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菠菜的研究进展
菠菜的研究进展
摘要
菠菜(SpinaciaoleraceaL.)又名波斯菜、赤根菜、鹦鹉菜等,属藜科菠菜属,一年生草本植物。
植物高可达1米,根圆锥状,带红色,较少为白色,叶戟形至卵形,鲜绿色,全缘或有少数牙齿状裂片。
菠菜的种类很多,按种子形态可分为有刺种与无刺种两个变种。
菠菜原产伊朗,中国普遍栽培,为极常见的蔬菜之一。
菠菜是常见的蔬菜之一,含有丰富的营养成分。
研究表明,菠菜中的许多次生代谢产物如黄酮类、酚类、甾体类等有多种生物活性;菠菜中含有少量的生物碱、皂苷、糖类等化学成分。
相关药理研究表明,菠菜提取物在抗氧化、抗肿瘤、抗炎、抗高血脂、降糖等方面有良好的效果。
通过对菠菜的化学成分和药理活性研究进展进行全面系统的总结,为菠菜更好的研究、开发和利用奠定基础。
关键词:
菠菜化学成分药理活性
目录
一、前言…………………………………………………………………………………
1
二、化学成分研究进展…………………………………………………………………
1
2.1黄酮类…………………………………………………………………………
1
2.2甾体类…………………………………………………………………………
2
2.3多种矿物质元素………………………………………………………………
3
2.4维生素类………………………………………………………………………
3
2.5氨基酸…………………………………………………………………………
3
2.6色素……………………………………………………………………………
4
2.7其他……………………………………………………………………………
4
三、药理活性……………………………………………………………………………
4
3.1抗氧化作用……………………………………………………………………
4
3.2抗肿瘤作用……………………………………………………………………
5
3.3降血压降血脂作用……………………………………………………………
5
3.4在糖尿病方面的作用…………………………………………………………
5
3.5抗炎作用………………………………………………………………………
6
3.6其他作用………………………………………………………………………
6
四、总结与展望…………………………………………………………………………
7
参考文献…………………………………………………………………………………
8
致谢………………………………………………………………………………………
10
1、前言
菠菜(SpinaceaoleraceaL.)为藜科菠菜属的植物,又称波斯草,赤根菜,是常见的蔬菜之一。
菠菜属“药食同源”植物,早在《食疗本草》中记载,菠菜可“利五脏,通胃肠热,解酒毒”。
菠菜中含有大量的β胡萝卜素和铁,也是维生素B6、叶酸、铁和钾的极佳来源。
菠菜叶中含有铬和一种类胰岛素样物质,其作用与胰岛素非常相似,能使血糖保持稳定。
丰富的B族维生素含量使其能够防止口角炎、而β胡萝卜素能防治夜盲症等维生素缺乏症的发生。
菠菜中含有大量的抗氧化剂如维生素E和硒元素,具有抗衰老、促进细胞增殖作用,既能激活大脑功能,又可增强青春活力,有助于防止大脑的老化,防止老年痴呆症。
哈佛大学的一项研究还发现,每周食用2~4次菠菜的中老年人,因摄入了胡萝卜素(即维生素A原,因为动物体内的称为维生素A而植物中的称为维生素A原),可降低患视网膜退化的危险,从而保护视力。
临床上,菠菜可用于辅助治疗如高血压、慢性便秘、贫血、夜盲症等多种疾病。
菠菜的研究主要集中于食用及栽培方面,随着更多的研究发现,菠菜在抗肿瘤[1],降血压[2],降血脂[3-4],降血糖[5]等方面均有良好的药理活性,而目前尚未见有关于菠菜中化学成分和药理活性研究的文献综述。
本文首次对其化学成分和药理活性进行了全面系统的综述,为菠菜临床应用的深入研究提供理论依据,进一步促进菠菜相关保健品或药品的开发上市。
2、化学成分研究进展
2.1黄酮类
黄酮类化合物是菠菜中含量较高的一类有效成分,其按化学结构类型可分为:
黄酮醇、二氢黄酮、异黄酮、查尔酮、花色素等,总黄酮的含量在新鲜的菠菜叶中高达1.0~1.2g/kg。
Ferreres等[6]鉴定了菠菜叶的乙醇提取物中黄酮类化合物。
Edenharder等[7]研究了菠菜中具有抗突变作用的黄酮。
到目前为止,已从菠菜中分离出23个黄酮类化合物。
黄酮类化合物见图1。
2.2甾体类
目前从菠菜中发现的甾体类化合物主要包括植物甾醇类、昆虫蜕皮激素等。
Eichenberger等[8]从菠菜中分离出了五种甾醇,分别为α-菠菜甾醇(24)、7-豆甾烯醇(25)、β-谷甾醇(26)、胆固醇(27)、豆甾醇(28),其中α-菠菜甾醇含量最高。
Richard等[9]首次利用温度诱导双水相体系的方法成功分离菠菜中的蜕皮激素(29)和20-羟基蜕皮激素(30)。
Dawidar等[10]利用制备薄层色谱(TLC)法首次从菠菜中分离鉴定出豆甾烷醇(31)和α-菠菜甾醇乙酸酯。
菠菜中甾体类化合物见图2。
2.3多种矿物质元素
研究发现[11],菠菜中的矿物质含量十分丰富,其中Na,K,Mg,Ca,Fe,Zn,Al,P,Mn含量较多,人体对于前4种元素的需求量较多。
菠菜中除了以上含量相对较多的矿物质元素外,还含有痕量水平的Sr,Ba,Co,Ti,Cr,Cu,Ni等元素,也是人体必需元素。
因此,多吃菠菜可有效缓解微量元素缺乏症。
2.4维生素类
新鲜菠菜中的维生素C及维生素A含量丰富[12]。
其含量分别为0.281mg/g和0.028mg/g。
菠菜中的维生素根据其溶解性可分为水溶性维生素和脂溶性维生素两大类。
胡晓琴等[13]用毛细管电泳法实现了菠菜中水溶性维生素的快速分离和定量分析,并以此鉴定出维生素B1,B2,B3(烟酸),B6,B7(生物素),B9(叶酸),维生素C,D-泛酸钙等8种维生素。
除此之外,菠菜中的脂溶性维生素有维生素A、维生素K、维生素D、维生素E等[14]。
2.5氨基酸
Lisiewska等[15]研究了新鲜菠菜及菠菜产品中氨基酸的组成,菠菜中主要含有17种氨基酸:
异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、胱氨酸、组氨酸、精氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸,前7种为人体必需氨基酸。
新鲜菠菜中氨基酸总量可达2.36%,干菠菜中总氨基酸含量高达25.9%,其中,必需氨基酸含量占总氨基酸的49.0%。
2.6色素
菠菜中含有大量的色素,其中主要是叶绿素类成分。
韩云海等[16]用不同的溶剂多次研磨浸泡菠菜叶,提取分离出5种色素,分别为胡萝卜素、脱镁叶绿素叶绿素a、叶绿素b、叶黄素,其中叶绿素a的含量最高,胡萝卜素含量最低,其他色素则含量基本相近。
除此之外菠菜中还含有姜黄素、紫黄素、玉米黄质等。
2.7其他
除了上述成分外,有关菠菜中的其他成分也有少量研究。
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fer等[17]首次从菠菜中分离并鉴定了一种三萜皂苷oleragenin-28-O-β-D-glucopyranoside-3-β-O-D-glucuronopyranoside(33)。
菠菜叶绿体中含有Cu-SOD、Zn-SOD、Fe-SOD、磷酸酯酶、查尔酮合成酶等多种活性Wang等[18]从菠菜中发现了两个半乳糖甘油酯(34)和MGDG-2(35),化合物见图3。
三、药理活性
3.1抗氧化作用
菠菜中含有一类天然抗氧化物质体系(NAO),主要包括黄酮类和香豆素类化合物,可防止脂质过氧化。
Lomnitski等[19]研究发现,NAO通过抑制脂多糖模型中诱导型一氧化氮合酶的表达,可减弱氧化应激作用,有效预防脂多糖诱导的肝损伤;Breitbart等[20]从组织学水平、电子显微镜水平及生化水平评估菠菜中NAO对阿霉素诱导的心脏毒性的预防作用,结果表明,菠菜提取物中的抗氧化成分能减弱小鼠体内过氧化氢酶(CAT)的活性,增强超氧化物歧化酶(SOD)的活性,有效预防阿霉素导致的心脏损伤。
除此之外,菠菜色素蛋白复合物[21]有明显的自由基清除能力,显示了良好的抗氧化活性。
3.2抗肿瘤作用
体外细胞水平研究表明,菠菜中的糖脂类成分及天然抗氧化成分均有良好的抗肿瘤活性。
Maeda等[1]采用不同浓度的半乳糖甘油二酯(MGDG)体外培养肿瘤细胞24h,MTT检测结果表明,MGDG剂量依赖性地抑制了结肠肿瘤细胞增殖,其LD50值为24μg/mL。
Akasaka等[22]研究表明,菠菜中MGDG可协同吉西他滨抑制癌细胞中DNA聚合酶活性,对抗人体胰腺癌细胞的增殖效应。
此外,Nyska等[23]研究了菠菜中的天然抗氧化组分在治疗自发性前列腺癌方面的作用,发现菠菜中的天然抗氧化成分可剂量依懒性地抑制前列腺癌细胞增殖,增加前列腺癌细胞G1期阻滞细胞的比例,降低活性氧(ROS)水平,有效地抑制前列腺癌的发生。
体内动物水平实验研究表明,菠菜中糖脂类成分在抗肿瘤方面有良好的应用前景。
Maeda等[24]通过将菠菜中糖脂类成分以20mg/d剂量喂食小鼠2周后,小鼠体内实体瘤体积减少了56.1%(P<0.05),且未出现体重减轻、器官衰竭等副作用。
结果表明,菠菜中糖脂类成分口服亦有良好的抗肿瘤活性;当糖脂类成分水解后,其抗肿瘤活性增强。
3.3降血压降血脂作用
Ko等[3]给高脂血症小鼠服用5%菠菜水或乙醇提取物,发现小鼠体内血浆共轭二烯和锰超氧化物歧化酶活性增加,氧化应激反应降低,白细胞和DNA损伤减少,表明菠菜提取物增强了高血脂小鼠抗氧化活性能力,在治疗高血脂方面有良好的应用前景。
Giri等[4]给高血脂小鼠喂食不同剂量的菠菜粉末,2周后测量小鼠血清总胆固醇水平,甘油三酯和总蛋白水平明显降低,且呈剂量依懒性,表明菠菜提取物对高脂血症有良好的治疗效果。
Bondonno等[2]研究了菠菜在治疗高血压方面的作用,发现菠菜中富含亚硝酸盐,可通过增加一氧化氮水平,增强血管内皮功能,降低收缩压,在治疗高血压方面有良好的效果。
3.4在糖尿病方面的作用
蜕皮激素类成分在植物中的含量远高于动物体内水平。
朱玉霞等[5]通过观察蜕皮激素对胰岛素抵抗大鼠模型HepG2细胞胰岛素信号转导的IRS-2水平的影响,发现蜕皮激素能显著增加肝细胞中mRNA和IRS-2蛋白的表达水平,显示出良好的胰岛素增敏作用。
Xia等[25]研究了20-羟基蜕皮激素在改善Ⅰ型糖尿病大鼠记忆障碍方面的作用,结果表明,20-羟基蜕皮激素剂量依赖性的增加谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和谷胱甘肽还原酶(GR)的水平和脑源性神经营养因子(BDNF)水平,增强了大鼠大脑的抗氧化能力,有效减轻了Ⅰ型糖尿病大鼠的记忆障碍。
归改霞等[26]用20-羟基蜕皮激素治疗链脲佐菌素诱导的Ⅱ型糖尿病大鼠,对比20-羟基蜕皮激素处理前后大鼠肾脏形态学的变化,发现20-羟基蜕皮激素处理后的糖尿病大鼠肾脏中SOD、CAT(过氧化氢酶)、GSH-Px和GR的表达水平有不同程度的提高,晚期糖基化终末产物(AGE)和转化生长因子β1(TGF-β1)的含量明显减少,肾脏组织病理学病变也有减轻,表明20-羟基蜕皮激素对Ⅱ型糖尿病肾病良好的保护作用。
3.5抗炎作用
Shukla等[27]以双氯芬酸钠为阳性对照,评价菠菜提取物的抗炎效果,发现其抗炎活性与5mg/kg双氯芬酸钠阳性药的抗炎水平相当。
Otari等[28]研究发现,菠菜水提物能显著增加患急性肠炎小鼠的体重,减少腹泻发生,增加血红蛋白和血浆总蛋白含量,降低血清、回肠和结肠中丙二醛含量,衰减病变的程度,改善黏膜组织损伤,有效改善小鼠结肠炎的症状。
Ishida等[29]研究了菠菜提取物对RBL-2H3细胞脱颗粒的作用影响,结果表明,菠菜提取物能抑制RBL-2H3细胞内Ca2+浓度增加,抑制了RBL-2H3细胞脱颗粒作用,显示出良好的抗过敏活性。
3.6其他作用
Stenblom等[30]研究了菠菜中的类囊体成分在降低人的食欲方面的作用,发现和安慰剂相比,类囊体能显著降低人的食欲,增加饱腹感,减少人对各种零食的渴望。
Toth等[31]研究了菠菜中20-羟基蜕皮激素对小鼠肌肉纤维的作用,结果表明,20-羟基蜕皮激素可增加小鼠肌肉纤维生长,在治疗肌肉萎缩症方面有良好的应用前景。
Kakasaheb等[32]以阿司匹林为参照,研究了菠菜提取物在抗溃疡方面的作用,发现菠菜提取物能增加胃黏膜的防御功能,改善溃疡症状。
四、总结与展望
综上所述,通过对菠菜化学成分及相关药理活性的研究总结发现,该植物中有丰富的化学成分,且有较强的药理活性,尤其是黄酮类化合物、酚类化合物等,在抗氧化,抗肿瘤,降血糖,降血脂,抗炎等方面均有良好的生物活性。
近年,有关菠菜提取物药理活性的研究较丰富,而新化合物的分离鉴定相对较少。
且在质量控制方面,缺乏专属性的定量评价标准。
本研究为后期菠菜的相关化学成分及药理活性的研究提供参考,为菠菜在食品、保健品的开发与利用方面提供理论依据。
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[27]ShuklaAK,BigoniyaP,NagarA
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