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《食品科學(xué)》:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)周愛梅教授等:佛手生物活性成分及其健康益處研究進(jìn)展和微生物轉(zhuǎn)化展望

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佛手是蕓香科柑橘屬植物,因其成熟果實(shí)形狀與手指相似,故俗稱“佛手”,通常譯為finger citron,學(xué)名是Citrus medico L. var. sarcodactylis Swingle。成熟的佛手香氣濃郁而清新,顏色呈亮黃色,有皺紋且有光澤。

佛手在中國被用作傳統(tǒng)中藥和功能性食品,具有疏肝理氣、和胃止痛、燥濕化痰的功能。現(xiàn)代科學(xué)研究表明,佛手中的佛手多糖、佛手精油、佛手黃酮等成分具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤、抗焦慮和抗抑郁等健康益處,如圖1所示。

發(fā)酵是一種歷史悠久的用于延長食品保質(zhì)期、提高營養(yǎng)、改善風(fēng)味的方法。值得注意的是,盡管該技術(shù)在果蔬加工領(lǐng)域已成熟應(yīng)用,但在特色農(nóng)產(chǎn)品佛手的深加工中仍存在研究空白,這種技術(shù)落差既表明了現(xiàn)有研究的局限性,也為未來食品科技創(chuàng)新提供了重要突破口。

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院的劉鶴鳴、吳宇簫、周愛梅*對佛手中的生物活性成分及其健康益處進(jìn)行了綜述,并作當(dāng)前佛手的微生物轉(zhuǎn)化研究展望,以期更好地指導(dǎo)相關(guān)領(lǐng)域的研究。


1 佛手的生物活性成分

1.1精油

精油是從天然芳香植物中提取的揮發(fā)油產(chǎn)品,具有芳香植物的精華和許多生物活性。

在佛手精油提取工藝領(lǐng)域,目前主流的技術(shù)可分為溶劑萃取法、水蒸氣蒸餾法、冷榨法、超臨界流體萃取法以及各類輔助提取方法等,匯總?cè)绫?所示。比較研究表明,壓榨法憑借其工藝簡潔、成本經(jīng)濟(jì)以及能產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)精油等的特點(diǎn)而備受青睞;溶劑萃取法雖然能有效提高萃取效率,但往往難以避免溶劑殘留的問題;超臨界流體萃取法則在高得率與優(yōu)質(zhì)精油產(chǎn)出上表現(xiàn)優(yōu)異,但高昂的提取成本限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。值得關(guān)注的是,本課題組自主研究出的低溫連續(xù)相變萃取技術(shù),有利于全面提取和保留揮發(fā)性精油的熱敏性成分。


對廣佛手的組分分析顯示,其精油中百分比含量前3位的物質(zhì)為D-檸檬烯(23.28%)、γ-萜品烯(16.93%)、5,7-二甲氧基香豆素(11.98%)。而浙江金佛手經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用儀鑒定出38 種組分,以單萜為主(96%),主要特征物為檸檬烯(60.91%)和γ-松油烯(27.08%)。值得注意的是,檸檬烯、芳樟醇等物質(zhì)在佛手精油中的占比較高,被認(rèn)為是佛手精油中香氣的關(guān)鍵成分。

1.2 多糖

多糖是由10 個或10 個以上單糖單元連接在一起組成的復(fù)雜碳水化合物,是一類重要且分布廣泛的營養(yǎng)素。許多研究表明,佛手多糖具有生物活性,如抗氧化、抗炎、降血糖、抗癌和調(diào)節(jié)腸道菌群功能等。

傳統(tǒng)的多糖提取方法為水提取法,這是基于多糖含有大量羥基,易與水分子結(jié)合,且大多數(shù)多糖在熱水中的溶解度較大且較為穩(wěn)定的特性。采用各種輔助手段可加快佛手多糖提取效率,如合適的超聲波輔助處理能提高多糖提取效率。表2總結(jié)了佛手多糖的提取方法的得率或提取率。各種佛手提取方法各有優(yōu)劣:超聲波輔助提取法提取率高且條件溫和,但設(shè)備成本可能較高;熱水浸提法操作簡單、成本低,但提取時間長、能耗高;連續(xù)相變萃取法提取率和得率具有優(yōu)勢,但設(shè)備復(fù)雜、操作技術(shù)要求高;超聲-微波協(xié)同提取法結(jié)合兩者優(yōu)勢,提取效率高且能保持多糖活性,但參數(shù)控制需精確;超微粉碎輔助提取法通過改善粉體性質(zhì)提高提取率,但設(shè)備成本高且需注意粉體保存。值得注意的是,佛手因不同產(chǎn)地氣候、土壤和栽培條件差異,其多糖在種類、單糖組成及結(jié)構(gòu)等方面存在不同,同時,佛手多糖的提取工藝與純化方法不同,也會導(dǎo)致多糖相對分子質(zhì)量、單糖組成及比例等研究結(jié)果出現(xiàn)差異。


有研究發(fā)現(xiàn),多糖的分子質(zhì)量、單糖組成等性質(zhì)與其生物活性水平顯著相關(guān),這可以通過構(gòu)效關(guān)系解釋。Yang Yiren等測得佛手多糖的單糖組成為:80.83%葡萄糖、16.35%木糖、2.16%甘露糖、0.25%阿拉伯糖、0.22%半乳糖、0.12%葡萄糖醛酸。Wang Shuhui等通過甲基化法測定了佛手多糖的糖苷鏈并采用GC-MS分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中一種分離純化的佛手多糖(FCPs)的主要連接類型為→5)-α-

L
-Ara
f
-(1→和→4)- α -
D
-GalpA-(1→。He Zhengchun等報道了FCP-2和FCP-4是分子質(zhì)量不同的→4)- α -
D
-Gal
p
A(1→連接的半乳糖醛酸聚糖;FCP-3是→6)- α -
D
-Glc
p
(1→連接的葡聚糖。

1.3 黃酮類化合物

黃酮類化合物作為最為龐大的次生代謝產(chǎn)物群體之一,從種子植物至苔蘚等多種植物中都有其存在,在植物生命活動中發(fā)揮著重要的作用。隨著天然產(chǎn)物分離和鑒定技術(shù)的不斷進(jìn)步,黃酮類化合物的生物活性受到了廣泛關(guān)注。黃酮類化合物具有抗炎、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗抑郁、調(diào)節(jié)腸道菌群、抗癌癥多藥耐藥性等生物活性。

佛手黃酮類化合物的提取方法匯總?cè)绫?所示??傮w來看,乙醇回流提取法操作簡單、設(shè)備要求低且溶劑易回收,但長時間高溫可能導(dǎo)致黃酮降解并引入雜質(zhì);超聲波輔助提取法利用空化效應(yīng)提高效率,低溫保護(hù)活性,但設(shè)備成本較高;微波輔助提取法加熱均勻、速度快,但成本高,存在降解風(fēng)險;酶輔助提取法條件溫和、選擇性好,但酶制劑昂貴且需精確控制反應(yīng)條件;輔助提取法(如超聲-微波或超聲-酶解聯(lián)用)能綜合提升效率與純度,但操作復(fù)雜且設(shè)備投入大。因此在實(shí)際應(yīng)用時需結(jié)合實(shí)際需求和條件。


通過超高壓液相色譜-四極桿飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用儀對提取精油后廣佛手的醇提液的黃酮類成分進(jìn)行分析,組分包括維采寧-2、金錢草醇6,8-2-C-葡萄糖苷、圣草次苷、蘆丁、薯蕷皂苷8-C-葡萄糖苷、蕓香柚皮苷、柚皮苷、地奧司明、橙皮苷、柚皮素、棕矢車菊素等。

1.4 香豆素類化合物

與黃酮類化合物相似,香豆素類化合物同樣廣泛存在于自然界,也是一種重要的次生代謝物。截至2022年,已經(jīng)從蕓香科植物中分離鑒定了655 種香豆素,這些化合物大多具有抗癌、抗炎、抗傳染病等多種活性。如佛手柑內(nèi)酯和佛手柑素因其獨(dú)特的生物保護(hù)活性而吸引了很多學(xué)者的研究興趣。

然而,關(guān)于佛手中的香豆素類化合物的提取工藝鮮有報道,目前研究多聚焦于香豆素類化合物的分離、純化、鑒定及其生物活性。作為參考,類似的研究有采用超聲輔助乙酸乙酯浸提法提取柑橘類水果干片中的香豆素類化合物,而后通過超高效液相色譜法測定其含量。胡昌錦等通過綜合運(yùn)用溶劑浸取、萃取、柱色譜及高效液相色譜等方法,成功從佛手藥材中分離并鑒定出8 個香豆素類單體化合物,包括東莨菪內(nèi)酯、水合氧化前胡素、2’-甲氧基氧化前水胡素、5,7-二甲氧基香豆素、佛手柑內(nèi)酯、5-羥基-7-甲氧基香豆素、7-羥基-5-甲氧基香豆素、7-[(2E,6R)-6,7二羥基-3,7-二甲基-2-辛基-1-基]氧基香豆素。相似地,有研究測定了川佛手的香豆素類化學(xué)成分,包括茵芋苷、秦皮素、異嗪皮啶-7-O-β-D-葡萄糖苷、7-羥基香豆素、7-乙酰氧基-4-甲基香豆素、6,7-二甲氧基香豆素、6,7-二甲氧基香豆素、4-甲基傘形酮、白當(dāng)歸素、5,7-二甲氧基香豆素、佛手柑內(nèi)酯、歐前胡素、花椒毒酚、珊瑚菜素、異歐前胡素、佛手酚、5,7-二羥基-4甲基香豆素、王草素。

1.5 膳食纖維

膳食纖維是指不能被人體小腸消化吸收、聚合度≥3的碳水化合物聚合物。膳食纖維按其在水中的溶解度可分為可溶性膳食纖維(SDF)和不溶性膳食纖維(IDF),兩者之和為總膳食纖維。佛手中的SDF含有果膠和半纖維素,可調(diào)節(jié)碳水化合物和脂肪代謝、調(diào)節(jié)腸道菌群;佛手中的IDF含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素,可促進(jìn)胃腸道蠕動和排便。

膳食纖維與多糖存在結(jié)構(gòu)共性,故提取方法有相似之處。提取佛手膳食纖維的方法有熱水提取法、高溫蒸煮輔助熱水浸提法、超微粉碎輔助熱水浸提法、復(fù)合酶解法、高溫蒸煮輔助復(fù)合酶解法和超微粉碎輔助復(fù)合酶解法等,研究發(fā)現(xiàn)高溫蒸煮輔助復(fù)合酶解法的SDF得率最高,可推廣應(yīng)用。

佛手SDF和IDF中各種單糖及相對含量分別為:甘露糖(3.56%,1.54%)、鼠李糖(2.03%,1.83%)、半乳糖(/,29.26%)、木糖(/,9.40%)、阿拉伯糖(27.59%,24.33%)、巖藻糖(29.00%,9.77%)、葡萄糖醛酸(19.28%,14.01%)、半乳糖醛酸(18.55%,9.86%)(“/”表示未檢出)。

2 生物活性和健康益處

2.1 抗氧化

當(dāng)人體過度暴露于污染物等有害環(huán)境下,會誘發(fā)活性氧(ROS)如一氧化氮、羥自由基和超氧陰離子自由基過度產(chǎn)生,當(dāng)抗氧化防御機(jī)制出現(xiàn)不平衡,則會導(dǎo)致氧化損傷??寡趸钚钥蓮捏w外實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)評價,體外實(shí)驗(yàn)是測定樣品清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基、2,2′-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)陽離子自由基、羥自由基、超氧陰離子自由基等自由基的能力;體內(nèi)實(shí)驗(yàn)則是通過檢測大鼠或小鼠體內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)的活性以及ROS和丙二醛(MDA)的積累水平評價。許多研究表明,佛手中的精油、多糖、黃酮等成分具有顯著的抗氧化活性。

黃煒超等發(fā)現(xiàn),3.5 mg/mL的佛手精油對DPPH自由基、ABTS陽離子自由基和羥自由基的清除率分別為88.23%、83.63%和74.84%。雖然該質(zhì)量濃度下的精油抗氧化性明顯低于同質(zhì)量濃度VE,但也能表現(xiàn)出良好的抗氧化能力。Li Yan等進(jìn)一步指出,佛手精油對DPPH自由基和ABTS陽離子自由基的清除能力隨濃度增加而提升,且不完全依賴于其中的主要成分檸檬烯,這提示其他次要成分亦可能通過協(xié)同作用共同參與抗氧化過程。這一現(xiàn)象對天然產(chǎn)物研究具有重要啟示,即應(yīng)從整體組分的協(xié)同視角探討其功能,而非片面歸因于主導(dǎo)成分。

Yu Min等在優(yōu)化條件下提取的果膠寡糖,經(jīng)純化后得到的均一寡糖FCPOS-1(分子質(zhì)量2.15 kDa)在體外實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的抗氧化活性,特別是對DPPH自由基的清除率高達(dá)94.07%。值得注意的是,F(xiàn)CPOS-1上的羥基和羧基等官能團(tuán)可與自由基反應(yīng),終止鏈?zhǔn)椒磻?yīng),從而發(fā)揮抗氧化作用,既展示了低分子質(zhì)量寡糖清除自由基的高效性,也強(qiáng)調(diào)了結(jié)構(gòu)特征與生物功能的密切關(guān)聯(lián),為通過結(jié)構(gòu)修飾提升天然多糖抗氧化性能提供了思路。相似地,Wu Zhen等通過高效熱水法提取的佛手粗多糖,展現(xiàn)出良好的清除DPPH自由基、羥自由基和超氧陰離子自由基活性。此類研究為多糖抗氧化機(jī)制提供了更堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

此外,Luo Xuguang等的研究發(fā)現(xiàn)純化后的佛手黃酮具有較強(qiáng)體外自由基清除活性。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步通過秀麗隱桿線蟲模型驗(yàn)證了其體內(nèi)抗氧化和抗衰老效果,發(fā)現(xiàn)佛手黃酮不僅能夠顯著延長線蟲的壽命,提高其對熱應(yīng)激和氧化應(yīng)激的耐受性,還能減少ROS和MDA在體內(nèi)的積累,同時增加SOD和CAT的活性。揭示了佛手活性成分在調(diào)控生物體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)中的潛力,特別是在延緩衰老及應(yīng)對慢性病領(lǐng)域的潛在價值。

佛手多酚可以減輕嗎啡誘導(dǎo)的痛覺過敏和耐受性,如圖2所示。包括減少脊髓中超氧化物和MDA的產(chǎn)生,防止谷氨酸合成酶和谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體1的硝化失活,以及恢復(fù)線粒體超氧化物歧化酶和線粒體去乙?;福╯irtuins,SIRT)3的活性。此外,佛手多酚還阻止了SIRT3的硝化和乙?;?,從而維持線粒體的穩(wěn)態(tài)。

佛手的抗氧化機(jī)制體現(xiàn)了多組分、多靶點(diǎn)的特點(diǎn)。精油主要通過揮發(fā)性活性物質(zhì)發(fā)揮作用,而多糖則以其結(jié)構(gòu)中的羧基和羥基為活性中心,黃酮則通過增強(qiáng)抗氧化酶系統(tǒng)起效。這種協(xié)同增強(qiáng)的特性,提示佛手不僅適合開發(fā)為天然抗氧化補(bǔ)劑,還可能在調(diào)節(jié)氧化相關(guān)疾?。ㄈ缟窠?jīng)退行性疾病、代謝綜合征等)中發(fā)揮干預(yù)作用。


2.2 抗炎

炎癥是體內(nèi)自動防御外來異物或自身異常的一種保護(hù)性機(jī)制,致炎因子能夠引起細(xì)胞和組織損傷,導(dǎo)致發(fā)炎。炎癥通常是由炎性細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素(IL)、腫瘤壞死因子(TNF)和相關(guān)炎性介質(zhì)介導(dǎo)的一種免疫反應(yīng)。許多研究均表明,佛手中的精油、多糖、多酚等物質(zhì)具有抗炎活性。

Lombardo等以Wistar大鼠為動物模型,發(fā)現(xiàn)佛手精油干預(yù)顯著抑制了角叉菜膠足底注射引起的足腫脹。經(jīng)佛手精油預(yù)處理后,水腫的典型病理變化有所減少,顯著減少了炎癥部位促炎細(xì)胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α的釋放,以及前列腺素E2和一氧化氮(NO)等炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生,提示佛手精油具有緩解炎癥的潛力。該研究通過多個炎癥指標(biāo)構(gòu)建了較完整的抗炎評價體系,驗(yàn)證佛手精油可通過降低炎癥信號通路的激活水平,在急性炎癥模型中發(fā)揮穩(wěn)定的調(diào)控作用。然而,目前仍缺乏關(guān)于其在慢性炎癥(如炎癥性腸病、風(fēng)濕性疾病、代謝相關(guān)慢性炎癥)等復(fù)雜病理狀態(tài)下作用機(jī)制的系統(tǒng)研究。

Luo Bi等利用纖維素柱層析從佛手中分離純化了一種新型半乳聚糖多糖,其在脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的RAW264.7巨噬細(xì)胞模型中展現(xiàn)出抗炎活性,能夠顯著抑制TNF-α和IL-6等促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生,并減少細(xì)胞內(nèi)ROS的生成。這表明佛手多糖不僅可以通過抑制促炎因子釋放調(diào)節(jié)免疫反應(yīng),還可能通過抗氧化機(jī)制間接緩解氧化應(yīng)激相關(guān)炎癥,從而發(fā)揮雙重抗炎作用。

此外,佛手果汁提取物(BJe)在神經(jīng)炎癥模型中的研究同樣顯示出良好的抗炎效果。研究表明,BJe通過絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和活化蛋白-1(AP-1)信號通路顯著抑制β-淀粉樣蛋白(Aβ)誘導(dǎo)的人單核細(xì)胞白血病細(xì)胞系1(THP-1)細(xì)胞促炎因子IL-6和IL-1β的表達(dá)和分泌,并降低細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)1/2和c-Jun氨基末端激酶(JNK)的磷酸化水平。此外,BJe還通過抑制AP-1與DNA結(jié)合活性進(jìn)一步下調(diào)炎癥因子的表達(dá),圖3揭示了BJe在神經(jīng)炎癥過程中的多靶點(diǎn)、多通路抗炎機(jī)制。

佛手在抗炎方面展現(xiàn)出廣泛的作用機(jī)制,其活性成分可通過多種信號通路(如MAPK、AP-1、NO合成等)在不同炎癥模型中發(fā)揮協(xié)同調(diào)節(jié)效應(yīng)。這種“多樣成分-廣泛靶點(diǎn)-協(xié)同機(jī)制”的特點(diǎn)使其在天然抗炎制劑的研究中具有獨(dú)特優(yōu)勢。


2.3 抗腫瘤

癌癥已成為中國人民的主要死亡原因之一,在過去的半個世紀(jì)中,癌癥發(fā)病率和死亡率持續(xù)上升。據(jù)統(tǒng)計(jì),2016年中國新增確診病例406.4萬 例,其中最常見的類型是肺癌(8.28萬 人;20.4%)、結(jié)直腸癌(40.8萬 人;10.0%)、胃癌(39.65萬 人;9.8%)。誘發(fā)癌癥的主要風(fēng)險因素包括遺傳因素、環(huán)境因素(如吸煙、飲酒、不健康飲食、肥胖、缺乏身體活動、空氣污染)以及病毒感染(如乙型肝炎病毒和人乳頭瘤病毒)。值得注意的是,在癌癥治療中,腫瘤細(xì)胞常因化療耐藥性而降低治療效果。相比之下,天然產(chǎn)物如姜黃素、白藜蘆醇因其毒副作用低,在抗癌研究中展現(xiàn)出優(yōu)勢與潛力。

近年來,有關(guān)佛手抗腫瘤作用的研究逐漸增多。其中,香豆素類化合物作為佛手中重要的天然成分,表現(xiàn)出顯著的抗腫瘤潛力。Huang Hao等發(fā)現(xiàn),佛手中的一種天然呋喃香豆素——佛手酚,在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中展現(xiàn)出顯著的抗腫瘤活性。它通過抑制信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和激活轉(zhuǎn)錄因子3/B細(xì)胞淋巴瘤-2(Bcl-2)信號通路,抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞(U87和A172)的增殖和遷移,從而有效誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Wang Chaoyue等采用液-液色譜法從金華佛手中分離出多種香豆素衍生物,并對其抗腫瘤活性進(jìn)行了系統(tǒng)評估。研究指出,5,7-二甲氧基香豆素在體外對腫瘤細(xì)胞的抑制作用尤為顯著,其機(jī)制在于抑制聚腺苷二磷酸核糖聚合酶裂解及下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá),從而有效促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡。

此外,富含黃酮類化合物的BJe在體外實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)出促進(jìn)THP-1細(xì)胞分化的能力,并誘導(dǎo)了自噬性死亡。主要涉及機(jī)制為通過上調(diào)自噬相關(guān)蛋白Beclin-1和微管關(guān)聯(lián)蛋白1輕鏈(LC)3的表達(dá),以及激活MAPK信號通路(包括ERK、JNK和p38 MAPK),促進(jìn)了THP-1細(xì)胞向巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞的分化,并伴隨著細(xì)胞形態(tài)的改變和分化相關(guān)表面抗原分化簇(CD)68、CD11b和CD14的表達(dá)增加。此外,研究還發(fā)現(xiàn)佛手果汁提取物能夠抑制THP-1細(xì)胞的增殖,如圖4所示,提示其在急性髓系白血病分化治療中的潛力。

總體來看,佛手在抗腫瘤領(lǐng)域具有多維度作用機(jī)制,主要通過誘導(dǎo)凋亡、自噬及分化,以及調(diào)控腫瘤細(xì)胞的信號通路,實(shí)現(xiàn)對腫瘤增殖和遷移的干預(yù)。其成分結(jié)構(gòu)多樣、靶點(diǎn)廣泛,具有開發(fā)為輔助化療藥物或靶向天然藥物的潛力。然而,目前相關(guān)研究多以體外模型為主,缺乏系統(tǒng)的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。


2.4 抗抑郁、抗焦慮

抑郁癥是一種涉及心理、精神及情緒層面復(fù)雜狀態(tài)的精神疾病,目前其發(fā)病機(jī)理尚未完全闡明。全球約有3 億多人受其影響,主要表現(xiàn)為強(qiáng)烈的內(nèi)疚感、自我價值的貶低以及對于生活樂趣的顯著減退。常規(guī)抗抑郁藥物存在耐藥與副作用問題,因而植物精油等天然產(chǎn)物的研究逐漸增多,佛手精油也憑借多靶點(diǎn)與低副作用優(yōu)勢受到關(guān)注。

佛手精油在抗抑郁與抗焦慮方面均展現(xiàn)出積極作用。研究發(fā)現(xiàn),佛手精油可通過芳香療法改善抑郁與焦慮,即霧化鼻吸入佛手精油能顯著改善慢性不可預(yù)測輕度應(yīng)激大鼠的抑郁行為,具體表現(xiàn)為海馬區(qū)Nissl小體數(shù)量、樹突長度和棘密度增加,致密蛋白-95與突觸素蛋白表達(dá)上調(diào),血清中5-羥色胺與生長因子-1水平升高,同時IL-1β水平下降,提示其可通過增強(qiáng)突觸可塑性與神經(jīng)內(nèi)分泌平衡來發(fā)揮抗抑郁作用。臨床研究也驗(yàn)證了這一作用,Toprak和Wakui等分別在外科重癥監(jiān)護(hù)室患者和健康志愿者中發(fā)現(xiàn),吸入佛手精油不僅能顯著降低焦慮水平,改善睡眠質(zhì)量(如減少晨起嗜睡、提高清醒度和延長睡眠時長),還伴隨抑郁和應(yīng)激感的減輕。但其具體作用途徑尚需進(jìn)一步研究。

佛手精油具有抗焦慮和神經(jīng)保護(hù)作用。Cui Yonghua等通過三氯化鋁誘導(dǎo)的大鼠焦慮樣行為模型,揭示佛手精油能協(xié)同發(fā)揮抗氧化、抗炎與調(diào)節(jié)γ-氨基丁酸(GABA)水平的作用,具體表現(xiàn)為佛手精油提升海馬和前額葉皮層的GABA含量,恢復(fù)SOD、CAT、谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)等抗氧化酶活性,降低MDA與8-羥基脫氧鳥苷水平,并抑制TNF-α、IL-1β、IL-6的表達(dá),從而減輕焦慮癥狀。進(jìn)一步的,Zhu Mengyu等通過光遺傳學(xué)和鈣成像技術(shù),發(fā)現(xiàn)佛手精油吸入激活前嗅核(AON)→前扣帶回(ACC)的谷氨酸能投射,并由ACC中的GABA能中間神經(jīng)元抑制興奮性神經(jīng)元,形成AON_Glu→ACC_GABA→ACC_Glu神經(jīng)回路,此回路的人工激活或抑制可重現(xiàn)或消除佛手精油的抗焦慮效應(yīng),揭示出強(qiáng)有力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。上述結(jié)果證明了佛手精油在芳香療法中改善抑郁、焦慮的實(shí)際效果,也為其作為天然精神健康輔助劑的開發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)。

除了佛手精油整體的抗抑郁活性,其特定成分亦展現(xiàn)出良好生物活性。Yan Meichen等發(fā)現(xiàn),佛手精油中的活性成分佛手柑內(nèi)酯能夠顯著減輕LPS誘導(dǎo)的小鼠抑郁樣行為,其作用機(jī)制主要通過抑制環(huán)氧化酶-2(COX-2)活性,阻斷NF-κB與MAPK信號通路,從而減輕炎癥反應(yīng),如圖5所示。這一發(fā)現(xiàn)表明,佛手精油中的單體化合物可作為抑郁治療的新型候選分子。

劉瑩等結(jié)合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和動物實(shí)驗(yàn)探討了復(fù)方佛手口服液對慢性束縛應(yīng)激大鼠抑郁行為的影響及其潛在的分子機(jī)制。結(jié)果表明,該復(fù)方制劑通過調(diào)控MAPK和NF-κB通路,降低促炎因子(IL-6、IL-1β、TNF-α)及氧化應(yīng)激標(biāo)志物(MDA)水平,提升抗氧化酶(SOD、CAT)活性,進(jìn)而顯著改善大鼠的抑郁樣行為。該制劑的作用機(jī)制涉及多個信號靶點(diǎn),提示其通過多通路協(xié)同調(diào)控炎癥與氧化應(yīng)激,從而發(fā)揮抗抑郁作用。

佛手精油及復(fù)方制劑均表現(xiàn)出良好的抗抑郁活性,涉及炎癥因子調(diào)控、氧化應(yīng)激緩解及多靶點(diǎn)信號通路干預(yù)。這不僅擴(kuò)展了佛手類產(chǎn)品在精神疾病干預(yù)中的應(yīng)用范圍,也為開發(fā)天然源抗抑郁藥物提供了理論依據(jù)與實(shí)踐基礎(chǔ)。


2.5 降血糖

糖尿病是由多種因素引起的各種代謝紊亂,誘發(fā)胰島β細(xì)胞功能障礙甚至凋亡,最終導(dǎo)致胰島素分泌不足,并且伴隨糖、脂肪、水、電解質(zhì)等代謝異常。近年來,全球糖尿病患病率持續(xù)上升,預(yù)防和控制已成為當(dāng)今研究重點(diǎn)。研究表明,佛手多糖及其衍生物和佛手膳食纖維在調(diào)控糖代謝方面展現(xiàn)出良好潛力,其作用機(jī)制涉及多靶點(diǎn)調(diào)控通路。

Wang Feilin等研究發(fā)現(xiàn)磷酸化佛手多糖(P-FCPs)分子質(zhì)量分布和粒徑顯著降低,同時其抗氧化和α-淀粉酶抑制活性顯著增強(qiáng)。P-FCPs相較于佛手多糖在抑制α-淀粉酶方面表現(xiàn)出更高的活性,其抑制α-淀粉酶的機(jī)制被確定為混合型抑制方式,這表明結(jié)構(gòu)修飾能顯著提升其功能特性。楊玉潔等則從細(xì)胞水平進(jìn)一步驗(yàn)證了FCPs的降糖機(jī)制,其研究發(fā)現(xiàn)佛手多糖FCP-2-1顯著促進(jìn)了葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn),改善了細(xì)胞的脂代謝,并降低了TNF-α的分泌。機(jī)制分析表明,F(xiàn)CP-2-1可能通過激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)信號通路,增強(qiáng)下游葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體4和p-AKT的表達(dá),從而緩解胰島素抵抗,改善細(xì)胞代謝。強(qiáng)調(diào)了FCPs在調(diào)控胰島素信號通路中的多靶點(diǎn)作用,進(jìn)一步證實(shí)其在糖尿病預(yù)防中的潛力。

此外,Liu Huifan等的研究表明,佛手來源的SDF與IDF在db/db糖尿病小鼠中均顯示出顯著的調(diào)節(jié)葡萄糖耐量與血糖水平的能力。其中,SDF憑借其更強(qiáng)的持水性、持油性和對膽固醇及葡萄糖的吸附能力,表現(xiàn)出優(yōu)于IDF的代謝調(diào)節(jié)效果。

佛手多糖通過抑制糖類分解酶、增強(qiáng)葡萄糖攝取及改善炎癥與胰島素抵抗等多重機(jī)制,展現(xiàn)出良好的抗糖尿病潛力。同時,佛手多糖在調(diào)控糖代謝相關(guān)信號通路(PI3K/AKT)及氧化應(yīng)激調(diào)節(jié)等方面的活性,為其作為天然降糖功能成分的開發(fā)提供了理論依據(jù)與研究基礎(chǔ)。

2.6 抑菌

近年來,佛手提取物在食品保鮮領(lǐng)域的抗菌機(jī)制研究取得顯著進(jìn)展。Aziz等通過體外抗菌實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),佛手花精油對多種口腔病原菌具有廣譜抗菌活性,特別是對擬副粘芽孢桿菌和中干芽孢桿菌抑制效果顯著,最小抑菌濃度低至0.125 mg/mL,顯示出較高的生物活性。進(jìn)一步結(jié)合分子對接分析表明,精油中的檸檬烯、芳樟醇及萜品烯醇等主要成分能夠與細(xì)菌生物膜形成及群體感應(yīng)調(diào)控因子發(fā)生特異性相互作用,從而有效抑制相關(guān)細(xì)菌的致病關(guān)鍵機(jī)制。該研究還揭示了其良好的抗氧化性能,提示佛手精油可能通過協(xié)同的抗菌-抗氧化機(jī)制發(fā)揮其綜合抑菌效應(yīng),具備開發(fā)為天然食品防腐劑的潛力。此外,在比較抗菌譜系的研究中,Munive Nu?ez等發(fā)現(xiàn)佛手精油對金黃色葡萄球菌的抑菌活性最強(qiáng),接近于已知高效精油如羅勒精油的水平,顯示其有望作為天然替代品應(yīng)用于乳品領(lǐng)域如牛乳腺炎的輔助防治中。該結(jié)果從病原控制角度進(jìn)一步拓展了佛手精油在畜牧及食品安全領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

在功能性食品包裝材料方面,Demircan等創(chuàng)新性地采用噴霧干燥工藝制備佛手果汁粉末,并將其作為功能性添加劑引入殼聚糖基膜材料成功提升了殼聚糖薄膜的抗菌性能,特別是對革蘭氏陽性菌(如金黃色葡萄球菌)表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑制作用。這些抗菌效果主要?dú)w因于提取物中富含的酚類物質(zhì),如橙皮苷、新橙皮苷等,它們能夠通過破壞細(xì)菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),或者干擾細(xì)菌代謝過程而發(fā)揮抗菌作用。這一研究不僅驗(yàn)證了佛手提取物在食品接觸材料中的實(shí)用性,也為構(gòu)建綠色、可降解、功能性食品包裝提供了新思路。

佛手展現(xiàn)出顯著的天然抗菌潛力。通過抑制細(xì)菌生物膜形成、干擾群體感應(yīng)系統(tǒng)以及破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)等多重機(jī)制,對金黃色葡萄球菌等多種致病菌具有良好抑制作用。同時,其抗氧化活性可能協(xié)同增強(qiáng)抗菌效果,拓展了其在食品防腐和包裝材料中的應(yīng)用價值。

2.7 改善腸道健康

體外消化模型研究表明,佛手多糖具有顯著的益生元效應(yīng)。Wu Kaizhang等通過比較天然佛手多糖與經(jīng)發(fā)酵改性佛手多糖的構(gòu)效關(guān)系,發(fā)現(xiàn)二者均能有效調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu),減少有害菌如梭桿菌(Fusobacterium)的豐度,并促進(jìn)有益菌如雙歧桿菌(Bifidobacterium)的生長,同時增加乙酸、丙酸和吡啶甲胺等有益代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)。這些生物活性可能與多糖的單糖組成和表面結(jié)構(gòu)特性密切相關(guān),進(jìn)而影響其在腸道內(nèi)的發(fā)酵過程和微生物利用效率。

在體內(nèi)模型中,佛手多糖亦能緩解結(jié)腸炎模型小鼠的典型癥狀,如體質(zhì)量下降和結(jié)腸縮短。腸道微生物群和代謝組學(xué)分析表明,佛手多糖可以促進(jìn)雙歧桿菌、丁酸弧菌和布氏菌等有益細(xì)菌的增殖,并抑制有害菌的生長,進(jìn)而提升短鏈脂肪酸和L-苯丙氨酸等有益代謝產(chǎn)物水平。這一作用可能歸因于其調(diào)控苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸代謝通路的能力,提示佛手多糖在腸道微生態(tài)干預(yù)與炎癥性腸病輔助治療中的潛在應(yīng)用價值,如圖6所示。


2.8 延緩衰老

佛手活性成分在延緩細(xì)胞衰老方面表現(xiàn)出多途徑保護(hù)機(jī)制。在神經(jīng)細(xì)胞保護(hù)層面,陳進(jìn)炫等 發(fā)現(xiàn)佛手多糖對1-甲基-4-苯基-吡啶離子(MPP + )誘導(dǎo)的人神經(jīng)母細(xì)胞瘤(SH-SY5Y)損傷細(xì)胞具有保護(hù)作用。其能顯著抑制MPP + 引起的ROS水平增加和線粒體膜電位下降,同時抑制細(xì)胞色素c(Cyt-c)從線粒體向細(xì)胞質(zhì)的釋放,如圖7所示。同時,佛手多糖還能上調(diào)p-AKT和p-ERK1/2的表達(dá)水平,抑制細(xì)胞凋亡,最終實(shí)現(xiàn)細(xì)胞損傷的修復(fù)作用。

在紅細(xì)胞衰老調(diào)控方面,Remigante等系統(tǒng)闡明了佛手提取物的四重作用機(jī)制:首先,提取物中的多酚類化合物能夠顯著減少由D-半乳糖誘導(dǎo)的紅細(xì)胞內(nèi)ROS的產(chǎn)生,進(jìn)而減輕氧化應(yīng)激對紅細(xì)胞膜的損傷;其次,提取物能夠恢復(fù)紅細(xì)胞膜上帶3蛋白的表達(dá)和離子轉(zhuǎn)運(yùn)功能,維持紅細(xì)胞的正常形態(tài)和功能;再者,提取物還能降低糖基化血紅蛋白的水平,減少非酶促糖基化反應(yīng)對紅細(xì)胞的損害;最后,提取物能夠調(diào)節(jié)紅細(xì)胞內(nèi)源性抗氧化酶(如SOD和CAT)的活性,并通過影響糖酵解和磷酸戊糖途徑的平衡,保護(hù)紅細(xì)胞免受氧化應(yīng)激的損傷。

總體來看,佛手活性成分通過聯(lián)合調(diào)控氧化應(yīng)激、線粒體功能、信號通路及代謝平衡等機(jī)制,為開發(fā)多靶向抗衰老營養(yǎng)干預(yù)手段提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)與研究前景。


2.9 促進(jìn)心血管健康

近年研究表明,佛手活性成分在調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝方面具有多維度作用機(jī)制。Liu Jingyi等探討了佛手來源的膳食纖維對緩解高脂飲食誘導(dǎo)的大鼠高脂血癥和肥胖的潛在機(jī)制。佛手膳食纖維通過上調(diào)肝臟中肝X受體α和細(xì)胞色素P450家族7亞家族A成員1(CYP7A1)蛋白表達(dá),下調(diào)固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c、脂肪酸合成酶、乙酰輔酶A羧化酶和固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-2 表達(dá),促進(jìn)肝臟脂質(zhì)分解和轉(zhuǎn)運(yùn),同時上調(diào)棕色脂肪組織中過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活劑-1α(PGC-1α)、含PR域蛋白16、線粒體棕色脂肪解偶聯(lián)蛋白1和過氧化物酶體增殖物激活受體γ基因表達(dá),增加能量消耗,從而有效減輕體質(zhì)量和降低血脂水平。值得注意的是,該研究還揭示佛手膳食纖維可調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu),提升短鏈脂肪酸合成,構(gòu)建“腸-肝軸”調(diào)控網(wǎng)絡(luò),進(jìn)一步協(xié)同改善代謝紊亂。

結(jié)構(gòu)功能分析表明,從佛手中提取的SDF和IDF在結(jié)構(gòu)和功能上存在差異,SDF因其多孔結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出更好的持水能力、持油能力、膽固醇和葡萄糖吸附能力。在db/db糖尿病小鼠模型中,SDF和IDF均能有效降低血清總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇水平,表明佛手膳食纖維對糖尿病患者健康有積極影響。

此外,佛手多酚組分在心血管保護(hù)中展現(xiàn)出獨(dú)特機(jī)制。Musolino等的研究表明,佛手多酚組分在非酒精性脂肪肝病小鼠模型中可顯著改善脂質(zhì)代謝異常。具體機(jī)制包括抑制JNK和p38 MAPK通路、減輕氧化應(yīng)激和炎癥、改善胰島素抵抗、減緩肝脂肪變性與纖維化;同時激活A(yù)MPK/SIRT1/PGC-1α通路并促進(jìn)CYP7A1表達(dá),增強(qiáng)膽固醇代謝。佛手多酚組分還可降低血清甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇,升高高密度脂蛋白膽固醇,整體呈現(xiàn)出良好的調(diào)脂保肝作用。

佛手活性成分通過肝脂代謝調(diào)控、脂肪氧化激活、腸道菌群重塑與信號通路調(diào)節(jié)等多維機(jī)制協(xié)同作用,在預(yù)防與改善代謝性疾?。ㄈ绺咧Y、肥胖、非酒精性脂肪肝病等)方面有良好的生物活性。

2.10 抗病毒

近年研究發(fā)現(xiàn),佛手中典型的呋喃香豆素類成分——佛手柑內(nèi)酯與佛手柑素在抗病毒領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著潛力。相關(guān)研究通過體外實(shí)驗(yàn)和動物模型揭示了兩者針對不同病毒的作用靶點(diǎn)及分子機(jī)制。Yin Jinhua等 研究表明,佛手柑內(nèi)酯可顯著抑制牛病毒性腹瀉病毒在MDBK(Madin-Darby bovine kidney)細(xì)胞中的復(fù)制,其作用機(jī)制包括減少ROS生成、抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)的細(xì)胞凋亡。此外,動物實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí),經(jīng)口服佛手柑內(nèi)酯處理的小鼠腸道和脾臟中牛病毒性腹瀉病毒的病毒載量明顯下降,提示其在體內(nèi)同樣具備一定抗病毒活性。佛手柑素則在豬繁殖與呼吸綜合征病毒研究中表現(xiàn)出良好活性。Zhu Zhenbang等 指出,佛手柑素通過抑制病毒非結(jié)構(gòu)蛋白(Nsp)如Nsp2、Nsp7、Nsp10、Nsp11和Nsp12表達(dá),干擾病毒復(fù)制轉(zhuǎn)錄復(fù)合體(RTC)的形成,從而有效抑制病毒復(fù)制。同時,它還能激活干擾素調(diào)節(jié)因子3和NF-κB信號通路,誘導(dǎo)干擾素和炎癥因子表達(dá),進(jìn)一步增強(qiáng)抗病毒反應(yīng),如圖8所示。整體來看,兩者通過調(diào)控細(xì)胞內(nèi)應(yīng)激反應(yīng)和干擾病毒復(fù)制周期關(guān)鍵環(huán)節(jié),為天然抗病毒藥物的開發(fā)提供了有價值的研究基礎(chǔ)。


2.11 其他

近年來,多項(xiàng)研究揭示了佛手及其活性成分通過抗氧化與抗炎機(jī)制在多系統(tǒng)疾病中的治療潛力。在神經(jīng)系統(tǒng)保護(hù)方面,Latif等發(fā)現(xiàn)佛手柑內(nèi)酯具有緩解頭痛的活性,這可能是通過抗氧化和抗炎途徑介導(dǎo)。研究指出佛手柑內(nèi)酯治療能夠恢復(fù)大腦皮層和三叉神經(jīng)脊束核區(qū)域的抗氧化因子水平,減少脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物,同時抑制NF-κB和TNF-α等炎癥標(biāo)志物的表達(dá)。Carresi等發(fā)現(xiàn)佛手多酚類提取物能夠通過其特有的抗氧化和抗炎作用,顯著改善高血壓大鼠丘腦內(nèi)N-乙酰天冬氨酸/肌酸和膽堿/Cr比率的失衡,這一效果可能源于佛手多酚類提取物對氧化應(yīng)激的抑制作用。

在器官保護(hù)方面,多項(xiàng)研究揭示了佛手成分對肝、腎等重要臟器的保護(hù)機(jī)制。吳輝星等最近的研究表明佛手柑內(nèi)酯具備治療肝纖維化的潛力。佛手柑內(nèi)酯可能通過調(diào)節(jié)肝纖維化小鼠血清中的嘧啶代謝、丁酸鹽代謝和谷胱甘肽代謝等途徑,顯著降低了血清中丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶水平,減少了肝組織中α-平滑肌肌動蛋白和I型膠原蛋白的表達(dá),從而改善肝纖維化癥狀。Ying Xiaoqing等發(fā)現(xiàn)從佛手果皮中提取的原果膠和改性果膠均能有效減輕鎘暴露引起的小鼠肝臟和腎臟損傷,它們通過增強(qiáng)抗氧化酶(如SOD、CAT、GPx)的活性,降低血液和組織中的氧化應(yīng)激標(biāo)志物(如NO、MDA)的水平,以及減少自由基的產(chǎn)生,從而顯著緩解小鼠肝臟和腎臟損傷。Mohsin等發(fā)現(xiàn)佛手柑內(nèi)酯對環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的腎毒性在Wistar大鼠模型中的腎保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn),佛手柑內(nèi)酯通過減少氧化應(yīng)激(降低MDA水平,提高SOD、CAT和谷胱甘肽活性)、抑制炎癥反應(yīng)(下調(diào)IL-6、IL-1β、TNF-α和NF-κB水平)以及減輕腎臟纖維化(如減少膠原沉積和轉(zhuǎn)化生長因子-β1表達(dá)),從而有效緩解腎損傷。

針對肌肉骨骼系統(tǒng),Shen Guangjie等發(fā)現(xiàn),佛手柑素能夠顯著抑制由IL-1β誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞中炎癥因子和基質(zhì)金屬蛋白酶的產(chǎn)生,從而減輕軟骨細(xì)胞的炎癥和細(xì)胞外基質(zhì)的降解,這表明了佛手柑素在骨關(guān)節(jié)炎中的治療潛力。Mazzola等發(fā)表的綜述文章提到佛手多酚在改善肌肉減少性肥胖方面的潛在作用。文章指出,佛手柑提取物具有抗炎、抗氧化等多種生物活性,這些活性成分可能通過調(diào)節(jié)NF-κB和核因子(紅細(xì)胞衍生2)相關(guān)因子2信號通路,影響骨骼肌質(zhì)量、功能和代謝參數(shù)。

3 微生物轉(zhuǎn)化展望

發(fā)酵作為一種生物轉(zhuǎn)化過程,其核心在于微生物酶催化底物發(fā)生結(jié)構(gòu)修飾,涉及水解、氧化、還原、酯化、異構(gòu)化等反應(yīng)。該技術(shù)不僅廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)食品加工與中藥炮制,在現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也展現(xiàn)出對食品功能性成分生物活性的顯著提升作用。多項(xiàng)研究證實(shí),發(fā)酵能夠有效增強(qiáng)食品的健康益處,如提高植物材料和食品副產(chǎn)品的抗菌活性和抗疲勞活性。特別是雙向發(fā)酵技術(shù)在中藥活性成分增效方面具有突破性應(yīng)用價值。

以廣式佛手涼果為例(典型代表為老香黃),其制作工藝主要包括鹽漬、脫鹽、蒸煮、中藥和糖腌制、陳化等,如圖9所示,佛手在長期的陳化過程中自然發(fā)酵。戈子龍等通過高通量測序技術(shù)發(fā)現(xiàn),在屬水平上,佛手鮮果的優(yōu)勢菌群為佛手鮮果的優(yōu)勢菌群為unidentified Cyanobacteria、泛茵屬(Pantoea)、腸桿菌屬(Enterobacter);老香黃的優(yōu)勢菌群為Ignatzschineria、漫游球菌屬(Vagococcus)、雙歧桿菌屬(Bifdobacterium)、乳桿菌屬(Lactobacillus)。有趣的是,老香黃中存在雙歧桿菌屬和乳桿菌屬,這兩種有益菌未在新鮮佛手中發(fā)現(xiàn)。這種菌群結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化印證了“中藥陳久者良”的傳統(tǒng)認(rèn)知?,F(xiàn)代分析技術(shù)進(jìn)一步闡明其物質(zhì)基礎(chǔ):隨著貯藏年限的增加,老香黃的水分含量隨著年份的延長先減少后增多,而總糖、NaCl和pH值則持續(xù)下降。總酚、總黃酮含量以及抗氧化活性均呈上升趨勢,這一現(xiàn)象可能與佛手中黃酮類化合物由結(jié)合態(tài)向游離態(tài)的轉(zhuǎn)化以及黃酮苷向苷元的微生物轉(zhuǎn)化過程有關(guān)。揮發(fā)性成分方面,萜烯類和芳香烴類物質(zhì)的含量下降,醇類物質(zhì)的含量增加,促使老香黃的氣味逐漸變得香醇,這提示在微生物的作用下佛手的活性成分發(fā)生了有益變化。蔡惠鈿等采用氣相色譜-離子遷移譜技術(shù),追蹤了潮州老香黃陳化過程中揮發(fā)性物質(zhì)的動態(tài)演變規(guī)律。研究揭示,在陳化第1~2年期間,共有21 種揮發(fā)性組分發(fā)生顯著變化;陳化第2~3年期間則為15 種。整個陳化周期內(nèi)累計(jì)出現(xiàn)30 種標(biāo)志性揮發(fā)物變異,其中苯乙醇、α-水芹烯-D、α-松油醇-D、2-蒈烯、三環(huán)烯、丙醛及乙酸香葉酯7 種成分呈現(xiàn)持續(xù)性顯著波動特征。Liu Yaqun等運(yùn)用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù),從物質(zhì)基礎(chǔ)、感官特征和功能屬性進(jìn)一步解析陳化時間對產(chǎn)品特性的多維影響。結(jié)果顯示,老香黃的風(fēng)味演進(jìn)呈現(xiàn)階段性特征,在陳化初期(3~10 a)以木質(zhì)香調(diào)為主導(dǎo),陳化后期(15~20 a)草藥香韻逐漸顯現(xiàn)并成為主體特征,而柑橘類清香則作為基礎(chǔ)香型貫穿整個陳化周期。生物活性評價表明,與陳化1 a的樣品相比,陳化8 a老香黃的DPPH自由基清除率提升了75.19%。不同陳化年份(0~5 a)佛手香黃的胃黏膜修復(fù)率分別為63.03%、61.23%、60.70%、72.52%、66.31%、79.80%,整體上隨發(fā)酵時間延長,佛手香黃的胃黏膜修復(fù)效果有增強(qiáng)的趨勢。

上述研究為優(yōu)化傳統(tǒng)發(fā)酵工藝、闡釋陳化機(jī)制提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù),為后續(xù)開展定向陳化調(diào)控研究奠定了理論基礎(chǔ),有重要指導(dǎo)意義。然而,陳化周期作為老香黃加工產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)瓶頸,其突破性進(jìn)展對于產(chǎn)業(yè)升級具有重要戰(zhàn)略價值。可以通過嘗試接種特定微生物來加速陳化過程,構(gòu)建基于微生物轉(zhuǎn)化的陳化加速體系,突破傳統(tǒng)工藝的時間桎梏,為傳統(tǒng)特色食品的現(xiàn)代化改造提供科學(xué)解決方案。


除老香黃這一成熟產(chǎn)品外,佛手發(fā)酵研究正拓展至新型產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域。吳姍姍等通過正交試驗(yàn)探索了制備佛手發(fā)酵酒的條件:采用釀酒酵母171和乳酸芽孢桿菌DU-106混合菌種發(fā)酵,接種量0.30%,發(fā)酵溫度25 ℃,發(fā)酵初始糖度20%,發(fā)酵時間7 d。類似研究顯示,金華佛手-柑橘復(fù)合發(fā)酵酒的主要發(fā)酵參數(shù)為主發(fā)酵溫度24~26 ℃,時間12 d;并在自然條件下后發(fā)酵3 個月,能有效保留特征風(fēng)味物質(zhì)。值得注意的是,方晟等以金佛手為主要原料制備食用植物酵素,在90 d的發(fā)酵過程中,佛手的抗氧化活性總體呈現(xiàn)上升趨勢,且有機(jī)酸含量與抗氧化活性之間存在顯著正相關(guān),印證了微生物轉(zhuǎn)化對功能成分的增效作用。

結(jié) 語

佛手作為兼具藥食兩用價值的傳統(tǒng)植物,其富含精油、多糖、黃酮、香豆素及膳食纖維等多類活性成分,展現(xiàn)出抗氧化、抗炎、抗腫瘤、抗抑郁、降血糖、調(diào)節(jié)腸道菌群等多重生物活性,在心血管健康、抗病毒、延緩衰老等方面具有廣闊應(yīng)用潛力。

當(dāng)前研究已初步揭示微生物發(fā)酵可提升佛手功能活性,尤其在傳統(tǒng)老香黃的自然陳化過程中表現(xiàn)顯著。然而,目前佛手針對特定功能目標(biāo)的定向發(fā)酵機(jī)制尚缺乏系統(tǒng)研究。未來應(yīng)結(jié)合合成微生物群落構(gòu)建、代謝組學(xué)等現(xiàn)代技術(shù)優(yōu)化發(fā)酵工藝,并加強(qiáng)其活性成分的體內(nèi)機(jī)制研究(如明確佛手生物活性物質(zhì)與腸道菌群的互作機(jī)制,通過動物模型驗(yàn)證其調(diào)節(jié)菌群代謝產(chǎn)物的分子通路)及質(zhì)量控制體系建設(shè),促進(jìn)其從傳統(tǒng)應(yīng)用向科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。最終,實(shí)現(xiàn)活性成分的高效富集與調(diào)控,推動佛手在功能性飲品、益生菌制劑等方向的創(chuàng)新應(yīng)用。

作者簡介

第一作者:


劉鶴鳴 碩士研究生

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院

2021年畢業(yè)于南昌大學(xué)食品學(xué)院食品科學(xué)與工程專業(yè),本科學(xué)歷,工學(xué)學(xué)士學(xué)位;2024年至今就讀于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,研究方向?yàn)楣δ苁称坊钚晕铩?/p>

引文格式:

劉鶴鳴, 吳宇簫, 周愛梅. 佛手生物活性成分及其健康益處研究進(jìn)展和微生物轉(zhuǎn)化展望[J]. 食品科學(xué), 2025, 46(19): 399-413. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250514-081.

LIU Heming, WU Yuxiao, ZHOU Aimei. Research progress on bioactive components and health benefits of finger citron and prospects for microbial transformation[J]. Food Science, 2025, 46(19): 399-413. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250514-081.

實(shí)習(xí)編輯:劉芯;責(zé)任編輯:張睿梅。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)


為匯聚全球智慧共探產(chǎn)業(yè)變革方向,搭建跨學(xué)科、跨國界的協(xié)同創(chuàng)新平臺,由北京食品科學(xué)研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監(jiān)督管理總局技術(shù)創(chuàng)新中心(動物替代蛋白)、中國食品雜志社《食品科學(xué)》雜志(EI收錄)、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志(SCI收錄)、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志(ESCI收錄)主辦,西南大學(xué)、 重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、 重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、重慶工商大學(xué)、重慶三峽學(xué)院、西華大學(xué)、成都大學(xué)、四川旅游學(xué)院、西昌學(xué)院、北京聯(lián)合大學(xué)協(xié)辦的“ 第三屆大食物觀·未來食品科技創(chuàng)新國際研討會 ”, 將于2026年4月25-26日 (4月24日全天報到) 在中國 重慶召開。

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