菱角壳提取物中活性成分及药理作用研究进展*

时间：2024-07-28

张雨晨，闵清**

(湖北科技学院药学院，湖北咸宁 437100)

关键词：菱角壳；活性成分；药理作用；研究进展

菱，又名菱角、水菱角、风菱，是菱科菱属植物，为一年生水生草本植物，产于全国各地，其中长江流域亚热带地区分布最多。菱角果肉可以食用，有很高的营养价值，菱角的果肉、茎叶、果柄、果壳都可以入药，以壳、蒂为最佳[1]。菱角壳的药用始记载于《本草纲目拾遗》。据《中华药海》记载，菱角壳味微苦、涩，性凉，入肺、脾、大肠三经，具有解毒疗疮、涩肠止泻、清化湿热的疗效[2]。而现在随着科学技术的发展，国内外学者对菱角壳活性成分和药理作用的研究也越来越多。经过大量研究，已经证明的菱角壳中存在的活性成分主要有黄酮类、多糖类、多酚类、生物碱类、挥发油类等化合物。

1菱角壳的活性成分

1.1黄酮类黄酮类化合物广泛存在于自然界植物中，属于植物次生代谢产物，具有抗氧化、抗肿瘤、改善血液循环等多种生理作用。按照其位置的结合特点，可分为黄酮醇类、二氢黄酮类、花青素类、查尔酮类等几大类[3]。宋棋芬等[4]采用水提醇沉法，确定了菱角壳总黄酮的最佳提取工艺，实验采用正交试验法考察了加水量、提取次数、药液浓缩比例、醇沉浓度4个关键因素对菱角壳总黄酮提取率的影响。实验结果表明，4种因素对黄酮的提取率无显著性影响，但是最佳提取工艺为8倍水量、提取3次、药液浓缩比例1∶1、醇沉浓度50%，在此条件下，总黄酮提取率可达到4.07%，且该提取工艺稳定可行。龙海荣[5]在超声波辅助提取的条件下，完成了菱角壳中总黄酮提取工艺的研究。实验采用甲醇水溶液为提取溶剂，分别研究了甲醇浓度、提取时间、料液比以及超声功率对黄酮总提取率的影响。正交试验结果表明，最佳提取工艺为甲醇浓度70%、超声提取20min、料液比1∶30、超声功率120W，此时黄酮提取率可达到1.722%。李玉霞等[6]采用AB-8大孔吸附树脂，研究菱角壳黄酮提取物的分离纯化工艺，通过静态吸附—解析和动态吸附—解析的实验发现，AB-8大孔吸附树脂是一种性能优良的黄酮吸附剂，而采用70%的乙醇作为洗脱剂，可以基本除去菱角壳提取液中的色素、糖类等杂质。

1.2多糖类多糖是自然界中存在最多的碳水化合物，多糖可以维持细胞结构的稳定，储存能量，同时多糖类化合物还具有抗肿瘤、调节免疫力、降低血糖等功能。尚庆坤等[7]采用乙醇分级沉淀法，首次从野生菱角壳中提取出4种多糖类化合物，后利用气相色谱-质谱法，确定菱角壳多糖的主要成分为葡萄糖、半乳糖、甘露糖、木糖等。牛凤兰等[8]采用乙醇分级沉淀法从菱角皮中分离得到3批多糖粗品，采用苯酚-硫酸法测得多糖含量分别达到19.07%、25.20%、39.25%。后牛凤兰等[9]公开了一种菱角壳粗多糖的纯化方法，将粗多糖溶解，加入氯仿-正丁醇溶液，震荡离心，取上层水相，然后再采用活性炭脱色，得到纯化的菱角壳多糖。

1.3多酚类多酚类化合物是植物及微生物中产生的酚类次生代谢产物，存在于一些常见的植物性食物，如可可豆、大豆、爆米花、红酒等。多酚类化合物有较强的抗氧化作用，可促进血管扩张、降低炎性反应。牛凤兰等[10]采用层析柱分离菱角壳中的抗肿瘤活性成分，经过质谱法、红外光谱法、核磁共振法对得到的样品进行结构鉴定，确定该化合物为3,4,5-三羟基苯甲酸的二聚体。伍茶花等[11]将浙江产二角菱壳和湖南产四角菱壳分别用水和95%乙醇回流提取，测定提取物中多酚含量，结果发现四角菱壳提取物中多酚含量大于二角菱壳提取物，且醇提取物中多酚含量大于水提取物。

1.4生物碱生物碱是植物中的一类含氮有机物，是许多中草药和药用植物的有效成分，如麻黄碱、长春新碱等。尚庆坤等[12]首次完成了菱角壳中生物碱的提取及分离纯化，通过实验得出的最佳提取条件为采用pH=3的盐酸溶液为提取剂，90℃恒温水浴提取1.5h，提取3次，滤液经过多步萃取及调节pH，得到粗品生物碱。3kg菱角壳中可得到生物碱7.577g，其中以水溶性生物碱为主。之后利用反相高效制备液相色谱，以甲醇-水为流动相，ODS色谱柱，270nm检测波长，对水溶性生物碱进行了制备分离，得到3个纯度很高的生物碱化合物，其中含有嘌呤结构。

1.5挥发油挥发油即精油，是一类可以随水蒸气蒸馏出来的挥发性油状液体，大部分挥发油具有香气，可以用作芳香剂、驱虫剂、抑菌剂等。菱角壳水提取物有很浓的芳香气味，梁睿等[13]最早采用水蒸气蒸馏法提取出菱角壳中的挥发油，并采用气相色谱-质谱法对其进行成分分析，其中多为饱和与不饱和有机酸类、酯类以及饱和烃类和酮类，主要化学成分为莳萝脑、十六酸、油酸等。吴强等[14]分别用水蒸气蒸馏法和超临界流体CO2萃取法提取菱角壳中的挥发性成分，并进行了体外抑菌作用的研究，结果显示菱角壳挥发性成分的抑菌作用与青霉素相比较弱，对菱角壳挥发性成分的研究还有待深入。

2菱角壳提取物的药理作用

2.1抗氧化作用大量研究表明，黄酮类和多酚类化合物有显著的抗氧化作用[15，16]，而富含这两类物质的菱角壳无疑具有很强的抗氧化作用。李鹏婧等[17]采用超声波辅助提取法提取菱角壳中的总黄酮并研究其抗氧化性，结果表明，菱角壳提取物的还原能力和清除DPPH自由基能力与Vc相当，大于BHT，且总黄酮含量越高，清除能力越强；菱角壳提取物清除羟自由基的能力远大于Vc和BHT，而对于超氧阴离子自由基的清除率都超过50%。裴刚等[18]以对DPPH自由基的清除能力作为依据，比较了二角菱壳和四角菱壳不同提取物的抗氧化能力，结果发现，四角菱壳提取物清除DPPH自由基的能力要强于二角菱壳提取物；对于同一种菱角壳的不同溶剂提取物来说，乙酸乙酯提取物清除DPPH自由基的能力最强，说明菱角壳中的抗氧化活性成分易溶于乙酸乙酯等极性溶剂中。

2.2抗肿瘤作用抗肿瘤作用是目前菱角壳提取物的药用作用中研究最多的。菱角壳提取物对多种肿瘤细胞的生长有抑制作用，如肝癌、胃癌、肺癌、乳腺癌等，其中，对抗胃癌活性的研究较为深入。牛凤兰等[19]研究了菱角壳水提取物对胃癌细胞的抑制作用，实验结果表明，不管是对离体培养的胃癌细胞，还是对MFC荷瘤小鼠，菱角壳水提取物均有较显著的抑制作用，且剂量越大，抑制作用越明显。任思堂[20]采用MTT法对菱角多糖水提取物进行体外抗肿瘤实验，研究结果显示，菱角多糖水提取物对Hela细胞的抑制作用接近顺铂，对两种乳腺癌细胞的抑制作用与顺铂比较无显著性差异。但是通过对小鼠成纤维细胞的实验表明，多糖对正常细胞的细胞毒性要远低于顺铂。宁颖[21]首先采用半仿生提取法得到菱角壳提取液并对其中的抗胃癌活性成分进行了研究，发现其中总多酚含量最多，可达到(3.747±0.038)mg/ml，其次是总黄酮[(1.335±0.010)mg/ml]、总多糖[(0.910±0.001)mg/ml]、总皂苷[(0.719±0.007)mg/ml]。随后，同一实验组的林秋生[22]对菱角壳提取液中抗胃癌活性成分进行分离纯化，得到两个化合物，经结构鉴定，确定为没食子酸(GA)和没食子酸二聚体(GAD)；之后又探讨了GA和GAD抑制胃癌细胞的作用机制，流式细胞和DNA电泳的结果显示，GA和GAD对胃癌细胞有S期细胞周期阻抑和诱导凋亡的作用；GA和GAD还可使胃癌细胞线粒体膜电位丧失，并可破坏胃癌细胞的抗氧化系统。

2.3降糖作用陈百泉等[23]将南湖菱壳提取液分别用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取，乙酸乙酯部位和正丁醇部位采用色谱法分离得到9个化合物，并对化合物进行结构鉴定。将分离得到的化合物进行体外α-葡萄糖苷酶抑制活性筛选，发现南湖菱壳提取物、石油醚萃取液、乙酸乙酯萃取液、正丁醇萃取液均有显著的α-葡萄糖苷酶抑制活性，且活性远大于阿卡波糖。而从乙酸乙酯萃取液中分离得到的单体化合物齐墩果酸、熊果酸也具有很强的α-葡萄糖苷酶抑制活性，显示明显降糖作用。

2.4保肝护肝作用康文艺等[24]将南湖菱壳醇提取液用乙酸乙酯、石油醚、正丁醇萃取，以四氯化碳诱导的急性肝损伤小鼠为实验对象，研究各萃取部位对急性肝损伤小鼠的治疗作用，结果证明，乙酸乙酯部位提取物和正丁醇部位提取物均能显著降低肝损伤小鼠血清中的GPT、GOD含量及小鼠肝组织中MDA含量，并能显著提高SOD活力，可以用来制备保肝护肝药物。

2.5抗菌及其他作用吴强等[14]采用不同的提取方法提取不同种类的菱角壳挥发性成分并进行体外抑菌实验，结果显示水蒸气蒸馏法提取的东北菱角壳挥发性成分，对白色念珠菌有明显的抑制作用。有研究人员给荷瘤小鼠灌胃给药菱角壳提取物，通过对照实验发现菱角壳提取物能促进荷瘤小鼠的脾脏淋巴细胞对ConA的增殖反应，表明菱角壳提取物可以增强机体的免疫功能[25]。

3小结

随着分离分析技术和医药科学技术的发展，人们对中药的药用活性成分及药理作用的研究越来越透彻。我国菱角种类众多，分布广泛，年产量丰富，菱角壳作为下脚料，每年产量颇多。菱角壳中的功能性成分种类众多且含量丰富，除以上介绍的黄酮类、多糖类、多酚类、挥发油、生物碱外，还有多种多样的成分有待研究，而且对于其中活性成分的分离及结构鉴定也是研究的重点，也有可能给新药的研发提供思路。菱角壳提取物的抗氧化、抗癌、增强免疫力等特性，使得菱角壳类保健品有广阔的市场。除食品、医药领域外，菱角壳在工业生产及环境保护方面也有较好的发展，因此，加大对菱角壳的研究开发，具有一举多得的重要意义。

参考文献：

[1]李向红，邓放明，刘展.菱角淀粉的理化性质研究[J].粮油食品科技，2006,1(14)：43

[2]冉先德.中华药海[M].哈尔滨:哈尔滨出版社，1993:1584

[3]中科院上海药物研究所植物化学研究室.黄酮体化合物鉴定手册[M].北京：科学出版社，1981：1

[4]宋棋芬，高广春，曹琳茸，等.南湖菱壳总黄酮的水提醇沉工艺[J].浙江农业科学，2013，55(8)：1029

[5]龙海荣.菱角壳黄酮的提取、分离及抗氧化活性研究[D].广西：广西大学，2009

[6]李玉霞，尚庆坤，许蕾蕾.AB-8大孔树脂对菱角壳黄酮提取物的吸附性能研究[J].北华大学学报，2006,7(5)：403

[7]尚庆坤，李德谦，玄玉实，等.气相色谱-质谱法分析研究野生菱角壳中多糖化合物的单糖组成[J].分析化学研究简报，2005,33(1)：73

[8]牛凤兰，董卿，巩宏伟，等.菱角粗多糖对肿瘤细胞抑制作用[J].中国公共卫生，2009,25(8)：1005

[9]牛凤兰.菱角多糖及其提取方法及其药物用途：中国，200810050667.7[P].2008-9-17.

[10]牛凤兰，尹建元，董威严，等.菱角中抗肿瘤活性成分的分离、提纯及结构鉴定[J].高等学校化学学报，2005,26(5):852

[11]伍茶花，丁扬洲，裴刚，等.不同菱角壳提取物抑制肺癌A549细胞生长的研究[J].湖南中医药大学学报，2012,32(1)：27