竹葉化學成分的分析與資源的開發(fā)利用

1、竹葉化學成分的分析與資源的開發(fā)利用陸志科1謝碧霞2(1廣西大學林學院2中南林學院摘要竹子是我國特產(chǎn)經(jīng)濟植物,含有多種有效成分,在醫(yī)療和保健等領域有著廣泛的用途。對竹葉的有效化學成分、竹葉有效成分的醫(yī)用和保健效能及竹葉中有效成分的開發(fā)利用等進行了分析與綜述。關鍵詞竹葉;竹葉提取物;化學成分;開發(fā)利用竹子在我國分布廣泛、品種繁多,竹葉資源十分豐富。竹類資源的研究目前在國內(nèi)外十分活躍。據(jù)報道,竹葉抽提物中含有黃酮類及其甙類、活性多糖類、特種氨基酸及其衍生物等與人體生命活動有關的化合物;含有錳、鋅、硒、鍺、硅等多種能活化人體細胞的元素,以及以醛、醇為主的芳香成分等。含有多種復合成分的竹葉抽提物,有著顯

2、著的抗氧化性能、防腐性能和抑菌性能。最近有報道,竹葉多糖對小移植瘤有顯著的抑制作用1。竹葉抽提物不僅具有良好,而且還具有醫(yī)療、生理保健功能,是一種十分理想的天然綠色食品及化妝品添加劑,若能對我國南方豐富的竹葉資源進行開發(fā),無疑將能帶來豐厚的社會效益和經(jīng)濟效益。目前的文獻中,對竹葉抽提物的抗氧化、抑菌及藥理作用報道較多,而對于確定提取條件、檢測方法等涉及生產(chǎn)的問題報道較少。對竹葉的保健功能人們早已有所認識,特別是在研究得知竹葉中富含類黃酮化合物等多種有效成分以來,許多國家加大了對竹子資源的開發(fā)力度。1竹葉的化學成分及其藥用價值111竹葉黃酮及其甙類有關學者對6屬17種竹子竹葉黃酮類成分進行過定量

3、研究,竹葉以醇提取,平均得總固形物16108%,總黃酮1197%,總酚412%。既竹葉中總黃酮平均含量在2%左右。對剛竹屬的桂竹葉總黃酮進行單離,結(jié)果得黃酮類成分21種,經(jīng)紫外光譜鑒定,其中20種為黃酮甙。這些黃酮可細分為5類:葒草甙和異葒草甙類(4種、木犀草素甙類(4種、牡荊甙(1種、洋芹甙(1種和其他4OH黃酮甙類(10種2。葒草甙和異葒草甙類及牡荊甙為C甙,其他為O甙。最具代表性的有以下7種:葒草甙木糖甙、異葒草甙、4甲氧基牡荊甙、木犀草素70葡萄糖甙、木犀草素70半乳糖甙、4,7二羥基黃酮70葡萄糖甙、4,7二羥基黃酮70半乳糖甙。黃酮及其甙類化合物廣泛存于自然界,是許多中草藥的有效成

4、分。研究證明,黃酮類化合物有類S OD (超氧化物歧化酶和G SHPx(谷胱甘肽過氧化物酶樣作用,即有清除人體內(nèi)活性氧自由基,防止生物膜脂質(zhì)被超氧自由基(O2和羥基自由基(OH氧化的功能,也有類似于維生素E樣作用。因此,許多黃酮及其甙類化合物有抗癌、抗衰老、防止血管硬化、改善心血管系統(tǒng)功能、改善腦組織營養(yǎng)、改善腦神經(jīng)系統(tǒng)功能,預防老年性癡呆癥等重要功能和藥理作用。112竹葉活性多糖近年來國內(nèi)外對赤竹和箬竹葉做了較詳細的研究,發(fā)現(xiàn)它們的水提取物具有抗腫瘤作用,其主要有效成分是多糖體化合物。研究發(fā)現(xiàn),竹葉含有活性多糖,其含量按干青葉計,一般在100200mg/100g之間。竹葉活性多糖有確切的抗癌

5、活性,如從箬竹熱水提取物中分離得由木糖、阿拉伯糖和半乳糖組成的活性多糖3,又如最近從毛竹葉中提取得一種中等分子量的酸性雜多糖,主要由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖等6種單糖組成的多糖。經(jīng)臨床實驗或動物實驗均證明它們有抗癌活性3。113竹葉特種氨基酸從竹葉及其提取物中分離得到了一種有相當含量的羥化氨基酸,即羥基賴氨酸NH2CH2CH(OH CH2CH2CH(NH2C OOH(OHLys,主要以游離單體和小肽的形式存在,由桂竹和金毛竹竹葉樣品分別測得其含量占干葉氨基酸總量的1133%和1140%,約相當于其中賴氨酸(Lys含量的25%4。而在醇-水提取過程中,對羥基賴氨酸有富集作用

6、,提取物中此種氨基酸的量遠遠高于Lys。毛竹葉中氨基酸總量占干基的14112%,為海岸松針葉的2165倍,必需氨基酸大多高出松針113倍以上,是一優(yōu)質(zhì)的葉蛋白資源。在考察竹葉保健功能因子的過程中,發(fā)現(xiàn)氨基酸和短肽也是竹葉的有效成分之一。有人對竹葉氨基酸進行分析發(fā)現(xiàn):共有16種氨基酸,在測得的16種氨基酸中蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸這7種氨基酸為人體必需氨基酸,具有重要的生理意義。有的氨基酸已被應用于醫(yī)藥等各方面,如精氨酸用于治療肝昏迷等癥,組氨酸用于治療胃和十二指腸潰瘍病及肝炎。竹葉及其提取物中OHLys,有比Lys更高的清除(O2的能力,可能具有特殊的生物學意

7、義,此點有待深入研究。114竹葉芳香成分用水蒸氣蒸餾和G CMS聯(lián)用技術5,對毛竹葉揮發(fā)性成分進行提取、分離、鑒定,共獲得67個色譜峰,鑒定了其中53種成分,占揮發(fā)性成分總量的94113%,含量最高的為葉醇20133%,其次為2己烯醛14162%,在53種成分中醇類有10種,其含量占揮發(fā)性成分總量的48161%,醛類有17種,其含量占揮發(fā)性成分總量的22126%。最近,對闊葉箬竹、毛金竹和四季竹的竹葉精油和頭香,利用G CMSDS進行了研究6,分別檢出風味化合物57種、68種和82種,其中22種為3種竹子所共有,約占總揮發(fā)物的60%70%。芳香成分以醛、醇、呋喃、酮類為主,C6C8中等長度碳鏈

8、的含氧化合物占主導地位,是竹葉清香的物質(zhì)基礎。其中起關鍵作用的有E2己烯醛、Z3己烯醛、2乙基呋喃、己烯和己醛等5種C6化合物,分別占3種竹子總揮發(fā)物的66104%、48100%和69109%(E2己烯醛是草莓的主要香氣成分,Z3己烯醛是蕃茄的特征香氣成分。115竹葉礦質(zhì)元素通過對籍竹、剛竹、毛竹、雷竹和清竹竹葉進行過礦質(zhì)元素測定,檢出了20多種礦質(zhì)元素。其中,富含人體必須的Fe、Ca、Si等常量元素和Zn、Mn、Cu、M o、Ni等微量元素7。它們對竹葉的藥理功能有何貢獻尚待研究。2葉提取物藥理功能和其他用途竹葉的藥用價值,早在(本草綱目已有記載?？嘀袢~具有明目利九竅,治不睡、止渴、解酒毒等

9、作用,淡竹葉具有鎮(zhèn)靜、解熱、止咳和止血的功效。據(jù)日本研究報道,Sass類竹葉的水提取物作抗腫瘤藥物,取得了明顯效果,有效成分為多糖體。有人用化學發(fā)光法和電子自旋共振法對Lys和OHLys的抗活性氧自由基效能作了專項的比較研究8,表明賴氨酸羥化以后其清除(O2活力顯著增強。竹葉及其提取物中相當含量的特種氨基酸OHLys的存在和檢出,并且具有顯著高于Lys的生物抗氧化活性。2.1竹葉提取物和竹葉黃酮有確鑿的S O D樣作用3,9有人對人體12種黃酮單體(其中包括7種竹葉黃酮甙和1種銀杏黃酮槲皮素和1種由7種竹葉黃酮甙單體組成的混合物,用化學發(fā)光法測定了它們清除(O2的速率常數(shù)K3和抑制OH的抑制率

10、I (%,并探討了構(gòu)效關系。結(jié)果表明如下:(112種黃酮均有清除(O2的能力,有類S OD 樣作用,它們的K3值在105106(m ol/L-1。Ses-1之間,約比S OD的K3值小于3個數(shù)量級。I(%值多在1742之間。與銀杏黃酮中為首的一類黃酮的甙元槲皮素相比,7種竹葉黃酮甙中,除4甲氧基牡荊甙外,清除和抑制活性氧自由基的能力或超過或相當或接近于槲皮素。由此可見竹葉黃酮類的生理活性超過或相當于銀杏葉黃酮。此外,實驗還發(fā)現(xiàn),7種竹葉黃酮甙單體的混合物清除(O2的能力超其中最優(yōu)者,說明竹葉黃酮甙對清除(O2有協(xié)同增強效應。(2研究結(jié)果認為:黃酮及其甙類的分子結(jié)構(gòu)中, A環(huán)的2(3雙鍵和B環(huán)的

11、4OH是清除(O2的關鍵基因,3OH和7OH也有一定的作用;B環(huán)的3,4di-OH是OH的關鍵基因。黃酮類物質(zhì)的這種分子結(jié)構(gòu)所形成的自由基,會因共軛效應或分子內(nèi)氫鍵而穩(wěn)定,有利于H1的生成。生成的H可與(O2和OH結(jié)合,電子配對,使該活性氧自由基得以清除。從桂竹葉中得到的21種黃酮及其甙類的分子結(jié)構(gòu)看,除4甲氧基牡荊甙1種只含活性不太高的7OH外,其他均含很強的或較強的活性基因。也由此可見,竹葉黃酮甙類清除(O2和OH的能力決不亞于銀杏黃酮和葛根黃酮。212竹葉提取物有顯著的抗衰老和抗疲勞作用用小鼠作了竹葉提取物的抗衰老、抗缺氧、抗疲勞實驗2,結(jié)果:(1實驗組動物的S OD和G SHPx 含量

12、顯著高于對照組,全血中的過氧化脂質(zhì)(LPO含量低于對照組,說明竹葉提取物有延緩衰老的作用,還說明竹葉黃酮不僅有類S OD樣作用,還有對S OD 和G SHPx的誘導增加作用;(2實驗組動物耐缺氧、抗疲勞的能力顯著高于對照組,說明竹葉提取物能改善動物的營養(yǎng)狀況和體能。用竹葉黃酮粉(含總黃酮12%和銀杏黃酮提取物作了動物實驗,結(jié)果除得到與上述相似的結(jié)論外,還證明竹葉提取物抑制脂質(zhì)過氧化和升高G SHPx的作用優(yōu)于銀杏提取物,而升S OD的作用則與銀杏葉提取物相當。213竹葉提取物對亞硝化反應有阻斷能力經(jīng)模擬人體胃液的體外實驗表明,竹葉提取物有清除NO2-的能力,能有效地清除亞硝酸鹽,并在一定程度上

13、阻斷強致癌物質(zhì)N亞硝基胺的合成2,并且在一定范圍內(nèi)隨質(zhì)量濃度的增加,呈現(xiàn)出明顯梯度變化。當達到一定質(zhì)量濃度后,清除率和阻斷率提高細微,趨于穩(wěn)定。顯示了與維生素C及山楂、大蒜提取物相似的作用,即有防癌抗癌作用。214竹葉提取物有明顯的降血脂和降血清膽固醇的作用2經(jīng)動物實驗證明,竹葉提取物有明顯的降低實驗動物的血甘油三酯和血液總固醇濃度的作用,有升高高密度脂蛋白(H D L和降低低密度脂蛋白(LD L濃度的作用。如竹葉提取物能降低S D大鼠血甘油三酯濃度、血膽固醇濃度、中劑量和高劑量組能增加血H DH膽固醇濃度和血LD L膽固醇濃度,竹葉提取物降血脂的作用與銀杏葉提取物的作用相同。竹葉提取物具有明

14、顯降低脂質(zhì)過氧化的作用、升高S OD 活力的作用、升高G SHPx活力的作用,竹葉提取物降低脂質(zhì)過氧化、升高G SHPx活力的作用明顯優(yōu)于銀杏葉提取物,升高S OD活力的作用與銀杏葉提取物的作用相似;竹葉提取物血脂與銀杏提取物相當。215竹葉提取物的OHLys有較好的清除(O2能力2經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),賴氨酸(Lys位被羥化后形成的OHLys比賴氨酸有較強的清除(O2的能力,竹葉提取物中富集有相當量的OHLys及其肽類。OHLys的其他特殊生物學意義有待深入研究。2.6竹葉提取物中的活性多糖有明顯的抗癌活性日本人從箬竹葉提取了Bam folin粉末(有效成分是一種多糖,對肝腹水瘤AH39有100%的抑

15、制作用。對鼻咽癌、腹腔癌、胃癌、卵巢癌、食道癌和肉瘤等均有不同程度的療效,而且長期服用對肝臟、血液均無副作用。對箬竹提取物進行純化分離得1種活性多糖,經(jīng)實驗證明對S180有很好的抑制和消除效果。另從毛竹葉提取物種分離得1種活性多糖,能增強實驗動物腹腔巨噬細胞的吞噬能力,對移植性S180肺癌有抑制作用2。2.7竹葉提取物的其他用途從竹葉中提取而得的揮發(fā)性成分,具有綠葉的清香,可作為食品添加劑或洗滌、化妝品的添香劑11,如湖南的竹香米。竹葉提取物可為食品如肉類、豆腐等的保鮮劑、在日本竹葉提取物也可用作除臭劑10,11及抗菌劑12,13。在研究中還發(fā)現(xiàn)竹葉提取物中的酶具有很高的活性,具有抗氧化、抗過

16、敏、增進人體健康作用。竹葉還可提取制備葉綠素銅鈉,是一種安全的天然的食品染色劑。竹葉的乙醇醋酸提取物對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、蘇云金芽孢桿菌具有廣泛的抑制作用,抑制效果隨作用時間延長及使用提取物濃度的升高而增強。但是對根霉和黑曲霉的抑制作用較弱。竹葉提取液對飲料有較好的防腐保鮮作用,為竹葉防腐劑的開發(fā)提供了實驗依據(jù)。以竹葉為材料進行抗菌物質(zhì)的提取、抗菌活性及穩(wěn)定性研究20,對竹葉提取液用于肉、豆腐、蘋果、果蔬汁、肉汁等防腐效果進行試驗,發(fā)現(xiàn)其對豬肉汁、豆腐、蘋果等均起防腐作用14。但竹葉成分復雜,其抗菌成分及抗菌機制有待進一步研究。一般認為竹葉防腐成分可能是對苯二醌及其衍生物、

17、多糖類、黃酮及其酚類15。竹葉與石膏等配伍可治療癌性發(fā)熱、口腔潰瘍及小兒肺炎、腦溢血及慢性食管炎、小兒盜汗及厭食、頑固性不寐等等。3竹葉的開發(fā)利用目前對竹葉的研究主要有提取黃酮、酚類化合物,蛋白質(zhì)和糖類,外原性抗氧化劑、氨基酸、微量元素等多方面的探索,竹葉無毒,無異味,具有清心降火之特殊功效,廣泛用于制作保健涼茶,如“竹葉消暑茶”、“蓮芯竹葉茶”、“廣東涼茶”,它們均以竹葉為主要原料制成。近代研究指出,竹葉含有多種保健成分及20多種微量元素,加之竹葉清香,無異味,口感好,是一種制作保健飲料的優(yōu)質(zhì)原料。據(jù)報道,江西省林科所與有關食品廠、酒廠最近共同研制出竹葉系列飲料竹葉汁、竹葉碳酸飲料、竹葉酒和

18、竹葉晶等系列產(chǎn)品。這些飲品不但風味獨特,且具營養(yǎng)保健作用,有廣闊的開發(fā)前景。竹葉的另一開發(fā)途徑是制造天然綠色素。因此,竹葉資源進行開發(fā)利用應注重以下幾個方面的開發(fā)。3.1天然色素3.1.1葉綠素竹葉中含有葉綠素、天然防腐劑及人體所需的多種微量元素、葉蛋白等,開發(fā)利用竹葉有一定的價值,開發(fā)食用色素;同時人們對天然色素越來越感興趣,研制開發(fā)天然色素是大勢所趨16。3.1.2葉綠素銅鈉鹽以竹葉為原料制取葉綠素銅鈉鹽。葉綠素銅鈉鹽是葉綠素銅鈉鹽A和葉綠素銅鈉鹽B的混合物,這種葉綠素的鹽類對光和熱較為穩(wěn)定,對醇、水和油有良好的溶解性,已被廣泛地應用在食品、飲料和化妝品工業(yè)。葉綠素銅鈉鹽已被大多數(shù)國家認定

19、為天然色素添加劑,應用在果味水、果味奶、果子露、汽水、糖果和罐頭等生產(chǎn)上。3.1.3脫鎂葉綠甲脂一酸17脫鎂葉綠甲酯一酸,用鹽酸除去葉綠素的植醇和鎂而得。它具有促進組織愈合、抗微生物、保肝、抗誘變等作用,對癌細胞有較強的殺傷作用。3.1.4葉綠素銅和葉綠素鐵鈉17葉綠素銅和葉綠素鐵鈉用于著色劑和除臭劑,可與殺菌劑潔爾滅、鹵卡班等并用作祛臭化妝品;并用于肥皂、礦物油、蠟和精油的著色。3.2蛋白質(zhì)竹葉中蛋白質(zhì)是一種純天然蛋白質(zhì)資源,安全可靠。有人18采用凱氏定氮法,對9種竹葉中蛋白質(zhì)的含量進行了測定,結(jié)果表明,蛋白質(zhì)含量在10163%18125%之間(以絕干計算,含氮量在1170%2192%之間,

20、最高為白哺雞竹葉,最低為金竹葉。蛋白質(zhì)平均含量為13116%,最高為白南富璃竹葉18125%。3.3黃酮類保健營養(yǎng)素竹葉提取物是近年來新開發(fā)的一種生物黃酮類保健營養(yǎng)素,具有優(yōu)良的抗自由基、抗氧化和抗衰老等功效,對人類的營養(yǎng)、健康和老年退行性疾病的防治有重要意義。其主要功能性成分為竹葉黃酮糖苷,具有良好的水溶性和熱穩(wěn)定性。大量的研究表明,黃酮類化合物是優(yōu)良的自由基清除劑和抗氧化劑,且這種能力的強弱取決于黃酮的類型和結(jié)構(gòu),在許多情況下,也取決于它們的親脂、親水性能19。3.4保鮮劑這種竹葉保鮮劑能有效地防止細菌繁殖和水分蒸發(fā),提高防腐保鮮效果,安全可靠,無毒副作用,并具有竹葉特有清香味。并發(fā)現(xiàn)竹葉

21、提取物對多種致病菌有明顯的抑菌活性;相同條件下,竹葉空白試劑無抑菌效果,而竹葉抑菌劑的抑菌效果則優(yōu)于相同濃度的苯甲酸鈉20。315防腐劑日本中山食品技術研究所從竹葉中提取出高效天然食品防腐劑,其防腐效果比現(xiàn)有天然防腐劑高2 3倍。以淡竹為材料,竹葉提取的混合物作為防腐劑,并測定了其對食品腐敗菌的抑菌效果,竹葉防腐劑對細菌、霉菌和酵母曲均具有強烈的抑制作用,其中對細菌具有更強烈的抑制作用,因此竹葉防腐劑具有廣譜抗菌性。3.6保健飲料以苦竹葉為主要原料,研究出清熱解渴之保健飲料,苦竹葉飲料中苦竹葉的護色和穩(wěn)定性也是比較好的。經(jīng)合理的調(diào)配可研制出色香味較為滿意的保健飲品。有人利用竹提取物生產(chǎn)保健啤酒

22、竹啤。竹葉資源還含有多種多樣的生理活性成分,可以通過一系列技術加工制備成藥品、保健品、化妝品、香料、食品防腐劑、天然抗氧化劑等高附加值產(chǎn)品。從竹葉中可提取生理活性成分,進行深層次的開發(fā)和綜合利用,不僅能直接取得巨大的經(jīng)濟效益,而且也能大大促進整個竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,實現(xiàn)高效林業(yè)。竹葉資源的開發(fā)利用可變廢為寶,提高竹業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益,具有廣闊的應用前景。參考文獻1唐莉莉,徐榕榕,丁霄霖1竹葉多糖對小鼠移植瘤的抑制作用1無錫輕工業(yè)大學學報,1998,17(3:62652劉翠1竹葉資源研究進展及開發(fā)利用.林業(yè)建設,1999,(6:10 143賴椿根,等.箬竹葉水提取物化學成分研究.浙江林學院學報, 199

23、6,12(2:1611654張英,丁霄霖1竹葉特種氨基酸的存在及其生物學意義1無錫輕工業(yè)大學學報,1997,16(1:29325毛燕,劉志坤1毛竹葉揮發(fā)性成分的提取與G C-MS分析1福建林學院學報,2001,21(3:2652676張英,湯豎,等1竹葉精油和頭香的CCXMSDS研究1天然產(chǎn)物研究與開發(fā),1996,10(4:38437竹類綜合利用課題組1竹稈和竹葉的微量元索研究.竹子研究匯刊,1991,(10:57638姚志湘,粟暉,韋建平,等1竹葉中有效成分的提取條件及抗氧化活性的研究1廣西工學院學報,2000,11(1:57599張英,丁霄霖,吳曉琴.黃酮類化合物結(jié)構(gòu)與清除活性氧自由基效能

24、關系的研究.天然產(chǎn)物研究與開發(fā),1998,10(4:263210Hamaguchi,M asaaki1Deodorants containing plant extracts for treating odorous air in toilets,refrigerators and autom obiles etc1K okai K oho JP, 07Sep1998,5pp111T akem ori,Sho;Y amauchi M am oru1Bamboo leaf or stem for preparation of food deodorants1K okai T okky o K oho JP,24Apr1992,4pp112Nakayama,Sa