黃國(guó)中，王琴，馬路凱，劉袆帆

（仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程創(chuàng)新研究院，廣東 廣州 510230）

砂仁，姜科草本植物砂的成熟果實(shí)，主要分布于中國(guó)廣東、云南等地，尤以廣東陽(yáng)春質(zhì)量最佳。砂仁屬于藥食同源目錄資源，在國(guó)內(nèi)中草藥的市場(chǎng)中占據(jù)著重要的位置[1]，隨著人們對(duì)健康營(yíng)養(yǎng)的尋求，其消費(fèi)量和年產(chǎn)量也逐年增加。砂仁市場(chǎng)需求量逐年增加的同時(shí)，關(guān)于砂仁活性成分[2]、生理功效及相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)已成為研究熱點(diǎn)，近十年來(lái)關(guān)于砂仁的研究[3]逐年增加，且多集中在食品和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。砂仁含有多種活性成分，主要包括多糖、黃酮和揮發(fā)油，本文對(duì)近年來(lái)砂仁主要活性成分的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為砂仁的研究及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供一定的幫助。

1 砂仁多糖研究

多糖是一種由單糖脫水縮合而成的物質(zhì)，廣泛存在于自然界不同植物中，具有抗腫瘤、降血糖、抗病毒、抗氧化以及提高免疫力等功效[4]，是一類(lèi)具有重要生理功效的物質(zhì)，多糖還可以進(jìn)行分子修飾，且修飾過(guò)后活性提高[5]，國(guó)際上把21世紀(jì)稱(chēng)之為多糖的世紀(jì)。砂仁中同樣富含多糖，有研究報(bào)道[6]其含量可達(dá)11.3%。砂仁多糖的研究也是目前砂仁活性物質(zhì)中研究較多的成分。

1.1 提取工藝和結(jié)構(gòu)解析

與其它植物源多糖如石斛多糖[7]、巴戟天多糖[8]和竹筍多糖[9]類(lèi)似，關(guān)于提取工藝的研究也是砂仁多糖主要研究方向。在經(jīng)歷了最初的砂仁多糖成功提取[10]，目前研究多集中在提高提取率和提取效率等方面，樊亞鳴等[6]采用微波法優(yōu)化砂仁多糖的提取工藝，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)確定了多糖最佳提取工藝為液固比10∶1、微波功率600 W、提取溫度80℃、提取時(shí)間20 min，在此條件下提取率為11.3%。YAN等[11]比較了熱水提取、超聲輔助提取、微波輔助提取和酶輔助提取4種不同方法對(duì)砂仁多糖提取的影響，結(jié)果表明超聲輔助提取法是最佳的提取方法（提取率13.2%）。ZHANG等[12]采用Box-Behnken響應(yīng)面法優(yōu)化了砂仁粗多糖的提取工藝后采用二乙氨乙基纖維素-52和葡聚糖凝膠Sephadex G-100對(duì)粗多糖進(jìn)行純化得到純化多糖ASP-1、ASP-2和 ASP-3（得率分別為 12.26%、4.45%和3.17%）。樊亞鳴等[13]對(duì)純化后的砂仁多糖進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析，發(fā)現(xiàn)砂仁主要含兩種多糖，其分子量分別為56 421及1 743，單糖組成為阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖及半乳糖（比例1.00∶0.68∶0.97∶0.86）。

截至目前，砂仁多糖的提取工藝還較為復(fù)雜，尤其是采取水溶液法提取的產(chǎn)物中雜質(zhì)含量高，急需研究新的提取方法，實(shí)現(xiàn)去除雜質(zhì)；此外現(xiàn)階段提取工藝所得多糖產(chǎn)率不高，急需高通量提取方法，進(jìn)而有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

1.2 砂仁多糖的活性研究

多糖是天然活性物質(zhì)之一，其中植源性多糖更是廣泛存在于自然界植物細(xì)胞當(dāng)中，對(duì)生物體的生理功效發(fā)揮重要作用，目前砂仁多糖的功能活性?xún)H有少量報(bào)道。ZHANG等[12]發(fā)現(xiàn)砂仁多糖具有較好的自由基清除能力，顯著抑制丙二醛的生成，增強(qiáng)抗氧化酶活性，進(jìn)一步純化得到3個(gè)組分（ASP-1、ASP-2和ASP-3），其中ASP-3對(duì)HepG2肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)有較強(qiáng)的抑制作用，這一研究表明砂仁多糖具有較好的抗氧化活性，未來(lái)可用于抗氧化藥物開(kāi)發(fā)和食品開(kāi)發(fā)中。ZHANG等[14]從雜交砂仁及其母本中分別提取水溶性多糖，發(fā)現(xiàn)二者具有相似的單糖組成和紅外光譜特征，且二者在免疫應(yīng)激方面沒(méi)有顯著差異。該研究結(jié)果表明雜交砂仁和純種砂仁的多糖結(jié)構(gòu)和活性相似，而雜交砂仁價(jià)格遠(yuǎn)低于純種砂仁，因此雜交砂仁可作為純種砂仁的小范圍替代品，進(jìn)行推廣栽培。

然而目前對(duì)于砂仁多糖的生物活性研究并不多見(jiàn)報(bào)道，其具體抗氧化[15]機(jī)理也未有權(quán)威的說(shuō)法，因此，對(duì)砂仁多糖的生物活性進(jìn)行更深入的研究將具有深刻意義。

2 砂仁黃酮研究

黃酮類(lèi)化合物是植物體內(nèi)常見(jiàn)的天然多酚抗氧化劑[16]，是目前備受關(guān)注的天然活性物質(zhì)之一。黃酮類(lèi)[17]成分具有止咳、祛痰、平喘、抗菌的活性，護(hù)肝、解肝毒、抗真菌、治療急慢性肝炎、肝硬化等作用[18]。另有研究發(fā)現(xiàn)，黃酮類(lèi)化合物具有不容忽視的抗氧化能力，且其抗氧化能力比維生素C要強(qiáng)[19]，對(duì)于一些因氧自由基損傷所引起的疾病可能有治療價(jià)值，對(duì)含脂食品的自動(dòng)氧化的防止有一定的實(shí)用價(jià)值[20]。

2.1 提取工藝和結(jié)構(gòu)解析

砂仁中的黃酮類(lèi)物質(zhì)于本世紀(jì)初成功提取，經(jīng)結(jié)構(gòu)鑒定主要為槲皮苷和異槲皮苷[21]。砂仁不同部位總黃酮含量存在差異，含量高低順序?yàn)椋悍N子團(tuán)＞果實(shí)＞果皮[22]，由于總黃酮的含量[23]與槲皮苷、異槲皮苷的含量有相同趨勢(shì)[24]，因此關(guān)于其提取工藝的研究多為總黃酮提取。

鐘旭美等[25]探討了甲醇體積分?jǐn)?shù)、提取時(shí)間和提取溫度3個(gè)單因素對(duì)總黃酮提取率的影響，采用Box-Behnken響應(yīng)面法優(yōu)化得到的最佳條件為提取時(shí)間101 min，提取溫度73℃，甲醇體積分?jǐn)?shù)85%，此時(shí)砂仁總黃酮的提取率為11.11%。在傳統(tǒng)提取工藝基礎(chǔ)上，王文杰等[26]選用乙醇作為提取溶劑，優(yōu)化得到的最佳條件為乙醇濃度80%，提取溫度60℃，液料比為1∶80，提取時(shí)間為2.5 h。此外采用乙醇提取還具有毒性較小，價(jià)格便宜，提取過(guò)程可同步去除親水性蛋白及水溶性雜質(zhì)。隨后，謝文健等[27]比較超聲處理、加熱回流提取、索氏回流提取3種不同方法對(duì)砂仁總黃酮的提取效果，發(fā)現(xiàn)不同方法對(duì)黃酮提取率的影響較小，從成本和操作便捷角度選用超聲提取方法。高林林等[28]在前人研究基礎(chǔ)上考察不同濃度乙醇對(duì)砂仁黃酮的提取效果，發(fā)現(xiàn)使用60%乙醇提取砂仁黃酮時(shí)得率最高（3.55 mg/g），經(jīng)AB-8大孔樹(shù)脂分離，得到純化后的砂仁黃酮（93.3%）為后續(xù)砂仁黃酮活性試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

由目前現(xiàn)有關(guān)于砂仁黃酮文獻(xiàn)中得知，黃酮含量與多糖相當(dāng)，但在優(yōu)化提取工藝方面的研究不夠深入，因此對(duì)砂仁黃酮提取工藝的研究仍將是研究熱點(diǎn)。

2.2 砂仁黃酮的活性研究

砂仁黃酮具有酚羥基結(jié)構(gòu)，具有一定抗氧化等功效。鐘旭美等[29]以1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基（DPPH·）和羥基自由基（·OH）體外清除能力評(píng)價(jià)砂仁黃酮抗氧化性，以維生素C為對(duì)照，研究了砂仁黃酮抗氧化性，結(jié)果表明砂仁黃酮對(duì)DPPH·和·OH清除率分別達(dá)約88%和80%，而維生素C對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)均為約30%，說(shuō)明砂仁黃酮具有較好的自由基清除能力；此外，其團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)砂仁黃酮對(duì)大腸桿菌和枯草芽孢桿菌均有一定抑制作用，其中對(duì)大腸桿菌抑制效果更明顯。除了抗氧化性和抗菌性，砂仁黃酮還具有一定抗腫瘤活性，高林林等[28]研究發(fā)現(xiàn)砂仁黃酮對(duì)小鼠移植腫瘤S180、H22具有一定的抑制作用。以上研究表明砂仁黃酮是一種具有潛在生理功效的活性物質(zhì)。

相較于砂仁多糖而言，目前關(guān)于砂仁黃酮活性的報(bào)道較少。黃酮是一大類(lèi)物質(zhì)，目前砂仁中僅鑒定出槲皮素，是否還有其它黃酮類(lèi)物質(zhì)目前仍處于未知，且現(xiàn)有研究所選用的多為黃酮粗提物，這對(duì)準(zhǔn)確界定砂仁黃酮的功能活性及作用機(jī)理將有一定的影響。在大健康時(shí)代背景下，對(duì)砂仁黃酮類(lèi)物質(zhì)的提取、純化及活性機(jī)理等方面的研究將具有重要意義。

3 砂仁揮發(fā)油研究

揮發(fā)油是砂仁主要的藥效組分，具有抗?jié)儭⒖寡?、?zhèn)痛、止瀉、抗菌等廣泛的藥理作用[30]，特別是砂仁提取液具有緩解腹痛胃脹功效[31]，還可以增強(qiáng)胃消化[32]，改善脾胃虛寒[33]等癥狀。砂仁提取液中揮發(fā)油的主要有效成分為乙酸龍腦酯（25%～30%）[34]。然而揮發(fā)油穩(wěn)定性差，在制備與儲(chǔ)存過(guò)程中極易揮發(fā)、氧化和變質(zhì)，影響其安全性和有效性。為最大化保留砂仁揮發(fā)油的有效成分，改善其品質(zhì)，目前多采用環(huán)糊精包埋、微膠囊化等處理[35]。

3.1 提取工藝和結(jié)構(gòu)解析

砂仁揮發(fā)油是脂肪族、芳香族和含硫含氮化合物的總稱(chēng)，其中以萜類(lèi)[36]及其含氧衍生物為主，難溶于水，通常采用加壓熱水萃取[37]和有機(jī)溶劑進(jìn)行浸提。魏榮華等[38]在微波輔助條件下，采用不同溶劑萃取砂仁中揮發(fā)油，發(fā)現(xiàn)低極性低沸點(diǎn)的溶劑萃取效果較高，其中以乙醚效果最佳。樊亞鳴等[39]以乙醚為溶劑輔以微波加熱法對(duì)砂仁揮發(fā)油的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，最佳提取工藝為固液比1∶5，萃取溫度45℃，萃取時(shí)間180 s，此時(shí)得率為3.2%。王玲等[40]分別采用有機(jī)溶劑熱浸法、微波浸提法提取砂仁中的揮發(fā)性成分，發(fā)現(xiàn)兩種方法均能有效地提取砂仁揮發(fā)油，但微波浸提法提取率高（3.28%），且省時(shí)省力。張繼斌[41]對(duì)揮發(fā)油中乙酸龍腦酯成分的提取進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳提取條件是料液比為1∶15，浸泡時(shí)間30 min，提取時(shí)間6 h，此時(shí)得率為2.5%。陳河如等[42]采用液-液分級(jí)萃取分離砂仁揮發(fā)油中的不同極性成分，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)不同成分進(jìn)行分離和鑒定。發(fā)現(xiàn)液-液分級(jí)萃取可以將砂仁揮發(fā)油不同組分較好的分離，首次鑒定出2-甲基-3-丁烯-1-醇、吡喃、新二氫香葦醇、吉馬烯、β-倍半菲蘭烯、α-香檸醇等成分，為進(jìn)一步從砂仁中尋找潛在臨床先導(dǎo)化合物奠定一定基礎(chǔ)。砂仁揮發(fā)油中組成復(fù)雜，成分眾多。王玲等[40]發(fā)現(xiàn)砂仁揮發(fā)油主要化學(xué)成分為乙酸龍腦酯、樟腦、龍腦、古巴烯、匙葉桉油烯等。DAI等[43]對(duì)砂仁揮發(fā)油進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)主要為單萜烴（74.0%～89.7%）、含氧單萜烴（1.7%～5.8%）、倍半萜烴（4.6%～12.0%）和含氧倍半萜烴（0.6%～11.8%）。

就目前的研究中得知，砂仁揮發(fā)油是一類(lèi)比較復(fù)雜的混合物[44]，但每個(gè)組分的揮發(fā)性存在差異，現(xiàn)階段缺乏簡(jiǎn)單有效的提取工藝實(shí)現(xiàn)多組分的高效分離。

3.2 揮發(fā)油的活性研究

由于砂仁揮發(fā)油穩(wěn)定性差，不利于進(jìn)一步進(jìn)行活性機(jī)理的研究，因此需要運(yùn)用包埋技術(shù)[45]，將砂仁揮發(fā)油固定在一定范圍內(nèi)以提高其穩(wěn)定性，目前多采用羥丙基-β-環(huán)糊精[46-47]對(duì)揮發(fā)油進(jìn)行包埋，有研究證實(shí)砂仁揮發(fā)油可與β-環(huán)糊精形成穩(wěn)定包埋物[48]。砂仁揮發(fā)油經(jīng)包埋處理后，陳河如等[46]通過(guò)小鼠灌藥后扭體次數(shù)的變化，發(fā)現(xiàn)包埋物對(duì)冰醋酸所致小鼠疼痛有明顯的緩解作用。也有報(bào)道指出砂仁揮發(fā)油可對(duì)二甲苯致小鼠耳腫脹和卡拉膠所致大鼠足腫脹具有一定的抑制作用，其效果與吲哚美辛相當(dāng)[49]。CHEN 等[50]以2，4，6-三硝基苯磺酸誘導(dǎo)的炎癥性腸病大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，研究了砂仁揮發(fā)油對(duì)T淋巴細(xì)胞免疫功能和腸道微生態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)砂仁提取物可預(yù)防腸道黏膜炎。由此可見(jiàn)砂仁揮發(fā)油對(duì)機(jī)體具有較為重要的功效。除此之外，還有研究發(fā)現(xiàn)砂仁揮發(fā)油具有驅(qū)蟲(chóng)[51]的功效，這將對(duì)食品的貯藏起到關(guān)鍵性作用。然而，揮發(fā)油所含組分眾多，究竟是哪一種或哪幾種成分在發(fā)揮生理功效作用，目前尚未進(jìn)行深入探討[52]。因此對(duì)砂仁揮發(fā)油不同組分功效進(jìn)一步挖掘，明確砂仁揮發(fā)油的藥效具有重要意義。

4 總結(jié)與展望

本文介紹了著名中藥砂仁的主要活性成分多糖、黃酮和揮發(fā)油，并對(duì)其研究進(jìn)展進(jìn)行了歸納和分析。目前關(guān)于砂仁活性物質(zhì)的研究主要集中在揮發(fā)油，而有關(guān)砂仁多糖、黃酮等研究目前還鮮有報(bào)道，且現(xiàn)有研究多為提取工藝的優(yōu)化，缺乏對(duì)其相應(yīng)功能活性的深入研究，而且功能活性試驗(yàn)中所用樣品大多為未經(jīng)過(guò)純化處理的粗提物，這可能會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成一定影響。此外，對(duì)砂仁的其它組分如蛋白、多肽、生物堿等的報(bào)道也較為少見(jiàn)，因此，為全面認(rèn)知有“藥食同源”之稱(chēng)的中藥砂仁，應(yīng)該繼續(xù)深入挖掘其不同組分的含量、功效及藥效機(jī)理。在追求大健康和食品安全的時(shí)代背景下，關(guān)于砂仁活性成分的綠色、快速、高效的提取工藝，以及潛在的構(gòu)效關(guān)系、功能活性仍將是未來(lái)的研究重點(diǎn)。