辣椒叶中功能性成分提取工艺及功能活性研究进展

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　　摘 要：辣椒叶作为辣椒的副产物，营养极其丰富。每年都有大量的辣椒叶作为废物被丢弃，是极大的资源浪费。本文综述近几年来关于辣椒叶功能活性及辣椒叶中主要功能性成分（蛋白质和氨基酸、黄酮类化合物、多酚类物质等）提取工艺的研究进展，并对我国辣椒叶的开发利用进行展望。
　　关键词：辣椒叶;功能性成分;提取
　　我国是世界上辣椒栽培面积最大的国家，辣椒年产量约为3000万t，占到世界辣椒总产量的46%，且每年以9%的速度增长[1]。辣椒作为一年生草本植物，在产出丰富辣椒的同时，采收后有大量的辣椒根茎叶被浪费。辣椒叶具有健胃、杀虫、活血消肿和止痒的功效[2]。辣椒叶中不仅含有丰富的蛋白质和氨基酸、多种多酚和黄酮类化合物，钙、铁、锌等矿物元素的含量也非常丰富，适量吃辣椒叶有治疗和保健的作用[3]。国内外研究证明辣椒叶的某些营养物质甚至优于辣椒果实，具有很高的食用价值[4]。在日本、韩国和我国广州地区，辣椒叶是一种传统蔬菜，人们通常采用凉拌和煮汤的方式进行食用。我国朝鲜族人民则喜欢食用盐渍后的辣椒叶。一些东南亚国家也有以辣椒叶为原料而开发的营养保健食品，日本则将辣椒叶添加到动物饲料中以改善动物肉质[5]。
　　本文将重点对近几年来国内外辣椒叶功能活性及功能性成分的提取工艺进行综述，希望能为我国辣椒叶资源深度开发提供有用信息。
　　1 辣椒叶中主要功能性成分
　　1.1 蛋白质和氨基酸
　　目前蛋白质的短缺是全球性质的问题，科学家都在致力于寻求动物以外的蛋白质资源，而绿色植物叶子中的蛋白质资源则是解决这一问题的重要途径[6]。植物叶蛋白不仅来源广泛，还具有防老抗衰，强身健体，防治疾病等生理功效，被FAO认为是一种高质量和高开发价值的新型蛋白质资源[7]。徐斌[8]的研究发现每100g干辣椒叶中的蛋白质含量为22.72g，是辣椒果实中蛋白质含量的3倍多。此外，辣椒叶蛋白氨基酸种类齐全，辣椒鲜叶中氨基酸含量为4.10%，甜味氨基酸含量为8.01%，而人体必需氨基酸占到整体的9.74%。
　　1.2 黄酮类化合物
　　由于一些内源性和外源性原因，人体会产生过量的自由基，而这些过量的自由基会氧化损伤蛋白质、脂肪和DNA，最终导致人体的衰老、病变甚至是癌变[9]。黄酮类化合物主要分布于植物体的花、果、叶中，是植物产生的次级代谢产物[11]。其作为一种抗氧化剂，可以清除体内这些过量的氧自由基，从而阻止细胞的退化和衰老[10]。邱爱东[12]的研究发现辣椒叶醇提物的总黄酮量为4.2%。同时有大量文献报道，辣椒叶黄酮具有抗氧化、抗癌症、抗炎症、抑菌、降血糖等作用[13]。
　　1.3 多酚类物质
　　由于植物多酚易与蛋白质和人体消化道内的酶结合，降低人体对蛋白质及其他营养物质的消化和吸收，所以植物多酚多作为抗营养因子被研究[14]。而现在随着对植物多酚的研究的深入，人们发现植物多酚对神经退行性疾病和心脑血管疾病具有防治功能，多酚能在阻止血脂升高的同时增加高密度脂蛋白的含量[15]。辣椒葉中的多酚类物质得率可达22.72mg/g[16]，且具有抗病毒和衰老的生理活性，而这些生理活性都与其抗氧化能力密切相关[17]。
　　1.4 其他
　　研究表明锌、锰、铜都是人体中重要的辅酶因子，对人体中的核酸和脂肪等的代谢以及细胞分裂起着重要作用。铁则是组成铁硫蛋白、血红蛋白以及细胞色素的必要元素[18]。辣椒叶中矿物元素铁、钙、锰、锌、硒的含量较高。文锦芬[19]研究发现辣椒果实中钙、锌、铁含量的平均值分别为0.190、0.016、0.011mg/g，而郝鹏飞[20]实验发现相比辣椒中果实，辣椒叶中的钙、锌、铁含量分别高了近152、3和38倍，其平均值分别为28.869、0.049、0.419mg/g，这证明辣椒叶在某些方面的营养价值远超过了辣椒果实。苋菜是蔬菜中含钙量较丰富的蔬菜，而辣椒叶的钙含量在其5倍以上。辣椒叶的含铁量也在一般蔬菜的2倍以上。由此可见，辣椒叶中钙、铁含量不低于常见蔬菜[21]，辣椒叶可作为人体摄入钙、锌、铁的一种有益的补充来源。不过辣椒叶中除了钙、镁、锰、锌等具有一定的水溶性和浸出率，具有生物学功能的铜和补血功能的铁的浸出率非常低，这是在后期的辣椒叶产品开发过程中需要注意的一点[18]。
　　2 辣椒叶中功能性成分提取工艺
　　目前，中国对辣椒叶中多酚和黄酮提取纯化工艺的研究较为充分，有关的文献报道也比较多，主要包括溶剂提取、超声辅助提取等。
　　2.1 辣椒叶多酚类化合物
　　辣椒叶中的多酚类物质的提取多采用溶剂提取法。黄诗琪[14]以乙醇为溶剂提取辣椒叶中的多酚，通过单因素试验和正交试验发现最佳工艺条件为：采用40%的乙醇作为浸提剂，在45℃的条件下，按料液比1∶11浸提3h，浸提2次。辣椒叶中的多酚以多聚体为主，其次是低聚体和单体。除此之外，辣椒叶多酚的含量和抗氧化性在低温的储藏条件下（4℃）变化依然较大，所以辣椒叶在采后需要及时进行加工和处理。李勇[16]以乙醇溶剂为提取溶剂，通过超声辅助的方法提取辣椒叶中的多酚，发现提取的最佳条件为：以60%乙醇作溶剂，在45℃的条件下，料液比1∶30g/mL，提取40min，pH为1，超声功率200W。以该条件提取辣椒叶多酚得率达到22.72mg/g。
　　2.2 辣椒叶黄酮类化合物
　　王艳丽[22]应用不同的方法（加热回流法、超声波法和微波法）来提取辣椒叶中的总黄酮，实验结果显示相比于加热回流法和微波法，超声波法能更好的提取辣椒叶中的黄酮。其最佳提取工艺条件是：采用超声波提取法，固液比为1∶70（m∶V），乙醇浓度为90%，超声提取50min（超声功率130W），该条件下总黄酮含量为47.30mg/g。辣椒叶中的黄酮类物质属于C6-C3-C6的一类物质，药理活性较好，依据药理活性的量效关系，从辣椒叶中提取较高纯度的黄酮至关重要。车冠达[23]通过大孔树脂对辣椒叶中的黄酮进行分离纯化，通过响应面分析，再结合实际操作考虑，研究结果显示大孔树脂纯化辣椒叶总黄酮的最佳工艺条件为：上样量为10.00mL，样液浓度为10.00mL，选用5.00BV的50%的乙醇作为洗脱液，纯化后的总黄酮纯度为435.4mg/g。这种方法操作简单、树脂消耗少且具有可再生处理的特点，具有良好的推广应用前景。 　　3 辣椒叶的功能活性
　　3.1 降血糖
　　近几年来，由于人们生活习惯和饮食结构的改变，全世界的糖尿病发病率都呈上升趋势。糖尿病是一类因胰岛素分泌不足或胰岛素作用障碍引起的慢性高血糖代谢疾病，还伴随着葡萄糖、蛋白质和脂质代谢紊乱[24]。会引起身体的各项功能障碍和器官损伤，增加肝脏损伤、失明、中风及心脏病的风险[25]。目前对于降血糖的体外测定方法是检测受试物在特定条件下对α—淀粉酶和α—葡萄糖苷酶的抑制作用[26]。降血糖药物中有一种是α—葡萄糖苷酶抑制剂，因其结构和寡糖的结构相似，能与寡糖竞争性的结合α—葡萄糖苷酶，从而降低寡糖水解为单糖的速率，维持患者餐后血糖水平的稳定[13]。李春英[27]研究发现辣椒叶作为安全无毒的天然蔬菜具有较强的α—葡萄糖苷酶抑制活性。而在同一辣椒品系中辣椒叶对α—葡萄糖苷酶活性的抑制能力可达到果实的10倍左右。杨彦[13]采用蒸馏水作为溶剂，通过单因素实验和响应面分析得出辣椒叶中降血糖活性成分的最优提取条件为：3℃的条件下提取32min，提取3次，料液比为1：5。此条件下的提取液对α—糖苷酶抑制率为29.4%。在酶动力实验中，辣椒叶提取物对不同来源的α—葡萄糖苷酶的抑制都属于典型的竞争性抑制，但是对葡萄糖的生成和运转的抑制作用较弱。这也为以后开发辣椒叶降血糖产品提供了理论依据。
　　3.2 抗氧化
　　植物叶中的多酚物质是一种有效的天然抗氧化剂，张友仁[5]的研究发现辣椒叶多酚纯化物与维他命C的抗氧化能力相当，其对铁还原能力、ABTS+自由基及DPPH自由基清除率的IC50分别为0.758、0.700、0.643mg/mL。冯卫华[28]研究发现水相辣椒叶多酚含量在pH8～10的范围内比较稳定，有机相辣椒叶多酚含量在pH3～5的范围内较稳定。辣椒叶多酚含量与其抗氧化性有较强的相关性，光照会使辣椒叶中多酚的含量及其抗氧化性下降。辣椒叶多酚存在几种不同形态多酚，其含量由大到小依次为酯化态、游离态、结合态，而铁离子还原能力与DPPH自由基清除能力由大到小依次为酯化态、游离态、结合态。
　　3.3 抑菌
　　张友仁[5]通过研究不同浓度的辣椒叶多酚粗提取物对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用发现，不同浓度的辣椒叶多酚粗提取对四种菌均有抑制作用，抑制效果为蜡样芽胞杆菌>金黄色葡萄球菌>枯草芽孢杆菌>大肠杆菌，对前三种菌的最高抑制率分别为99.87%、99.30%和98.29%。而对大肠杆菌只有在高浓度条件下（>50μg/mL）才有抑制作用，随着辣椒叶多酚粗提取的浓度降低，抑制作用转为促进增值作用。辣椒叶多酚粗提物有较好的抑菌活性，而辣椒叶多酚纯化物则无抑菌作用。这可能是因为辣椒叶多酚粗提取物中成分组复杂，多种物质的协同作用表现出较好的抑菌作用，而纯化后的辣椒叶多酚则丢失了抑菌性较强的组分。
　　3.4 抗炎
　　炎症是具有血管系统的活体组织所发生的一种以防御为主的复杂防御反应，主要由各种致炎因子引起。一般分为急性和慢性两种。急性炎症主要表现为淋巴细胞的浸润和激活，可以防控病原体的侵入。而致炎因子持续作用，则会发展成为慢性炎症，产生细胞和组织的损伤。进而产生心脑血管病、肿瘤等疾病。抗炎是防治人类重大疾病的最基本的共通路径之一[29]。张友仁[30]以二甲苯致小鼠耳肿胀急性炎症模型为研究对象，研究发现600mg/kg的辣椒叶多酚纯化物可以有效地抑制小鼠耳肿胀度，抑制率可达62.69%，粗提取物的抑制率为59.84%。进一步检测炎症组织中PGE2的含量发现，同对照组相比，600mg/kg的辣椒叶粗提取物和纯化物均能显著降低其炎症组织中的PGE2的含量，且呈一定的量效关系，表示辣椒叶多酚的抗炎机制可能是通过减少炎症组织PGE2的合成有关系。
　　4 结语
　　辣椒已被广泛种植于亚洲、美洲、非洲以及亚热带地区，辣椒的果实极具经济价值，被广泛用于食品加工和菜肴制作中。我国的辣椒资源非常丰富，每年消费的辣椒果实数量惊人，但作为辣椒种植的副产物，每年都有大量的辣椒叶被丢弃，利用率十分低下。辣椒叶营养丰富，含有丰富的蛋白质、黄酮类物质和微量元素，且资源广泛。因此辣椒叶是一种极具开发价值的新食材[13]。目前我国在辣椒叶方面的研究还比较少，对辣椒叶系列产品的开发还不成熟。因此，对辣椒叶中具有保健活性成分的分离、纯化和辣椒叶加工产品的研究开发是辣椒叶下一步开发的方向。
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