰,且提取物的氧自由基吸收能力(ORAC)和細胞抗氧化活性(CAA)顯著高于其他溶劑,表明丙酮水混合物是一種高效的荔枝果肉游離態酚類物質提取溶劑;此外,還比較了酸水解和堿水解兩種方法對荔枝果肉結合態酚類物質提取效果的差異,建立了高效分離制備荔枝果肉結合態酚類物質的酸水解提取方法,較堿水解法的酚類物質得率提高了1倍;隨后,該研究者又通過比較不同的大孔樹脂對荔枝果肉酚類物質的吸附和解析效果,確定出HPD- 826為適于其分離純化的樹脂類型及其最佳的吸附和解吸工藝條件,提高提取物中酚類物質的純度[10]。為有效分離不同酚類物質組分,溫葉杰等[11]采用不同極性溶劑分步萃取純化后的荔枝果肉酚類提取物,實現不同酚類物質的有效富集。另有研究者通過硅膠柱層析、凝膠柱層析、聚酰胺柱層析和制備液相等色譜法聯用手段分離純化得到多個荔枝果肉單體酚組分,為后續的結構表征打下基礎[12-14]。

1.1.2酚類物質的組成與結構表征

荔枝果肉的酚類物質構成較為復雜,已有多項研究利用質譜法、核磁共振波譜法等波譜分析手段對其結構進行了表征。Bhoopat等[4]通過HPLC從荔枝果肉中初步鑒定出天竺葵素-3-O-葡糖苷、矢車菊素-3-O-乙?;咸擒蘸涂Х弱<禾堑?種酚類物質。鐘慧臻等[15]通過HPLC/ESI- MS從荔枝果肉中鑒定出原花青素B2、表兒茶素、原花青素三聚體、原花青素二聚體、蘆丁及其同分異構體、蘆丁鼠李糖配體、香蜂云苷- 鼠李糖、香蜂云苷和異鼠李素-3-O-蕓香糖苷11種酚類化合物。Su等[13]采用柱層析結合LC- MS、NMR等手段,首次從荔枝果肉中表征出其主要的酚類化合物成分——槲皮素-3-O-蕓香糖-7-O-α-l-鼠李糖苷,其含量為17.25 mg/100 g(以鮮果肉計)。呂強[14]采用同樣的手段從荔枝果肉中表征出槲皮素-3-O-蕓香糖-(1→2)-O-鼠李糖苷、山奈酚-3-O-蕓香糖-(1→2)-O-鼠李糖苷、異鼠李素-3-O-蕓香糖-(1→2)-O-鼠李糖苷、山奈酚-3-O-蕓香糖苷、異鼠李素-3-O-蕓香糖苷、蘆丁6個黃酮糖苷類化合物,表兒茶素、原花青素B2及其同分異構體、原花青素C1及其同分異構體、原花青素A2及其同分異構體、A-型原花青素三聚體等聚合度為2~6的32個原花青素類化合物。研究表明,荔枝果肉中酚類物質主要為原花青素和黃酮類物質(部分酚類化合物結構見圖1),與荔枝果皮和果核中主要酚類物質的種類相同[16-17],然而,荔枝果肉中還有一些酚類化合物的結構未完全明確,有待進一步研究。

1.槲皮素-3-O-蕓香糖-7-O-α-l-鼠李糖苷;2.蘆??;3.槲皮素-3-O-蕓香糖-(1→2)-O-鼠李糖苷;4.山奈酚-3-O-蕓香糖-(1→2)-O-鼠李糖苷;5.異鼠李素-3-O-蕓香糖-(1→2)-O-鼠李糖苷;6.山奈酚-3-O-蕓香糖苷;7.異鼠李素-3-O-蕓香糖苷;8.表兒茶素;9.原花青素B2;10.原花青素C1;11.原花青素A2。圖1 荔枝果肉主要酚類物質的化學結構Fig.1 Structures of main phenolic compounds in lychee pulp

1.2 活性多糖的化學表征

1.2.1多糖的提取制備

植物中的多糖以游離或者結合的形式存在,研究其結構、生物活性等都需要先對多糖進行分離純化,包括從原料中提取多糖,并進一步除去蛋白質和色素等雜質,再純化出單一多糖的過程。熱水浸提法是一種較傳統的提取多糖的方法,操作簡便、方法溫和,但其得率低,且耗時長[18]。微波和超聲波等物理方法可通過機械、空化等效應破壞植物細胞和細胞膜結構,加快活性物質的溶出,從而被用于輔助提取多糖。相較于傳統方法,微波和超聲波等輔助提取得率高,且可大幅度地提高提取效率[19-20]。此外,由于酶具有高效、溫和、專一性強的特點,纖維素酶、蛋白酶、果膠酶等被越來越多地應用于植物多糖的提取中,可提高多糖的得率及純度。采用超聲微波酶解協同提取法提取荔枝多糖,多糖提取率高達23.31%,比傳統熱水法、超聲法、微波法分別高18.95%、4.37%和17.10%[21]。這些方法都是在熱水浸提的基礎上對原料進行再處理,雖然耗能少、提取率高,但如果條件控制不好,可能會引起多糖的結構變化,影響其活性。

提取的粗多糖中常含有蛋白質、色素、低聚糖及單糖等雜質,影響多糖的純度以及生物活性。脫去游離蛋白的方法有Sevage 法、三氯乙酸法、蛋白酶法等。Sevage 法比較溫和,但需重復多次;三氯乙酸法較為劇烈,易影響多糖的生物活性;酶- Sevag聯合法是一種有效的荔枝多糖脫蛋白方法,脫蛋白率和多糖保留率分別可達到90.97%和75.22%[22]。常用的脫色方法有活性炭法和大孔吸附樹脂法等。大孔樹脂脫色率和多糖保留率分別僅為75.54%和75.43%;活性炭脫色效果較好,但在吸附色素過程中也容易吸附多糖,導致損失率大[23-24]。研究發現,冷電弧- 光催化是一種新的高效快速的多糖脫色方法,脫色率高達91.2%,多糖保留率可達到87.4%,但此技術過程較其他方法復雜,目前在植物多糖中的應用較少[25]。

純化過程是將多糖混合物分離為單一多糖的過程,主要方法有分級沉淀和色譜柱層析。一般先用不同乙醇濃度沉降制備荔枝多糖,然后通過DEAE- 52離子交換柱進行分離,再過Sephadex G- 50凝膠色譜柱進一步純化,得到單一多糖[26-28]。此外,一些新型的方法如微濾、超濾等膜分離技術因具有損耗較少、產物純度高、范圍大等優點,開始被應用于多糖的純化中。

1.2.2多糖的結構特征

多糖的結構分析手段很多,主要包括甲基化分析、Smith 降解、部分酸水解法等化學方法,GC- MS、紅外光譜法、核磁共振波譜法等物理方法。這些方法只能用于分析多糖的一級結構,而高級結構的研究需結合X-衍射、核磁共振、圓二色譜、原子力顯微鏡、電子顯微鏡等方法。

由于多糖結構的復雜性和特異性,不同的提取分離方法會得到不同分子量和組成的多糖。目前,已鑒定出的荔枝多糖級分主要糖鏈結構見圖2。陳衛云[21]用超聲微波酶法提取的荔枝多糖(LCP)為鹵素取代的α-吡喃型多糖,由木糖(Xyl)、鼠李糖(Rha)、核糖(Rib)、甘露糖(Mna)、葡萄糖(Glu)、半乳糖(Gal)和阿拉伯糖(Ara)等單糖組成(物質的量比為1∶4.39∶6.05∶16.07∶65.20∶23.62∶15.25),分子質量為79.2 kDa;熱水浸提法提取的LCP為O-糖苷鍵結合的蛋白多糖,分子質量為60.1 kDa,單糖組成相同,但物質的量比差異很大。Hu等[26]通過DEAE- 52離子交換柱分離出荔枝多糖亞級分LCP50S- 2,分子質量大小為219 kDa,由L-Rha,L-Ara,D-Gal,D-Glu和D-Xyl組成(物質的量比為1∶7.3∶3.06∶15.6∶8.18),主鏈由(1→3)-β-L-Rha,(1→4)-α-D-Xyl,(1→4)-β-D-Glu,(1→4)-α-D-Glu組成,支鏈由(1→6)-α-L-Ara和(1→6)-β-D-Gal組成(圖2(a))。Jing等[27]采用DEAE- 52離子交換柱和Sephadex G- 50凝膠色譜柱分離的荔枝多糖級分LCP50W,分子質量大小為47.2 kDa,骨架主要由 (1→3)-β-L-Rha, (1→6)-α-D-Glc 和(1→2)-α-D-Glc組成,支鏈為末端連接有(1→)-α-L-Ara的(1→2)-α-L-Rha, (1→3)-α-D-Gal和(1→3)-α-L-Mna的3個殘基(圖2(b))。Yang等[28]采用DEAE- 52離子交換柱和Sephacryl S- 400HR凝膠色譜柱分離的荔枝多糖亞級分LPPBa,分子質量大小為2.4×106Da,其可能的分子骨架為→4)-α-D-GalA6Me-(1→6)-β-D-Gal-(1→6)-β-D-Gal-(1→6)-β-D-Gal-(1→,在O-3位連接不同支鏈,分別是α-L-Ara-(1→5)-α-L-Ara-(1→,α-L-Ara-(1→和α-L-Rha-(1→(圖2(c))。

圖2 不同荔枝多糖級分的主要糖鏈結構Fig.2 Main sugar chain structures of different fractions of polysaccharides in lychee pulp

目前關于荔枝多糖結構的報道主要集中在一級結構的解析,高級結構研究報道較少。黃菲等[29]比較了分離的4個荔枝多糖級分的結構特征及溶液行為,結合圓二色譜、原子力顯微鏡和激光粒度儀等手段,發現LP1和LP2為高度分支且有序的球型構象,LP3和LP4為柔性的可彎曲鏈狀,且LP3含有三股螺旋結構。值得注意的是,不同多糖級分的結構差異,導致其在溶液中形態各有不同。LP1 在溶液中呈無規卷曲狀且未發生聚集,LP2- 4則在溶液中有較大的聚集行為。

1.3 荔枝果肉酚類和多糖類活性物質的品種分布特征

荔枝原產于中國,主要分布在我國亞熱帶區域的廣東、廣西、云南、海南、四川、臺灣、福建、貴州和浙江9省。我國荔枝品種大約有200多個,擁有全球最豐富、最優質的品種,包括廣東的三月紅、妃子笑、黑葉、懷枝,掛綠、糯米糍等,福建的狀元紅、陳紫和蘭竹等,四川的大紅袍和楠木葉等主栽品種。

不同區域、不同品種荔枝的多糖和酚類物質等活性成分有較大差異。Zhang等[30]對華南地區13個不同品種荔枝果肉的游離態和結合態酚類物質和抗氧化活性進行分析,荔枝品種酚類物質總含量變幅為101.51~259.18 mg GAE/100 g(以鮮果肉計),主要以游離態存在,占酚類物質總含量的63.1%~91.4%;且荔枝品種的DPPH和FRAP抗氧化能力與其所含總酚含量呈正相關,妃子笑為酚類物質含量和抗氧化活性最高的品種,其次是糯米糍和雞嘴。劉冬等[31]比較10個代表性品種荔枝果肉的ORAC、CAA抗氧化活性以及抗HepG2增殖活性,亦發現妃子笑的活性最好。Lü等[32]分析了我國荔枝主產區32個品種荔枝果肉的酚類物質含量,發現云南褐毛荔的總酚和總原花青素含量遠高于妃子笑、糯米糍等其他品種;從褐毛荔果肉中鑒定出32種原花青素,其中表兒茶素、原花青素B2、原花青素C1和A- 型原花青素三聚體含量占總原花青素含量的84.93%。

孔凡利[33]還分析了廣東省主栽的21個品種荔枝果肉的多糖含量,含量最高的品種為黑葉15.72 g/kg(以干果肉計),最低的品種為丁香0.63 g/kg;除黑葉外,含量較高的還有妃子笑12.97g/kg,糯米糍10.95 g/kg,其余品種的多糖含量分布在2.0~6.0 g/kg。

不同栽培地區的同一品種荔枝也具有營養品質差異,主要是由于不同的農業氣候和土壤條件影響所致,且不同區域的自然條件差異越大,對同一品種荔枝的品質差異影響也越大[34]。因此,不同區域不同或相同品種荔枝活性成分的分布特征研究具有重要意義,可為指導荔枝的消費食用、商業栽培、科學研究等提供依據。

2 荔枝果肉酚類和多糖類活性物質的健康效應

2.1 酚類物質的生物活性

研究已證實,酚類物質是荔枝中的主要功能成分之一。荔枝酚類物質的生物活性已被廣泛研究,具有抗氧化、抗腫瘤、護肝、降血脂等活性。

2.1.1抗氧化活性

體內外實驗研究證實,荔枝果肉酚類物質具有良好的抗氧化活性。Su等[13]發現荔枝果肉酚類提取物具有較強的ORAC和CAA抗氧化活性,且含量最高的單體酚槲皮素-3-O-蕓香糖-7-O-α-l-鼠李糖苷的ORAC和CAA值較兒茶素、表兒茶素、EGC等黃酮類化合物高。隨后,他們又發現,荔枝果肉酚類物質提取物可以顯著增加應激性肝損傷小鼠肝細胞內超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶等自由基清除酶的活性,減少線粒體中ROS的產生,發揮體內抗氧化應激損傷活性[34]。大量研究表明,荔枝果肉酚類提取物抗氧化能力與總酚含量呈正相關,且與其所含酚類物質種類和組成也有重要關系[9, 30-32]。有研究指出,原花青素類是荔枝果肉抗氧化活性的最主要酚類物質,包括原花青素B2、原花青素C1、A-型原花青素三聚體等,這可能與其分子中高程度羥基化結構特征有關[12,32]。

2.1.2護肝活性

鑒于氧化應激與肝病發生發展的密切關系以及荔枝果肉酚類物質呈現出良好的抗氧化活性,研究者采用不同的肝損傷模型對其護肝活性開展了多項研究。Bhoopat等[4]報道,劑量為100 mg/(kg·bw)和500 mg/(kg·bw)富含酚類物質的荔枝果肉提取物能顯著降低CCl4誘導的肝損傷大鼠血清中堿性磷酸酶、谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶水平,同時減少肝細胞凋亡,從而發揮護肝活性。Su等[35]研究表明,200 mg/(kg·bw)的荔枝果肉酚類物質提取物(LPPE)能明顯降低拘束應激引起的小鼠血清和肝臟的氧化應激水平,增加肝臟線粒體呼吸鏈復合酶和ATP酶活性,改善線粒體正常功能,對應激性肝損傷具有保護作用。酒精性肝損傷是因長期大量飲酒所致肝臟損傷性疾病,是一種典型的肝損傷模型。Xiao等[36]采用酒精液體飼料誘導的C57BL/6J小鼠酒精性肝損傷模型,發現250 mg/(kg·bw)和500 mg/(kg·bw)LPPE對小鼠酒精性肝損傷呈現低劑量減輕而高劑量加重的雙向調節作用;而將劑量調整為125 mg/(kg·bw)和250 mg/(kg·bw)后,LPPE呈劑量依賴性減輕酒精引起的肝損傷作用。Xiao等[37]還揭示LPPE保護酒精性肝損傷的可能作用機制:降低酒精引起的小鼠體內氧化應激水平,減少肝臟線粒體氧化損傷引起的細胞色素c向胞漿泄露,從而抑制肝細胞凋亡;改善酒精攝入導致的小鼠腸道微生態失調,增加腸道抗菌蛋白和黏液保護蛋白表達,保護腸黏膜屏障結構,從而減少腸源性內毒素異位引起的肝臟炎癥反應。最新研究發現,表兒茶素、原花青素A2等荔枝富含的單體酚亦表現出一定的肝臟保護活性[38]。

2.1.3改善脂質代謝

近年關于荔枝果肉酚類物質改善脂質代謝作用有一些研究報道。長時間攝入過量酒精可導致酒精性肝病,初期病變以脂肪肝開始,表現為肝臟TG沉積以及血清TG和膽汁酸水平增加等脂代謝紊亂現象。采用酒精液體飼料誘導的C57BL/6J小鼠酒精性肝損傷模型,連續8周灌胃給予250 mg/(kg·bw)和500 mg/(kg·bw)LPPE,發現低劑量LPPE明顯減輕酒精引起的肝臟脂肪變性,降低血清和肝臟TG以及血清膽汁酸水平;而高劑量則較模型組進一步增加小鼠血清和肝臟TG水平以及肝臟脂質沉積,表現出雙向調節脂質代謝作用[39]。高脂膳食是代謝綜合征(MS)發生的重要因素,其中脂代謝紊亂是MS的一個重要表現。采用高脂膳食誘導的脂質代謝紊亂C57BL/6J小鼠模型,連續10周灌胃給予500 mg/(kg·bw)LPPE,發現其能明顯減輕高脂膳食誘導的小鼠肝臟脂肪變性,降低血清TG和TC含量,同時升高HDL- c水平,并從調節miR- 33和miR- 122及其下游靶基因ABCA1、FAS和CPT1a的表達方面揭示其改善脂質代謝的分子作用機制[40]。需要注意的是,相同劑量會產生不同的實驗效果,這可能是與采用的動物模型不同有關。盡管已有報道表明,荔枝果肉酚類物質具有良好的改善脂質代謝活性,但仍需要更多的研究進一步證實,為荔枝降脂功能食品的開發提供依據。

2.1.4其他生物活性

需求情況:今秋用肥較往年延后,農需尚未完全啟動。受近期鉀肥價格高位堅挺影響,下游需求持續放緩,復合肥企業觀望氛圍較濃,采購一般;市場整體交投疲軟,對鉀肥需求不強。

荔枝酚類物質除以上生物活性外,還具有一些其他功效。如富含酚類物質的荔枝果肉提取物對0.5 kGy輻射劑量下的血漿DNA和細菌細胞具有保護作用[41]。荔枝果肉酚類物質能促進肝細胞葡萄糖消耗,降低糖尿病小鼠的空腹血糖,具有潛在的降血糖功效[14]。

2.2 多糖類物質的生物活性

荔枝多糖作為荔枝果肉富含的大分子活性物質,資源豐富且毒副作用小。目前關于荔枝多糖的活性已有許多報道,主要涉及抗氧化、免疫調節活性以及降血糖、抗疲勞、抗腫瘤等。

2.2.1抗氧化活性

體外抗氧化實驗研究表明,荔枝多糖具有良好的清除超氧陰離子自由基、羥基自由基、DPPH自由基能力和鐵離子還原能力,且呈現一定的量效關系[19,21]。荔枝多糖的抗氧化活性與其結構亦密切相關。比較不同濃度乙醇沉淀得到的荔枝多糖級分的抗氧化活性,發現60%乙醇沉淀的多糖級分具有最高的氧自由基消除能力;其結構含有更多的糖醛酸和結合蛋白[42]。荔枝粗多糖(LFP)分離得到的3個級分中LFP3的抗氧化活性最強,紫外光譜分析其為多糖- 蛋白復合物結構,提示結合蛋白可能會提高多糖的抗氧化活性[43]。體內動物實驗研究表明,荔枝多糖可提高肝損傷小鼠肝臟和血清的谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化物歧化酶活力及總抗氧化能力,減少脂質過氧化產物丙二醛的生成,從而降低肝損傷小鼠的氧化應激水平,對肝損傷有一定的保護作用[33]。

2.2.2免疫調節活性

免疫穩態對維持機體健康非常重要,免疫調節失調或異??赡軙е赂鞣N疾病的發生。免疫系統中主要是巨噬細胞、T/B淋巴細胞及細胞免疫因子起調節作用,它們共同對抗原刺激產生反應,形成免疫應答。

體外細胞實驗發現,荔枝多糖能促進脾淋巴細胞和腸系膜淋巴結細胞增殖、NK細胞殺傷活性、巨噬細胞吞噬作用,以及IFN- γ 和 IL- 6等細胞因子的分泌釋放,具有良好的免疫調節活性,且不同結構的荔枝多糖的活性差異較大。表現出較強免疫調節活性的荔枝多糖的結構,可能具有其一級結構的單糖組成中含有更多的半乳糖、甘露糖或糖醛酸;高級結構呈高度分支且有序的球型構象,或含活性結合蛋白等特征[44-45]。體內動物實驗表明,荔枝多糖具有免疫調節作用,能改善環磷酰胺導致的胸腺和脾臟指數下降,促進腸系膜淋巴結細胞和脾淋巴細胞增殖,提高血液中IgA、IgG和IgM以及IL- 6、TNF- α等細胞因子的水平,推測可能是通過觸發腸黏膜免疫來發揮整體免疫調節作用[5, 46]。李雪華等[47]亦證實,荔枝多糖能明顯增加免疫抑制小鼠肝臟和脾臟質量,激活巨噬細胞吞噬功能,促進特異性抗體的產生,增加外周血T淋巴細胞數量,對中樞免疫器官有顯著的促進與改善作用。

荔枝多糖除了抗氧化、增強免疫力的生物功效外,還具有降血糖、抗疲勞、抗腫瘤等作用。荔枝多糖能抑制α-葡萄糖苷酶的活性,調節糖尿病小鼠糖代謝功能,具有降血糖作用[48-49]。荔枝多糖能夠增加糖原儲備,減少運動后尿素氮和乳酸的蓄積,發揮抗疲勞作用[50]。荔枝多糖還可抑制人肝癌細胞HepG2、人宮頸癌細胞Hela和人肺癌細胞A549等腫瘤細胞的增殖,具有潛在的抗癌活性[42, 51]。

3 荔枝果肉酚類和多糖類活性物質加工變化特征

目前果干、果汁和果酒為荔枝主要的加工產品類型[52]。一些學者對荔枝加工工藝中主要營養成分及功能活性變化進行了研究,為指導產品精深加工技術提供理論依據。

3.1 荔枝果肉酚類物質的加工變化特征

荔枝果汁的加工包括去皮、去核、壓榨、過濾、殺菌、濃縮等工序。曾慶帥[53]分析了荔枝汁加工過程中燙漂、榨汁、離心、精濾和超高溫殺菌等主要操作單位對果汁中酚類物質和抗氧化活性的影響,發現各操作單元均造成荔枝汁酚類物質含量和抗氧化活性的降低,且主要集中在燙漂、榨汁和超高溫殺菌操作過程。荔枝果汁在加工和貯藏過程中易發生褐變,多酚聚合可能是果汁褐變的主要因素之一。黃麗等[54]、萬鵬等[55]在研究熱處理對荔枝原汁褐變影響時發現,隨著溫度升高和時間延長,果汁的褐變指數呈上升的趨勢,而總酚含量呈下降趨勢。因此,在滅酶、殺菌等熱處理工序中應盡可能選擇冷加工技術。超高壓處理對荔枝果汁有很好的殺菌效果,同時能鈍化果汁中的食品品質酶,相對較好地保持荔枝果汁中的酚類物質等天然營養成分[53,56]。吳敏[57]研究了不同貯藏條件對荔枝果汁褐變影響,結果表明,隨著貯藏溫度升高,果汁溶解氧濃度越高,酚類物質氧化和抗壞血酸降解引起的非酶褐變指數越高,其中表兒茶素不斷的降解,而蘆丁含量比較穩定,且強光照會加速荔枝汁總酚含量的下降。此外,孫淑夷[58]采用乳酸菌與酵母菌對荔枝汁進行發酵,發現發酵過程中總酚含量以及抗氧化活性逐漸增加。乳酸菌發酵亦能對荔枝果渣中富含的結合態酚類物質進行生物轉化,增加可溶性結合態酚含量[59]。

常規的果汁加工過程造成荔枝果肉酚類物質的大量損失,非熱加工、微生物發酵等新型的加工技術能夠有效減少酚類物質在制汁過程中的損失,低溫避光儲藏有利于保持荔枝汁中酚類物質的穩定。盡管酚類物質是促進人體健康的一類重要的活性物質,然而其褐變造成的色澤變化卻嚴重影響了果汁的感官品質。探究適宜的加工工藝和儲藏手段,提高果汁中酚類物質的穩定性,減少其聚合沉淀和褐變是荔枝也是其他高酚類物質果汁加工的重要研究方向。

3.2 荔枝果肉多糖的加工變化特征

干制是荔枝最主要的加工技術,除傳統日曬干燥外,熱風干燥、真空冷凍、真空微波以及熱泵干燥等現代干制方式亦廣泛應用到荔枝干的生產加工中。值得注意的是,干制加工能使荔枝果肉多糖分子發生裂解,分子質量降低,且含有更多的糖醛酸和半乳甘露聚糖結構,因此,具有更強的抗氧化和抗腫瘤細胞增殖活性[51,60]。不同的干制方式因溫度、時間等干制條件的不同,對多糖的結構和活性的影響會有差異。黃菲等[61-62]比較了真空冷凍干燥、真空微波干燥、熱泵干燥和熱風干燥4種干制荔枝果肉中多糖的結構和生物活性,結果表明,4種多糖的分子質量無顯著差異但組成不同,真空冷凍多糖的中性糖、蛋白質和糖醛酸含量最高,真空微波多糖的最低,熱風和熱泵多糖的含量介于兩者之間,真空冷凍和真空微波多糖主要由葡萄糖組成,而熱風和熱泵多糖主要由半乳糖組成;4種多糖均具有免疫調節活性,但熱風和熱泵多糖的活性更強。張君慧等[63]的研究也證明了熱風干燥的荔枝多糖比真空微波干燥的抗氧化能力和降血糖效果更好。盡管真空冷凍和真空微波干燥的荔枝果肉很好地保持形狀、顏色、香味等物理特性,但熱風和熱泵干燥的荔枝具有更好的功能特性,熱風- 熱泵聯合干燥技術能發揮更大的優勢[64]。此外,Lin等[65]利用微生物將荔枝多糖進行生物轉化后,不僅提高其抗氧化活性,而且能夠促進保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的生長,具有益生作用。

由荔枝多糖的加工特性研究可以發現,與其他熱敏性物質不同,干制加工不僅沒有造成多糖的損失,反而增加其生物活性,且這一作用與具體的干制工藝和加工溫度等因素密切相關。作為一種季節性強、地理分布和采收期高度集中、儲藏保鮮難度非常高的地域性特色水果,迄今為止,在荔枝大量上市的季節,干制依然是緩解鮮銷市場壓力、延長貨架期的最主要手段。因此,優化干制技術,加工高品質果干也是荔枝加工產業的重要發展方向。

4 總結與展望

本文系統地闡述了荔枝果肉酚類和多糖類活性物質的化學表征、生物活性以及其加工變化特征。荔枝果肉酚類物質種類繁多,主要為原花青素和黃酮類物質,其中槲皮素-3-O-蕓香糖-7-O-α-l-鼠李糖苷含量最高;荔枝多糖是由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖、核糖等單糖組成的雜多糖,結構復雜且含有多個不同級分。不同品種荔枝果肉酚類和多糖類物質的含量具有較大的差異,以妃子笑、糯米糍等常見品種為佳?;钚晕镔|的健康效應與其化學結構密切相關,荔枝果肉酚類物質的生物活性主要表現在抗氧化、護肝和改善脂質代謝作用方面;多糖具有抗氧化、免疫調節等主要活性。此外,荔枝在制汁、干燥和發酵等加工過程中會影響酚類物質和多糖的含量、組成和結構以及生物活性等特征。

目前,盡管對荔枝果肉活性物質的分離純化、結構表征以及生物活性等方面開展了一些研究,但是,仍存在很多問題亟待研究和完善。

1)荔枝果肉酚類物質的化學組成及生物活性機制。由于荔枝果肉含糖量高,酚類成分的分離純化難度相對較大,目前尚有很多酚類成分的化學結構并沒有明確。近年的研究認為,植物活性物質發揮藥理活性的往往不是某種單一的化學成分而是一組成分群共同作用的結果。目前研究荔枝果肉多酚護肝、降脂等生物活性時,采用的是含有多種酚類物質的混合提取物,其有效的酚類成分尚不明確,可以通過中藥藥效學“等效成分群迭代反饋篩選策略”,確定出更接近提取物作用效果的有效酚類成分群。

2)荔枝果肉多糖的精細化學結構及其構效關系。多糖的結構復雜,其一級和高級結構共同決定著多糖的生物活性,盡管現有的研究對荔枝果肉多糖級分的一級結構特征進行了解析,但其高級結構與生物活性的關系還不十分清楚。因此,應該建立多種方法聯用的新技術,對荔枝果肉多糖各級分的一級結構和高級結構進行全面解析;比較各級分的生物活性差異,結合其結構和生物活性分析其潛在的構效關系,明確其特征基團和空間構象,以此通過對相關多糖結構進行定向修飾來提高其生物活性。

3)荔枝果肉多糖生物活性的分子機制。多糖是一類不能被人體直接消化吸收的大分子活性成分,盡管現有的很多研究通過體外培養巨噬細胞等免疫細胞的方法對荔枝多糖免疫調節活性開展研究,但多糖能否以其現有的狀態被機體吸收從而產生與免疫細胞間的相互作用受到很多學者的質疑。多糖與腸道微生物的相互作用為多糖生物活性的闡釋打開了另一扇門。通過研究荔枝果肉多糖對腸道菌群構成影響以及經腸道微生物酵解生成的代謝產物,探究其對腸黏膜免疫穩態的保護作用,以期揭示其發揮免疫調節作用的分子機制。

4) 荔枝活性物質的加工變化特征。荔枝在制汁、干燥和發酵等加工過程中酚類和多糖等活性物質會發生變化。目前,加工對酚類物質的影響研究僅停留在總酚及個別單體酚的報道,還需對不同存在形式的酚類物質及其組成進行全面研究;加工能改變多糖結構和活性,但其內在機理尚需進一步研究。通過分析不同加工條件下荔枝果肉中多糖水解酶、多酚水解酶、糖醛酸酶、蛋白水解酶等酶促反應和非酶促反應(如美拉德反應)對酚類物質的組成與結構特點,以及多糖的理化性質與一級和高級結構特征的影響,明確荔枝主要活性物質的加工變化特征與調控機制,可以為創建以荔枝果肉酚類和多糖類等活性物質為功能成分的荔枝健康食品精深加工技術提供依據。

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