桑叶的化学成分及开发利用进展:桑叶;化学成分;药理功能
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桑叶是桑科植物桑树(Morus alba L.)的干燥叶,在《神农本草经》中最先记录,别名铁扇子。
桑叶化学组成相当复杂,含有黄酮及黄酮苷类、多酚、生物碱类等成分;其具有降血糖、降血脂、抗衰老、抗病毒等药理功效,在中国大部分地区都有栽植。
但中国的桑叶除了养蚕之外,多余的大多被丢弃,致使桑叶资源存在极大的浪费现象。
近年来,随着人们在桑叶资源方面的综合探究不断发展,桑叶的价值愈来愈受到关注。
科学研究表明,桑叶在食药、化工等方面具有极高的利用价值。
本文对桑叶的化学成分、药理功能以及开发利用的进展进行综述,为桑叶的进一步研发利用提供理论依据。
1 桑叶的化学成分1.1 黄酮及黄酮苷类桑叶中主要的活性成分是黄酮及黄酮苷类,近几年来与其相关的研究较多,其结构和成分均已明确,占干物质含量的1%~3%[1],包含黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮醇类及花色素等4 类成分,共20 多种[2]。
干物质主要含黄酮类化合物芦丁、槲皮素、槲皮苷和异槲皮苷。
黄酮在桑叶的叶尖及嫩叶中含量最高[3]。
1.2 多酚植物多酚的结构复杂,含多元酚结构。
桑叶含有较多的多酚,因多酚类物质具有羟基氧的化学结构,可以借助多酚氧化酶断绝体内的自由基链反应,起到清除自由基和消除其毒性的作用[4],从而表现出抗老化、增强免疫力等多种生物活性。
据研究,桑叶中多酚是由对羟基肉桂酸、咖啡酸、绿原酸及其异构体、7-羟基香豆素[5]等成分构成。
1.3 生物碱类日本学者Asano 等[6]提取出脱氧野尻霉素、N甲基-DNJ、2-氧-α-D-半乳吡喃糖苷-1-DNJ 和fagomine 等7 种生物碱。
在这些成分中,DNJ 可以抑制α-糖苷酶的活性,使得机体进食后短时间内血糖的峰值降低,从而使小肠对糖的吸收率有所降低。
1.4 多糖类桑叶多糖能够降低血糖并且对血脂升高有抑制作用[7]。
其作用机理体现在两方面:一是修复胰岛B 细胞、促使胰岛素分泌;二是影响人体生长调节剂水平,胰岛素能影响糖代谢、肝糖原合成及细胞对糖的利用,最后起到降血糖的作用。
桑叶中总多糖占桑叶干物质含量的1.79%~ 2.64%[8]。
截至目前,分离纯化得到的组成结构明确的多糖组分有MP11、MP12、MP13、多糖组分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ;而组成结构尚未明确的桑叶多糖组分有SD2-3、SD3-3、SD3-4、MLP1 和MLP2 等[1]。
主要多糖组分的组成及结构见表1。
由于多糖的结构较为复杂,某些桑叶多糖只能确定其单糖的组成、比例以及糖苷键的类型和残基,其具体结构还需要进一步研究明确5 甾醇类植物甾醇又称固醇,基本骨架是环戊烷全氢菲,含有3 位羟基,不仅在各种植物油、坚果以及植物种子中含量丰富,其他植物性食物如水果、蔬菜中也有一定含量。
存在于桑叶中的甾醇含量较其他植物要高3~4 倍,其主要包含β-谷甾醇、β-D-葡糖苷、豆甾醇、蚊麻脂醇等[9]。
植物甾醇与胆固醇在乳糜微粒之间存在竞争关系,可使胆固醇直接变成不能被吸收的形态,从乳糜微粒中析出,不能透过肠壁,从而抑制胆固醇被吸收。
1.6 挥发油类桑叶中的挥发油成分有乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、异丁酸、苯酚、愈创木酚、邻甲酚和间甲酚等,还含有草酸、柠檬酸、延胡酸、棕榈酸、酒石酸、琥珀酸、三十一烷、羟基香豆精等[10]。
1.7 氨基酸桑叶中氨基酸的含量非常丰富,共有18 种,在桑叶干物质总量中占比10.10%。
其中人体必需氨基酸含量占氨基酸总量的44.85%。
桑叶中含有的18 种氨基酸分别是苏、谷、甘、缬、丙、精、丝、组、赖、蛋、酪氨酸以及亮氨酸、异亮氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸以及γ-氨基丁酸,其中谷氨酸具有保护脑组织的功能,是含量最高的氨基酸,同时也是神经递质γ-氨基丁酸的前体物质,有降血压的作用[11]。
1.8 维生素桑叶中含有维生素A、维生素B 族、维生素C 以及烟酸等多种维生素。
1.9 其他成分桑叶中还含蛋白质、脂类、碳水化合物、矿物质、膳食纤维、有机酸、微量元素等化学成分。
2 桑叶的药理功能2.1 降血糖2.1.1 促进胰岛素释放Kimura 等[12]发现桑叶中的多羟基生物碱Fagomine(荞麦碱)能够促进胰岛素释放,使胰岛素的含量显著增加。
试验结果表明,桑叶中的总多糖成分在降低血糖时可以提高胰岛素水平。
2.1.2 抑制α-糖苷酶的活性用桑叶50% 甲醇提取物做大鼠小肠管流试验。
结果表明,当桑叶甲醇提取物共存时,蔗糖吸
收受到抑制,桑叶甲醇提取物抑制了二糖分解酶的活性,而桑叶水提取物可以抑制乳糖酶和麦芽糖酶的活性,能够阻碍大鼠食后血糖水平提高[13]。
最终得出结论,桑叶中脱氧野尻霉素对α-糖苷酶的活性起抑制作用[14]。
脱氧野尻霉素又称DNJ,可以使α-糖苷酶50% 的活性受到阻碍,它可以在小肠中与α-糖苷酶结合。
而且DNJ 和α-糖苷酶之间的亲合力比二糖与α-糖苷酶的亲合力更强,因而多量的二糖则不能被更深度地吸收分解,从而使血糖含量显著下降。
由此证实桑叶中抑制α-糖苷酶、能显著降低血糖的主要成分是DNJ[15]。
2.2 降血脂高脂血症患者的血液黏稠度较高,故流动不顺畅,再加上低密度脂蛋白的沉积,致使毛细血管变窄甚至堵塞,易造成心肌梗死和脑出血。
桑叶黄酮能强化毛细血管,降低血液的黏稠程度,可预防以上现象的发生。
江正菊等[16]研究表明,桑叶中的黄酮类物质可以使血清总胆固醇、三酰甘油以及低密度脂蛋白胆固醇的含量降低,使高密度脂蛋白胆固醇含量水平得到提升,从而降低动脉粥样硬化指数,并能显著提高SOD 的活性,降低丙二醛水平。
桑叶中还包含多种甾醇,并且几乎无胆固醇,甾醇中的豆甾醇、骨甾醇均可阻止胆固醇被肠道吸收,从而达到降低血浆胆固醇、降低血脂水平的作用[17]。
2.3 抗衰老桑叶中含有的酚类化合物及维生素C 等多种成分能够抑制或清除自由基,防止细胞因氧化而损伤,继而减缓衰老。
其中维生素B1 有助于维持心脏及神经系统的正常机能;维生素B2 有助于维持视网膜的正常功能;维生素C 能够增强微血管的细密性,增强机体对感染的抵抗力。
叶酸能够介入核酸的合成,有抵抗各类贫血症状及促进生长的功效,对人体健康十分重要。
黄酮类成分通过增加SOD 等抗氧化酶类的活性,可以消除超氧自由基和羟基自由基,阻止蛋白质转变为糖化终产物,达到缓解糖尿病并发症发生及后续发展的目的[18]。
王灿等[19]研究发现,桑叶可以影响老年大鼠红细胞内SOD 的含量水平,有利于机体抵抗脂质过氧化,清除自由基,以及减少老年大鼠的脑和脊髓组织的脂褐质的水平,并且还增加了皮肤的水分含量,抗老化。
此外,桑叶对神经方面没有安定作用,对免疫系统没有任何影响,不促进生长及性激素,有望成为中老年人的延缓衰老保健药品。
2.4 抗病毒HIV 病毒能够导致艾滋病的发生,目前对其研究较多。
有研究发现HIV 病毒含gp140 和gp120 蛋白质,这2 个蛋白质都是糖基化,可以介导病毒和细胞表面的受体分子接触,从而形成合体细胞。
有研究认为,桑叶的生物碱中N-甲基-1-脱氧野尻霉素、1-脱氧野尻霉素及其衍生物等能够抑制糖蛋白质的加工,转变gp120 蛋白质糖基化,并且N-丁基1-脱氧野尻霉素能够阻碍HIV-1 引导的合体细胞的形成进程[2]。
2.5 抗肿瘤桑叶中所含的类黄酮、DNJ、维生素、Cu-Zn 和SOD 及GABA 等成分均能预防癌症,增强机体免疫能力,并阻碍染色体突变。
桑叶类黄酮诱导人体早幼粒白血病(HL-60)细胞分化,这些黄酮类化合物可清除1,1-二苯基-2-苦基-肼的自由基,对人早幼粒白血病细胞系的生长表现出抑制效果。
3 桑叶制品开发3.1 动物饲料桑树在中国有4 000 年的种植历史,资源十分丰富。
传统的桑叶主要作为动物饲料使用,用于饲喂桑蚕。
近年来桑叶作为饲料又开发了新的形式,除了青绿饲喂,还可将收获的桑叶粉压制成颗粒等加以利用。
桑叶粉用作蛋白饲料,可以替代精饲料或蛋白饲料[20]。
桑叶中的蛋白质含量较高,可作为饼粕类的替代品,晒干、粉碎后与其他饲料按照一定比例配合使用。
其中,按照一定比例添加至鸡饲料中,对鸡蛋黄的色泽以及鸡肉的风味有明显的改进效果,还可提高产蛋质量和增加数量,同时有效降低鸡粪中氨的排放量[21];另外,以25%~30% 的比例添加到黑山羊饲料或以10%~15% 的比例添加到肉兔饲料中,饲喂的动物会表现出体质增强、生长加快、肉质改善的现象,同时可以降低饲养成本[22]。
秋天的桑叶肉质肥厚,营养物质丰富,叶片、桑枝等可作为青贮饲料储备;此外,制做桑叶干粉、颗粒料等不仅方便保存、运输,而且使桑叶资源得到充分利用。