辣木活性成分、提取工艺及应用研究进展

辣木活性成分、提取工艺及应用研究进展

李月，钟惠萍，陈晓雯，王力

（集美大学

［摘

食品与生物工程学院，福建

厦门361021）

要］辣木（Moringaoleifera）是多年生热带、亚热带落叶乔木，其一身全是宝.辣木含有多种功能性成分如

多糖、黄酮及多酚类物质、维生素、氨基酸.其突出的经济价值和药用价值，使辣木被广泛应用于农业、医药、美容保健等多个领域.本文针对辣木中功能性成分即辣木多糖、黄酮及多酚类物质的提取方法和辣木的抗氧化、降血糖、防晒等生物活性研究进展及辣木的应用研究现状进行简单综述，并对今后辣木产业发展存在的问题提出解决方法并予以展望，为进一步开发和利用辣木相关功能成分提供参考.［关键词］辣木；成分；提取工艺；生物活性［中图分类号］TS218

［文献标识码］A

［文章编号］1671-0815（2019）05-0369-07

ResearchAdvancesonActiveComponentExtractionTechnologyandApplicationofMoringaoleifera

LIYue，ZHONGHui-ping，CHENXiao-wen，WANGLi

（CollegeofFoodandBiologicalEngineering，JimeiUniversity，Xiamen361021，China）

Abstract：Moringaoleiferaisaperennialtropicalandsubtropicaldeciduoustreewhichcontainsavarietyoffunctionalingredientssuchaspolysaccharides，flavonoids，polyphenols，vitamins，andaminoacids.Itsoutstandingeconomicvalueandmedicinalvaluemakeitwidelyusedinagriculture，medicine，beautycareandotherfields.ThispaperbrieflyreviewstheresearchprogressofthefunctionalingredientsofM.oleiferaandextractionmethodsofpolysaccharides，flavonoidsandpolyphenols，theresearchprogressofthebio-activityofMoringaantioxidant，hypoglycemicsunscreenanditsapplicationstatus.Inthefuture，theproblemsexistinginthedevelopmentoftheM.oleiferaindustryareproposedandprospected.ThispaperalsoprovidesareferenceforfurtherdevelopmentandutilizationoftherelevantfunctionalcomponentsofM.oleifera.Keywords：Moringaoleifera；Component；Extractiontechnology；Biologicalactivity

辣木（Moringaoleifera）也俗称为鼓槌树，洋椿树，马萝卜等，它原产于印度和非洲［1］.辣木的叶、种子、根和花均可食用，其中富含矿物质、β-胡萝卜素、蛋白质、氨基酸、维生素和其他营养素［2-3］.据报道，辣木中钙的含量是牛奶的4倍，铁含量是菠菜中铁含量的3倍，维生素A和维生素C的含量分别是菠萝的4倍和7倍［4］.辣木作为传统的民间药物，其一身全是宝，它的叶子、种子、根以及树皮不仅具有很高的营养价值，而且还含有多种功能性成分，如黄酮类、皂苷类、多糖类和挥发油类，具有有效的抗氧化、降血糖、降血脂等活性功能［5-6］，长期食用具有改善人体的免疫系统、减缓衰老等作用［7］.因此，针对辣木相关功能成分的研究一直备受关注.

现国内外在提取、分离纯化辣木中功能性成分的技术和条件上的研究已日渐成熟，但在辣木功能性成分的相关研究上仍存在局限性，本文主要对辣木功能性成分的提取工艺，辣木的生物活性以及近年来国内外对辣木的研究进展和应用现状等方面进行综述，为辣木的进一步研究和开发利用提供一些参考.

基金项目：福建省科技厅引导性项目（2017N0020，2016N0028）；福建省自然科学基金项目（2017J01633）

作者简介：李月，集美大学食品与生物工程学院硕士研究生.钟惠萍为通讯作者.

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内蒙古民族大学学报2019年1

1.1

辣木功能成分的提取纯化工艺

浸提法

浸提法是辣木活性成分的经典提取方法，根据提取目标物质不同，选择浸提溶剂则不同，

多糖类物质多以水为溶剂，多酚及黄酮类物质大多以不同体积分数的乙醇、丙醇或甲醇水溶液等作为浸提溶剂.浸提法具有操作步骤简单的优点，但其耗费时间长，不仅提取率较低，而且不能保证产品的安全性，所以得到的提取液大多不能被相关食品所利用［8］.1.2

回流法

孙鸣燕等［9］以单因素结合正交试验，优化乙醇回流提取法提取辣木黄酮的提取工艺.最终

得出最优提取条件：70％乙醇体积分数，温度80℃，料液比1∶20（g·mL-1），提取3次，提取率6.593%.此方法操作简单、易控、经济，被广泛用于辣木功能性成分的提取.1.3

超声波辅助提取法

王振西等［10］优化对比热水回流法、超声波提取法提取辣木多糖的提取工艺，试

验结果显示超声波提取法得到的提取率很明显高于回流法，翟立公等［11］研究发现利用超声波产生的空化效应和搅拌作用产生极大的压力使植物细胞壁破裂，加速胞内有效物质的释放、扩散和溶解，提高目标产物得率.岳秀洁等［12］采用超声辅助提取法提取辣木黄酮，在超声功率300W，乙醇浓度70%（v/v），料液比1∶27（g·mL-1），提取时间46min，提取温度50℃条件下得到较好的得率.C.Rodríguez-Pérez等［13］对比超声提取法和浸渍法提取总酚，发现按照料液比1∶50（g·mL-1），室温超声15min，得到总酚含量高于同料液比下浸渍1h得到的含量.张超等［14］试验得到响应面法优化辣木籽多酚超声提取工艺结果为：乙醇体积分数74%，液料比19∶1（g·mL-1），温度67℃，超声时间25min.以此条件得到的多酚的提取率为4.867mg·g-1.以上结果表明，超声提取法可有效节约提取时间并提高目标物质提取率，是一种高效节能、操作简单、适应性广的提取方法.1.4

微波辅助提取法

微波能穿透材料结构，由于极性溶剂的偶极旋转而产生分子摩擦，并加速目标化

合物的传质.与传统的萃取工艺相比，微波辅助萃取提高了萃取效率，并且在减少能量和溶剂的使用方面也更加环保［15］.王远等［16］试验发现以微波处理308s、微波功率302W、乙醇体积分数75%、液料比52∶1（v/m）的响应面优化工艺下，提取的辣木叶总黄酮得率最高.吉莉莉等［17］发现按料液比1∶59（g·mL-1）加入58%的乙醇溶液，在微波功率397W，处理8min后，总黄酮得率可达3.45%.ChunChen［18］得到响应面法优化后的最佳微波辅助提取辣木多糖工艺：时间70min，微波功率700W，温度70℃和料液比1∶35（g·mL-1），按此条件得到提取率为2.96±0.11%.与其他提取方法相对比，微波辅助提取法凭借其提取效率高、受热均匀、降低活性物质结构的破坏等优点，在许多功能性成分的提取工艺中占据重要位置.1.5

亚临界萃取提取法

刘骋［19］采用亚临界乙醇浸提辣木黄酮，以单因素为基础，采用响应面法优化试

验结果，最终得到最佳工艺条件：乙醇浓度70%，时间2h，温度为130℃.试验证实亚临界萃取法可有效提高提取率，降低能源消耗.亚临界萃取法所具有的一系列优点，使其在食品行业中具有一定范围的应用与研究价值，是提取活性物质的一种实用方法.1.6

酶促提取法

酶促提取法也是常常应用在天然物质的提取中，细胞壁的主要成份为纤维素、半纤维

素、果胶质等物质，提取工艺中引入纤维素酶可以软化分解纤维素，促进细胞壁的分解［20］.此外，酶还可在比较温和的条件下分解植物组织和提取液中的淀粉、果胶、蛋白质等物质，起到促进目标物质的浸出，提高得率的作用.常用的酶有蛋白酶、纤维素酶、果胶酶等［21］.

周丹蓉等［22］选用纤维素酶辅助提取辣木多糖，通过二次回归正交旋转组合设计优化得到最佳提取条件为纤维素酶用量1.60%，提取温度53℃，提取时间68min，液料比52∶1（g·mL-1），影响辣木多糖提取率的主次因素依次为：纤维素酶用量>提取温度>液料比>提取时间.王振西［10］在超声提取工艺中加入纤维素酶，发现加入了纤维素酶后的提取率显著增加至33.11%，高于未加纤维素酶时的18.12%提取率.SheldonRA等［23］研究表明酶提取法的原理是酶水解破坏植物细胞壁，以释放细胞内活性成分.以上结果表明，将酶应用到提取中可极大的提高得率，作为一种新型的高效提取方法，可广泛应用.

第5期李月等：辣木活性成分、提取工艺及应用研究进展

371

2

2.1

辣木主要生物活性功能

降血糖作用

王远［16］和陈瑞娇等［24］发现辣木总黄酮能使糖尿病试验动物的血糖明显降低，血清超

氧化物歧化酶活力提高，同时减少血清丙二醛的含量，且纯化后的辣木叶总黄酮降血糖的效果更好.此外ChunChen［18］等利用体积分数为40%、60%和80%乙醇分级沉淀多糖得MLP-1，MLP-2和MLP-3三个组分，研究发现三个组分均具有抑制α-淀粉酶的作用，且抑制效果具有剂量依赖性，而MLP-3对α-淀粉酶的抑制效果最显著，当浓度为0.1mg·mL-1时抑制率可达88.27%，表明MLP-3具有治疗糖尿病的潜力.岳秀洁［25］、ChenC等也证实辣木多糖对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶均有较强的抑制作用.Jimoh等［26］还发现辣木提取液对α-淀粉酶，α-葡萄糖苷酶有较好的抑制作用，其IC50分别为6.49mg·mL-1，4.73μg·mL-1.AttakpaES等［27］研究了辣木叶提取物对饮食诱导的肥胖（DIO）小鼠模型的血糖作用效果，试验发现以400mg·kg-1体重剂量的辣木叶提取物饲喂DIO小鼠，测定5h后使血糖水平显著降至180±10mg·dl-1，效果接近格列本脲Glib阳性对照组处理后的血糖171±9mg·dl-1.同时，确定了辣木降血糖的机制是通过提高小鼠的肝脏PPARα水平，降低SREBP-1水平，使脂肪酸氧化增加，肝脏脂质储存减少，从而改善肝脏脂肪变性及胰岛素敏感性，降低血糖水平.天然活性物质的无毒副作用是其突出优势，将其应用在治疗减轻糖尿病中有一定的发展前景.2.2

治疗肥胖作用

胰脂肪酶抑制剂可抑制胰脂肪酶活性，从而降低体内甘油三酯的降解和代谢，来起

到治疗和控制肥胖［28-29］.王远等［30］发现辣木总黄酮对胰脂肪酶明显的有抑制效果，经聚酰胺层析柱除杂后的辣木黄酮抑制酶的IC50为0.94mg·mL-1，根据酶动力学试验得出抑制类型为非竞争性抑制，且鉴定出辣木叶黄酮中含11种黄酮类化合物.

MetwallyFM［31］等试验以浓度为600mg·kg-1体重的辣木乙醇提取物喂养肥胖雌性大鼠中12周后，发现与未治疗肥胖大鼠相比体重减轻约100g，瘦素基因表达下调0.41±0.02倍，抵抗素基因表达下调0.84±0.05倍.研究证实，辣木提取物能够改善瘦素，减少脂联素基因mRNA表达的损伤，减轻体重，改善致动脉粥样硬化血脂异常和胰岛素抵抗的作用，此结果为开发辣木在治疗肥胖的领域提供了基础依据.这表明辣木具有治疗和减轻肥胖的功能，而且辣木与市面上的减肥产品相比，还具有无毒副作用的优势，辣木在减肥产品的产业中具有广阔的前景.2.3

抗氧化作用

自由基极易氧化人体内大量存在的不饱和脂肪酸，这会导致脂质过氧化，使这些脂质

过氧化物最终氧化生成丙二醇［32］.过氧化脂质会破坏生物膜、核糖核酸和脱氧核糖核酸，且其与超氧化物歧化酶及氧自由基等指标和衰老有关，过氧化脂质还会使人体免疫力降低.

ChumarkP等［33］研究发现辣木水提物冻干粉可以有效消除DPPH自由基，且具有剂量依赖性.试验还发现给予高胆固醇的兔子辣木水提物喂养一段时间后，其胆固醇水平降低，动脉粥样硬化斑块也有所减少.孙朦等［34］经试验发现，辣木叶总黄酮能较好的清除超氧阴离子自由基、DPPH自由基，且消除羟基自由基的能力较维生素C更强.辣木叶总黄酮的抗氧化能力和提取溶剂的极性有关，由于极性不同溶剂导致提取的辣木叶总黄酮中成分不同，且样品溶液中也会含有其他抗氧化物质，产生协同作用，提高抗氧化能力.周伟等［35］同样验证了辣木乙醇提取物具有较好的清除DPPH及ABTS自由基的能力，EC50依次为86、31μg·mL-1.Verma等［36］分别测试了辣木多酚提取物、乙醇提取物和水提取物对DPPH、O2-、FRAP的清除能力，结果显示多酚提取物的能除自由基能力最好，而水提取物的能力最弱.此外，也有吴玲雪［37］、马波［38］等研究发现辣木多糖提取物也具有很强的抗氧化活性.通过试验证实，辣木可作为一种天然抗氧化剂进一步深入研究，此为辣木应用于医药保健、食品、化妆品中提供理论依据.2.4

美白及防晒

酪氨酸酶分布在微生物、植物、动物和人体中，可催化多巴（L-DOPA）生成多巴色素

即黑色素.姚小丽等［39］经研究发现辣木总黄酮可有效降低酪氨酸酶的活性，IC50为335μg·mL-1，且具有剂量依赖性.户晶晶等［40］试验结果显示，辣木多酚也可显著抑制酪氨酸酶的活性，并表现出可逆的混合竞争抑制作用.AnnaB等［41］将辣木乙醇溶液提取物包含在标准水包油（O/W）乳液的水相中，测试发现，添

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内蒙古民族大学学报2019年加乙醇溶液提取物的样品能有效抑制人黑素瘤Colo-38细胞的抗增殖作用，其IC50为30.±2.37μg·mL-1，表明辣木乙醇溶液提取物具有减少黑色素生成的作用，通过产品的光稳定性和耐受性测试表明产品属于非刺激性，表明可以应用于人体皮肤，且具有光稳定性.辣木的突出效果，表明辣木作为天然和有效的草药防晒产品具有较好的前景，在美容化妆品领域具有潜在的应用价值，天然活性物质应用在防晒配方和皮肤光保护中是未来趋势，将起到越来越重要的作用，但将辣木提取物添加化妆品中还需要更深一步的研究确定哪些特征化合物起着决定性作用.2.5

伤口愈合

伤口愈合的过程较为复杂，涉及激活成纤维细胞、内皮细胞、细胞迁移的生物学细胞增

殖和细胞外基质（ECM）沉积等过程［42］.成纤维细胞在伤口愈合过程中起着重要的作用，能够分泌胶原纤维和组织基质成分，与新生毛细血管等组合团聚促进伤口愈合.MuhammadAA等［43］研究发现辣木甲醇粗提物的含水部分具有增强人真皮成纤维细胞（HPF）活力、促进增殖及迁移的作用，且对HPF无毒害作用，经HPLC和LC-MS/MS鉴定分析，起作用的主要活性物质是山奈酚-3-O-葡糖苷和槲皮素-3-O-葡糖苷Vicenin-2.ChinCY等［44］研制出含辣木水提物的新型伤口愈合敷料，即辣木水提物配合海藻酸钠-果胶（SA-PC）复合膜的敷料.此敷料以甘油（3%w/v）、海藻酸钠（SA）、果胶（PC）、辣木水提物、蒸馏水为原料.辣木水提物添加比例为0.1%、0.5%或1%，测试结果显示按以上配比制备出的敷料均具有较好的拉伸强度及较好的伤口愈合效果.基于试验结果表明，辣木生物活性物质在促进伤口愈合方面具有一定的潜力，有待于被开发作为一种新型的伤口愈合剂.2.6

其他活性

辣木提取物中含有多种黄酮及多酚类物质，使其在抑菌、消炎和调节免疫等方面具有一

定活性.王远等［45］采用牛角杯法对比辣木叶中黄酮类物质在纯化前后的抗菌效果.结果表明，纯化前的辣木叶黄酮可抑制大肠杆菌，枯草芽孢杆菌和藤黄微球菌.纯化后的辣木叶黄酮对金黄色葡萄球菌也表现出有良好的抑制效果.孙洲悦［46］等试验得出辣木叶多酚对曲霉菌、毕赤酵母、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌均有显著的抑制作用.有研究证实，辣木抑菌的原理可能是通过黄酮及多酚与菌类中的蛋白质反应，抑制菌体中的酶生理活性，达到抑菌效果.辣木还具有免疫调节功能，黄茂林等［47］通过环磷酰胺造模法复制实验小鼠免疫抑制模型，测试辣木叶提取物对实验小鼠免疫功能调节的作用效果.试验结果显示，辣木提取物使实验小鼠的免疫器官指数提高，单核吞噬细胞的功能增强，促进血清免疫球蛋白IgG和溶血素的合成，降低血清AST活性，调节免疫功能.

3

3.1

辣木应用研究现状

净水抑菌

近些年，辣木中功能性成分的高效抑菌功能，被进一步应用于在废水处理和净水器的研

究中，且显示较好的效果.周曼舒等［48］发现辣木籽水提物和辣木籽盐提液均具有重金属清除效果，结果显示浓度为0.6g·L-1辣木籽水提取液清除重金属率效果最好，清除率为Zn75%，Pb76%，Cu65%，Cd62%，同时以料液比为1∶50（V/V），向水中添加4g·L-1的辣木水提液可有效降低水中余氯含量.AmanpreetKauirk等［49］研制出极其安全和可食用的辣木籽粉末的浸渍袋形式的便携式水净化套件.试验以大肠杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、伤寒沙门氏菌和MRSA作为试验细菌，检测辣木籽提取物的抑菌效果.经过试验，发现辣木籽的含水提取物对以上致病细菌菌株均具有较好的抗菌活性.工业的进步，造成工业废水肆意排放，使得环境的污染日益严重，所以开发辣木为新型废水处理剂有广阔的前景.此外，辣木籽粉末具有凝结性能，且对人体无害，可用于水处理，如浑浊度、碱度、总溶解固体和硬度［50］.除排除浑浊度外，辣木还可以用作澄清水的抗菌絮凝剂［51］.3.2

生物柴油

辣木是一种快速生长的耐旱树，在防治荒漠化方面发挥突出作用，近些年更是被确定为

生物柴油的潜在来源之一.KarthickeyanV［52］使用酯交换法将原始的辣木油转化为生物柴油，发现当生物柴油和抗氧化剂混合后，生物柴油在使用时产生的一氧化碳（CO），碳氢化合物（HC），氮氧化物（NOx）和烟雾等相比于普通柴油有所降低.由于生物柴油具有无毒、可生物降解、可再生的优点，使得开发生物柴

第5期李月等：辣木活性成分、提取工艺及应用研究进展

373

油是未来发展的必然趋势，因此辣木生物柴油具有较好的应用前景.3.3

生物刺激剂

AliE.F.等［53］发现施用辣木提取物的天竺葵与未处理的植物相比，植物高度、分枝数、

叶面积、生物量产量和挥发油含量都显着增加.而且天竺葵叶片的光合色素、总酚含量、自由基活性和营养成分也得到了提高.说明辣木提取物可以有效地作为天然生长增强剂，改善天竺葵类植物的生长状况.3.4

防辐射作用

经研究发现，辣木提取物在修复辐射造成的损伤方面也具有一定的作用.辐射存在于

我们日常生活的许多方面，辐射导致氧化损伤自由基，引起生理功能的改变.ElwanAM［］等分析辣木乙醇提取物对辐射处理后的大鼠的影响结果，通过生物物理和生物化学数据显示，辐射处理后的大鼠在给予15天的辣木提取物（1g·kg-1）喂养后，检测到大鼠的过氧化氢酶（CAT）活性和还原型谷胱甘肽（GSH）含量有所提高，其骨髓的电特性和血液中的抗氧化剂水平也得到改善，辐射引起的损伤也迅速地恢复.3.5

其他应用

辣木的显著的抗氧化、抑菌及增稠效果使其在食品中应用有了新的扩展.TingZhang

等［55］将辣木水提取物加入酸奶中发现可在发酵期间能促进乳酸菌（LAB）的生长，提高LAB的发酵速度，明显缩短发酵时间.此外，加入辣木水提物的酸奶表现出较高抗氧化活性，当添加量为0.2%时DPPH自由基清除率约是对照酸奶DPPH清除率的2.5倍.辣木水提取物还可提高酸奶的粘度，使酸奶有较好的口感.试验选出添加0.05%时的酸奶，具有改善的质量特征同时还具有最佳口感，可作为最佳配比用于后续生产.CardinesPedroH.F.等［56］发现添加辣木提取物的益生菌乳酸生产发酵的酸奶与对照相比具有较低的脱水收缩值.添加辣木提取物的酸奶中蛋白质含量、稠度指数值和粘性酪蛋白网较未添加的高.该研究表明，辣木提取物有应用在食品中作为天然增稠剂的潜力，辣木作为天然代用凝固剂，具有效果好、成本低、无毒的好处.

4展望

辣木所具有的丰富营养及其在抗氧化、抗病毒、降血糖等方面的显著药用价值和在新能源领域中的

巨大潜能，成就了其不可估量的市场价值和的开发价值.然而，目前辣木产业仍然存在一些问题，如辣木种植及开发利用方面有局限不够全面，辣木系列产品少且深加工不足，产品销售方面存在渠道少，宣传和推广较少，致使消费者对辣木的认知度偏低.目前，国内对辣木功能性成分提取工艺研究以近乎达到饱和，未有更好，更高效的提取方法的创新.近几年，国内外的研究学者在辣木活性成分在抗癌、抗辐射、增强生育能力、降血压和脂等应用方面有了进一步的研究进展，但其具体作用机制尚未作出明确解答，且研究均停滞在小鼠实验而没有实施到临床治疗阶段，具体的抗病机理不够明确.所以针对这些问题，应采取的措施就是对辣木采取规范化培育，为开发利用提供优质原料，从而加深加大开发层面和研究的层次.加大媒体广告宣传力度，增加人们对辣木的了解，从而扩大辣木产业，拓展新的辣木研究领域.进一步研制出适合工厂大量提取辣木功能性物质的更高效可续发展的新工艺、新技术.此外，还要加强理论研究，将对辣木的功能研究应用到临床治疗，为临床药物的开发和应用提供科学理论支撑，真正为人类疾病的预防和治疗带来福音.

参

考

文

献

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［责任编辑郑瑛］