棗果的抗氧化活性成分研究進展

梁榮，吳繼紅，周祥山，王東亮，勞菲，廖峰，孟苓鳳，郭興峰，*

（1.聊城大學農學院，山東聊城252000；2.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京100083；3.東阿阿膠股份有限公司國家膠類中藥工程技術研究中心，山東聊城252201）

棗（ZiZyphus jujube Mill）是鼠李科（Rhamnaceae）棗屬植物，在我國資源豐富、栽培歷史久遠，可追溯到4 000 多年以前[1]。棗屬植物環境適應性強，在我國各個地區均有分布，特別是在黃河流域廣為栽培[2]。棗果鮮香可口、營養豐富，歷來就被人們視為滋補佳品。在中醫學中，以棗入藥已有一千多年的歷史，其性溫、味甘，具有補脾健胃、生精益氣、調和諸藥等多種功效。隨著各種檢測方法的發展與進步，棗果中的營養成分和保健價值越來越受到關注。研究表明，棗中富含糖類、脂肪、礦物質（鈣、鐵、磷等）、氨基酸以及多種維生素，特別是VC的含量高達400 mg/100 g~600 mg/100 g鮮果重，穩居栽培類水果之首[3-4]。目前為止，研究人員已經對多種棗果的營養成分進行了分析測定，例如Wang 等[5]對比分析了15 種棗果的糖類、有機酸和礦物質；牛繼平等[6]采用原子吸收光譜測定了大棗中微量金屬元素的種類。棗果兼備營養和保健功能，素有“營養保健丸”之稱，深受人們的喜愛。棗中除了含有多種營養成分外，還富含很多生理活性物質，包括多糖、黃酮、多酚等[7-8]。由于這些生理活性成分的存在，使棗果具備增強免疫力、降血壓、抗衰老、抗氧化、抗輻射抗癌等諸多功效[9]。

1954 年，Harman 博士提出了著名的“自由基理論”，認為許多嚴重疾病的根源是自由基和氧化應激引起的氧化損傷。近年來，有學者證實許多疾病的產生與自由基有關，如癌癥、帕金森病和心血管疾病等[10-11]。正常狀態下，機體的氧化與抗氧化體系處于動態平衡狀態，當自由基過度產生時這種平衡就會被打破，導致機體處于氧化應激狀態而遭受氧化損傷[12]。機體能夠通過內源性抗氧化酶系統、內生非酶類抗氧化系統和外源性抗氧化劑3 個方面對抗自由基過度積累引起的氧化損傷[13-14]。一些具有抗氧化功能的營養保健品能夠協助機體維持細胞氧化還原系統的平衡狀態[15]。特別是存在于動植物原料中的天然抗氧化成分，是一類優質的抑制氧化損傷的內源性抗氧化劑替代品[16-17]，并且因其較高的安全性而受到越來越多的關注。作為一種營養健康食品，棗果富含多糖、黃酮、多酚等多種抗氧化活性成分[18-19]。目前已有諸多有關棗果抗氧化功能因子的研究，本文在已有研究基礎上，對棗的抗氧化活性成分進行了分析和綜述，為棗果的開發、利用提供理論基礎。

1 棗果多糖

多糖是一種聚糖，由20 個以上分子單糖及糖醛酸縮合而成，廣泛分布在自然界中，是生命有機體的重要組成成分，對維持生物體的細胞功能與生命活動具有重要作用。近年來，很多研究人員致力于從各種果蔬中獲取天然多糖，并發現多糖具有抗氧化、抗腫瘤，提高免疫力等多種功效[20]。其中，棗果含有豐富的糖類，大部分的棗多糖為水溶性的中性多糖或酸性多糖，具有較好的抗氧化活性。目前為止，已有較為成熟的棗多糖提取方法，并且對其抗氧化功能做了研究測定。

1.1 棗果中多糖的提取、分離純化和測定

棗果中多糖的提取、分離純化以及多糖性質的鑒定是多糖研究的重要過程，一般多糖的具體研究步驟如圖1。

圖1 棗果多糖的研究流程Fig.1 Polysaccharide study procedures of jujube fruit

最基本的提取棗多糖方法為水提醇沉法，此外還有堿提法、酶提法、超聲提取法等。研究中為了最大限度的提高多糖得率，往往將幾種方法聯合使用。Wang等[21]應用水提醇沉法提取臨澤小棗多糖，當料液比為1 ∶20（g/mL）、溫度80 ℃時，提取90 min 后棗多糖得率可達5.72%。Ji 等[22]優化了微波輔助雙水相提取木棗多糖的工藝，采用29%的乙醇和15%（NH4）2SO4，當提取時間為38 min、料液比為1 ∶30（g/mL）、微波功率為70 W 時，多糖得率為8.18%。通過不同的研究結果發現多糖提取率具有較大差異，這可能與所用的棗果原料的品種、產地以及提取方法的不同有關。對棗多糖粗提物進行分離純化能有效提高棗多糖的生理活性。由于棗多糖提取液中的蛋白質不易清除，因此脫蛋白過程是多糖純化過程中最重要的步驟。目前，棗多糖脫蛋白的常用方法包括Sevag 法、三氯乙酸法、鞣酸法等[23]。其中Sevag 法效率較高，是實驗室常用的方法，然而在工業生產中較難推廣應用。此外，有研究證明酶法脫蛋白對多糖的損失較小且蛋白脫除率較高，如李志洲等[24]采用胰蛋白酶脫除紅棗多糖中的蛋白，脫除率可達98.6%。然而酶法除蛋白需要篩選適宜的酶類并且會引入新的蛋白，目前為止Sevag 法仍然是最常用和最經典的多糖脫蛋白方法。分離純化后的多糖需要進行一系列的分析測定，如含量、化學組分、結構等。值得注意的是多糖的結構比較復雜，因此很難獲得高純度的具有單一分子結構的多糖，因此常采用分級分離的方式獲得不同構型的組分，而后對各組分進行分析檢測[25]。例如，Li 等[26]應用DEAE-SepharoseCL-6B 和SephandexG-200 對江西小棗多糖進行純化，而后測定其分子量為1 400 kDa，含有鼠李糖、阿拉伯糖以及半乳糖，經過檢測3 種糖的摩爾比為1 ∶2 ∶8。

1.2 棗果中多糖的抗氧化活性研究

由于很多疾病的發生與機體抗氧化系統和自由基代謝失衡有關，因此開發各種抗氧化劑對人體健康具有重要作用。研究發現，棗多糖在不同的抗氧化體系均表現出了一定的抗氧化能力，能夠成為潛在的天然抗氧化劑來源。

棗多糖通過減少和清除自由基起到抗氧化作用是目前研究的熱點。體外實驗表明，新疆紅棗多糖對O2-·、·OH 具有清除能力[27]。Zhang 等[28]發現木棗粗多糖能夠有效清除DPPH·。Chang 等[29]發現紅棗多糖的O2-·清除能力強于·OH 清除能力強，說明棗多糖對不同種類的自由基清除存效果在差異。此外，從冬棗、臺灣青棗等原料中分離提取的多糖也表現出了很好的體外自由基清除效果[30-31]。棗多糖在體內同樣具有良好的抗氧化活性。大棗多糖能夠降低小鼠血液及組織中丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量，增加超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和谷胱甘肽超氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）的水平[32]，棗果多糖還能減少小鼠血清谷丙轉氨酶（alanine aminotransfease，ALT）和谷草轉氨酶（aspartate transaminase，AST）的含量[33]。Wang 等[34]發現紅棗多糖降低了小鼠體內乳酸脫氫酶（lactic dehydrogenase，LDH）、MDA、ALT 和AST 的水平，表現出良好的體內抗氧化活性。Li 等[35]發現金絲小棗多糖中糖醛酸含量越高則抗氧化活性越強。綜上所述，棗多糖在體內外抗氧化實驗均能表現出抗氧化活性，并且能夠參與自由基鏈反應的諸多環節，保護機體免受氧化損傷。因此，研究棗果中的多糖對棗資源的開發利用意義重大。目前，有關棗多糖的研究主要集中在提取工藝的優化上，雖然人們開始重視棗果多糖的抗氧化等生理功能研究，但對其結構解析、生理活性和構效關系研究至今不夠完善，仍然是研究人員當今和未來需要關注的焦點。

2 棗果黃酮類物質

黃酮類物質是一種廣泛分布于植物中的天然化學產物，是植物的次級代謝產物，對植物生長發育、抗菌防病等具有重要作用。大部分黃酮與糖結合成苷類以胚基的形式存在，僅有少量黃酮游離于植物中[36]。目前已發現黃烷酮、黃酮、雙氫黃酮、異黃酮等2000 多種黃酮類物質[37-38]。由于黃酮類化合物大多具有顏色，因此最初僅作為染料應用，后來人們逐漸發現黃酮類物質具有抗炎、抗病毒、抗氧化、抗腫瘤等功效。近年來研究發現一些果蔬中黃酮類化合物的抗氧化活性強于VE、VC等抗氧化劑，并在胃腸道內表現出較高的吸收速率[39]。因此，作為一種良好的抗氧化劑，黃酮類物質的研究越來越受到關注。棗果中也含有豐富的黃酮類化合物，目前關于棗中黃酮類物質的提取與抗氧化活性評價的研究已有相關報導。

2.1 棗果中黃酮的提取和分離純化研究

黃酮類化合物的提取原理主要是經過物理或化學作用破壞細胞壁，而后根據相似相容性將組織內部的黃酮化合物轉移到溶劑中。由于黃酮化合物種類繁多，結構、來源存在差異，因此要針對不同特性的黃酮化合物選擇適當的提取方法[40-41]，常用方法包括溶劑提取法、酶解法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、超臨界流體萃取法等。其中，超聲波輔助提取法具有省時高效、不需加熱處理等優點，在功能因子提取領域具有巨大的應用前景。然而考慮到成本問題，在工業生產中常采用溶劑提取法獲得黃酮類化合物。醇提法能夠克服水提法雜質多、效率低的缺點，甲醇和乙醇是常用的醇提溶劑?；粑奶m等[42]采用超聲波輔助提取陜北紅棗總黃酮，乙醇濃度為50%、時間為40 min、料液比為1 ∶30（g/mL）時效果最佳。在提取黃酮化合物的時候，一些小分子糖、蛋白質等物質很容易析出，導致黃酮粗提物的成分比較復雜，因此需要對粗提物進行分離純化。柱層析法、大孔樹脂吸附法、高速逆流色譜法以及中壓制備色譜法等常用于黃酮化合物的分離純化。陳亞等[43]采用大孔樹脂吸附法分離純化沙棗總黃酮，上樣量70 mL、濃度0.5 mg/mL、流速1.0 mL/min、pH 4.0 的處理條件下，得到棗果黃酮純度為65.56%，是其黃酮粗提物的2.84 倍。黃酮的化學成分是現代天然產物研究的重要組成部分。但是從天然產物中提取的黃酮化學成分復雜，因此研究難度較大。目前，紫外光譜、質譜技術、核磁共振等技術常用來分析黃酮類化合物的結構信息。苗利軍等[44]以蘆丁為對照，采用紫外分光光度分析法測定了54 種棗果黃酮的含量，結果表明在堿性條件下，蘆丁含量在1.5 μg/mL~200 μg/mL濃度范圍內表現出良好的線性關系。夏敦嶺[45]采用HPLC 技術對冬棗果皮的黃酮進行定量分析，確定樣品中含有4’，6’，7-一三羥基異黃酮、毛地黃黃酮、3’，4’，7-三羥基黃酮和5，7-二羥黃酮。國內外有關果蔬中黃酮化合物提取、分離純化以及分析鑒定的研究較多，而對棗果黃酮類化合物的研究相對較少，因此棗果黃酮化合物的分離提取及純化鑒定仍然是需要研究和關注的焦點。

2.2 棗果中黃酮的抗氧化活性研究

由于化學合成的抗氧化劑具有一定的毒性，許多國家已限制或禁止使用。因此越來越多的人轉向天然抗氧化劑的研究。黃酮類化合物在植物中分布廣泛、抗氧化活性強且幾乎無毒副作用，是天然抗氧化劑的重要來源。機體自由基的平衡與抗氧化酶系具有密切的聯系，黃酮類化合物可通過改變抗氧化相關酶的構型而影響酶活。研究發現黃酮類化合物的酚羥基能夠通過蛋白酶疏水帶，并結合形成多酚-蛋白質復合物從而抑制酶活[46]。也有研究證明一些黃酮類化合物可以提高抗氧化酶的活性，從而增強機體對抗氧化損傷的能力[47]。黃酮類化合物能夠螯合金屬離子，是清除自由基鏈反應中的催化劑，并且具有抑制酶活的效果[48]。此外，黃酮類化合物還能與自由基直接作用而形成穩定的半醌式自由基，這也是其發揮抗氧化作用的重要機制之一[49]。

棗果中的黃酮表現出了良好的抗氧化活性，經相關性和偏相關分析表明，黃酮類化合物與棗果DPPH·清除活性具有顯著相關性[50]。胡迎芬[51]發現冬棗中的黃酮具有清除·OH、O2-·和DPPH·的作用，并且其抗氧化能力優于人工合成抗氧化劑2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（2，6-Di-tert-butyl-4-methylphenol，BHT）和叔丁基對苯二酚（tertiary butylhydroquinone，TBHQ）；此外冬棗黃酮還能減少MDA 生產，抑制脂質過氧化，并且能夠抑制脂蛋白氧化進程，從而防止動脈粥樣化。張玲等[52]研究了5 種棗果總黃酮提取液的體外抗氧化活性，發現木棗提取液DPPH·、·OH 和O2-·清除率最高，壺瓶棗的自由基清除效果最差。Huang 等[53]研究證明棗果黃酮可以通過激活Nrf2 誘導的抗氧化防御和抗炎作用發揮保肝功效。此外，通過檢測阿奇霉素損傷小鼠心肌細胞中LDH 和脂質過氧化物的水平，證明廣棗總黃酮能夠清除自由基，保護氧合血紅蛋白，具有修復心肌細胞膜的功效[54]。

目前為止，國內外學者針對棗果黃酮類化合物開展了一系列的研究，并從不用品種的棗果中獲得了黃酮化合物，證明棗果黃酮具有較好的抗氧化功能。但總體上講，我國對棗果黃酮類化合物的開發和研究還不夠系統，有待更加深入的研究，從而為天然抗氧化劑及功能食品的開發提供科學依據。

3 棗果酚類物質

酚類物質是植物通過莽草酸合成途徑、苯基丙酸類合成途徑以及磷酸戊糖合成途徑合成成的次級代謝產物，其分子結構中含有多個酚性羥基，包括酚酸類、類黃酮、寧類和花色苷類。目前，有關棗果中酚類化合物的研究主要體現在酚類物質的提取、含量測定與抗氧化活性研究等方面[55-56]。

3.1 棗果中酚類物質的提取和分離純化研究

酚類化合物的穩定性很差，在食品加工中細胞受到破壞時會很快發生反應，使其組分變得更為復雜。一般可采用有機溶劑提取法、膜分離法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法等獲得酚類化合物。與機溶劑提取法相比，超聲波輔助提取法耗時短、得率高，是較為理想的酚類物質提取方法[57]。王雅等[58]優化了超聲波法提取沙棗多酚的工藝，獲得的最佳條件為料液比1 ∶11.40（g/mL）、乙醇48.10%、超聲波功率309.35 W和提取時間9.71 min。酚類物質的檢測方法包括薄層層析、紙層析、高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）、氣液色譜、福林酚試劑等。層析法的分離效果、分離速度和定量分析相對較差；HPLC 法成本較高，不適合大量的定量分析研究；雖然氣液色譜法測速快、靈敏度高，但是該法前處理比較麻煩，上樣前需對樣品進行衍生處理；與之相比，福林酚比色法成本低、操作方便，是比較合適的酚類物質的分析檢測方法。Liu 等[59]對金絲小棗中多酚的成分進行了分析，發現棗多酚中主要含有原兒茶酸、羥基苯甲酸、對香豆酸和香草酸。通過分析6 種不同棗果的酚酸，發現其總酚含量的范圍為1 077-1 477 mg TPC/100 g，表明棗果是獲取酚類物質的優質來源[60]。

3.2 棗果中酚類物質的抗氧化活性研究

酚類化合物的鄰位酚羥基極易被氧化成醌類結構，并能捕捉環境中的自由基，因此酚類化合物具有很強的抗氧化能力[61-62]。研究報道棗果中酚類化合物能夠清除自由基、螯合金屬離子、抑制脂質過氧化，是一種具有良好抗氧化功能的天然高效抗氧化劑[63-64]。例如，棗果肉中的多酚對NO2-、·OH 和DPPH·有一定的清除作用，并且表現出了劑量依附趨勢，此外果肉多酚還具有抑制脂質過氧化、保護DNA 氧化損傷等功能[65]。Xue 等[66]對比分析了棗果皮和果肉中的總酚含量，發現棗皮中的含量是棗肉中的5 倍~6 倍，并且棗果中總酚含量越高其抗氧化活性越強。此外，棗果加工副產物棗核中也含有酚類化合物，能夠增強小鼠組織中SOD 活性、降低MDA 水平，提高抗氧化相關酶系的酶活[67]。不同品種的棗果中總酚含量存在差異，表現出不同的抗氧化活性。Li 等[68]對5 種棗果的總酚進行了分析測定，發現棗果間的總酚含量與抗氧化活性大不相同，并且二者之間沒有顯著的相關性。但是Zhang 等[69]認為雖然不同棗果的總酚含量存在差異，但是其抗氧化活性與總酚含量相關。

4 棗果中其他抗氧化成分

除了多糖、黃酮類化合物、酚類化合物外，棗果中還含有一些其他的抗氧化活性成分，如皂苷、原花青素、蘆丁、三萜類物質等，也有研究人員采用有機溶劑提取棗果中的總物質并測定其抗氧化活性，此外，還有學者研究了棗果水解多肽的抗氧化效果，見表1。

表1 棗果中其他抗氧化成分Table 1 Other antioxidants in jujube

雖然與棗果多糖、黃酮類化合物和酚類化合物相比，其他抗氧化成分的研究相對較少，但是皂苷、原花青素、蘆丁、三萜類物質、多肽等活性成分也表現出了較好的抗氧化效果，仍然值得學者們深入研究和關注。

5 展望

棗果營養豐富，具有獨特的醫療保健價值，受到人們的廣泛青睞。近年來，國內外學者針對棗果的功能成分進行了大量的研究，發現棗果具有多種營養、保健功效，其中抗氧化是棗果的重要保健功能之一。雖然我國對棗果的抗氧化功能也展開了研究，但是這些研究大多停留在抗氧化成分的粗提取方面，且對棗果功能性產品的開發尚處起步階段。因此，在棗果抗氧化活性成分研究方面仍存在一些問題亟待解決。

第一、棗果的抗氧化活性成分需深入研究闡明。目前，盡管已經明確了棗果中的多糖、黃酮類化合物、分類化合物等具有良好的抗氧化活性，但是對于這些活性成分的理化性質、分子結構、作用機理及構效關系等方面還有待研究。特別是深入研究棗果抗氧化活性成分的高級結構及構效關系是今后的重要探索方向。

第二、棗果中各種抗氧化活性成分的協同或拮抗作用需進一步闡明。棗果中富含多糖、黃酮、酚類化合物等多種抗氧化活性成分，它們之間在機體內發揮抗氧化作用時可能存在交互作用，這一方面需要深入研究。

第三、棗果抗氧化活性成分的生物利用度相關研究急需發展和完善。盡管棗果營養豐富，具有高效抗氧化活性成分，但是有關其吸收利用情況、作用功效及作用機制尚不明確，我國此領域的研究仍然匱乏。

第四、棗果抗氧化功能產品的開發及安全性評價需關注重視。隨著經濟的發展，人們的保健意識逐漸增強，對功能性食品的需求日益強烈，因此開發棗果保健食品具有良好的前景。棗果抗氧化活性成分豐富且產量較大，應注重對其功能產品的開發，加強對棗果資源的綜合利用。另外作為保健食品，應充分確保棗果抗氧化功能相關產品的安全性，利用毒理學試驗等方法開展安全性評價方面的研究。