芦笋的化学成分和生物活性

综述与编译
059　芦笋的化学成分和生物活性
顾关云1　蒋　昱2
(11复旦大学医学院　上海200032;21复旦大学药学院　上海200032)
摘　要　芦笋作为世界流行的蔬菜,具有低糖、低脂肪和高纤维的营养特点。

其化学成分包括类胡萝卜素类、甾体皂苷类、黄酮类等,并具有影响酶活性、抗氧化等生物活性。

关键词　芦笋　石刁柏　类胡萝卜素　膳食纤维　果聚糖　抗氧化
芦笋一名龙须菜,来源于百合科L iliaceae多年生草本植物石刁柏A sp a rag us of f icina lis L.,食用或药用其嫩茎、根和种子。

芦笋原产亚洲西部和欧洲,现美洲、大洋洲有大规模栽培;我国新疆有野生,全国各地均有栽培并大宗出口。

由于生产耕作技术的不同,有绿芦笋和白芦笋之别。

因芦笋的栽培历史悠久,所以形成大量的栽培品种。

芦笋具有低糖、低脂肪和高纤维的营养特点,是世界流行的大众蔬菜,其嫩茎食用,种子用作咖啡的替代品。

在中国和印度传统医药中,用其治疗肿瘤、神经炎和关节炎、牙痛,还可利尿、缓泻,以及刺激毛发生长等。

现代研究表明其具有抗突变、抗肿瘤、抗真菌、抗病毒、降血脂、抗疲劳、灭螺等活性;植化研究分得黄酮类、低聚糖、含硫酸、三萜酸、甾体皂苷、氨基酸衍生物等化学成分。

1　化学成分
111　类胡萝卜素
用H PL C法分析来自匈牙利南部芦笋成熟和未成熟果实中的类胡萝卜素[1]。

发现芦笋果实中含有多种类胡萝卜素,包括辣椒红素(cap san th in)、辣椒玉红素(cap so rub in)、辣椒红素5,62环氧化物、百合黄素(an theraxan th in)、紫黄质(vi o laxan th in)、新黄质(neoxan th in)、玉米黄呋喃素异构体(m u tato2xan th in ep i m ers)、玉米黄质(zeaxan th in)、叶黄素(lu tein)、Β2隐黄质(Β2 cryp toxan th in)、Β2胡萝卜素,以及几个顺式异构体等。

依据果实不同成熟度,即绿、棕和红色分成3组,分析结果见表1。

总类胡萝卜素(Λg g鲜重):绿果22,棕果25,红果123。

112　甾体皂苷
表1　不同成熟期芦笋果实中类胡萝卜素的含量
峰序色素名称
类胡萝卜素含量 %
绿果棕果红果
1辣椒玉红素512221911165 2新黄质911781100187 3辣椒红素5,62环氧化物--2180 4未鉴定的混合物--0194 5紫黄质315721282180 6luteoxanth in211711821181 7金黄质(auroxanth in)113121500150 8辣椒红素31821118918164 9未鉴定的混合物419741491134 10百合黄素118111745130 11(8S)2玉米黄呋喃素011701932100 12(8R)2玉米黄呋喃素012101961143 139 9′2顺2辣椒红素-01661196 1413 13′2顺2辣椒红素-01742125 15叶黄素401913413814178 16玉米黄质--27102 179 9′2顺2叶黄素116211120136 1813 13′2顺2叶黄素+92顺2玉米黄质216321661110 19132顺2玉米黄质--1100 20cryp tocap sin013811480108 21Β2隐黄质110011336134 22顺2Β2隐黄质017601061129 23Β2胡萝卜素16148141520182 从芦笋中分得的甾体皂苷类化合物有原薯蓣皂苷(p ro todi o scin)和菝葜皂苷(sarsasapon in)。

W ang等[2]用L C2M S和H PL C法定量分析芦笋中的原薯蓣皂苷和芸香苷(ru tin),发现原薯蓣皂苷和芸香苷在不同部位中的含量不同。

在紧邻根茎的组织中原薯蓣皂苷含量最为丰富,在3个被测品系中,鲜重的平均含量在01025%,而上部最幼嫩茎枝的组织中,具高含量的芸香苷,达鲜重的0103%～0106%。

通常在加工分级时,将芦笋的下端部分切除弃去,据此结果建议保留此部位,作为原薯蓣皂苷等资源加以利用。

H uang等[3]从芦笋根分得2个新的寡螺甾苷菝葜皂苷M和N,具有(25S)25Β2螺甾烷23Β217Α2二醇的相同苷元部分。

同时分得7个已知化合物: (25S)25Β2螺甾烷23Β2醇232O2Β2D2吡喃葡萄糖基2 (1,2)2[Β2D2吡喃木糖基2(1,4)]2Β2D吡喃2葡萄糖苷、(25S)25Β2螺甾烷23Β2醇232O2Β2D2吡喃葡萄糖基2(1,2)2Β2D2吡喃葡萄糖苷、(25S)25Β2螺甾烷23Β2醇232O2Α2L2吡喃鼠李糖基2(1,2)2[Α2L2吡喃鼠李糖基2(1,4)]2Β2D2吡喃葡萄糖苷、(25S)2262O2Β2D2吡喃葡萄糖基25Β2呋甾220(22)2烯23Β,262二醇232O2Β2 D2吡喃葡萄糖基2(1,2)2Β2D2吡喃葡萄糖苷、雅姆皂苷、Β2谷甾醇和谷甾醇2Β2D2葡糖苷。

113　膳食纤维
V illanueva2suarez等[4]研究白芦笋收获后不同贮藏条件对成分的影响。

将芦笋分别贮藏于2℃(贮藏A)、2℃有空气聚乙烯袋中(贮藏B)、2℃有选择性混合气体聚乙烯袋中(贮藏C),分别观察0、
4、8、12、17、24天,膳食纤维包括不溶性膳食纤维
(I D F)和可溶性膳食纤维(SD F)的含量和其他成分都发生变化。

膳食纤维的中性糖(鼠李糖、岩藻糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、半乳糖和葡萄糖)和糖醛酸成分由GC和分光光度法测定。

结果贮藏于A 条件下的芦笋含水量、膳食纤维和糖醛酸成分较贮藏于B和C条件下的发生更迅速而明显的变化。

贮藏于A条件下21天后,芦笋含水量损失达6%,脱水使芦笋外表皱缩,品质变劣;最重要的变化是芦笋I D F中性糖(尤其是木糖和葡萄糖)和糖醛酸及SD F中性糖(尤其是半乳糖)和糖醛酸有显著的减少。

而贮藏于B和C条件下的芦笋,在0～17天内I D F和SD F的中性糖和糖醛酸变化均不明显,仅至21天时才发生较大变化。

方差分析表明:芦笋收获后成分的改变受贮藏条件和时间的明显影响。

114　酚类化合物
采用商业溶果胶酶制剂(来自根霉、黑曲霉等),以D PPH和AB T S法对90℃、2m in灭活酶榨取的芦笋汁酚类化合物和抗氧化活性的影响测定表明:用粘酶(viscozym e)处理芦笋汁,虽在抗氧化活性上无明显的增强,但具有最高的槲皮素含量;来自黑霉A sp erg illus n ig er的果胶酶使芦笋汁的抗氧化活性明显降低[5]。

因此,在生产富含抗氧化活性的芦笋汁及其产品时,要注意选择好配对的果胶酶制剂。

有人分析了F rank lin栽培种绿芦笋在贮藏中细胞壁酚类和碳水化合物成分的变化[6]。

酯化的酚类化合物经顺序碱性水解被释放,由二极管阵列H PL C鉴定和定量。

在21℃贮藏3天后,特别在下段茎的细胞壁中,发现大量阿魏酸(FA)及其衍生物被释放出来,至少可增加3倍;在此段茎中也观察到中性糖和糖醛酸成分的平行改变。

新鲜芦笋中的FA以二阿魏酸的形式存在,在总FA中的质量分数高于60%,在贮藏3天后增加到70%左右。

主要的FA脱氢二聚体是8282、82O242和8252二阿魏酸。

这些成分曾从单子叶和双子叶植物中检出,但只占总FA的较少比例。

酚酯类化合物可能在芦笋的机械强度、组织细胞和伤害性反应等特性中起作用。

115　烹饪与黄酮醇含量
典型的家庭烹饪芦笋法包括切制、浸软和煮沸,测定这些操作对黄酮醇含量的影响,并用Β2胡萝卜素漂白法评价加工组织的抗氧化能力[7]。

新鲜绿芦笋平均含总黄酮醇(以芸香苷计)286 m g kg,切制和浸软明显影响芦笋组织中总黄酮醇的含量,在60m in内减少至23316m g kg,损失高达1815%;实际上,黄酮醇含量的降低,并不伴随槲皮素的释放,提示黄酮醇可能被氧化裂解了,而非水解。

将芦笋煮沸60m in,产生更严重的影响,黄酮醇含量从对照的27411m g kg降至15317m g kg,引起芦笋组织中4319%总黄酮醇损失;也观察到有相当量的黄酮醇溶入烹饪水中。

切制对芦笋组织的抗氧化能力影响不大,但煮沸能引起显著的变化。

2　生物活性
211　影响酶活性
21111　半胱氨酸蛋白酶　从芦笋幼茎分离的、并用半胱氨酸蛋白酶抑制剂2琼脂糖凝胶柱纯化的蛋白酶,这是从百合科植物生长点分离的首个蛋白酶[8]。

用SD S2PA GE测定其分子量为28kD a,以酪蛋白为底物,30℃时酶的最适pH为7。

一碘乙酸可强烈地抑制此芦笋蛋白酶,而不为二异丙基氟磷酸抑制,提示其是半胱氨酸蛋白酶,用胰岛素氧化的B2链作底物对水能显示宽专一性,而对大的氨基酸疏水侧链,例如Phe、V al和L eu,P2位则是最适的切割位点。

芦笋半胱氨酸蛋白酶在P2位的专一性与木瓜蛋白酶(p apain)相似,对N2末端顺序的最初12个残基进行了鉴定,其中8个残基与木瓜蛋白酶相一致。

21112　果糖基转移酶　自芦笋根纯化的IF2果糖基转移酶,转化12蔗果三糖至4G2Β2D2吡喃半乳糖基蔗糖,合成两类新的四2糖和五2糖[9]。

经鉴定四2糖有1F2Β2D2呋喃果糖基24G2Β2D2吡喃半乳糖基蔗糖、O2Β2D2呋喃果糖基2(2→1)2Β2D2呋喃果糖基2O2[Β2D2吡喃半乳糖基2(1→4)]2Α2D2吡喃葡萄糖苷;五2糖有1F2(12Β2D2呋喃果糖基)22 4G2Β2D2吡喃半乳糖基蔗糖、[O2Β2D2呋喃果糖基2 (2→1)]22Β2D2呋喃果糖基2O2[Β2D2吡喃半乳糖基2 (1→4)]2Α2D2吡喃葡萄糖苷。

两类寡糖仅能被大鼠小肠碳水化合物分解酶所水解,人肠细菌可利用1F2Β2 D2呋喃果糖基24G2Β2D2呋喃半乳糖基蔗糖生长。

芦笋6G2果糖基转移酶(6G2FFT)是催化合成菊糖(inu lin)新系列果聚糖的重要酶系。

U eno 等[10]对基因编码的芦笋6G2FFT进行分离和功能分析。

c DNA克隆是从芦笋c DNA文库分离的,重组蛋白是由巴斯德毕赤酵母P ich ia p astoris的表达系统产生的,酶活性、重组蛋白是与蔗糖、12蔗果三糖、12蔗果三糖和蔗糖或新蔗果三糖保温测定的,反应产物是由高效阴离子交换层析检出的。

推断分离的c DNA的氨基酸顺序是与植物来源的果糖基转移酶和液泡型Β2呋喃果糖苷酶相似的。

重组蛋白主要产生菊糖新系列果聚糖,例如1F,6G2二2Β2D2呋喃果糖基蔗糖和新蔗果三糖。

表明重组蛋白具有6G2FFT活性和少量的果聚糖12果糖基转移酶(12 FFT)活性。

6G2FFT活性∶12FFT活性的比活是13。

重组蛋白的特性除伴有12FFT活性不同外,与从芦笋根分离的6G2FFT极相似。

21113　脱氧核糖核酸酶　从芦笋核糖体灭活蛋白和种子中先后分得新的脱氧核糖核酸酶(DN ase),分子量为30kD a,对鲱鱼精子DNA最适水解活性的pH为715[11]。

分离步骤包括用盐水提取、(N H4)2SO4沉淀、D EA E纤维素离子交换层析、A ffi2 gel b lue gel亲和层析、C M2葡聚糖离子交换层析等。

DN ase不被D EA E2纤维素和A ffi2gel b lue gel 吸收,可被C M2葡聚糖吸收。

显示G IEV IK I R EL新的N2末端顺序。

DN ase可精制为1584u m g比活度。

缺乏核糖核酸酶、蛋白酶和H I V21逆转录酶抑制活性,但在兔网状细胞溶解产物系统抑制无细胞翻译,I C50为20Λm o l L。

对灰葡萄孢B otry tis cinerea显示抗真菌活性。

21114　真菌激发的酶制剂　来自真菌激发的芦笋培养细胞的酶制剂,催化2个待鉴定的苯丙烷类单聚体42香豆酰醇和42香豆酰CoA及二聚体42香豆酰42香豆酸,在无任何别的协同因子下形成木酚素
()[12]。

212　环氧合酶抑制剂
Jang等[13]在研究从植物中寻找新的肿瘤化学预防剂时,从芦笋地上部分甲醇提取物的醋酸乙酯部位,利用抑制环氧合酶(cyclooxygenase)的生物技术指导层析,分得2个新的天冬酸衍生物:天冬酸反2S2氧化甲酯和天冬酸顺2S2氧化甲酯,及新的乙炔化合物hydroxyasparenyn。

同时分得11个已知化合物asp arenyn、asp arenyo l、一棕榈酸甘油酯、阿魏酸、1,32O2二2对香豆酰甘油、12O2阿魏酰232O2对香豆酰甘油、布卢门醇C(b lum eno l C)、(±)2表松脂醇、亚油酸、1,32O2二阿魏酰甘油和1,22O2二阿魏酰甘油。

对分离的全部化合物进行环氧合酶21和22抑制作用测定,均显示不同的抑制活性,活性最高的是亚油酸。

213　降解马拉硫磷
马拉硫磷(m alath i on)系一种有毒的杀虫剂, O kam o to等[14]用装配火焰光度检测器的气相色谱分析超标量的马拉硫磷。

马拉硫磷可被多种蔬菜的水提取物在一起保温时降解,在1%芦笋水提取物中,于37℃、pH714保温4h,降解至不可检出水平。

二羧酸酯(例如琥珀酸二甲酯和己二酸二乙酯)在015%芦笋溶液中,于pH9时保温20m in,几乎100%被降解,二乙基乙酰琥珀酸降解64%,二乙基苄基丙二酸降解30%。

结果支持如下假设:芦笋溶液中降解马拉硫磷的酶系是羧酸酯酶(carboxylesterase)。

214　抗氧化
8个不同的芦笋栽培种乙醇提取物和副产品,用抗自由基活性、初级氧化抑制和铁还原力3种不同方法,评价抗氧化作用,分析抗氧化活性和总酚含量之间的相关性,并与6个标准品进行对照[15]。

结果抗自由基能力(A RC)和铁还原力(R P)是非常相似的,均与总酚的含量高度相关。

样品的不同来源是一个重要因素,从H ueto r2 T ajar来源的芦笋(A RC7～10,R P0125～0133)比从A lcala del R i o来源的芦笋(A RC016～2,R P 0105～0107)有较高的抗自由基能力和铁还原力。

在相同来源的芦笋之间也存在明显的差异,提示应考虑到遗传的另一因素。

芦笋抑制脂质的初级氧化作用(PO I C),但抑制率与总酚之间不显示相关性;导致PO I C值明显差异是与芦笋的来源因素有关,从H ueto r2T ajar来源样品(18～32)比从
A lcala del R i o来源样品(PO I C5～9)具较高的抑制作用。

对来自H ueto r2T ajar工业罐装的芦笋副产品进行抗氧化分析表明:其可作为天然抗氧化剂的优质资源加以利用。

215　细胞毒活性
Shao等[16]首次报告从芦笋种子分得2个寡呋甾苷,即甲基原薯蓣皂苷(1)及其对应的22Α2羟基同系物原薯蓣皂苷(2),体外对人白血病HL260细胞的生长显示抑制活性。

[3H]胸腺嘧啶核苷掺合试验表明,对DNA、RNA和蛋白质合成具有明显的抑制作用。

皂苷2抑制DNA合成的I C50为9Λm o l L,皂苷1为19Λm o l L。

皂苷2和1对RNA或蛋白质合成显示抑制活性的I C50分别为12和24Λm o l L或29和256Λm o l L。

皂苷2对大分子的抑制活性强于皂苷1,提示22Α2羟基在抑制活性上起着重要的作用。

2个化合物的相对抑制作用是DNA合成> RNA合成>蛋白质合成。

进一步研究显示皂苷2对DNA合成的抑制作用呈剂量和时间相关,且为不可逆抑制。

216　致接触性皮炎
R adem aker[17]报道一农场工人患职业性芦笋过敏接触性皮炎3年,采用系统的皮质激素治疗,皮炎迅速消退;但再次暴露于芦笋,几天内又复发。

芦笋中含有天门冬酰胺、松柏苷和香兰素苷(van illin gluco side)等。

过敏原可能是植物的生长抑制剂1, 2,32三噻烷252羧酸,存在于芦笋的幼嫩茎枝中。

3　结语
芦笋是集药用、食用和观赏为一体的功能性植物,以美味可口的佳肴和无毒广谱的抗肿瘤作用闻名于世。

芦笋含有丰富的营养成分和化学成分,这是研发新产品的物质基础。

而我国对芦笋的利用还处于初始阶段,不能仅满足于国内蔬菜消费及鲜芦笋和粗加工品(清水芦笋罐头)的出口,应开展其综合利用。

例如农场出口鲜芦笋整理分级切除部分、加工罐头时剥皮的废弃部分,均可作为提取黄酮醇和甾体的资源加以利用;芦笋的蛋白酶可作增白剂,用于化妆品的原料等。

参考文献
1　D eli J,M atus Z,To th G.Caro teno id compo siti on in the fruits of A sp a rag us of f icina lis.J A gric Food Chem,2000,48(7): 279322796
2　W ang M,T admo r Y,W u Q L.Q uantificati on of p ro todi o scin and rutin in asparagus shoo ts by L C M S and H PL C m ethods.J
,2003,51(21):613226136
3　H uang X,Kong L.Stero idal saponins from roo ts of A sp a rag us of f icina lis.Stero ids,2006,71(2):1712176
4　V illanueva2SuarezM J,R edondo2Cuenca A,Rodriguez2Sevilla M D.Po stharvest sto rage of w h ite asparagus(A sp a rag us of f icina lis L.):changes in dietary fiber(nonstarch po lysaccharides).J A gric Food Chem,1999,47(9):38322 3836
5　Sun T,T ang J,Pow ers J R.Effect of pecto lytic enzym e p reparati ons on the pheno lic compo siti on and anti oxidant activity of asparagus juice.J A gric Food Chem,2005,53(1): 42248
6　Rodriguez2A rco s R C,Sm ith A C,W aldron K W.Effect of sto rage on w all2bound pheno lics in green asparagus.J A gric Food Chem,2002,50(11):317923203
7　M ak ris D P,Ro ssiter J T.Dom estic p rocessing of oni on bulbs
(A llium cep a)and asparagus spears(A sp a rag us of f icina lis):
effect on flavono l content and anti oxidant status.J A gric Food Chem,2001,49(7):321623222
8　Yonezaw a H,Kaneda M,U ch ikoba T.A cysteine p ro tease from young stem s of asparagus:iso lati on,p roperties,and substrate specificity.B i o sci B i o techno l B i ochem,1998,62(1): 28233
9　Yam amo ri A,O nodera S,K ikuch i M.Two novel o ligo saccharides fo r m ed by1F2fructo syltransferase purified from roo ts of asparagus(A sp a rag us of f icina lis L.).B i o sci
B i o techno l B i ochem,2002,66(6):141921422
10　U eno K,O nodera S,Kaw akam i A.M o lecular characterizati on and exp ressi on of a c DNA encoding fructan:fructan6G2 fructo syltransferadse from asparagus(A sp a rag us of f icina lis).
N ew Phyto l,2005,165(3):8132824
11　W ang H,N g T B.Iso lati on of a novel deoxyribonuclease w ith antifungal activity from A sp a rag us of f icina lis seeds.B i ochem
B i ophys R es Comm un,2001,289(1):1202124
12　Suzuk i S,N akatsubo T,Um ezaw a T.F irst in v itro no rlignan fo r m ati on w ith A sp a rag us of f icina lis enzym e p reparati on.
Chem Comm un(Cam b),2002,21(10):108821089
13　Jang D S,Cuendet M,Fong H H.Constituents of A sp a rag us of f icina lis evaluated fo r inh ibito ry activity againt cyclooxygenase22.J A gric Food Chem,2004,52(8):22182 2222
14　O kamo to Y,Sh ibamo to T.D egradati on of m alath i on,in aqueous extracts of asparagus(A sp a rag us of f icina lis).J A gric Food Chem,2004,52(19):591925923
15　Rodriguez R,Jaram illo S,Rodriguez G.A nti oxidant activity of ethano lic extracts from several asparagus cultivars.J A gric Food Chem,2005,53(13):521225217
16　Shao Y,Poobrasert O,Kennelly E J.Stero idal saponins from
A sp a rag us of f icina lis and their cyto toxic activity.P lanta M ed,
1997,63(3):2582262
17　R adem aker M,Yung A.Contact der m atitis to A sp a rag us of f icina lis.A ustralas J D em ato l,2000,41(4):2622263
(2006205208　收稿)。