白果活性成分的提取及其功效研究进展_赵春芳

仲恺农业工程学院学报,22(4):67~70,2009J ournal of Zhongkai Un i ver sit y of A gricult ure and Eng i neering文章编号:1674-5663(2009)04-0067-04收稿日期:2009-07-01作者简介:赵春芳(1985-),女,辽宁沈阳人,在读硕士. *通讯作者E m ai:l z hu li xue @白果活性成分的提取及其功效研究进展赵春芳,朱立学*(仲恺农业工程学院机电工程学院,广东广州510225)摘要:通过对国内外白果的研究状况进行分析,总结了白果活性成分的提取方法及其功能活性研究,并对白果研究开发领域的发展趋势及今后的研究重点进行了展望,旨在为白果的开发与利用提供科学依据.关键词:白果;活性成分提取;生物活性中图分类号:O 175 文献标识码:AR evie w of co m ponent extracti ng and appli cati on of gi nkgo seedZ HAO Chun fang ,Z HU L i xue(Co lleg e o fM echanica&l Electrical Eng i neer i ng ,Zhongka iU n i versity o fA g ricu lture and Eng i nee ri ng ,G uangzhou 510225,Chi na)Abstract :The research progress o f g i n ko seed had been rev i e w ed at firs,t incl u ding the active co m ponen ts extrati n g m ethods and bio l o g ica l activ ities study i n g .M oreover ,t h e developm ent trendeny of theresearch w as proposed to e m phasis the study focus in future .So m e po ssible processi n g approaches ofg i n ko w ere put for w ard in t h is paper at las,t w hich w ou ld g i v e a sc ience basic for the deve lopm en.tK ey w ords :g i n kgo seed ;acti v e co m ponents ex tracting ;b i o log ical acti v ity银杏(G inkgo b iloba L .)是我国的古老珍贵树种之一,为一科一属一种的特殊植物,其果实为白果,又称银杏或银杏果.目前世界上只有3个国家生产白果,中国是其起源和分布的中心,20世纪90年代以来,随着我国银杏人工栽培量的不断扩大,其资源量现在占世界总量的70%,居世界首位[1].据介绍,白果营养丰富,自古以来被当作养生延年的上品,其药用价值早在元代 日用本草 中有即记载,明朝初年将白果列为中药,至今已有800余年的历史.中医认为,白果具有敛肺气、定喘嗽、止带浊、缩小便等功效,临床用于补虚扶衰,止咳平喘,涩精固元等.白果的药用价值在中国、日本及东南亚一些国家得到了公认,国际上对白果的关注也日渐增多.近十几年来,开展了对其化学组成、活性成分及药用机理的研究[2].1 白果的活性成分根测定,白果干燥果仁中,主要含淀粉(63%)、粗蛋白(13%)、粗脂肪(2 8%)、蔗糖(5 2%)、蔗糖(5 2%)、还原糖(1 1%)、核蛋白(0 26%)、矿物质(3 0%)、粗纤维(1 2%)[3],另外还含有17种氨基酸,维生素B l 、B2、C 、D 和胡萝卜素、尼克酸、核黄素以及磷、钾、钙、镁、铁等25种微量元素[4],并含有赤霉素、类细胞激动素以及两种核糖核酸酶等[5].1 1 白果蛋白1 1 1 白果清蛋白 白果清蛋白(G i n kgo albu m i n prote i n ,GAP)是一种具有显著生物活性的水溶性蛋白提取物,具有较好抗氧化及延缓衰老的活性[6 8],能够促进血清溶血素的形成,提高造血能力及体内免疫功能.GAP 具有较好的体外清除活性氧(羟基自由基、超氧阴离子)和保护DNA 损伤的活性,对超氧阴离子自由基的清除率达50%左右,对羟基自由基的清除率在80%以上[7].GAP 还含有质量分数2 5%左右的半胱氨酸,因此具有较多的巯基,从而表现出类似于保护蛋白的抗氧化机制[9].为提高其生物活性,采用酶解法,可使其抗氧化活性有不同程度的提高[7].试验表明,GAP 能在一定程度上延缓自然衰老小鼠及半乳糖亚急性致衰老模型小鼠的衰老过程[6],显著增强正常小鼠的免疫调节作用[10],较全面地恢复68仲恺农业工程学院学报第22卷环磷酰胺造成的小鼠免疫功能低下[11],还能抑制体内S180实体瘤和体外S180肿瘤细胞的生长,具有较强的体外清除 OH及氧自由基的能力[12].白果清蛋白提取物(G inkgo al b u m i n extrac,t GAE)能抗辐射损伤,恢复小鼠免疫机能、延缓死亡[13].除了GAP外,白果蛋白中还有球蛋白(G i n kgo g l o bulins prote i n,GGP)及少量的醇溶蛋白、碱溶蛋白和复合蛋白,但纯度较高的是GAP,且它的抗氧化活性(抗羟基自由基)远高于GGP[6].GAP、GGP 和盐溶蛋白(G i n kgo so l u b le pro tein,GSP)的氨基酸组成丰富、合理,必需氨基酸分别高达质量分数35 0%、34 5%和33 4%,并且都属于优质蛋白,利于人体消化、吸收.邓乾春等[13]还发现一种在GAP 中占主要级分的新蛋白,命名为GAPIIa,其分子质量为29248u.此外,银杏含有8种人体必需氨基酸[14],游离氨基酸总量达0 8~1 0g/100g,尤以组氨酸含量最高[15].1 12 白果抗真菌蛋白 白果抗真菌蛋白在2000年被发现,被命名为G inkb ilob i n,它对金黄色葡萄球菌(S taphy lvcoccus aureus)、绿脓杆菌(C o p rinus co m atus)和大肠杆菌(E scherichia coli)表现出温和的抗菌作用,其活性可以抑制H I V 1逆转录酶和小鼠脾细胞的增殖[16].牛卫宁等[17]发现白果中含有一种单链抗真菌蛋白,分子质量为13kD,与美洲云杉(P icea alba L i n k)的胚胎丰富蛋白N-末端序列标记相似,对各种真菌感染的病变具有强大的抗真菌活性,包括灰霉病菌(B otry tis ci n erea)、花生褐斑病菌(M ycos phaere lla arachi d icola)、立枯丝核菌(R hizocn i a solani)、棉枯萎病菌(Fusarium oxys p orum),瓜类炭疽病菌(C olleto trichum orb iculare)和小麦全蚀病菌(G aeum anno my ces gram inis).Sa w ano等[18]研究发现这种单链抗真菌蛋白含有18种氨基酸,尤其富含丙氨酸和组氨酸,但缺乏半胱氨酸.它可以抑制某些真菌(棉枯萎病菌,里氏木霉(Trichoder ma reesei)和白色念珠菌(Cand i d a albicans)),但并未对大肠杆菌产生抑菌作用,而对天冬氨酸蛋白酶和胃蛋白酶具有较弱的抑制活性.此外,这种蛋白是作为前体蛋白而合成并被分泌到细胞外.1 1 3 白果11S贮藏蛋白 Arahira等[19]发现银杏种子的提取物11S贮藏蛋白可以具体水解 Asn248 Asn249.对11S贮藏蛋白进行生化分子水平研究,单晶衍射发现:其在一个不对称单位内存在6个原体[20].1 1 4 白果中分离得到蛋白酶抑制剂 Yoriko等[21]从银杏种子中分离得到一种9kD的蛋白酶抑制剂,对天冬氨酸蛋白酶的胃蛋白酶和木瓜蛋白酶的半胱氨酸蛋白酶有不完全非竞争性抑制作用.这种蛋白是作为前体蛋白而合成的,并会被分泌到细胞外,其基因表达仅在种子,而不是在茎,叶和根,表明该蛋白参与了种子发育或发芽.该蛋白抑制剂与其他植物物种的 型非特异性脂质转移蛋白(ns LTP1)存在约40%的同源性.该蛋白质抑制剂具有脂质转移活性和脂质结合活性,但是它没有任何抗真菌药和抗菌活性,脯氨酸79在银杏nsLTP1的脂质转移和结合活性中发挥着关键作用.1 2 白果油白果中的油脂质量分数为4 32%~7 58%[22].白果油是一种不饱和度很高的油脂,总脂肪酸中不饱和脂肪酸的质量分数为87 86%~91%,其中绝大部分是油酸和亚油酸,占总脂肪酸的质量分数71 8%~75%[23 24].亚油酸在降血压、降血脂,防止心血管疾病方面具有重要作用,对癌细胞培养物也具有毒杀作用[25],从而赋予了白果油的功能性作用.白果油中还含有丰富的维生素E[26],1kg白果油含有610m g维生素E[24],这使白果油具有了抗氧化、清除人体内的自由基、保护细胞膜和延长循环系统中血红细胞寿命的作用[26].白果对脂质代谢的影响一直未见报到,直到2008年马萨诸塞州大学进行了银杏果对治疗心血管疾病的作用研究[27].在使用人肝癌细胞(喉癌G2期)和体内小鼠喂养试验的过程中,马萨诸塞州大学对4种银杏制剂(整个坚果、白果甲醇提取物、白果脂溶性组分及白果水溶性组分)进行了测试,发现这些制剂可通过调节载脂蛋白B的分泌和肝脏低密度脂蛋白受体来调节血清胆固醇水平.结果表明整个坚果能减少肝脏胆固醇水平,同时提高血清胆固醇,脂溶性成分能降低肝脏胆固醇,而水溶性部分可能有助于提高血清胆固醇.认为银杏果脂溶性成分可能对心血管疾病具有预防作用.1 3 银杏酸银杏酸主要指羟基酚和羟基酚酸类化合物,已知的银杏酸主要有白果酸(G i n kgo lic ac i d)、氢化白果酸(H ydrog i n kgo li c ac i d)、氢化白果亚酸(H ydrog i n kgo li n ic acid)和白果新酸(G i n kgoneo lic ac i d)[28].反相高效液相色谱法测得白果中含有5种银杏酸:C15 1、C17 2、C15 0和C17 1的2种同分异构体[29].银杏酸具有致敏性、细胞毒性和免疫毒性作用,可以抑菌杀虫,也是银杏提取物及其制剂中的主要毒性物质,常用来治疗痤疮[30].特别是白果酸,能抑制结核杆菌(My cobecterium tuberculosis)生长,对多种细菌有不同程度的抑制作用[31].白果中银杏酸含量达200m g/kg[29],超过了德国规定银杏提取物银杏酸小于5m g/kg标准[32].1 4 白果多糖及甘露糖苷酶初步研究发现,银杏白果多糖与银杏叶多糖、银杏外种皮多糖显著不同,是由D-甘露糖组成的单一均匀的水溶性多糖,相对分子质量为1 86 105,从白果中分离的得率为0 87%[33].W oo 等[34]研究发现银杏种子中的 -甘露糖苷酶分子量估计为120kDa ,其 -甘露寡聚结构可能具有功能性.科研人员发现钴离子影响 -甘露糖苷酶的底物特异性的调控,银杏 -甘露糖苷酶不但在植物细胞的生长中能产生断裂的高甘露糖型含氮聚糖,而且也可能参与降解高甘露糖型无氮聚糖[35].1 5 白果色素与果壳纤维白果含大量类胡萝卜素,其总量约为489 g /100g ,以叶黄质为主,其次为 -胡萝卜素和 -胡萝卜素[36 37]. -胡萝卜素是一种极有效的脂质抗氧化剂,具有抗癌、抗心血管疾病和抗白内障等保健功能[38],可能是白果的功能性因素之一.白果壳富含纤维,王秀丽等[39 40]利用其壳纤维制备了水不溶性膳食纤维,该膳食纤维在酸性条件下对NO -2有较强的吸附作用,pH 越低其吸附作用越强,pH =2时最强.在p H =6 0条件下对胆酸钠具有明显吸附作用.1 6 其他提取物研究姚迪等[41]的实验证明白果注射液可降低哮喘小鼠过敏反应血清中I L 4、I L 5的水平,对II 型辅助性T 淋巴细胞有一定作用.H ori 等[42]发现银杏中存在支原体(My cop las m a ),其提取物作为药物与血清混合有稀释作用,这导致了服用者出现呕吐和抽搐的病症.2 白果活性成分提取与应用研究趋势2 1 确定目标蛋白,探明生物功能活性目前,国内关于白果蛋白的研究着重于白果清蛋白,而且其抗氧化能力、提高免疫功能及抗辐射活性已得到了比较系统的研究.因此,进一步从细胞分子水平探明清蛋白的其他生物活性及作用机理,深入开发全新的白果活性蛋白种类,如蛋白酶抑制剂等,不但利于全面开发白果蛋白,也为食品工业、美容、保健和医药领域提供了功能性组分的理论基础.2 2 开发功能性油脂,发挥营养保健作用白果油不饱和度高,富含维生素E 及胡萝卜素,具有降血脂、抗癌、抗氧化、保护视力等功效,营养价值较高,是一种极具开发利用潜力的功能性油脂.因此,工业化生产高附加值、高品质的银杏油,不但可发挥营养保健作用,也有助于银杏油的综合、无毒和高效利用.2 3 控制银杏酸含量,保障银杏提取物安全国内外对银杏提取物中的银杏酸都有控制指标,白果中银杏酸含量大大超过国际限量标准.因此,有必要建立白果及其产品中银杏酸的分析方法,为白果产品的质量监控和安全性评价提供基础.2 4 开发功能性多糖,深入药理研究白果多糖为一种水溶性植物多糖,具有较强的生物活性.目前为止,国内学者从白果中分离得到白果多糖,但对其理化性质和结构成分只进行了初步分析,尚未针对其可能具有的免疫调节功能、抗肿瘤功效及抗衰老活性进行深入研究.因此,功能性多糖的研究将为白果的药理研究及其临床应用和开发提供重要的基础资料.3 结语白果延年益寿,对呼吸系统、消化系统、排泄系统和生殖系统都具有调节作用,对皮肤科疾病疗效甚佳,是我国传统医学中一种重要的药食两用的高档果品.现代研究发现,白果还具有抗肿瘤、抗癌、抗菌、抗衰老、抗疲劳、提高免疫能力、提高造血功能、影响脂质代谢等作用,其活性成分有望成为一种新型的免疫增强剂及抗癌药物,其外壳能预防和治疗胆结石、糖尿病、动脉硬化等疾病.目前,国内对白果成分的提取集中在白果清蛋白、白果油、银杏酸和白果多糖等,而其作用机理侧重于保护细胞膜、淬灭自由基等抗氧化、抗衰老方面的研究,对白果淀粉的功能性开发较少.因此,利用我国丰富的白果资源,将传统中医理论与现代医药科技相结合,研究提取白果的生理活性成分,在深入研究其药物机理的基础上,开发白果蛋白制品,有着广阔的发展前景.参考文献:[1] 汪景彦.果品食疗[M ].北京:科学普及出版社,1991.69 第4期赵春芳,等:白果活性成分的提取及其功效研究进展70仲恺农业工程学院学报第22卷[2] 黄文,谢笔钧,王益.白果的研究和开发利用[J].湖北林业科技,2002,121:41-42.[3] 粱立兴.白果在中医药中的应用[J].天然产物分离,2004,2(5):22-23.[4] 陈文英,王成章,高彩霞.白果中总黄酮的含量及其油脂的化学成分研究[J].生物质化学工程,2006,40(6):6-8.[5] 何凤仁.银杏的栽培[M].南京:江苏科学技术出版社,1989.[6] 黄文,谢笔钧,姚平,等.白果活性蛋白的抗生物氧化作用研究[J].营养学报,2002,4(2):192-194.[7] 邓乾春,陈春艳,潘雪梅.白果活性蛋白的酶法水解及抗氧化活性研究[J].农业工程学报,2005,21(11):155-159.[8] 黄文,谢笔钧,凌志群,等.白果蛋白抗氧化研究[J].食品科学(增刊),2002,23(6):144-148.[9] 邓乾春,陈春艳,田斌强.化学发光法测定白果白蛋白的体外抗氧化活性[J].中草药,2007,38(5):685-690.[10]邓乾春,黄文,谢笔钧.白果清蛋白抑制肿瘤活性及其机制的初步研究[J].营养学报,2006,28(3):259-262.[11]邓乾春,段会轲,谢笔钧.白果清蛋白对免疫功能低下小鼠的调节作用[J].食品科学,2006,27(6):195-199.[12]邓乾春,陈春艳,段会轲.白果清蛋白提取物对 射线辐射损伤小鼠的保护作用研究[J].辐射研究与辐射工艺学报,2005,23(6):359-365.[13]邓乾春,汪兰,吴佳,等.一种白果清蛋白的抗衰老活性研究[J].中国药理学通报,2006,22(3),352-357.[14]赵中,刘建国,江佩芬.银杏和银杏叶中氨基酸的含量测定[J].北京中医学院学报,1991,14(4):41-42.[15]陈悦娇,马应丹,胡翔蕤.荧光光度法测定白果中游离氨基酸含量[J].广州食品工业科技,2002,19,(2):87-89.[16]WANG H X,B UN N T.G i nkb il ob i n,a novel an tifunga l pro tein from G i nkgo biloba seeds w ith sequence s i m il ar ity to e m bryo abundant pro te i n[J].B i ochem ical and B iophys i ca lR esearch Co mmunicati ons,2000,279:407-411.[17]牛卫宁,郭蔼光.银杏种仁中抗菌蛋白的纯化及性质[J].西北植物学报,2003,23(9):1545-1549.[18]SAW ANO Y,M IYAKAW A T,YAM AZAK IH.Pur ifi cation,charac teriza tion,and mo lecu l a r gene c l oning of an antifung al prote i n from G inkgo biloba seeds[J].B io l og ica l Che m i stry,2007,38:273-280.[19]ARAH I RA M,FUKA ZAWA C.G i nkgo11S seed storage pro te i n fa m ily mRNA:unusua lA sn A sn li nkage as po st translati ona lc l eavag e site[J].P lantM o l B i o,l1994,25:597-605.[20]JI N T C,CHEN Y W,HOWARD A.Pur ifi cation,cry sta llizati on and i n i tia l crysta ll og raph i c charac teriza tion o f the G inkgo biloba11S seed g lobuli n g i nnac i n[J].A cta Crystall ograph i ca Secti on F S tructural B i o l ogy and C ry sta llizati on Co mm un ica ti ons, 2008,64:641-644.[21]YOR I KO S,KEN I CH I H,TAKUYA M,et a.l P ro teinase i nhi b itor fro m g i nkgo seeds is a m e m ber o f t he plant nonspec ific li pidtransfe r pro te i n gene f am il y[J].P lant Phy si o l ogy,2008,146(4):1909-1920.[22]陈文英,王成章,高彩霞.白果中总黄酮的含量及其油脂的化学成分研究[J].生物质化学工程,2006,40(6):6-8.[23]董福英,程船格,刘建华.白果中脂肪酸的GC-M S分析[J].分析测试学报,1999,18(5):72-73.[24]邓乾春,曾常敏,田斌强.白果油的提取及脂肪酸组成分析[J].中国油脂,2007,32(10):76-79.[25]阮征,吴谋成,胡筱波,等.多不饱和脂肪酸的研究进展[J].中国油脂,2003(28):55-59.[26]张焕新,臧大存,刘靖.超临界CO萃取银杏油工艺研究[J].安徽农业科学,2008,36(28):124-126.2[27]V ertical N e w .Scientists at U n i ve rs i ty o fM assachusetts release new da ta on food sc i ence[EB/OL].[2009-08-30]http://f ood.verticalnew /a rti c l es/2339444.ht m.l[28]王颖,盛龙生,楼凤昌.银杏总酸中有关成分的LC/DAD/AP I/M S分析[J].中国药科大学学报,2001,32(5):37l-374.[29]仰榴青,吴向阳,陈钧.HPLC法测定白果中银杏酸的含量[J].药物分析杂志,2004,24(6):636-639.[30]卞振环.自拟白果霜外用治疗寻常痤疮的临床[J].皮肤病与性病,1998,20(4):38-39.[31]孟凡恩.白果酊治疗痤疮53例[J].中国社区医师,2002,18(17):43.[32]何珺,张迪清,何照范.不同干燥条件对银杏叶中白果酸含量的影响[J].食品研究与开发,2000,21(4):39-40.[33]陈群,杨桂文,安利国.银杏白果多糖的提取、纯化和分析[J].中国药学杂志,2002,37(5):331-333.[34]WOO K K,M IYA ZAK I M,HARA S.Pur ifi ca tion and character i zati on o f a Co(II) Sensiti ve alpha m annosi dase fro m G i nkgobil oba seeds[J].B i osc ience B i o techno logy and B i ochem istry,2004,68:2547-2556.[35]WOO K K,K I MURA Y.R egulati on of substrate spec ific ity o f plant a l pha m annosidase by coba lt ion:i n v itro hydro lysis ofhi gh m annose type N g l y cans by Co2+ activated G i nkgo a l pha mannosi dase[J].B i o sc i ence B i otechno l ogy and B i oche m i stry, 2005,69:1111-1119.[36]黄文,谢笔钧,王益.白果中类胡萝卜素的分析与鉴定[J].营养学报,2003,25(3):324-326.[37]陈悦娇,马应丹,周妍芳.薄层层析-分光光度法测定白果中的 -胡萝卜素[J].仲恺农业技术学院学报,2002,15(2):41-44.[38]黄文,谢笔钧,付勇.白果中类胡萝卜素的提取[J].江苏食品与发酵,2001(4):3.[39]王秀丽,李海云,徐立.白果壳水不溶性膳食纤维的制备及吸附胆酸钠的研究[J].河南工业大学学报:自然科学版,2007,28(3):33-35.的吸附作用[J].桂林工学院学报,2006,26(4):559-561. [40]王秀丽,李海云.白果壳水不溶性膳食纤维对NO-2[41]姚迪,林建海,郏琴.白果对哮喘小鼠血清中白细胞介素4作用的研究[J].中国现代医学杂志,2004,14(12):6-7.[42]HOR I Y,FU JIS AWA M,S H I MADA K.R api d ana l ysis of4 O m et hy l py ri dox ine i n the se ru m o f patients w it h G inkgo bil oba seedpo ison i ng by i on pair hi gh perfor m ance liquid chro m atography[J].B iological&Phar maceutical Bull e ti n,2004,27:486-491.责任编辑 夏成锋。