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花椒的化学成分、药理作用及其资源开发的研究进展

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中国调味品 2012年第3期 CHINA CONDIMENT 专论综述 总第37卷 花椒的化学成分、药理作用及其资源开发的研究进展 赵秀玲 (黄山学院,安徽黄山245021) 摘要:花椒是一种具有较高的食用和药用价值的植物资源,含有多种对人体有益的活性成分,具有抗茵、 抗肿瘤、抗氧化等保健作用,有较好的临床应用价值和研发潜力。文章介绍了花椒的化学成分,药理作 用及开发利用状况,旨在促进花椒的开发利用。 关键词:花椒;功效因子;保健作用 中图分类号:TS202.1 文献标识码:A 文章编号:1000--9973(2012)03--0001--05 Research progress in chemical constituents,biological activities and exploration utilization of Pericarpium zanthoxyli ZHAO Xiu-ling (Huangshan University,Huangshan 245021,China) Abstract:Pericarpium zanthoxyli is a plant with high health protection functions.It has multiple bio activities,such as antibacterial、antioxidant activities etc.The chemical constituents,biological activi- ties of Pericarpium zanthoxyli were introduced in order to make of this plant. Key words:Pericarpium zanthoxyli;chemical constituents;biological activities 花椒(Pericarpium zanthoxyli)为芸香科植物青 调整胃肠运动、抗菌、杀虫、抑制血小板凝集等作用。 椒(Zanthoxylum schinifolium sieb,et Zucc)或花椒 (Zanthoxylum bungeanum Maxim.)的干燥成熟果 1 化学成分 皮,分为秦椒,川椒,岩椒等几十个品种。无论食用还 1.1花椒精油 是药用历史均已经悠久。 王洪等采用二氧化碳超临界流体萃取花椒中的花 我国最早的药学著作《神农本草经》记载,花椒“味 椒精油,最佳的提取工艺为萃取温度为46℃,萃取压 平、温,主治风邪气,温中,除寒痹,坚齿明目,逐下气。” 力为22 MPa,萃取时间为120 min,经验证实其提取 《本草纲目》里说道:“椒,纯阳之物,其味辛而麻,其气 率为13.7 [¨。宁洪良等采用无溶剂微波萃取法提 温以热。入肺散寒,治咳嗽;入脾除湿,治风寒湿痹,水 取花椒精油,并与微波辅助水蒸汽蒸馏法、水蒸汽蒸馏 肿泻痢;人肾补火,治阳衰溲数,足弱久痢诸症。” 法进行比较,三者提取率分别为1.3 ,0.91 和 《中国药典》(2005年版)收载本种为中药花椒的 1.39 。 法定原植物来源种之一。花椒属植物主要活性成分为 采用GC-MS结合气相色谱保留指数定性方法, 挥发油、生物碱类化合物,尚有香豆素等。《中国药典》 从花椒精油中鉴定出75种物质,占精油总成分的 规定,用挥发油测定法测定时,花椒含挥发油不得少于 93.209,6-- ̄98.05 。主要成分为芳樟醇、丙酸芳樟酯、 1.1 (mL/g),以控制药材质量。研究表明,花椒具有 柠檬烯、茴香脑、花椒油素和4-松油烯醇 引。芳樟醇具有 收稿日期:2011—1O一31 作者简介:赵秀玲(1973一),女,奇台人,硕士研究生,研究方向为食品功能性质的研究。 一1~ 2012年第3期 总第37卷 CHlNA CoNDIMENT 中国调味品 专论综述 铃兰花香一木香;丙酸芳樟酯有类似佛手的甜香及黑醋 栗甜味;柠檬烯具有甜香、柑橘香、柠檬香;茴香脑具有 甜茴香气味;花椒油素为花椒的特征香成分,具有花椒 的特征香气香芳香、辛辣味;4一松油烯醇具有温暖胡椒 样香气和柔和的木香。其他成分中,口-蒎烯具有松木、 物,它不仅含有用蒸馏法提取的挥发性花椒精油成分, 还包含了其他非挥发性成分,如刺激性成分和热感性 成分,不挥发油、抗氧化成分及色素等,从而使油树脂 具有更强的香味逼真效果。 张雷松等对乙醇法提取花椒油树脂进行了研究, 结果表明乙醇提取花椒油树脂最佳实验条件为:原料 树脂样香气,8一蒎烯具有松节油、树脂香气,oc-水芹烯 具有柑橘、青香、黑胡椒香,石竹烯具有辛香、木香、柑 粒度过6O目筛,乙醇体积分数55 ,提取温度6O℃, 橘、樟脑香。这些成分构成了花椒的香气特征。花椒 精油具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎镇痛、调血脂、抗血小 板、抗血栓、免疫调节、抑菌等功能。 1.2花椒蛋白 花椒籽中蛋白质含量为14 ~15.89 。经急性 毒性实验证明,该花椒籽蛋白质的小鼠经DLDso> 21.5(kg・bw),按我国食品安全性毒理学评价的6级 标准,属无毒物质[3]。 王辉等对花椒籽仁抗氧化肽水解用酶的筛选研 究,结果表明Alcalase 2.4 L蛋白酶是制备花椒籽仁 抗氧化肽的最适水解酶,其水解物的水解度(DH)为 2O.42 9,5,多肽含量为21.83 mg/mL,总抗氧化能力 (TAC)和DPPH自由基清除能力分别为 0.44 mmol/L,65.47%,此外在亚油酸体系中具有一 定的抗氧化性[4]。 1.3花椒生物碱 生物碱是指天然的含氮有机化合物,但不包括氨 基酸、蛋白质、核苷等开链的简单脂肪胺,它的氮原子 常在环上,并具有复杂的环状结构和生理活性。目前 花椒中发现的生物碱有茵芋碱、香草柠、和帕洛平、青 椒碱等。 王如平等人研究了花椒总生物碱的提取条件。结 果表明花椒生物碱最佳提取条件为:使用7O 的乙醇 做提取剂,pH 3,使用花椒总量2O倍的溶剂量,提取 4 h。验证实验表明,花椒生物碱在此条件下的平均提 取率为0.938 [5]。石雪萍等采用酸性染料比色法测 定了花椒总生物碱的含量是0.95 。花椒生物碱具 有多种生理功能如抑菌、抗肿瘤、抑制血小板凝集、抗 炎镇痛等。 1.4花椒油树脂 花椒油树脂是采用溶剂萃取法制得出花椒提取 一2一 固液质量体积比lg:12 mL,提取时间为60 min,在提 取次数是一次的条件下,花椒油树脂干基得率可达 32.5 [引。 曹雁平等人分别采用超临界COz和超声辅助溶 剂萃取油树脂,通过对油树脂的GC-MS分析和三角 评价对比,发现两者香气成分存在差别,香气类型相 近。超临界CO。萃取花椒油树脂共检出33种成分, 主要成分芳樟醇占47.185 ,其次是乙醇芳樟酯、I)-柠 檬烯,各占12.11 ,1O.59 。超声辅助提取花椒油树 脂检出18种化合物。卜乙基-6-亚乙基环辛烯为含量 最大的挥发性成分占32.O4 9,6;其次是I)I柠檬烯,乙酸 芳樟酯、芳樟醇,分别占2O.92 ,12.11 , 1O.42%[7]。 1I 5花椒香豆素 香豆素类主要有香柑内酯(Bergapten)和脱肠草 素(Herniarin)等。花椒起止痛作用的有效物质是挥 发油,起止痛作用的化学成分有香柑内酯、茵芋碱、 1.8一桉叶素,其中香柑内酯为主要镇痛成分。莫宗琪 等采用高效液相色谱法测定花椒中香柑内酯的含量。 结果采用甲醇一水(52:48)时,分离度、保留时问及峰 形均较好,且在228 nm波长时样品的峰较多,香柑内 酯与其它峰分离的好L8]。 1.6花椒籽油及其a一亚麻酸 马养民等采用气相色谱一质谱联用法(GC-MS) 分析花椒籽油脂肪酸组分,鉴定出12种脂肪酸,并用 峰面积归一化法测定各种组分相对含量,其主要成分 为棕榈酸(20.14 )、油酸(29.72%)、亚油酸 (29.65 )和0r_亚麻酸(17.11 );花椒籽油不饱和脂 肪酸含量高达78.4 ,其中多不饱和脂肪占总脂肪酸 47.8 [9]。朱刚等人对亚临界萃取技术在提取花椒籽 油中的应用进行了研究,通过实验得出:当原料粘度为 2012年第3期 总第37卷 CHINA coNDIMENT 中国调味品 专论综述 4O目,萃取温度为4O℃,萃取时间30 min,萃取次数 为2次时,花椒籽油的提取率达到最高93 以上[1。。。 谢静等对分子蒸馏技术纯化花椒籽油中or一亚麻酸的 1.9 其它 花椒中还含有微量元素,如花椒中锰、铁、铜、锌、 铅含量分别为28.851,90.868,11.571,18.818, 0.086 g/g,其中锰、铁含量丰富,有害元素铅的含量 极低。研究表明花椒呈香成分中大多是萜类,含量最 多的是芳樟酸和柠檬烯。还含有植物甾醇、JII椒素、爱 草脑、佛手柑等。经测定,每千克花椒千重中含17种 氨基酸总量为53.3 g,占5.33%,其中,脯氨酸、天冬 氨酸、精氨酸和谷氨酸含量最为丰富,分别占氨基酸总 量的16.7 ,12.2 ,11.35 ,1O.9 。 工艺条件进行了研究。结果将花椒籽油中的旷亚麻 酸的纯度可以从39.3 提高到63.9 。a一亚麻酸是 合成二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA) 的前体物质,与大脑和视网膜的发育有关;防治心血管 疾病;增强机体免疫能力;防止皮肤衰老,延缓衰老,有 抗炎抗过敏反应及促进毛发生长等作用。 1.7花椒总黄酮 范莆华采用超声波辅助水提取花椒叶总黄酮最佳 温度为80℃,料液比1:70,时间30 min,功率 360 W,总黄酮得率为3.51 。超声波辅助乙醇溶液 提取花椒总黄酮最佳温度为70℃,乙醇浓度为24%, 2 药理作用 2.1对消化系统的影响 2.1.1抗溃疡 料液比1:40,时间25 min,功率360瓦,总黄酮得率 为3.51 。丙酮:水(2:1)溶液提取花椒叶黄酮得 率为3.53%[1¨。花椒叶黄酮是一种很好的天然抗氧 化剂,可以开发功能性食品、食品抗氧化剂、保健药品 花椒水提物对水浸应激性小鼠胃溃疡和吲哚美 辛一乙醇所致的小鼠胃溃疡均有抑制作用,还能抑制结 扎引起的大鼠胃溃疡,醚提物可抑制盐酸性大鼠胃溃 疡形成[1引。 2.1.2对胃肠平滑肌的影响 等。吴亮亮等以芦丁为标准,采用铝一亚钠体 系显色,以508 nm为测定波长测定花椒中的总黄酮 含量,发现其总黄酮含量在162.05 mg/g以上[ ]。 1.8花椒酰胺 袁太宁研究了花椒挥发油对离体家兔结肠平滑肌 收缩功能的作用,结果花椒挥发油(EOZM)和维拉帕 米(Ver)均可抑制结肠自律性收缩以及乙酰胆碱 (Ach)和CaC1。引起的结肠收缩,且具有剂量依赖性; 除了挥发油外,花椒最有特色的成分是其麻味成 分,主要是一些酰胺类化合物,大多为链状不饱和脂肪 酰胺,其中以山椒素类为代表,具有强烈的刺激性,其 它则为连有芳环的酰胺。花椒中的酰胺类成分是花椒 EOZM对Ach诱导的依内钙性收缩和依外钙性收缩 均有抑制作用;Ver仅对Ach诱导的依内钙性收缩有 抑制作用;对Ach诱导的依外钙性收缩则没有影响。 因此,EOZM可能主要通过阻断钙通道,减少外钙内 流和内钙释放从而抑制家兔结肠平滑肌的收缩 ]。 2.1.3抗腹泻、保肝 最具特色的成分,是调味料中使用最为广泛的麻味调 料。 刘雄等人研究了麻味成分的提取与分离技术,结 果最佳工艺条件为:原料粒度为6O目,萃取时间为 2 h,流量达21 kg/h,温度55.C,压力36 MPa,在此条 件下,花椒油树脂得率达12.83 ,花椒麻素的萃取率 可达93.21 ,花椒油树脂中麻味成分含量为 花椒醚提取物能抑制蓖麻油引起的小鼠腹泻;水 提取物能抑制番泻叶引起的小鼠腹泻。花椒醚提取物 还能防止CC1 所致肝损害大鼠血清谷丙转氨酶(SG- PT)升高。 2.2对心血管系统的影响 99.33 9,6[1引。付苗苗利用红外光谱、质谱等检测手段 对所得的花椒麻味物质结晶进行结构表征,由分析结 果可知其化学名称为2,一羟基一N.异丁基一2,4,8,11一十 王娅娅研究了花椒油降血脂的功能,结果表明花 椒籽油能有效降低高血脂小白鼠血清中的胆固醇水 平、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平,提高高密度 脂蛋白胆固醇水平,能使间接衡量LDL颗粒大小指标 一四烷四烯酰胺。花椒麻味物质具有麻醉、镇痛、抑菌、 杀虫、祛风除湿等多种药理功效n‘。。 3一 2012年第3期 中国调昧品 CHINA CoNDIMENT 专论综述 总第37卷 的血浆致动脉硬化指数降低,LDL颗粒由小变大,由 致密变疏松,对小白鼠的高血脂症和动脉硬化有明显 的抑制作用[1¨。马建畅等观察了中药花椒挥发油对 豚鼠实验性主动脉粥样硬化形成的影响并探讨其可能 的作用机制。结果表明花椒挥发油具有抗豚鼠实验性 动脉粥样硬化形成的作用;这种作用与它降低血清过 氧化脂质水平、抗脂质过氧化损伤有关[1引。 2.3对血液系统的影响 金云海研究了花椒油素对血小板聚集的抑制作 用,结果表明花椒油素无论体外还是体内药物,对二磷 酸腺苷(ADP)、花生四烯酸(AA)和凝血酶诱导的血 小板聚集均有明显的抑制作用。体外给药有明显的有 效关系。体内给药时15 min就能表现出显著的抑制 作用,60 min抑制作用最强,90 min时抑制作用降低。 说明花椒油素对多种血小板聚集诱导明显的抑制作 用,体内外的结果是一致的[1 。花椒水和醚提取物能 防止电刺激大鼠颈动脉引起的血栓形成,水提取物可 延长血浆凝血酶原时间(PT)、凝血酶原清耗时间 (PCT)、白陶士部分凝血酶时间(TT);醚提取物仅能 延长凝血酶原消耗时间(PCT)。 2.4抗炎镇痛 花椒醚提取物和水提液都能对抗醋酸所致的小鼠 腹腔毛细血管通透性升高,抑制二甲苯所致小鼠耳廓 肿胀和角叉莱胶引起的大鼠足趾肿胀,减少酯酸引起 的小鼠扭体反应次数,醚提物还能延长热痛反应潜伏 期口 。证明花椒中所含的茵芋碱,1,8一桉叶素可能是 其镇痛的活性成分之一。 2.5 抗氧化 徐坤等人对花椒油的抗氧化性进行了研究,结果 花椒油对羟基自由基有一定的清除作用,浓度为 0.67 的花椒油清除率达到16.96 ;浓度为0.1 的 花椒油,与同等浓度的Vc溶液相比,有等效的抑制超 氧自由基的作用;花椒油对油脂的过氧化有明显的抑 制作用,其抗氧化性与还原性之间对油脂的过氧化有 明显的抑制作用,其抗氧化性与还原性之间呈线性相 关 。 徐怀德等研究了花椒叶总黄酮的抗氧化功能, 结果表明纯化后的花椒叶总黄酮对DPPH自由基清 —— 4—— 除的IC50为1.8#g/mL,远优于Vc的IC5o4 ̄g/mL, 纯化后花椒叶总黄酮的还原能力显著强于Vc[ 引。 凌智群等人研究了花椒多酚类化合物总提取物抗自 由基抗氧化损伤。结果花椒多酚类化合物能有效地 清除活性氧自由基;口服低剂量能显著降低CC1 中 毒小鼠血浆MDA,提高SOD活性。表明适量花椒 多酚类化合物总提取物具有抗活性氧自由基和脂质 过氧化作用[。引。 2.6抗肿瘤 黄海潮等人研究了花椒挥发油对嗜铬细胞瘤细胞 的杀伤作用。结果浓度≥2 mg的挥发油中,PC12有 明显的损伤作用。在浓度>0.5 mg/mL的挥发油中, PC12的生长出现抑制作用。表明花椒挥发油对PC12 有明显的抑制作用,其具有抗嗜铬细胞瘤活性 。袁 太宁等对花椒挥发油抗宫颈癌Hela细胞作用进行了 研究,结果4 mg/mL花椒挥发油处理Hela细胞72 h 可显著抑制Hela细胞增殖,1 mg/mL花椒挥发油处 理Hela细胞72 h即可导致亚凋亡峰的出现,且 G。/G 期细胞增多,S期和G:/M期细胞减少。表明 花椒挥发油可抑制Hela细胞增殖并激发细胞凋 亡 引。 2.7 抑菌 弭向辉研究了花椒挥发油的抗菌实验,结果表明 对真菌起抑制作用的主要是挥发油中的极性相对较 小,对热有机溶剂敏感的单萜及倍半萜类物质,而对细 菌起抑制作用的主要是挥发油中极性相对较大,对热 有机溶剂有一定耐受性的大分子物质[2 。干信等人 采用滤纸扩散法和平板涂布法测定花椒挥发油的抑菌 效果和最小抑菌浓度(MIC值)。结果表明花椒挥发 油渍不仅能抑制革兰氏阴性菌,也能抑制革兰氏阳性 菌,同时对霉菌、真菌也有抑制作用,尤其对青霉和黑 曲霉的抑菌效果最好 。花椒挥发油可作为天然抑 菌制,用于医药等领域。 2.8 其它 花椒还具有麻醉、驱虫抗寒耐缺氧的作用。花椒 所含的茵芋碱有麻黄碱样作用,但强度较弱,可升高麻 醉猫的血压。花椒超临界萃取物有平喘、止咳祛痰等 作用 引。 2012年第3期 总第37卷 CHINA CONDIMENT 中国调味品 专论综述 3 资源开发及其展望 随着科学技术的进步,科研领域的高端技术也应 [11]范莆华.超声波辅助提取花椒叶总黄酮及其体外抗氧化研 究[D].杨凌:西北农林科技大学,2010:1. [12]吴亮亮,石雪萍,张卫明.花椒总黄酮测定方法研究[J].食 品工业科技,201o(10):372. 用于了花椒的研究当中,使花椒资源向纵深领域不断 得到开发和利用,比如,花椒精油的提取,花椒油树脂 微胶囊的制备,天然香辛味精的研制等等;在作为调味 [13]刘雄,阚建全,付陈梅,等.花椒麻味成分的提取与分离技 术口].食品与发酵工业,2004,30(9):112. [143付苗苗.花椒中麻味物质的提取分离及纯化工艺的研 品方面,袋装花椒,花椒粉、花椒精油、花椒麻香油等浑 加工工艺已经广泛应用于了工业生产中,如由花椒制 作用的香辛料精油已经成为我国重要的出口产品,在 农副产品NT_I艺中具有十分重要的作用。目前对花 椒成分、保健成分的研究,花椒在医药领域的开发利用 有广阔的前景,这也将为花椒种植地区带来新的经济 增长点。像花椒精油可以制成花椒醑,花椒注射液、花 椒挥发油液等多种制剂,已在临床应用。花椒精油还 可作调香原料,可调制馥奇型香精,用于化妆品及皂类 加工,亦可作食品防霉剂,精油精制加工等,可作为调 制熏衣草型香精的原料。 参考文献: [113 ̄洪,桂向东.二氧化碳超临界流体萃取花椒精油工艺的研 究[J].中国调味品,2010,35(9):91. [2]宁洪良,郑福平,孙宝国,等.无溶剂微波萃取法提取花椒精 油[J].食品与发酵工业,2008,34(5):179. [33寇明钰.花椒籽蛋白质分离提取及功能性质的研究[D].重 庆:西南大学,2006:43. [4]王葆,田呈瑞,马守磊,等.花椒籽仁抗氧化肽水解用酶的筛 选研究[刀.食品与发醇工业,2009,35(3):119. [5]王如平,石雪萍,张卫明,等.花椒总生物碱提取条件研 究[J].食品科学,2008,29(10):273. [63张雪松,朱嫒.乙醇法提取花椒油树脂的研究[J].食品与生 物技术学报,2008,27(2):75. [7]曹雁平,张东.超声辅助提取和超临界CO。萃取花椒油脂的 挥发性成分对比分析[J].食品科学,2010,31(16):165. [83莫宗琪,王冬梅,孙凡贞.高效液相色谱法测定花椒中香柑 内酯的含量口].实用医药杂志,2008,25(10):12—13. [9]马养民,张巧云,朱军峰.GC-MS分析花椒籽油脂肪酸组 分口].粮食与油脂,2010(8):40. 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