木瓜化学成分、生物活性及其应用研究进展

张琪1,李智1,杜俊辉1,武正芳1,商亚芳1,2,牛向丽1,马意龙1,2*,魏兆军1,2*

(1.合肥工业大学食品与生物工程学院,安徽合肥 230009;2.北方民族大学生物科学与工程学院,宁夏银川 750021)

摘 要:木瓜是我国的传统植物资源,具有品种多样、分布广泛的特点。木瓜富含多种生物活性成分,具有很高的食用和药用价值。该文对我国6 种常见木瓜中主要天然化学成分的含量、生物活性等进行总结,对其在医药和食品领域的应用进行介绍,并对我国木瓜产业面临的问题进行分析,以期为木瓜在食品及医药领域的进一步应用提供参考。

关键词:木瓜;品种;化学成分;生物活性;开发利用

木瓜是我国的常见植物资源,具有悠久的种植历史。木瓜喜阳光充足、雨量充沛、温暖的环境,对土壤的要求不高,总体的适应性较强。木瓜目前在我国很多地区均有种植,包括安徽、湖北、重庆和四川等地。木瓜富含多种天然活性成分,如多酚、多糖、黄酮类、有机酸、维生素等,营养丰富全面,具有很高的食用价值[1]。木瓜丰富的天然活性成分使其具有抗菌、抗氧化、抗炎和镇痛等多种生理功能[2],并且中医发现木瓜具有活筋活络、和胃化湿等功效[3],因此木瓜还具有重要的药用价值。此外,木瓜树姿优美、花色艳丽,具有一定的观赏价值。作为药食两用型植物资源,木瓜具有广阔应用前景。作为食品原料,木瓜目前主要用来生产果汁、果酱、蜜饯等产品[4];作为药用植物,木瓜具有防治胃溃疡、哮喘等作用[5-6]

我国常见的木瓜品种主要有6 种,包括番木瓜、光皮木瓜、皱皮木瓜等[1,7]。不同木瓜中的化学成分及其生物活性差异较大,导致其食用及药用价值也有很大差别。现有的综述主要对其中的1~2 种木瓜的化学成分、药理作用或加工利用等进行总结[7],但对我国全部常见木瓜的化学成分及生物活性进行较为全面的总结的研究较少。因此,本文对我国6 种常见木瓜的主要天然化学成分、生物活性和加工利用等研究进展进行分析和总结,以期为木瓜资源的深度开发和利用提供参考。

1 木瓜分类

我国木瓜资源主要来源于番木瓜科番木瓜属和蔷薇科木瓜属,前者主要是人们日常食用的水果番木瓜,后者按照种属又可细分为光皮木瓜种、皱皮木瓜等,具体见表1[1,7]

表1 我国常见木瓜种类及分布
Table 1 The species and distribution of Chinese common papaya

中文名拉丁名分布区域参考文献番木瓜Carica papaya广东和广西等地[8]光皮木瓜Chaenomeles sinensis(Thouin)Koehne湖北、河南和山东等地[9]皱皮木瓜Chaenomeles speciosa(Sweet)Nakai云南、重庆和安徽等地[10]毛叶木瓜 Chaenomeles cathayensis(Hemsl.)Schneid.四川、安徽和陕西等地[11]西藏木瓜 Chaenomeles thibetica Yu西藏和四川等地[3]日本木瓜Chaenomeles japonica(Thunb.)Lindl.陕西、浙江和江苏等地[11]

番木瓜别名万寿果、乳瓜,为常绿乔木,果实较大较长,表皮光滑呈亮黄色,果实为橙黄或黄色,香气浓郁,口感香甜,多适宜生长在低海拔地区的河谷地带。光皮木瓜又名木李,经过晾晒,果皮仍光滑不皱缩,因而得名为光皮木瓜。光皮木瓜是落叶乔木,枝条无刺,叶片为椭圆形;果实为长椭圆形,较大,呈深黄色,具有光泽和木质果香。皱皮木瓜又名贴梗木瓜,为落叶小乔木,枝条有刺,叶片近椭圆形,边缘呈锯齿状;花朵颜色鲜艳,观赏性高;成熟果实为长圆形,呈金黄色。皱皮木瓜中较为有名的是宣木瓜和资木瓜,前者主产于安徽宣城,后者主产于湖北资丘。毛叶木瓜为落叶灌木,枝条有刺,叶片一般为长椭圆形,边缘呈锯齿状,下方存在褐色小毛,果实近圆柱形;干燥后果实外表为棕褐色,表面存在褶皱,白花木瓜是其重要变种,果实酸味适中,主要在云南种植。西藏木瓜叶片为长圆形,果实椭圆形或梨形,色黄且香味独特浓郁,树皮表面有细小的刺。日本木瓜别名倭海棠,为落叶灌木,树皮粗糙,叶片倒卵形,花朵较小,果实近球形有香味[12]。原产日本,目前在我国陕西和浙江等地均有引种[11]

2 木瓜主要天然化学成分

木瓜富含多种植物化学成分,是其营养功能和生物活性的主要来源,但各种化学成分在不同木瓜中的含量具有较大差别,并受到其品种、生长环境以及采后处理等因素的影响。我国常见木瓜主要化学成分及其含量见表2。

表2 我国常见木瓜主要化学成分及其含量
Table 2 The main chemicals and their content in Chinese common papaya

注:FW 为鲜重(fresh weight);DW 为干重(dry weight)。

主要成分 木瓜种类含量参考文献总多糖番木瓜2.89%[8]光皮木瓜12.16%[13]皱皮木瓜24.45~27.60 mg/g DW[10]毛叶木瓜3.695 g/100 g 鲜果汁[14]西藏木瓜4.397 g/100 g 鲜果汁[14]总酚番木瓜(23.90±0.68)mg/100 g FW[15]光皮木瓜(430.02±10.40)mg/g DW[16]皱皮木瓜(380.18±10.54)mg/g DW[16]西藏木瓜68.83~161.08 mg/g DW[17]日本木瓜(57.06±0.20)mg/g DW[4]总黄酮番木瓜(24.47±0.94)mg/100 g FW[15]光皮木瓜(47.40±0.93)mg/g DW[16]皱皮木瓜(25.78±2.90)mg/g DW[16]毛叶木瓜8.428~39.517 mg/g DW[18]西藏木瓜185.41~396.24 mg/g DW[17]日本木瓜16.424~19.804 mg/g DW[18]总有机酸 皱皮木瓜4.91 g/100 g 鲜果汁[14]光皮木瓜2.60% DW[19]毛叶木瓜4.848 g/100 g 鲜果汁[14]西藏木瓜3.588 g/100 g 鲜果汁[14]总三萜光皮木瓜(15.58±0.45)mg/g DW[16]皱皮木瓜(29.21±0.58)mg/g DW[16]

2.1 多糖类化合物

木瓜中的多糖含量普遍较高。潘慧芳[8]采用苯酚-硫酸法测得番木瓜果肉中的多糖含量为2.89%,包括中性多糖(21.03%)和酸性多糖(72.23%)两个组分,前者主要由葡萄糖(28.75%)和半乳糖(23.08%)等组成,后者的主要成分是半乳糖醛酸(56.82%)。刘继延等[13]对光皮木瓜中的多糖进行研究,发现其多糖的平均含量为12.16%。郑璇[10]研究发现云南、浙江和安徽三地的皱皮木瓜多糖含量没有显著差异,其含量处于24.45~27.60 mg/g DW。陆斌等[14]对毛叶木瓜和西藏木瓜鲜果汁中的多糖进行测定,发现其含量分别为3.695 g/100 g和4.397 g/100 g;此外,还发现毛叶木瓜和西藏木瓜鲜果汁中含有较高水平的果胶,其含量分别是0.972 g/100 g 和2.071 g/100 g,说明木瓜可能为果胶的开发提供更多来源。以上研究表明,木瓜富含多种多糖,且其含量与木瓜品种密切相关。

2.2 酚类化合物

酚类化合物是一类基于苯环的多羟基化合物[20],在木瓜中含量非常丰富。Miao 等[16]对皱皮木瓜和光皮木瓜果肉中的酚类含量进行研究,发现光皮木瓜中总酚含量更高,为(430.02±10.40)mg/g DW。余秀丽[15]测得番木瓜果浆中的多酚含量为(23.90±0.68)mg/100 g FW,进一步研究发现其含量在微波杀菌后有所上升。宋双双等[17]对不同批次西藏木瓜的总酚含量进行分析,发现其含量相差较大,处于68.83~161.08 mg/g DW。Turkiewicz 等[4]发现冷冻干燥处理对日本木瓜中的总酚含量基本无影响,含量为(57.06±0.20)mg/g DW。Owzarek等[21]使用90%丙酮对日本木瓜果实进行提取并分析其中的酚类物质,发现原花青素的含量较高,为(107.16±4.44)mg/g FW。上述研究表明,不同品种木瓜的总酚含量相差较大,并且同种木瓜不同批次之间也有较大差别,说明木瓜品种、栽培区域和样品采集时间等因素均会影响木瓜的多酚含量。

2.3 黄酮类化合物

黄酮类化合物在果蔬中分布广泛,木瓜中主要有芦丁、槲皮素等。于晓亮[18]对毛叶木瓜和日本木瓜中的总黄酮含量进行测定,发现后者含量较高,处于16.424~19.804 mg/g DW。此外,Turkiewicz 等[2]还发现日本木瓜中主要的黄酮类物质是原花青素。Miao 等[16]测定了皱皮木瓜和光皮木瓜果肉中的总黄酮含量,发现光皮木瓜中的黄酮含量约是皱皮木瓜的1 倍。余秀丽[15]对番木瓜果浆的总黄酮含量进行研究,发现其含量为(24.47±0.94)mg/100 g FW,但其含量在微波杀菌后明显降低。宋双双等[17]对西藏木瓜中的黄酮进行测定,发现其含量与样品批次相关,含量在185.41~396.24 mg/g DW。赵志国等[3]的研究表明西藏木瓜中槲皮苷的平均含量相对较高,为556.14 μg/g FW。Miao 等[16]对木瓜果肉中的另一种黄酮类物质芦丁进行了测定,发现其在光皮木瓜中的含量十分丰富,为(1 080.68±73.57)μg/g DW,是皱皮木瓜的10 倍左右。以上研究表明,不同木瓜中的黄酮含量差别较大,并与木瓜品种、部位和批次等因素密切相关。

2.4 有机酸类化合物

有机酸是植物中主要的酸性物质,包括柠檬酸、苹果酸、酒石酸等。刘晓棠等[19]发现光皮木瓜中的总有机酸含量约为其干重的2.60%。陆斌等[14]对西藏木瓜、皱皮木瓜和毛叶木瓜中的有机酸类物质进行测定,发现其鲜果汁中总有机酸含量依次为皱皮木瓜>毛叶木瓜>西藏木瓜,说明皱皮木瓜中有机酸含量最高。陈日来等[22]对4 种木瓜中的有机酸种类和含量进行测定,发现毛叶木瓜中苹果酸高达39.92 mg/g DW。龚复俊等[23]从西藏木瓜挥发油中发现了17 种有机酸,包括十六酸、壬酸等。综上,木瓜的品种、部位等因素对其中有机酸的种类及含量具有较大影响。

2.5 萜类化合物

萜类是以异戊二烯为基本结构单元的植物天然产物。Miao 等[16]对皱皮木瓜和光皮木瓜果肉中的萜类进行分析,发现前者的总三萜含量较高[(29.21±0.58)mg/g DW],其中齐墩果酸和熊果酸的含量分别在89.65~917.63 μg/g DW 和52.14~688.47 μg/g DW。Shaban 等[24]以番木瓜籽为原料,发现其中的总三萜含量为(73.84±0.00)mg/g DW。于晓亮[18]发现皱皮木瓜中的齐墩果酸和熊果酸含量较高,分别在0.360~1.836 mg/g DW和0.110~1.604 mg/g DW。Du 等[25]对西藏木瓜中主要萜类物质的含量进行了测定,发现熊果酸的含量更高,为(272.7±19.7)μg/g FW。以上研究表明,木瓜中萜类化合物的含量与其种类与部位相关,其中齐墩果酸和熊果酸是研究较为深入的两种萜类。

2.6 木瓜中的其他成分

2.6.1 维生素

木瓜富含多种维生素。陆斌等[14]对皱皮木瓜、毛叶木瓜和西藏木瓜中的维生素C 进行分析,发现西藏木瓜含量最高,为134.99 mg/100 g,但3 种木瓜中的B 族维生素和维生素A 的含量则普遍较低。Turkiewicz 等[4]对不同干燥方式下日本木瓜中的维生素C 含量进行分析,结果表明真空微波干燥处理后的木瓜果实中维生素C 含量最高,为(7 669±36)mg/kg DW。综上,木瓜中的维生素C 含量较高,而其他维生素含量偏低。

2.6.2 氨基酸

木瓜含有丰富的氨基酸。陈日来等[22]对4 种木瓜中的氨基酸进行测定,发现其含量由高到低依次为西藏木瓜(0.486%)>毛叶木瓜(0.319%)>光皮木瓜(0.254%)>皱皮木瓜(0.149%)。Turkiewicz 等[26]测得日本木瓜叶中的总氨基酸含量高达2 735.2 mg/100 g DW,其中丝氨酸的含量最高。郑璇[10]的研究表明皱皮木瓜富含必需氨基酸,并发现其总游离氨基酸含量均超过3 200 mg/kg DW。

3 木瓜的生物活性功能

木瓜生物活性丰富,包括抗氧化、抗肿瘤等,具有很高的加工利用价值,在食品和药品等领域具有很好的开发应用前景。表3 为我国常见木瓜的生物活性。

表3 我国常见木瓜的生物活性
Table 3 The bioactivity of Chinese common papaya

注:IC50 为半抑制浓度(median inhibition concentration);MIC 为最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration);NO 为一氧化氮(nitrogen oxide);EC50 为半最大效应浓度(concentration for 50% of maximal effect);FRAP 为亚铁还原能力(ferric reducing antioxidant power)。

活性类型 木瓜种类 提取溶剂 提取部位活性成分作用效果参考文献抗氧化番木瓜70%甲醇叶片多酚DPPH·清除能力48.84%;ABTS+·清除能力28.64%[27]光皮木瓜 59%乙醇果实多酚(以IC50 计)DPPH·清除能力5.01 μg/mL;ABTS+·清除能力8.51 μg/mL[20]皱皮木瓜 80%丙酮果实黄酮(以IC50 计)ABTS+·清除能力(310.55±6.83)μmol/g FW;FRAP(96.84±10.40)μmol/g FW西藏木瓜 80%丙酮果实黄酮(以IC50 计)ABTS+·清除能力(253.88±9.08)μmol/g FW;FRAP(84.43±1.22)μmol/g FW日本木瓜 80%丙酮果实黄酮(以IC50 计)ABTS+·清除能力:(118.15±4.10)μmol/g FW;FRAP(19.10±0.76)μmol/g FW抗肿瘤番木瓜正己烷种子异硫氰酸卞酯 (以生长抑制率计)肺癌A549 细胞78.39%;乳腺癌MCF-7 细胞69.38%;宫颈癌HeLa 细胞86.79%;前列腺癌DU-145 细胞70.70%;大肠癌HCT-8 细胞83.55%光皮木瓜 80%甲醇嫩枝白桦酸(以IC50 计)肺癌A549 细胞:4.2 μmol/L;乳腺管癌细胞BT549:5.0 μmol/L[25][25][25][28][29]日本木瓜 90%丙酮果实黄烷醇结肠癌SW-480 细胞抑制率40%[21]抗菌番木瓜正己烷种子异硫氰酸苄酯(以MIC 计)金黄色葡萄球菌0.5 μL/mL;大肠杆菌1 μL/mL;沙门氏菌0.5 μL/mL[30]宣木瓜(皱皮木瓜)95%乙醇果实齐墩果酸、单宁等(以MIC 计)金黄色葡萄球菌15.63 mg/mL;大肠杆菌1.96 mg/mL;枯草芽孢杆菌3.91 mg/mL[31]光皮木瓜 59%乙醇果实多酚(以MIC 计)金黄色葡萄球菌0.78 mg/mL;枯草芽孢杆菌0.78 mg/mL;大肠杆菌6.25 mg/mL日本木瓜果实类黄酮、花青素(以MIC 计)大肠杆菌8.7 mg/mL;金黄色葡萄球菌4.0 mg/mL;鼠伤寒沙门氏菌9.7 mg/mL抗炎皱皮木瓜 58%乙醇果实多酚巨噬细胞存活率20%~80%;白细胞介素1β 和白细胞介素6 表达下降71.09%和66.67%[20][32][33]光皮木瓜 80%甲醇枝条木脂素糖苷抑制小鼠小胶质细胞NO 含量(IC50):21.3~199.3 μmol/L[34]日本木瓜 70%甲醇叶片多酚巨噬细胞内NO 含量下降70%;白细胞介素1β 和白细胞介素6 mRNA 表达下降38.54%和31.54%[35]降血糖番木瓜乙醇叶片提取物糖尿病大鼠血糖浓度降低到(6.5±0.5)mmol/L[36]光皮木瓜 80%甲醇果实多酚、类黄酮糖尿病大鼠血糖浓度降低到(7.02±0.27)mmol/L[37]日本木瓜 80%乙醇果实多酚、类黄酮α-葡萄糖苷酶抑制活性(IC50)1.6~3.1 mg/mL[38]保肝番木瓜50%乙醇叶片黄酮降低实验组丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶、胆碱酯酶浓度(19.94±1.99)、(5.85±0.80)、(21.62±1.38)mg/mL[39]皱皮木瓜果实发酵物明显降低肝损伤小鼠的肝指数、肝脏甘油三酯和胆固醇含量(P<0.05)[40]抗病毒番木瓜甲醇叶片提取物艾滋病毒I 型(EC50)1.03~90.00 mg/mL[41]光皮木瓜 50%乙醇果实多酚A 型和B 型流感病毒滴度降为对照组的10%[42]皱皮木瓜果实齐墩果酸乙型肝炎病毒的抑制率29.33%[43]

3.1 抗氧化活性

木瓜提取物具有良好的抗氧化活性。方双杰[20]使用59%乙醇对光皮木瓜中的酚类进行提取和纯化,发现其对DPPH·、ABTS+·清除能力的半抑制浓度(IC50)值分别为5.01 μg/mL 和8.51 μg/mL,其结果比未纯化的多酚提取物低,表明纯化后的多酚提取物抗氧性能更好。Du 等[25]对毛叶木瓜、皱皮木瓜、日本木瓜和西藏

木瓜80%丙酮提取物的抗氧化活性进行分析,发现皱皮木瓜抗氧化性能最强。杜丽清等[27]使用70%甲醇对番木瓜叶片进行提取,发现提取物的DPPH 自由基清除能力最高为48.84%,且抗氧化能力与溶液中总酚的浓度成正比,说明番木瓜叶中的酚类物质具有较好的抗氧化性。以上研究表明,木瓜的抗氧化活性与其品种、部位和提取方法密切相关。

3.2 抗肿瘤活性

木瓜具有广泛的抗肿瘤活性。周骊等[28]发现番木瓜籽正己烷提取物中的异硫氰酸苄酯(5 μmol/L)能显著抑制癌细胞生长,其中对HeLa 细胞的抑制效果最佳(86.79%)。Owzarek 等[21]使用90%丙酮对日本木瓜果实进行提取,发现提取物(150 μmol/L,儿茶素当量)对结肠癌细胞的72 h 抑制率可达40%,但其对正常结肠成纤维细胞并无抑制作用。Cha 等[29]从光皮木瓜80%甲醇提取物中分离出白桦酸,发现其对A549 和BT549具有显著抑制活性,其IC50 分别为4.2、5.0 μmol/L。上述研究表明,与木瓜提取物相比,其中的单一化合物具有更佳的抗肿瘤效果。

3.3 抑菌活性

木瓜提取物对多种细菌具有较好的抑制作用。方双杰[20]研究光皮木瓜59%乙醇提取物的抑菌活性,发现其对金黄色葡萄球菌等3 种细菌均有抑制效果,其中对大肠杆菌的抑制效果最差。赵毅蒙[30]发现番木瓜籽正己烷提取物中的异硫氰酸苄酯对沙门氏菌、金黄色葡萄球菌的抑制效果较好,最低抑菌浓度为0.5 μL/mL。王旭东[31]的研究表明,宣木瓜95%乙醇粗提物对大肠杆菌的抑制效果较好,其抑菌效果可能与宣木瓜中含有的齐墩果酸和单宁等活性物质有关。Nowak 等[32]对日本木瓜提取物的抑菌作用进行研究,发现其对金黄色葡萄球菌的抑制性最强,最低抑菌浓度为4 mg/mL;此外,研究发现日本木瓜提取物中类黄酮和花青素可能是其主要的抗菌成分。综上,虽然木瓜具有抗菌效果,但其对不同细菌的抑制效果并不相同,并受到木瓜种类和提取方法等因素的影响。

3.4 抗炎活性

木瓜中的酚类等成分对炎症反应具有显著改善作用。胡付侠[33]使用脂多糖诱导巨噬细胞(RAW264.7细胞)建立细胞炎症模型,发现皱皮木瓜的58%乙醇提取物可以有效地抑制多种参与炎症反应的细胞因子的表达,其中对白细胞介素1β 的抑制效果最为明显,其表达量降低了71.09%。Kim 等[34]研究发现光皮木瓜80%甲醇提取物中的木脂素糖苷类化合物可以显著降低小鼠小胶质细胞内一氧化氮(一种与炎症反应密切相关的小分子)含量,其IC50 值最小可以达到21.3 μmol/L,说明其具有显著的抗炎活性。Chojnacka等[35]研究了日本木瓜70%乙醇提取物质对脂多糖诱发小鼠RAW264.7 细胞的抗炎作用,发现50 μg/mL 的提取物处理24 h 后,细胞内一氧化氮生成量相对于对照组(20.50 μmol/L)降低至6.25 μmol/L,并呈现浓度依赖性。以上研究表明,不同浓度木瓜提取物的抗炎症效果具有明显差异,因此选择合适的剂量将是临床应用的重要研究方向。

3.5 降血糖活性

糖尿病是全球增长最快的代谢疾病,通常与异常的血糖含量以及脂肪、碳水化合物和蛋白质代谢不平衡等因素有关[1]。Turkiewicz 等[38]发现日本木瓜80%乙醇提取物具有较强的降血糖活性,其抑制α-葡萄糖苷酶的半抑制浓度IC50 为3.1 mg/mL。Roy 等[36]考察了番木瓜乙醇提取物的降血糖功能,发现该提取物处理糖尿病大鼠45 d 后,其空腹血糖浓度由(11.83±0.78)mmol/L降低至(6.5±0.5)mmol/L,因此具有显著的降血糖作用。Sancheti 等[37]研究光皮木瓜叶片80%甲醇提取物的降血糖作用,发现与对照组[(20.59±0.28)mmol/L]相比,500 mg/kg 木瓜提取物摄入量可以显著降低糖尿病大鼠的血糖浓度[(7.02±0.27)mmol/L],但低于此浓度的叶片提取物则没有降血糖的效果。由此可见,木瓜提取物具有良好的降血糖效果,在降血糖功能食品的领域具有一定的开发前景。

3.6 保肝活性

木瓜中的生物碱、皂苷等成分对肝脏具有很好的保护作用。Goyal 等[39]发现番木瓜叶50%乙醇提取物通过降低丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶和胆碱酯酶的表达量,改善环磷酰胺对肝脏的损伤,并且呈现浓度依赖性;在高剂量的番木瓜提取物作用下,天冬氨酸氨基转移酶的降幅最大,由(43.99±2.76)mg/mL降低到(19.94±1.99)mg/mL。李晓晓等[40]研究了皱皮木瓜发酵物改善小鼠非酒精性脂肪性肝炎的效果和作用机制,发现添加木瓜发酵物小鼠的肝指数、血清甘油三酯和胆固醇含量较对照组均有明显降低,通过进一步研究发现,其作用机制可能与调控miR-350-3p/TLR4 信号通路有关。以上结果表明,木瓜有望用于保肝食品或药品的开发。

3.7 抗病毒活性

木瓜对于各类病毒也有较好的抑制作用。Jadaun等[41]的研究表明番木瓜叶甲醇提取物对艾滋病毒I 型毒株有较强的抑制活性,不同浓度的番木瓜叶提取物对艾滋病毒的半最大效应浓度为1.03~90 mg/mL,且呈现十分明显的浓度依赖性。Sawai 等[42]以光皮木瓜50%乙醇提取物(5 mg/mL)处理流感A 型和B 型病毒,发现其可以将两种病毒的滴度降低到对照组的10%以下。刘厚佳等[43]考察从皱皮木瓜中提取的齐墩果酸对乙型肝炎病毒的抑制作用,结果发现20 μg/mL 齐墩果酸可以很好地抑制乙型肝炎病毒基因组的复制,其抑制率为29.33%。因此,木瓜具有广泛的抗病毒效果,可能是潜在的抗病毒药物开发宝库。

3.8 其他活性

除了抗氧化、抗肿瘤等活性,木瓜还有抗衰老、降血脂和抗凝血等功能。Kikowska 等[44]发现日本木瓜的愈伤组织可以促进皮肤成纤维细胞增殖,具有抗衰老功能。Haruna 等[45]发现小鼠摄入番木瓜提取物一个月后,其血清中的胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白的含量较对照组均显著降低,说明番木瓜具有降血脂功能。董甜甜[46]以小鼠肥大细胞为研究对象,探究资木瓜总苷提取物对类风湿性关节炎的镇痛作用,发现木瓜总苷主要通过减少炎症因子产生和减轻背根神经节神经细胞活化发挥镇痛作用。杨之敏[47]发现木瓜多糖对胶原和凝血酶诱导的家兔血小板聚集作用有抑制效果,说明木瓜多糖还具有抗凝血的功能。以上研究表明,木瓜具有丰富的生物活性,并且随着研究的深入,其生物活性还将得到进一步的挖掘。

4 木瓜的开发利用研究

木瓜的口感独特,营养丰富多样,含有酚类、黄酮类、维生素、三萜等多种成分,具有抑菌、抗癌、抗炎等多种功效,在医药和食品领域具有广阔应用前景。

4.1 医药中的应用

木瓜目前主要作为传统药材使用,在临床上对多种疾病有良好疗效。Zhang 等[5]发现皱皮木瓜果实对胃溃疡具有较好的预防和治疗作用,可以减轻胃黏膜出血、水肿的症状,并发现三萜类是其主要功效成分。在印度,番木瓜叶被专门用于治疗发烧、脚气病、哮喘和绞痛[6]。在一些亚洲国家,成熟和未成熟的番木瓜果实被用于治疗胃肠道感染和肥胖症[1]。此外,番木瓜也被用于治疗登革热患者,临床实验表明服用木瓜叶汁后患者平均血小板计数显著增加[48]。光皮木瓜在韩国被作为治疗咽喉疾病和腹泻的药材[34]。西藏木瓜可用于治疗腰腿酸软、麻木,四肢抽搐等,其果实可入药[3]。以上研究表明,木瓜具有很好的临床效果,在医药领域具有很大应用潜力。

4.2 食品中的应用

木瓜的采收期较短、储藏困难、采后的损失较大,因此作为水果鲜食的消耗量较小,常被用来加工成各种产品[15],包括木瓜饮料、果脯、果醋和果酒等。

4.2.1 木瓜果汁

木瓜果汁是木瓜最常见的产品形式,现有研究主要集中于其口感的优化提升。杨旭[49]以新鲜的光皮木瓜为原料,对木瓜果汁的加工工艺进行优化,发现在pH 值为4.0 的果渣中加入质量比为1 ∶1 的果胶酶与纤维素酶反应60 min 后,木瓜出汁率可达28%左右;果渣酶解打浆后,再加入白砂糖与果葡糖浆进行调配,可明显改善果汁口感。Nan 等[50]研究不同浓度碳酸钙溶液(7~10 mg/mL)降低番木瓜果汁中酸性物质含量的效果,综合考虑降酸效果和成本,最终选择9.0 g/L碳酸钙进行降酸。木瓜果汁饮料营养丰富口感好,深受市场欢迎。

4.2.2 木瓜果脯

木瓜的成熟果实储存性较差,制成果脯可以有效提高其储藏性。张曼等[51]以宣木瓜为原料开发果脯,发现沸水烫漂2 min,依次经护色、脱盐(3 h)和浸糖处理后,能够明显改善果脯的气味、口感和组织状态。郭淼等[52]通过正交试验得到番木瓜果脯加工的最优组合:0.4%氯化钙、0.6%亚硫酸氢钠、0.5%甘草水、0.4%羧甲基纤维素钠,此时产品护色效果、风味和形态良好。木瓜果脯口味独特,具有耐储藏和易携带等特点。

4.2.3 木瓜果酒

木瓜果酒口感丰富,市场接受度高。杨海玲[53]以光皮木瓜为原料开发木瓜酒,木瓜经去皮、蒸制后,使用不同酒精度的纯粮酿制酒进行浸泡,发现使用65% vol酿制酒制备的木瓜酒在多酚、黄酮和总糖浸出含量上均最高,且具有优良的感官品质。谭雯文等[54]以杨桃和番木瓜为原料,发现在pH4.0、温度20 ℃、初始糖度24%、酵母接种量1%时得到的复合果酒感官评价最好。目前木瓜果酒的研究多集中于工艺优化和品质改良方面,对于其储存稳定性以及功能性方面的研究较少。

4.2.4 木瓜果醋

木瓜中含有苹果酸、酒石酸、柠檬酸等有机酸,是生产果醋的理想原料。向进乐等[55]采用半连续式液态深层发酵法开发光皮木瓜果醋,并从产品中检出10 种有机酸,其中醋酸和苹果酸是最主要的有机酸。夏杏洲等[56]以番木瓜为主要原料,加入0.5%~1%果胶酶后接种100 mg/kg 酵母,30 ℃发酵3~4 d 后,成功研制出色浅纯正、香气浓郁、味道鲜美的番木瓜果醋。

4.2.5 木瓜果酱

木瓜果酱风味独特且易于保存,深受消费者欢迎。林志荣等[57]以番茄和木瓜为原料研制低糖果酱,发现在两者质量比6 ∶4、糖30%、柠檬酸0.15%、复合增稠剂0.45%时,产品风味独特、色泽鲜亮。张文娟等[9]使用光皮木瓜开发木瓜果酱,发现预煮和高压蒸煮是影响其果酱产品的关键参数,使用该工艺开发的果酱酸甜适口,具有光皮木瓜特有风味。市场上的果酱大多含糖量较高,因此开发低糖木瓜果酱具有广阔的发展前景。

4.2.6 其他产品

木瓜加工方式多样,除了果汁、果脯等常见产品,还可以用于开发木瓜酸奶、木瓜脆片和木瓜饼干等产品。余森艳等[58]以番木瓜、速溶大豆粉为主要原料,以复合乳酸菌作为发酵剂,以海藻酸丙二醇酯为稳定剂,开发了色泽均匀、组织状态良好的木瓜酸奶。阳辛凤[59]发现使用7%糊精或1%氯化钠处理鲜木瓜片可有效改善木瓜脆片的酥脆性和色泽。郭卫芸等[60]使用毛叶木瓜开发木瓜饼干,在低筋小麦粉20 g、毛叶木瓜果肉粉与果皮粉质量比4 ∶6、淀粉4.0 g、糖粉8.0 g、植物油11.5 g 时,制作的饼干色泽金黄、口感松脆、酸甜适中。以上研究表明,木瓜目前的产品开发主要集中于口味、口感的优化和升级,基于其生物活性的功能食品的开发较少。

5 总结与展望

木瓜富含天然活性成分,具有广泛的抗氧化、抗肿瘤等生物活性,在食品及药品等领域具有广阔的应用前景。但木瓜产业目前仍存在一些问题:1)对木瓜的研究主要集中于其果实,对其根、茎、叶、花等研究偏少,很难全面掌握木瓜的化学成分及功能,对其产业发展具有一定的限制;2)对木瓜活性的研究目前主要集中于其提取物,对其中具体成分的生物活性的研究还偏少,对其发挥相应功能的结构基础的了解还不够充分;3)对木瓜的加工利用还不够深入,木瓜来源的食品、食品添加剂等相对较少,尤其是番木瓜以外的其他木瓜的开发利用亟需关注。因此,接下来应对木瓜的活性成分和功能进一步进行挖掘,明确其发挥相应生物活性的结构基础,以其功能为导向,同时引入新技术、新方法开发更多新产品,促进木瓜产业的高质量发展。

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Advances in Chemical Constituents,Bioactivity and Application of Chaenomeles

ZHANG Qi1,LI Zhi1,DU Junhui1,WU Zhengfang1,SHANG Yafang1,2,NIU Xiangli1,MA Yilong1,2*,WEI Zhaojun1,2*

(1.School of Food and Biological Bioengineering,Hefei University of Technology,Hefei 230009,Anhui,China;2.School of Biology and Engineering,North Minzu University,Yinchuan 750021,Ningxia,China)

Abstract:Chaenomeles,a genus of native plant resources in China,is characterized by diverse varieties and wide distribution.It has high edible and medicinal values because of the abundant bioactive constituents.The content of the main chemical constituents and the bioactivities of six common varieties of Chaenomeles in China were summarized,and the application of these varieties in the medicine and food industries was introduced.Furthermore,the problems occurred in this industry in China were analyzed,which may facilitate the further use of Chaenomeles in the food and medicine industries.

Key words:Chaenomeles;varieties;chemical constituents;bioactivity;development and utilization

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2023.19.026

基金项目:国家自然科学基金项目(32272312);国家重点研发计划项目(2022YFF1100300);宁夏自然科学基金项目(2022AAC03262)

作者简介:张琪(2000—),女(汉),本科在读,研究方向:食品加工。

*通信作者:马意龙(1985—),男,副教授,博士,研究方向:食品营养与加工;魏兆军(1970—),男,教授,博士,研究方向:农林特食品加工。

引文格式:张琪,李智,杜俊辉,等.木瓜化学成分、生物活性及其应用研究进展[J].食品研究与开发,2023,44(19):180-188.

ZHANG Qi,LI Zhi,DU Junhui,et al.Advances in Chemical Constituents,Bioactivity and Application of Chaenomeles[J].Food Research and Development,2023,44(19):180-188.

加工编辑:冯娜

收稿日期:2023-04-10