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【高蛋白饲料桑】桑叶的营养成分和食用药用开发价值研究进展

摘要综述近年来国内外对桑叶的化学成分及其食用药用价值研究进展,指出桑叶含有蛋白质、碳水化合物、矿物质、脂类、维生素、多糖类、黄酮类、生物碱、挥发油类等多种化学成分,还具有降血糖、降血脂、降胆固醇、降血压、清除自由基、抗衰老、抗肿瘤、抗病毒等药理作用。并指出了桑叶在药品和功能性食品研究开发领域中的广阔前景,为桑叶资源的合理开发利用提供了依据。

  人类自工业革命至今,在物质文明建设方面已经取得了前所未有的辉煌成就。与此同时人类面临着资源短缺、环境恶化、人口膨胀等一系列问题,已经成为制约今后经济发展的瓶颈。因此,走可持续发展道路作为一种思想越来越受到人们重视,已经成为全球关注的热点。可持续发展这一概念于1972年斯德哥尔摩的世界环境大会正式提出。1987年世界环境与发展委员会在《我们共同的未来》中将其定义为“既满足当代人需要,又不对后代满足其需要的能力构成危害的发展”。随后又在1992年里约热内卢的世界环境与发展大会、1994年开罗的世界人口与发展大会、1995年哥本哈根的世界社会发展大会上进行了热烈的讨论,终于得到了国际社会的广泛共识。尽管目前对“可持续发展”的解释还不尽相同,但人口、资源、经济、环境无疑是其中最重要的因素,科学、合理、充分地开发利用资源是其中最主要内容之一。桑叶作为生物资源的一部分,如何充分运用现有科学技术手段,拓展资源利用途径值得深入探究。

  桑叶为桑科植物桑(Morus alba L.)的叶,占桑园年产干物质量的36%左右。然而,我国传统蚕丝业,桑叶除养蚕外,过剩的则被视为蚕桑生产过程中的废弃物而丢弃,远没有充分利用其资源价值,造成资源极大浪费。随着蚕桑资源综合开发利用研究的不断深入,桑叶的资源价值也得到了人们更多的关注。现代科学研究表明,桑叶在医药、食品、化工等领域具有极高的使用价值。该文就桑叶化学成分和食用药用价值研究现状进行简述,以为桑叶资源的综合开发利用奠定基础。

1 桑叶的化学成分研究

  关于桑叶的化学成分研究众多,结果表明,生长期桑叶中水分、干物质分别约占75%~82%18%~25%,桑叶干物质中的化学成分随桑品种、采收季节、产地、桑树营养状况的不同有明显变化。主要包括粗蛋白(26.2%36.4%)、粗脂肪(3.2%3.5%)、粗纤维(9.3%10.7%)、灰分(7.2%8.1%)、可溶无氮物(43.0%54.4%)、碳水化合物(12.2%20.4%[1]。此外,桑叶中还含有色素、维生素、有机酸、黄酮、生物碱、多糖、挥发油、γ-氨基丁酸、超氧化物歧化酶(Cu-Zn SOD)、香豆素、甾醇及三萜类化合物等生理功能成分。

1.1 蛋白质

  桑叶粗蛋白主要包括蛋白质、氨基酸、硝态氮和生物碱等。人体必需的8种氨基酸中含7种,占总氨基酸的40.4%,植物第一限制性氨基酸——赖氨酸占总氨基酸的6.2%[2]

1.2 碳水化合物

  主要含甘露糖、葡萄糖、果糖、半乳糖等单糖;寡糖中的蔗糖、麦芽糖等;多糖中的淀粉、纤维素、半纤维素、果胶等。干桑叶中可溶性糖类约占18%22%[3],果胶约占2.1%6.0%[4]。食物纤维约占52.9%(不溶性植物纤维45%、可溶性植物纤维7.9%[2]

1.3 脂类

  桑叶粗脂肪的脂肪酸中有饱和脂肪酸13种,占脂肪酸总量的49.31%,其中以棕榈酸(26.87%)、硬脂酸(6.99%)、花生酸(3.43%)、山萮酸(2.93%)、蜡酸(1.63%)为主;不饱和脂肪酸占脂肪酸总量的43.87%,主要包括亚油酸(13.40%)、亚麻酸(22.99%)、花生四烯酸(1.26%)、油酸(3.17%)、棕榈油酸(3.05%[5]

1.4 维生素

100 g干桑叶中含VC 31.6 mg、胡萝卜素7.44 mg、烟酸4.0 mgV 0.59 mgV 1.35 mgVA 4 130 IU[2]

1.5 矿物质

100 g干桑叶中含钾3 101 mg、钙2 699 mg、镁362 mg、磷238 mg、铁44.1 mg、纳39.9 mg、锌6.1 mg[2]

1.6 黄酮类

  黄酮类物质是桑叶中主要的生理活性成分之一,占干物质量的1%3%[36]。桑叶中的黄酮类化合物较为复杂。主要有黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮醇类、花色素420多种。干物质中主要含槲皮素(quercetin10%[7]、芦丁(芸香苷,rutin47~267%[8]、异槲皮苷(isoquercitrin20~50%[7]、槲皮苷(quercitrin3%[7]。且不同桑品种桑叶和不同季节桑叶的总黄酮含量都存在差异[39-10]

1.7 生物碱

  干桑叶中总生物碱占0.058%1.314%[311]。由多种多羟基生物碱组成,包括N-甲基-1-脱氧野尻霉素(N-methyl-1-deoxynojirimycinNMe-DNJ)、1-脱氧野尻霉素(1-deoxyno-jirimycinDNJ)、fagomine14-二脱氧-14-亚胺基-D-阿拉伯糖醇、2-O-α-D-半乳吡喃糖苷-1-DNJ2-O-α-D-galactopyranoside-1-deoxynojirimycin)、6-O-α-D-半乳吡喃糖苷-1-DNJ6-O-α-D-galactopyranoside-1-deoxynojirimy-cin)、2-O-α-D-吡喃糖苷-1-DNJ2-O-α-D-glucopyranoside-1-deoxynojirimycin)、3-O-α-D-吡喃糖苷-1-DNJ3-O-α-D-glucopyranoside-1-deoxynojirimycin)、4-O-α-D-吡喃糖苷-1-DNJ4-O-α-D-glucopyranoside-1-deoxynojirimycin)、2-O-β-D-吡喃糖苷-1-DNJ2-O-β-D-glucopyranoside-1-deoxynojirimycin)、3-O-β-D-吡喃糖苷-1-DNJ3-O-β-D-glucopyranoside-1-deoxynojirimycin)、4-O-β-D-吡喃糖苷-1-DNJ4-O-β-D-glucopyranoside-1-deoxynojirimycin)、6-O-β-D-吡喃糖苷-1-DNJ6-O-β-D-glucopyranoside-1-deoxynojirimycin)、14-二脱氧-14-亚胺基-2--β-D-吡喃葡萄糖苷)-D-阿拉伯糖醇和1 α,2 β,3 α,4 β-四羟基-去甲莨菪烷(去甲莨菪碱)[12-13]。陈松等[14]、李有贵[15]和叶晶晶等[16]分别发现不同来源的桑品种或野桑叶中DNJ含量存在明显差异。最高的是来自云南开远的岩桑(M.mongolica Koidz)为0.791 1%,而同是来自云南开远的蒙桑(M.mongolica)仅为0.407%,来自山东白桑(M.alba L)的秋雨品种为0.132 8%,最少的也是来自云南的白桑(M.alba L)为0.004 6%。殷浩等[17-18]、叶晶晶[16]和欧阳臻等[19]还发现不同采收季节、不同叶位、不同光照条件和施氮量及氮素形态都对桑叶中的DNJ 含量有影响,不同采收季节中以夏季最高;不同叶位中嫩芽>嫩叶>成熟叶>老叶;遮荫处理能显著增加桑叶中DNJ含量;适当施用硝态氮肥和铵态氮肥也能够有效提高桑叶中DNJ含量。

1.8 多糖干桑叶中总多糖(total polysaccharideTPM)占1.79%2.64%[20-21]。有均一多糖和不均一糖。夏玮等[22]从桑叶中获得的均一酸性杂多糖主要是由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖、半乳糖醛酸组成的,相对分子质量为8.0×103。其主链由α-14-半乳糖醛酸残基相互连接而成,部分半乳糖醛酸形成甲基酯。分支点位于半乳糖醛酸的O-3O-2位。侧链包括末端、15-135-连接的阿拉伯糖;末端连接的木糖;末端、16-连接的半乳糖。廖森泰等[21]对近100份具有代表性的桑树品种的桑叶多糖含量进行了测定,并对其影响因素进行了分析,指出桑叶多糖含量在各品种间存在显著差异,鲁桑种、白桑种的桑叶多糖含量比广东桑种的桑叶多糖含量低,多倍体桑树品种的桑叶多糖含量总体上高于二倍体桑树品种。

1.9 γ-氨基丁酸

  γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacidGABA),又称γ-氨酪酸,其前体是谷氨酸。是一种非蛋白质组成的天然氨基酸,广泛地存在于动植物体内。而桑叶中谷氨酸含量很高(占总氨基酸的11.7%[2])。已测23个桑品种鲜桑叶中GABA的含量为0.032 5%~0.122 4%,其中火桑中GABA的含量最高,新一之濑的最低[23]

1.10 挥发油

  李东生等[24]从鲜桑叶中蒸馏到具有特殊气味的淡黄色挥发油,回收率约为1%。经GC/MS对其分析,共分出85个组分,确定了47个成分的化学结构及相对含量,结果表明鲜桑叶中的挥发油含多种脂肪酸、甾醇类、二萜类、烷烃和芳香族及杂环类化合物,不饱和的醇和酸含量也较大。其中,含量最高的是十六碳烯醇(MW296,占挥发油总量的27.04%),还含有丁胺、丙酮、苯甲醛、丁香酚、3’,4’,5’,6-Tetramet-hoxyflavone等。周永红等[25]采用GC/MS联用对鲜桑叶蒸馏出的挥发油化学成分进行分析和鉴定。共分离出53 个组分,鉴定了其中的45种化合物,占挥发油含量的91.27%。桑叶挥发油的化学成分以大茴香脑(2.189%)、六氢金合欢基丙酮(18.11%)、棕榈酸(9.19%)、香叶基丙酮(4.47%)、乙酸金合欢酯(4.12%)、棕榈酸甲酯(3.39%)为主。

2 药用食用开发价值研究

2.1 降血糖

  桑叶入药用在我国有可追溯的历史悠久,《神农本草经》《中药大辞典》中均有记载。宫原知江子研究认为桑叶降血糖的机理是当其与其他食品同食时,其中含有的生物碱与小肠内的α-葡萄糖苷酶结合的能力超过麦芽糖、蔗糖等二糖,使小肠内的二糖难以分解为单糖而难以进入血液。

  国内外研究表明,桑叶中所含的生物碱和多糖是良好的α-糖苷酶竞争性抑制剂。陈福君报道患有四氧嘧啶糖尿病的小鼠,用自桑叶中提取的桑叶总多糖(TPM)能够明显地降低其体内含有的糖水平,增强小鼠的耐糖能力。Asano研究桑叶中分离得到的7种生物碱的降血糖活性,结果发现对糖苷酶抑制作用较强的是多羟基去甲莨菪碱。俞灵莺报道桑叶多糖在提高肝糖原含量方面有一定作用,同时使小鼠肝葡萄糖含量降低;另外,桑叶多糖可以促进正常小鼠胰岛素的分泌,当血糖水平下降时,胰岛素水平明显提高。Kimura研究7种生物碱对链脲左菌素(SYZ)引起的糖尿病小鼠降血糖的作用,指出GAL-DNJNMe-DNJfagomine在降低血糖水平方面均有一定的作用,尤其以fagomineGAL-DNJ降血糖效果做好。

  桑叶总黄酮同样可以抑制α-糖苷酶活性,达到降低血糖的作用。俞灵莺报道桑叶总黄酮可以降低糖尿病大鼠的血糖水平,对蔗糖酶活性抑制率达到68.0%,对麦芽糖酶酶活性抑制率达到47.1%,乳糖酶活性抑制率较低,为27.8%。另外,若DNJ、类黄酮同时应用抑制血糖效果更好。Ito等报道将类黄酮与DNJ结合加入饮料,该饮料抑制血糖的效果比仅含DNJ饮料的效果更好。

2.2 降血脂、降胆固醇

  桑叶中含有的异槲皮苷、黄芪苷、东莨菪苷及苯甲醇的糖苷可以抑制动脉粥样硬化、血清脂质增加。土井佳代研究桑叶对硫酸铜所致LDL氧化的影响,指出桑叶提取物可以抑制动脉粥样硬化、高脂血症血清脂质升高。Kayo et al发现桑叶具有预防动脉硬化、抑制血清胆固醇升高的功效,主要是因为桑叶的丁醇提取物在抑制家兔或人低密度脂蛋白的氧化方面有一定的作用,同时可以降低患病家兔动脉内膜的厚度。高岭等认为桑叶在提高高脂血症大鼠HDL-C/TC、血清高密度脂蛋白CHDL-C)方面作用明显,LDL-C、胆固醇(TC)、甘油三酷(TG)明显降低,LP0极显著降低(P<>),由此说明桑叶在抑制有害过氧化物、降低血脂方面作用明显,对抑制动脉粥样硬化、高血脂症血清脂质升高作用也很显著。

2.3 降血压

  桑叶降压明目、清热散风的功效较好,高血压患者常常服用具有辅助治疗的作用。其作用的主要成分有GABA、芸香苷、槲皮素等。茅原[26]发现GABA能提高血管紧张素转移酶IACEI)活性,降低血压。临床上用桑叶浴也证实可以降血压[27]

2.4 清除自由基,抗衰老

  氧自由基是致病、衰老的重要影响因素,而桑叶中的黄酮类化合物、SOD、多酚类化合物具有抗衰老、清除自由基等功效。唐法娣等发现桑叶能增强小鼠的耐高温能力、机体耐力作用,延长小鼠游泳及转棒时间,防止由于应激刺激引起的大鼠肾上腺VitC含量降低。表明桑叶能调节机体对应激刺激的反应能力、增强机体耐受能力和延缓衰老作用。黄代青等研究指出体外氧自由基发生系统产生的氧自由基应用桑叶提取液可以清除,在延长雌雄果蝇寿命方面也有一定的作用。

2.5 抗病毒

  由于HIV病毒能够导致艾滋病的发生,目前对其研究较多,发现其含有gp140gp120蛋白,这2个蛋白均为糖基化,该蛋白可以介导病毒与细胞表面受体分子接触,从而使合体细胞得到形成。Tierney et al研究认为桑叶生物碱中N-甲基-1-脱氧野尻霉素、1-脱氧野尻霉素及其衍生物、N-丁基-1-脱氧野尻霉素可抑制糖蛋白的加工,改变gp120糖基化,N-丁基-1-脱氧野尻霉素可以阻断HIV-1诱导的合体细胞的形成。

2.6 抗肿瘤

  桑叶中含有DNJ、类黄酮、Cu-Zn SOD、桑素、GABA及维生素,这些成分能够有效预防癌细胞生成,提高人体免疫力,抑制染色体突变和基因突变。Kim et al发现从桑叶中分离纯化的2种类黄酮(槲皮素-3-β-D-吡喃葡萄糖苷和槲皮素-37-二氧-β-D-吡喃葡萄糖苷)对人早幼粒白血病细胞系(HL-60)的生长表现出显著的抑制效应,其中槲皮素-37-二氧-β-D-吡喃葡萄糖苷还诱导了HL-60细胞系的分化。

3 前景和展望

  我国桑叶资源十分丰富,但目前桑叶仅用于养蚕,用途单一,应用范围较窄,从而使桑叶资源未得到充分的利用,尤其是晚秋季节这种情况更加严重。目前,为了使农业生产得到更快的发展,同时由于国际蚕丝贸易发展出现滑坡,蚕桑业的发展状况不理想,我国加大了在农业产业结构方面的调整力度。但由于桑叶的营养成分和生物活性成分十分丰富,其在药用、营养保健等方面具有广阔的应用前景和市场潜力。随着人们生活水平的提高,对桑叶的研究逐渐深入,桑叶在保健、调节生理、增强体质等方面的应用逐渐受到人们的欢迎。同时,不断开发桑叶的新用途,调整桑叶的利用结构,可以进一步促进桑叶开发利用,奠定蚕桑业发展的经济基础。


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