鹽生藥用植物黑果枸杞研究進展

雷春英， 彭鉬植，劉 暢，吉小敏， 陳怡彤，姜 黎*

(1． 新疆林科院造林治沙研究所，新疆 烏魯木齊 830063； 2. 新疆精河荒漠生態系統國家定位觀測研究站，新疆 精河 833300； 3. 中國科學院新疆生態與地理研究所荒漠與綠洲生態國家重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830011；4. 南京野生植物綜合利用研究院，江蘇 南京211111)

黑果枸杞(Lyciumruthenicum)為茄科(Solanaceae)枸杞屬(Lycium)多年生帶刺灌木，株高為20～150 cm，漿果，成熟時呈紫黑色。我國寧夏、青海、新疆、內蒙古等地均有分布，為我國干旱區重要的野生藥用植物資源[1-2]。黑果枸杞為鹽生植物，能耐寒、耐干旱、耐鹽堿，可以適應荒漠地區嚴苛的生存環境，具有優良的水土保持與土壤改良等生態價值[3]。同時，黑果枸杞也作為藥物和營養漿果而受到廣泛關注，作為傳統藏藥的治病歷史已有2000多年，果實富含花青素、多糖、氨基酸等多種活性營養物質，具有抗氧化、抗癌、抗炎、降血糖等多種功效[4-5]。近年來，黑果枸杞具有極高的經濟價值，在日益重視健康養生的社會背景下，成為廣受歡迎的保健食品。因此，在土地相對貧瘠的西北荒漠區，經濟價值與生態價值的兼具使得黑果枸杞在沙產業的應用與推廣中極具潛力。本文主要從黑果枸杞的生態價值與經濟價值，簡述了黑果枸杞的耐鹽性與耐旱性及在逆境條件下的調控機制；概述了黑果枸杞中重要的藥用與營養成分，包括這些活性成分的種類、提取檢測方法，以及不同來源的果實中此類物質的差異等，以期為黑果枸杞更有效的科學保護和合理開發提供參考依據。

1 黑果枸杞的生態價值與抗逆性

黑果枸杞多分布在荒漠、半荒漠的鹽堿干旱地區，常以群落形式存在，抗逆性強，且在嚴苛環境下能夠生根進行無性繁殖。其枝條繁盛、根系發達，具有保持水土、防風固沙、鹽堿土改良等特性[6]。Jialali等[7]對黑果枸杞生長地區的土壤性質進行分析，結果表明土壤的C、N、P、Mg等元素相較于其周圍無植被生長的地區有明顯的提高。除此之外，黑果枸杞還可作為研究鹽生植物抗逆機制的優勢植物和抗逆基因資源庫。

1.1 耐鹽性

黑果枸杞在生長的各個階段均表現出一定的耐鹽性。種子萌發階段，黑果枸杞種子對鹽脅迫的耐受范圍約為0～300 mmol/L NaCl，且不同來源的種子對鹽分的耐受程度不同。適當的鹽分處理可促進黑果枸杞種子萌發，但鹽含量一旦超過適宜濃度，種子萌發則會受到顯著抑制[8-9]。植物幼苗時期也為對鹽敏感時期，例如王靜等[10]研究黑果枸杞幼苗對鹽脅迫下的生長響應，結果表明黑果枸杞幼苗在200 mmol/L NaCl處理下生長未受到顯著抑制，同時楊萬鵬等[11]研究結果表明了150 mmol/L NaCl能顯著增加黑果枸杞的株高、地徑及生物量。相比于中性鹽，1～2.5 mmol/LNaCO3對黑果枸杞萌發的促進作用更佳，這說明低濃度的堿性鹽土有利于黑果枸杞的種子繁殖[9]。許多農藝措施對黑果枸杞的耐鹽性產生影響，例如外源施加Ca2+[12]、水楊酸[13]、甜菜堿[14]均可在種子的萌發階段和幼苗生長階段提高黑果枸杞對鹽脅迫的耐性。

1.2 耐旱性

黑果枸杞對干旱具有一定的耐受能力，但是干旱脅迫不利于黑果枸杞種子的萌發，種子萌發耐受范圍約為-0.4 MPa ～ -0.9 MPa[15]。適度的干旱脅迫有利于黑果枸杞幼苗胚根和胚芽生長，而隨著干旱脅迫的加劇，幼苗胚芽的生長受到抑制[16]。有研究表明，采用農藝措施可提高黑果枸杞的抗旱能力。例如韓多紅等[17]發現施用稀土微肥可以顯著提高黑果枸杞幼苗的抗旱能力；Rao等[18]通過秋水仙素對黑果枸杞進行處理得到了同源四倍體，發現該同源四倍體的耐旱性顯著高于原二倍體。

1.3 抗逆機制

鹽堿地區土壤中較高的鹽離子含量會使植物根系的外部存在較低的滲透勢，植物極易失水且吸水困難，引起生理干旱效應[16]。由于鹽堿脅迫與干旱脅迫對植物都會造成植物缺水，故而植物在逆境中的許多調控策略同時兼具了抗鹽堿與抗干旱的功能。這些調控機制通常包括兩種方式：減少水分的流失、抵御氧自由基的傷害。

1.3.1 減少水分流失

1)黑果枸杞具有典型的旱生植物的葉片特點：葉片小而厚，表層細胞排列緊密，外附較厚的角質層，內有貯水組織，使得葉片既能夠貯水又不易失水，抵抗干旱的同時貯存的水分又能緩解鹽脅迫造成的損害[19]。2)在鹽堿或干旱脅迫條件下，黑果枸杞會下調葉片中的葉綠素和胡蘿卜素含量，從而減少葉片對光能的獲取，減緩光合作用的發生，以降低機體水分的需求，并減少水分的散失[20-21]。3)在鹽堿或干旱脅迫條件下，黑果枸杞中的脯氨酸、甜菜堿、可溶性蛋白等的含量均被檢測到上升，這些可溶性物質可以降低細胞內的滲透壓，使得黑果枸杞不會因為外部過高的鹽濃度而輕易失水，并保持從環境中吸水的能力[22-23]。Rao等[24]在黑果枸杞四倍體中檢測到與脫落酸ABA合成和代謝相關的通路表達量上調，ABA進而激活下游某些滲透調節蛋白表達，從而提升四倍體黑果枸杞的抗旱能力。

1.3.2 抵御氧自由基的傷害

植物在逆境中會產生許多氧自由基，這些氧自由基的積累會造成DNA斷裂、細胞膜損傷，對植物細胞造成極大的危害，因此還原性物質的合成和積累與植物的抗逆性息息相關。在鹽脅迫與干旱脅迫初期，黑果枸杞細胞會提高SOD、CAT、POD等抗氧化酶的表達，幫助黑果枸杞抵抗鹽脅迫產生的活性氧積累帶來的傷害[22-23]。此外，會下調葉片中葉綠素含量，降低光合作用的發生，也可以減少光合反應中氧自由基的產生[20-21]。

除以上兩類調控策略外，黑果枸杞能夠在惡劣的環境條件中極大程度地保全生命力，這也是其能夠在干旱鹽漬環境中存活繁衍的原因。即使在逆境中萌發受到抑制，一旦外界環境的脅迫解除，黑果枸杞種子的萌發能力又能恢復如初。李海云等[25]的研究表明，鹽脅迫解除后黑果枸杞種子的相對復萌率幾乎達到100%。

2 黑果枸杞的經濟價值與活性成分

黑枸杞是一種傳統中藥，常用于治療心臟疾病、月經不調以及尿道疾病等。黑果枸杞也是極佳的營養保健食品，有研究報道其具有抗疲勞、抗衰老、增強免疫等功效[4]。例如給昆明鼠飼喂黑果枸杞可以明顯提高它們抵抗輻射傷害的能力[26]；給大鼠長期喂食黑果枸杞，可以改善它們的腸道菌群，并增強腸道的屏障作用[27]。與傳統養生食物紅果枸杞相比，黑果枸杞具有更高的花青素、多糖含量與抗氧化活性[28-29]，但推廣程度遠不如前者。黑果枸杞漿果良好的藥用與營養價值主要歸功于它所富含的各類活性物質，如花青素、原花青素、花色苷、多糖、氨基酸、脂類等[1,4]，研究者對各類物質進行了分離純化，并對它們所具有的功效進行了深入研究。

2.1 活性成分

2.1.1 原花青素、花青素與花色苷

黑果枸杞是自然界中原花青素最高的野生果實。原花色素具有抗氧化、抗癌、抗炎殺菌等諸多功效，還可以預防心血管疾病、延緩衰老，是極佳的保健營養品[30]。原花青素是花青素的前體物質，在植物體內可以轉化成花青素[31]，而花青素在體內并不穩定，常以糖基化形式存在，稱為花色苷[32]?；ㄇ嗨睾突ㄉ站鞘謨炠|的天然色素，不僅是化妝品、食品生產中的優秀著色劑，同時也具有極高的保健價值[32-33]?，F已從黑果枸杞中分離出來的花青素多達30余種，包括芍藥花素、牽?；ㄉ?、天竺葵素等。其中，鮮果的花青素中含量占比最高的是牽?；ㄋ?，占比高達95%[33-34]。在細胞實驗中，牽?；ㄋ乇挥^察到可以修復神經元樣大鼠嗜鉻細胞系的過氧化損傷，并促進細胞增殖[35]。在食品工業中，食物的變質通常伴隨著pH值的變化，而花青素能夠隨環境pH值的變化而改變顏色，使其成為極佳的天然無毒pH測試劑。Liu等[36]將從黑果枸杞中提取出來的花青素用來檢測牛奶的變質情況，而Qin等[37]將黑枸杞花青素用于合成新的包裝材料，使得這種材料既可以擁有抗氧化活性，同時又可以顯示內部食品的新鮮程度。

2.1.2 多糖

黑果枸杞多糖也是研究的熱點，在鮮果中的含量約為56.1±3.1 mg/g，多為阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖等單糖的聚合物[38]。Ni等[39]認為黑果枸杞多糖可以改變細胞中某些酶的活性，從而減緩脂類的氧化反應，從而起到對細胞膜的保護效果。Peng等[40]對黑果枸杞中的多糖進行分離純化與活性分析，發現黑果枸杞多糖LRPG3可以抑制鼠巨噬細胞的TLR4/NF-κB信號通路，從而抑制炎癥反應。而LRPG5在體外實驗中則可以促進巨噬細胞的增殖，從而被推測具有增強機體免疫的功效[41]。 Zhang[42]從黑果枸杞中分離出一種果膠多糖LPR3-S1，并觀察到它可以抑制胰腺癌細胞的生長。在活體動物實驗中，黑枸杞多糖也被認為可以提高免疫缺陷大鼠的免疫力[43]。

2.1.3 油脂

黑果枸杞種子中含有豐富的油脂，其中包括一些不飽和脂肪酸(如亞油酸)。這些不飽和脂肪酸也是極佳的保健食材，具有抗氧化、降血糖、抗癌等多種活性[44]。另外，還包含一部分的植物甾醇，此類物質已被證實可以顯著降低人體血液中的膽固醇含量，從而降低心血管疾病的患病風險[45]。

2.2 活性成分的提取與檢測

對黑果枸杞中花青素的提取可以選擇水、乙醇及其他有機溶劑，譚亮等[46]采用亞臨界流體四氟乙烷對花青素進行萃取也取得了不錯的效果?；ㄇ嗨卦趬A性與中性環境中易失活，故在提取溶劑中加入酸有助于在提取過程中保持花青素的穩定性。適當升高溶劑的溫度和超聲、微波輔助可以提高花青素提取的效率[47]。而多糖的提取溶劑除了可以選擇水和有機溶劑外，還可以選擇酸和堿[48]。

對黑果枸杞粗提液中活性物質后續的分離純化方法包括分子篩法、膜分離法和高效液相色譜法[49-50]?；ㄇ嗨卦?00 nm左右、多糖在400 nm～500 nm之間有紫外吸收峰，故可以通過紫外分光光度計對提取液中花青素和多糖的吸光值進行檢測，并通過與標準品的對照進行定量[46-48]。對于黑果枸杞中抗氧化物質的活性可以通過DPPH法、ABTS法等抗氧化分析實驗進行檢測[38, 51-52]。

2.3 活性成分含量與種子質量

黑果枸杞果實中各種功效性成分的含量及活性是果實質量綜合評價中的重要內容，而這些物質的合成與積累與黑果枸杞的生長環境密切相關，土壤性質、溫度和光照都會對其產生影響。因此，不同產地和不同栽培條件下產出的黑果枸杞存在品質差異。宋亮等[53]對甘肅地區收集了野生和人工栽培的黑果枸杞，并對其中的花色苷含量進行了測定，結果表明人工種植的黑果枸杞中花色苷含量(16.01 mg/g)顯著高于野生黑果枸杞(6.14 mg/g)。汪洋等[54]的研究得到了類似的結果，也發現人工種植的黑果枸杞中原花青素含量顯著高于野生。汪洋等同時比較了新疆、青海、內蒙古來源的野生和人工種植的黑果枸杞中原花青素的含量，發現野生黑果枸杞中含量最高的來自青海，可達到72.71 mg/g，而內蒙古來源的野生黑果枸杞中原花青素含量只有14.26 mg/g。趙子丹等[55]對新疆、青海等地的十個不同來源的黑果枸杞中的花青素含量進行了檢測，其中花青素含量最高的果實來自青海，達到11.00 mg/g，含量最低的來自甘肅，只有3.91 mg/g。顧美英等[55]對不同土壤中生長的黑果枸杞的營養成分進行了比較，發現較高的土壤pH值、土壤鹽分和豐富的微生物組成均可以促進黑果枸杞果實中抗氧化活性物質的積累。

同一產地微環境的差異、提取方法的不同和取樣的隨機性均可影響花青素含量的檢測結果，故并不能根據研究者的結論直接判定何種產地的黑果枸杞質量最佳。但在同組實驗中進行比較可以推測出環境因子對黑果枸杞活性物質含量的影響趨勢：水肥條件相對較好的環境有利于黑果枸杞內花青素和多糖等營養物質的積累，這可能是因為在這類環境下黑果枸杞擁有較好的生長發育條件，擁有較為充足的原料來進行營養物質的合成[52-53, 57]。同時，適度的脅迫條件(如鹽堿脅迫)同樣有利于黑枸杞內活性物質的積累，因為這些活性物質的抗氧化作用可以幫助植物抵抗逆境脅迫[55, 58]。在其他植物中多有報道，強光照可以促進植物體內花青素的合成與積累，而較低的溫度可以幫助花青素保持活性[59]。因此，我國西北的黑果枸杞主產區，如新疆、甘肅、青海、西藏、寧夏，此類具有強光照、長日照時間、鹽堿性土壤、較低氣溫的地區具有產出優質黑果枸杞的先天條件，再配合以科學合理的水肥管理就能得到更優質的黑果枸杞果實。

3 黑果枸杞應用與開發前景

3.1 科學價值

黑果枸杞因具有很高的耐鹽性，可作為一種新型耐鹽灌木模式植物[36]。到目前為止，從分子或基因層面研究黑果枸杞耐鹽機制的報道較少，應該加強其耐鹽機制研究。

3.2 藥食價值

黑果枸杞作為一種重要的藥材，其根皮可解熱止咳，果實具有滋補強壯、益精助陽、明目等功效，被稱為藏藥“旁瑪”，用于治療心熱病、心臟病、婦科病等病癥；維藥中用果和根皮治療齒齦出血、癬疥、尿道結石等病癥；民間亦將其作為滋補強壯藥及降壓藥使用。

3.3 生態價值

黑果枸杞作為藥食同源植物資源，在生態修復方面有其獨特的優勢，具有顯著生態效益。同時，因其為典型的根蘗類植物，其發達的根系和頑強的生命力使其成為干旱區水土保持的先鋒物種之一；耐鹽、耐干旱特征使其成為改良鹽堿地和防風固沙的優勢本土植物。

3.4 經濟價值

黑果枸杞中富含蛋白質、氨基酸、超氧化物歧化酶、脂肪、枸杞多糖、生物堿、微量元素、維生素、類胡蘿卜素與花青素、甾醇類、莨菪亭、香豆酸、葡萄糖、胡蘿卜苷、甜菜堿、半萜烯等100余種成分，因而具有不可估量的經濟價值和開發利用價值。黑果枸杞果實富含紫紅色素(約0.4%)，且具有較高的食用安全性，可作為化妝品、制藥、飲料和食品的著色劑，具有廣闊的開發利用前景。迄今為止，黑果枸杞作為含原花青素最高的植物，是名副其實的原生態天然抗氧化劑，可作為提取原青素的理想植物資源，因而被譽為“高原奇珍”，為植物“軟黃金”、 “黑鉆石”和“花青素之王”。

3.5 飼用價值

黑果枸杞的粗蛋白質、無氮浸出物和粗灰分含量均較高，但粗纖維含量比較低，作為一種鹽生氮碳型飼料，具有較高的營養價值和飼用價值，可直接作為飼料。其鮮葉柔軟多汁，家畜四季均可采食。黑果枸杞風干物的總能，對家畜的消化能、代謝能、可消化蛋白質含量均較高。黑果枸杞比較適于放牧利用，也可取嫩枝葉飼喂家畜或曬制干草制成草粉，但最好在開花前利用。

綜上所述，黑果枸杞作為干旱地區的鹽生植物，具有抗旱、抗鹽堿、耐寒的特性，使其天然具有增強地表蓋度、涵養水土、防沙治沙的功能，但其生態價值卻一直被忽視。對于黑果枸杞在增強土壤碳儲量、改良土壤鹽堿度、增強土壤菌群豐富度、增強植被多樣性等生態方面的功能缺乏精準、綜合的評價。未來的研究可更多地關注于黑果枸杞對其生長環境的影響與改變，更好的評估和挖掘黑果枸杞的生態價值。黑果枸杞的藥用活性成分一直是研究者關注的焦點，人們對于其中的多種成分也進行了分離純化和針對性藥理研究，但對于這些活性物質在細胞中的合成相關基因、加工與代謝的通路、在不同生理狀態下的調控方式等依舊知之甚少。未來還需要更多基因組學、轉錄組學與代謝組學的數據來進一步的分析，這不僅是對鹽生藥用植物在理論認識上的拓寬，也對培育穩定的、高質量黑果枸杞果實具有重要的指導意義，是未來能夠利用基因工程與發酵工程將這些活性物質在體外擴大生產的前提。

目前市面上的黑果枸杞多為野生采摘，但野生采摘存在產量和質量不穩定、人工采摘不便等缺陷，同時也會對野生黑果枸杞資源造成破壞，對黑果枸杞產品的開發和推廣造成阻礙。如何規范化發展以黑枸杞為主的沙產業還缺乏科學系統的指導。未來的研究可以更多的關注于干旱鹽堿地區黑果枸杞的規?；N植技術，探討單一環境因子和復合環境因子對黑果枸杞樹苗生長、果實質量的影響；尋找合理規范的種植方法，在水肥條件相對苛刻的背景下，既能保證樹苗的存活率，同時又考慮果實的數量、質量及有效成分的含量與活性，探索兼顧生態價值與經濟價值的最合適的措施。