蓝莓化学成分及药理作用研究进展

蓝莓的化学成分与药理活性研究进展
张志轩
摘要:蓝莓又叫越橘,主要生长于欧洲、俄罗斯、北美和阿尔卑斯山,我国约有90多种。

研究证实,越橘含有的花色素具有较强的抗氧化剂作用,长期食用可协助清除视网膜内有毒化学物质、自由基等,增加视网膜紫红素生成,提高夜视能力,帮助眼睛适应强弱光的变化,长期服用可使视力经久不衰。

还可以强化毛细血管,改善血液循环,减弱血小板的粘滞性,防止血凝块的产生,增强心脑功能。

本文从越橘化学成分及药理活性2个方面对越橘的研究进展做了综述。

关键词:越橘;化学成分;药理活性;研究进展
蓝莓又叫越橘 (B1ueberry),属杜鹃花科(Ericaceae)植物,本属(Vaccinium)植物为常绿或落叶灌木,花冠钟状,子房下位,浆果黑色、褐色或红色,常有白粉。

是欧洲越橘(bilberr)的果实。

喜生于微酸性土壤,有些为酸性土壤指示植物。

它是主要生长于欧洲、俄罗斯、北美和阿尔卑斯山海拔1500~2000m处的野生灌木,广泛分布于北半球,从北极到热带高山地区均有分布,全世界约有400多种,我国约有90多种[1]。

越橘约40cm高,开粉红和血红色小花,果实成熟于盛夏,为深紫色的浆果。

可生食或制成干果、蜜饯食用,亦可作茶饮。

其果实富含花色素(简称VMA)甙。

随着人民生活水平的提高,人们的保健意识不断增强,越橘作为日常保健品的应用范围逐渐扩大。

美国科学家最近研究发现欧洲越橘中的花色素是一种水溶性生物黄酮,还发现欧洲越橘中含有生物酶和抗癌活性物质。

研究证实,花色素具有较强的抗氧化剂作用,长期食用可协助清除视网膜内有毒化学物质、自由基等,增加视网膜紫红素生成,提高夜视能力,帮助眼睛适应强弱光的变化,长期服用可使视力经久不衰。

还可以强化毛细血管,改善血液循环,减弱血小板的粘滞性,防止血凝块的产生,增强心脑功能。

二战期间,英国皇家飞行员每次夜间执行任务前都食用欧洲越橘,其作战能力明显高于对手,同时亦是飞行员早餐不可或缺的品种,这一传统延续至今。

欧洲越橘因此被誉为“美瞳之果”,并被国际粮农组织列为人类五大保健食品之一。

如今食用欧洲越橘已成为欧美的一种风尚[2]。

越橘还含有一种水溶性生物黄酮,欧洲越橘在北美早期定居者中十分受珍爱,他们将其作为食物与药品。

蓝莓果实具有防止神经衰老,增强心脏功能,明目,抗癌及抗心血管疾病等独特的医疗保健作用。

目前,蓝莓的营养保健作用日益受到人们的关注,已被列入世界第三代水果的行列。

越橘应用已有多年的历史,近年来对越橘的研究报道颇多,本文仅从化学成分及药理活性2个方面对越橘的研究文献综述如下。

1化学成分
1.1越橘(Vaccinium uliginosumL.)为杜鹃花科(Ericaceae)越橘属(VacciniumsDD.)植物。

通常越橘以叶、果入药,其叶苦、涩、温、有小毒,具有利尿、解毒等功效;其果酸、甘、平,可止痢[3]。

相关研究显示:越橘果中水溶性的花色素苷有很强的抗氧化活性,可抗自由基、延缓衰老、防止细胞蜕变,可以抑制血小板聚集,有效预防大脑病变、动脉硬化等病症。

花色素类物质还有治疗和预防各类眼科疾病的功效。

25%的花色素苷提取物已经被收入法国药典[4]。

笃斯越橘是我国野生越橘的主要品种之一,东北地区资源丰富[5]。

为进一步开发和利用这一宝贵的野生资源,杨桂霞等[6]对其果实的化学成分进行了研究,首次从中分离提纯出3个黄酮类化合物。

经理化分析和波谱鉴定,分别为矢车菊-3-O-半乳糖苷(cyanidine-3-O-galacto-side)、二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷(malvinin-3-O-glucoside)、杨梅黄素(myricetin)。

这一结果可为笃斯越橘的进一步开发利用提供科学依据。

危英等[7]对江南越橘中游离氨基酸测定结果表明,江南越橘叶中含13种游离氨基酸,总氨基酸含量为1.74mg/100ml,含人体必需氨基酸2种,即苯丙氨酸、色氨酸,其中甘氨酸的含量最高,鸟氨酸次之。

Somerset 及 Johannor[8]报道, 蓝莓含有飞燕草素、锦葵花素、芍药素、矮牵牛素等花青素。

Hosseinian 及 Beta[9]测定了 6 种加拿大曼尼托巴省所产的莓的总花青苷 (anthocyanins) 含量, 发现矮丛蓝莓含最高量, 100 g 蓝莓含总花青苷 558.3 mg、含飞燕草素-3-葡萄糖苷 84.4 mg、含锦葵花素-3-半乳糖苷 139.6 mg。

Harris 等[10]分析矮丛蓝莓叶、果、茎、根 95%乙醇提取物中的化学成分。

发现叶中含最高量的绿原酸, 占了提取物的 1/10, 在果及茎中含有槲皮素糖苷。

Srivastava 等[11]发现蓝莓主要的花青苷为飞燕草素、矢车菊素、芍药素、矮牵牛素、锦葵花素。

花青苷使凋亡增加, 使 glutathione-s-transferase 和quinone reductase 降低, 此与防癌有关。

Mattila 等[12]发现蓝莓果皮每 100 g 含酚酸为 85 mg。

Bere[13]发现蓝莓含有人体必需脂肪酸亚麻油酸 (图 1), 含量约0.25 g·(100 g) 1, 脂肪则占 0.75 g·(100 g)
1.2欧洲越橘中花色素苷的毛细管区带电泳分离[14],
用毛细管区带电泳(CZE)完全鉴定出欧洲越橘(Vac-ciniummyrtillus)提取物中15个花色素苷,其中包括以往CZE研究中未被鉴定的4个少量花色素苷。

本次将其分离,并通过NMR和MS确定了其化学结构。

毛细管区带电泳分析条
件:25℃恒压模式,CAPI-3100毛细管电泳系统,熔硅毛细管(50μm×72.5cm,有效长度60.0cm),样品溶液以流体模式(25mm×30s)加于毛细管,电压+25kV,吸收光谱记录范围为400~600nm,光电二极管矩阵检测器,电泳图谱记录检测波长580nm[15]。

1.3越橘中少量花色素苷的分离和鉴定:
越橘25(10g)溶于1%三氟乙酸(TFA)水溶液(10ml),上低压液相色谱。

回收含1%TFA的30%甲醇洗脱部分中的花色素苷(3.3g)。

花色素苷部分进一步上MCI-gelCHP(4.5cm×45cm),用甲醇-水(0∶1→1∶0)洗脱得到11个部分。

第5和6部分进一步经SephadexLH-20柱(2.5cm×26cm)分离。

各花色素苷经HPLC[HITA-CHI L-7120 HPLC泵,Develosil ODS-HG5柱,HITA-CHI L-7420 UV检测器(520nm)]纯化,用含0.1%TFA的20%甲醇洗脱。

4个少量化合物分别为锦葵花素3-O-α-L-吡喃阿糖苷(Mv 3-ara)、芍药素3-O-β-D-吡喃阿糖苷(Pn3-gal)、芍药素3-O-α-L-吡喃阿糖苷(Pn 3-ara)、矮牵牛苷元3-O-α-L-吡喃阿糖苷(Pt 3-ara)[16]。

1.4越橘中微量元素的含量测定:
危英[17]进行的江南越橘叶中微量元素含量测定结果为,江南越橘叶中Mn的含量最高,Fe、Zn次之。

Mn离子是公认的抑癌元素,Mn是硫酸软骨素合成酶的必需辅助因子,能促进多糖聚合酶和半乳糖转移酶的活性,与蛋白质结合可维持结缔组织的韧性和强度[18],这与中药的主要成分是MnO2用于治疗痈肿、跌打损伤的功能一致。

Mn对信息的传递、自由基的生成和灭活、生长、发育、繁殖、内分泌活动、造血、骨骼结构等方面均发挥重要作用。

Fe、Zn能促进血液循环,利于新陈代谢,其中Zn对生物体内的免疫功能起调节作用,并能通过酶系统发挥对机体代谢的调节和控制,起到抗菌、抗病的作用。

Zn的缺乏将导致骨、关节、皮肤的异常,免疫力下降。

而Fe离子具有广泛的生理功能[19]。

2越橘的药理作用
Toufexis的研究表明,蓝莓中的叶酸能预防子宫癌,并对孕期胎儿的发育大有益处[20]。

在瑞典,用蓝莓来治疗儿童腹泻。

蓝莓果实中熊果酸对中枢神经有明显的安定与降温作用,能够明显降低小鼠的正常体温,减少小鼠活动。

对体外革兰氏阳性细菌、阴性细菌和酵母菌有抑制活性[21]作用;同时有抗癌作用,对体外肝癌细胞的培养具有显著的抑制率,能延长荷艾氏腹水癌小鼠的生命,没食子酸具有抗菌、抗病毒和抗肿瘤作用[22],对马啉加亚硝酸钠所致的小鼠肺腺癌有强烈的抑制作用[23]。

2.1抗衰老作用
波士顿塔夫茨大学的一个研究小组发现,年老的老鼠在每天喂服相当于一杯量的越橘后,不仅身体的协调能力有所提高,而且变得比同龄老鼠聪明[24]。

2.2消除视力疲劳
我国科学家利用从欧洲越橘中提取的黄酮类花色素有效物质(VMA)制成的“视捷胶囊”,其主要成分为花色素、银杏叶、维生素A、C、E[25]。

可以增加睫状肌血流量,消除视疲劳及相关症状。

改善眼部微循环,促进视紫红素的再生,提高视神经细胞的功能,增强眼对光线强弱的应变力和暗适应能力,改善因视疲劳引起的假性近视,阻止轻度近视的发展[26]。

视捷胶囊含有的花色素、维生素A、E 等成分,具有抗氧化作用,能防止眼部脂质过氧化,有效清除自由基对眼球组织的损害。

视捷胶囊的主要适应人群为:长时间看书学习、写作、操作电脑、驾驶员等专业工作者[27]。

2.3 抗发炎作用
细菌、霉菌、病毒的感染, 外来的物理及化学物包括自由基都会引起身体保健性的发炎现象, 但过分的发炎及过久的发炎则对身体造成伤害。

Han 等[28]证明蓝莓提取液可抑制正常人类内皮细胞 (CRL-2606) 因脂多糖体引起前列腺素
E2 的产生, 而具抗氧化及抗发炎作用。

Lau 等[29]发现蓝莓提取物可以抑制脂多糖引导小神经胶质细胞制造一氧化氮、白细胞介质及肿瘤胚死因子, 所以可用于处理中枢神经的发炎。

Torri 等[30]证明蓝莓在角叉菜胶、组织胺、甲醛引起的大鼠的局部发炎、及醋酸注射引起的腹部疼痛实验, 不同发炎实验模式, 均有抗炎及止痛作用。

Osman 等[31]发现内毒素及 D-氨基半乳糖引致的大鼠肝损伤, 可被益生菌 (乳酸菌, 双义杆菌)及蓝莓降低。

2.4 抗糖尿病
Martineau [32]发现蓝莓的根、茎、叶乙醇提取物加强C2C12肌肉细胞对葡萄糖的摄取。

对 3T3-L1 脂肪细胞, 根、茎提取物可加强对葡萄糖的吸收, 叶及茎提取物加强葡萄糖刺激 Tc-tet 胰岛beta 细胞的胰岛素分泌。

果提取物刺激DNA 的合成(thymidine incorporation)。

根、茎、叶提取物促进3T3-L1 脂肪细胞脂质的聚集。

根、叶、果提取物抑制大量葡萄糖引起的 PC12 细胞凋亡。

所以蓝莓含有似胰岛素或胰岛素增敏剂格列酮性质的物质而可对抗葡萄糖的毒性、加强胰岛 beta 细胞的增生。

Abidov等[33]用含 250 mg 蓝莓叶提取物 (含 50 mg 绿原酸、50 mg 杨梅树皮素) 对 2 型糖尿病病人进行临床疗效评估。

在 4 周过程中, 病人每天服用 3 次, 分别在饭前以100 mL水同时给予,
发现血糖从143下降到104mg·L , 血中发炎性 C 反应蛋白 (C-reactive protein)也从 5.18 下降到 2.14 mg·L, 同时丙氨酸转氨酶、天门冬氨酸转氨酸也下降。

Melzig 及 Funke在一篇综述文章提及植物中多酚类物质是抑制淀粉酶而有降血糖作用的主要成分。

Vuong 等[34]发现加拿大矮丛蓝莓具有抗糖尿病作用, 以一种细菌 Serratia vacciniibacterium 发酵的蓝莓汁, 其酚类物质会转化而增强抗氧化作用, 如使肌细胞摄取葡萄糖的能力加大 48%,对脂肪细胞则增加 142%。

不过绿原酸及没食子酸虽然是发酵蓝莓汁的主要成分, 并无上述作用。

所以发酵的蓝莓汁可抗糖尿病。

2.5 抗癌作用
癌组织的增长需要有充分营养或者血液的供应, 所以抑制新血管增生是抑制癌组织的方法之一。

Schmidt 等[35]发现矮丛蓝莓具有抗人类前列腺癌分裂及抗细胞黏着的作用, 而高分子的前花青素是活性成分。

该成分对依赖男性素的前列腺癌有选择性的抑制作用。

Hope 等[36]发现蓝莓汁可以抑制致突变物质methylmethanesulfonate及benzo[a]pyrene引起的突变。

Wilms 等[37]实验证明女性志愿者服用富含槲皮素的蓝莓苹果汁可以保护人类淋巴细胞的DNA 不被过氧化氢及 benzo[a]pyrene 破坏, 而用以说明其抗癌作用。

在观察人服用蓝莓汁 4 周后, 测定 168位服用者的槲皮素、维生素 C、抗氧化能力、过氧化氢引起的 DNA 损伤及 benzo[a]pyerne-diol-epoxide(BPDE) 与 DNA 的结合, 发现前 3 项增加, DNA 损伤降低, BPDE 与 DNA 结合增加。

而 CyplB15 基因变异者的淋巴细胞 DNA, 其被果汁保护的更好, COMT基因变异者则反应不好, 甚至有不良反应[38]。

所以建议对人的基因图谱加以分类, 以找出对营养品效果更好的人。

Skupién 等[39]发现蓝莓可以强烈地抑制具有抗药性的
HL60/VINC 及 HL60/DOX 白血症细胞。

Matchett 等[40,41]发现矮丛蓝莓所含的黄酮类物质可以抑制前列腺癌细胞基质金属蛋白酶 (matrix metal-loproteinases)。

Srivastava 及 Yi 等[42]发现蓝莓的多酚可以抑制两种大肠癌细胞株 HT-29 及 Caco-2 的增生并使其凋亡。

Bickford 等[43]发现蓝莓与其他天然营养物的相互作用可以加强骨髓造血干细胞的分化。

Kahle 等[44]发现蓝莓的花青苷可以在人类回肠引流液出现 85% 以上, 所以应可到达大肠用以预防直肠疾病。

Seeram 等[45]根据不同莓含有抗氧化、抗癌、抗神经退化及抗发炎的植物成分的不同, 而进一步分析不同莓所含的多酚物 (花青苷、黄酮醇、黄烷醇、并没食子鞣质、没食子鞣质、前花青素、酚酸),并测定对人类口腔、乳、大肠、前列腺癌细胞株的作用,发现在 25～200 μg·mL- 1浓度下对不同癌有不同程度的抑制作用。

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