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苦竹属(Pleioblastus)植物,在四川、浙江、云南等地均有分布,资源丰富,是一类优良的笋材两用竹[1]。我国苦竹属植物种类繁多,有50余种,包括苦竹(Pleioblastus amarus)及其变种[2]。并且苦竹属植物各个部位均有较高的利用开发价值,其笋营养丰富、清脆可口,是一种绿色健康的有机蔬菜,食用历史悠久,但因特殊的苦味,受众群体受到了限制,有研究证实,其笋的苦味与黄酮的含量有关[3],这也说明苦竹属竹笋不仅营养丰富,而且还具有功能活性成分。而苦竹属竹枝、秆等可作为生活用品和工艺品等的原辅材料。此外,据我国传统医学中记载,苦竹属植物还具有药用价值,其叶有清心明目、利尿解毒的功效,是一种天然中草药资源,竹笋能除湿利水,竹根可以清热清痰等[2]。近几年,也有不少研究证实苦竹属竹叶、竹笋和竹秆等富含黄酮类、多糖类等多种活性成分,具有抗氧化、抗炎、降血糖、抑菌抗癌等功能[2-5]。但目前对于其产品应用价值主要集中在传统食品和医药保健品上,且大多处于试验初级阶段。此外,鲜有学者总结近年来苦竹属植物功能活性及应用的研究进展。因此本文对已研究报道的苦竹属植物的生物活性及其应用研究进行系统性概述,为将来苦竹属植物功能活性的系统深入研究和研制相关医药保健品等提供一定的理论指导。
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自由基能通过攻击生物大分子,破坏细胞的结构和功能,诱导机体发生氧化应激反应[6]。而抗氧化剂能通过清除自由基来防止自由基的形成,预防多种疾病的发生[7]。目前,抗氧化剂大多从植物中提取。苦竹属植物是一种良好的天然抗氧化植物。研究显示,苦竹属植物的叶、笋、笋壳、秆等部位均具有抗氧化特性,与其抗氧化活性相关的成分主要有黄酮类、酚类、多糖类等。苦竹属植物抗氧化活性研究整理汇总如表1所示。由表可知,抗氧化试验模型主要为体外测定清除自由基、总抗氧化及还原能力等,其中以清除自由基为主,DPPH自由基研究最多。同时研究最多的竹种是苦竹(Pleioblastus amarus),苦竹竹叶的DPPH自由基IC50为0.097—1.53 mg·mL−1,苦竹竹笋的DPPH自由基IC50 0.041—0.64 mg·mL−1,苦竹笋壳的DPPH自由基IC50 0.37—2.47 mg·mL−1,同一竹种的同一部位,不同学者得到的DPPH IC50值有所差异,这可能跟原料的采集地有一定关系。而对比苦竹不同部位的最优试验结果可知,苦竹竹笋的DPPH自由基IC50最小,为0.041 mg·mL−1。另外,何跃军[4]测得宜兴苦竹(Pleioblastus yixingensis)竹叶挥发油清除DPPH自由基IC50为7.50 mg·mL−1,相比之下,苦竹竹叶清除DPPH自由基的效果较佳。同时,姚曦[5]等对比了不同竹种竹秆提取物的DPPH清除能力,结果表明,清除DPPH自由基能力:实心苦竹(Pleioblastus solidus)>杭州苦竹(Pleioblastus amarus var. hangzhouensis)>斑苦竹(Pleioblastus maculatus)>长叶苦竹(Pleioblastus chino var. hisauchii)>丽水苦竹(Pleioblastus maculosoides)。此外,也有学者从苦竹中分离新的化合物,并评价了其抗氧化活性,如Sun等从苦竹中分离得到的一种含有丁内酯环的二氧螺环[4.4]壬烷衍生物,该化合物清除DPPH自由基的IC50为20.60 μg·mL−1[8]。
竹子种类
Bamboo species竹子部位
Bamboo parts有效成分
Active ingredient研究模型
Research model主要结果 参考文献
Reference宜兴苦竹 叶 挥发油 DPPH自由基清除能力 IC50:7.50 mg·mL−1 [4] 长叶苦竹 秆 竹秆提取物 DPPH自由基清除能力 IC50:0.74 mg·mL−1 [5] 丽水苦竹 IC50:0.92 mg·mL−1L 实心苦竹 IC50:0.25 mg·mL−1 杭州苦竹 IC50:0.26 mg·mL−1 斑苦竹 IC50:0.46 mg·mL−1 苦竹 叶 总黄酮 DPPH自由基、超氧阴离子和羟基自由基清除能力 DPPH自由基、超氧阴离子和羟基自由基IC50分别为0.097、0.50、0.55 mg·mL−1 [9] 叶 总蛋白、总黄酮 DPPH自由基清除能力和还原能力 DPPH自由基IC50:1.53 mg·mL−1
还原能力:0.78 mg·mL−1[10] 叶 总黄酮 总抗氧化能力、还原能力和清除DPPH自由基清除能力 总抗氧化能力:0.088 gVC·g−1
还原能力:0.060 g槲皮素·g−1
DPPH自由基IC50:2.46 mg·g−1[11] 笋 乙酸乙酯提取物 DPPH和ABTS自由基清除能力 DPPH和ABTS自由基IC50分别为0.64、
0.77 mg·mL−1[12] 笋 总黄酮 DPPH、羟基和ABTS自由基清除能力 DPPH、ABTS和羟基自由基IC50分别为0.041、0.27、0.39 mg·mL−1 [13] 笋壳 多糖 DPPH、ABTS、羟基自由基和超氧阴离子清除能力及FRAP还原能力测定 超氧阴离子和DPPH、ABTS、羟基自由基IC50分别为13.58、2.47、2.12、0.20 mg·mL−1;多糖浓度10.00 mg·mL−1时,FRAP 值约为0.25 mg·mL−1 [14] 笋壳 酚类 ABTS、羟基、DPPH自由基清除能力测定及FRAP试验 DPPH、ABTS、羟基自由基IC50分别为0.37、0.17、0.29 mg·mL−1;FRAP IC50:1.03 mg·mL−1 [15] Table 1. Antioxidant activity
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苦竹属植物的提取物具有一定的抑菌性,对水稻白叶枯菌、金黄色葡萄球菌、番茄青枯菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、白色假丝酵母和变异链球菌等均表现出抑菌活性。表2整理了苦竹属植物抑菌活性研究,[5]斑苦竹竹秆提取物对水稻白叶枯菌和大肠杆菌的抑菌性能最佳,实心苦竹对金黄色葡萄球菌表现出最佳的抑菌性能,而长叶苦竹竹秆提取物对番茄青枯菌的抑菌圈直径最大,达19.33 mm[5]。另外,抑菌活性的研究模型大多是体外抑菌试验,主要结果多以抑菌圈直径进行诠释,并未计算最小抑制浓度(MIC),仅王慧霞[16]等在苦竹提取物的抑菌试验中发现,金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌和变异链球菌MIC 分别为 3. 12、6.25 和12.50 mg·mL−1。而在苦竹属植物抑菌有效成分研究方面,何跃军[4]等对宜兴苦竹叶挥发油进行抑菌研究,其他研究者只是探讨苦竹属植物粗取物的抑菌性能层面。此外,虽然苦竹属植物被发现具有很广泛的抗菌谱,但其抗菌机制未见研究报道。所以在发挥抑菌活性的成分方面及抗菌活性具体作用机制还有待进一步研究深入。
竹子种类
Bamboo species竹子部位
Bamboo parts有效成分
Active ingredient样品量/mg
Sample size研究模型
Research model主要结果
Main results参考文献
Reference宜兴苦竹 叶 挥发油 0.5 体外抑菌试验 对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和白色假丝酵母的抑菌圈直径分别为13.95、20.64、16.11、9.13 mm [4] 长叶苦竹 秆 竹秆提取物 20 体外抑菌试验 对水稻白叶枯菌、金黄色葡萄球菌、番茄青枯菌、大肠杆菌的抑菌圈直径分别为:13.17、9.50、19.33、9.83 mm [5] 丽水苦竹 对水稻白叶枯菌、金黄色葡萄球菌、番茄青枯菌、大肠杆菌的抑菌圈直径分别为:14.83、10.83、13.17、11.92 mm 杭州苦竹 对水稻白叶枯菌、金黄色葡萄球菌、番茄青枯菌、大肠杆菌的抑菌圈直径分别为:16.33、9.51、16.17、14.93 mm 斑苦竹 对水稻白叶枯菌、金黄色葡萄球菌、番茄青枯菌、大肠杆菌的抑菌圈直径分别为:18.33、8.73、18.67、16.43 mm 实心苦竹 对水稻白叶枯菌、金黄色葡萄球菌、番茄青枯菌、大肠杆菌的抑菌圈直径分别为:11.00、17.40、12.33、15.17 mm 苦竹 / 苦竹提取
物/ 体外抑菌试验 金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌和变异链球菌MIC 分别为 3. 12 、6.25 、12.50 mg·mL−1 [16] Table 2. Antibacterial activity
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炎症是机体应对各种刺激的一种保护性反应,也是糖尿病、心血管疾病、关节炎等多种常见疾病的发病机制[17,18]。近年来,有研究显示,苦竹属植物中的苦竹可通过抑制 NO 和其他类似细胞因子的诱导发挥抗炎活性,其中功能成分有生物碱、黄酮等。由表3可知,现阶段苦竹属植物抗炎活性的研究模型主要是通过建立诱导小鼠RAW 264.7细胞炎症模型,以脂多糖LPS为对照,在体外测定NO的产量及一些炎症因子的表达量,如一氧化氮合酶(induucible nitric oxide synthase, iNOS)、环氧合酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)和白细胞介素-1β(interleukin-1β, IL-1β)等。且目前大多研究者的关注点在苦竹上,未见其他苦竹属竹种的研究报道。如党艺航[19]等运用Griess法测定小鼠RAW 264.7细胞上清液中NO产量,发现苦竹竹枝总黄酮提取液能显著抑制NO释放,当样品浓度为0.01 μg·mL−1,NO产生抑制率可达到62.85%,且在一定范围内与提取液中总黄酮类浓度呈正相关。另外,也有学者对苦竹竹笋中分离得到的单体酚类化合物(3-O-阿魏酸奎宁酸)进行了抗炎活性评价,结果显示,当该单体化合物浓度为400 μg·mL−1时,NO抑制率可达到60.92 %,并且还可显著抑制IL-1β、IL-6、iNOS、COX-2和核因子-κB(nuclear factor κB, NF-κB)促炎介质的分泌[20]。另外,Ren[21]等对比苦竹竹笋及其笋壳的抗炎活性,结果表明,笋壳生物碱提取物对NO和一些炎症因子的抑制效果优于笋。
竹子部位
Bamboo parts有效成分
Active ingredient研究模型
Research model样品浓度μg·mL−1
Sample concentration主要结果
Main results参考文献
Reference笋 总黄酮 NO生成量 1200 NO 产生抑制率达93.94% [14] 枝 总黄酮 NO生成量 0.01 NO产生抑制率达62.85% [20] 笋 总生物碱 测定NO生成量、
促炎因子表达量100 NO 产生抑制率为 57% ;iNOS、 COX-2、IL-1β和TNF-α mRNA水平分别降低了42%、40%、72%和71% [21] 笋壳 总生物碱 NO生成量、
促炎因子表达量100 NO 产生抑制率为69%;iNOS、COX-2 mRNA 水平分别降低了70%和67% [21] Table 3. Anti-inflammatory activity of different active ingredients from P. amarus
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糖尿病是一种因机体或代谢紊乱,胰岛素分泌不足或生物胰岛素功能受损而引起的常见慢性疾病,易诱导引发多种并发症,威胁人们身体健康。研究证实苦竹属中的苦竹具有降血糖的功效(见表4),苦竹中发挥降血糖活性的有效成分有黄酮、酚类、多糖。目前研究较多的是苦竹竹叶及笋壳的降血糖活性,如孟爱莲[22]等通过测定体外α-淀粉酶和 α-葡萄糖苷酶活性对不同极性苦竹竹笋壳提取物的降血糖活性进行了评价,其中乙酸乙酯相对α-葡萄糖苷酶(IC50为0.16 mg·mL−1)和 α-淀粉酶(IC50为0.10 mg·mL−1)的抑制活性最强。此外,也有学者通过建立胰岛素抵抗(IR)HepG2细胞模型(IRM)或小鼠糖尿病模型来探究苦竹降血糖功能,如潘静[23]等学者建立Ⅱ型糖尿病小鼠模型,研究苦竹竹叶多糖的降血糖活性,证明苦竹竹叶多糖能通过提高糖尿病小鼠血清胰岛素水平和体内血清丙二醛含量等发挥降血糖活性,对Ⅱ型糖尿病有一定的治疗效果,而对正常小鼠的代谢和糖耐受量无影响。但目前仅有苦竹的研究报道,后续可对其他苦竹属竹种进一步评价。
竹子部位
Bamboo parts有效成分
active ingredients研究模型
Research model主要结果
Main results参考文献
Reference笋壳 黄酮、总酚
及总糖α-淀粉酶和 α-葡萄糖
苷酶体外活性测定α-葡萄糖苷酶和 α-淀粉酶的抑制活性IC50值分别是0.16、
0.10 mg·mL−1[22] 笋壳 酚类 α-葡萄糖苷酶抑制活性测定、
IR HepG2细胞模型抑制 α-葡萄糖苷酶IC50为 0.16 mg·mL−1,改善IR HepG2 细胞的葡萄糖消耗及细胞内糖原含量和己糖激酶和丙酮酸激酶活性。 [24] 叶 竹叶提取物 α-淀粉酶体外抑制活性测定 对α-淀粉酶存在抑制作用 [25] 叶 黄酮 2 型糖尿病小鼠模型 降低小鼠空腹血糖水平和血清丙二醛含量,提高空腹胰岛素水平、糖耐量和肝糖原的含量,增强超氧化物歧化酶活性 [23] 叶 总黄酮和总酚 C57BL/6小鼠模型 降低小鼠空腹血糖水平,改善其胰岛素抵抗症状等 [26] Table 4. Hypoglycemic activity of different active ingredients from P. amarus
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苦竹属植物中与抗肿瘤抗癌特性有关的活性成分有黄酮类和多糖类。但目前仅有苦竹竹叶的抗肿瘤抗癌活性研究。潘静[27]等探讨苦竹竹叶多糖对肿瘤细胞增殖的抑制作用。结果显示,苦竹竹叶多糖在浓度为100-600 μg·mL−1 时对三种人恶性肿瘤细胞(子宫颈癌 HeLa 细胞、肺癌 A549 细胞、人胃癌 SGC7901 细胞)均有明显抑制作用。并且当苦竹竹叶多糖浓度为 600 μg·mL−1时, 作用 96h 后,对人胃癌 SGC7901 细胞增殖抑制作用最强,其 IC50 值达 0.39 mg·mL−1。上述研究是以苦竹竹叶多糖粗提物作为目标物质,随着近几年对苦竹活性的研究深入,解析粗提物细分后的组分及分离得到的单体物质的抗肿瘤活性研究报道相继出现。如李夏冰[28]对苦竹竹叶叶醇提物中黄酮类化合物进行研究发现,其中木犀草素、槲皮素、芹菜素、山奈酚、苜蓿素、异牡荆苷均对脂肪合酶(FAS)和人乳腺癌(MDA-MB-231)细胞有显著的抑制作用。另外,魏琦从苦竹竹叶分离鉴定得到的木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4’-O-葡萄糖苷对子宫颈癌HeLa细胞、结肠癌HT-29细胞及肝癌HepG2细胞的体外抑制作用的IC50值分别为0.59、1.71和2.06 mg·mL−1[3]。
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化学农药的长期使用不仅容易使有害生物产生耐药性,而且还存在残留情况,造成环境污染,引发人畜中毒和食品安全等问题。而从天然植物中提取生物活性成分,进而开发环境和谐农药(environmental friendly/acceptable pesticicles)显得尤为重要。近年来,已有学者对苦竹属植物提取物的杀虫活性进行了评价。操海群[29]等以萝卜蚜(Lipaphis erysimi)为供试体,探讨苦竹竹叶和竹枝提取物的拒食活性和触杀作用,当样品质量浓度为 10 g·L−1时,苦竹和巨县苦竹对蚜虫的拒食作用(24 h)分别是68.08 %和63.04%,而作用48 h 后,苦竹和巨县苦竹对蚜虫的拒食作用分别是65.22 %和59.55%;在触杀作用测定中,苦竹提取物24 h和 48 h校正死亡率分别为77.55%、76.74%,巨县苦竹提取物24h和 48h校正死亡率分别为85.42%、90.51%。由此可知,苦竹对蚜虫的拒食作用略强于巨县苦竹,但巨县苦竹的触杀作用较强。
而后,章晴[30]等进一步探究了苦竹竹叶提取物的杀虫(烟叶蚜虫,Myzus persicae)活性。结果表明,当苦竹竹叶提取物浓度为5.0 g·L−1时,分别处理24 h和 48 h,校正死亡率分别达 82.91%和 94.20%,该结果与操海群[29]等研究者的相比,触杀作用更强,这可能跟苦竹产地及蚜虫类型的不同有关。 此外,郭芳[31]对苦竹竹秆粗提物不同极性部分的海虾卵致死率进行了研究。结果发现,苦竹粗提取总相、乙酸乙酯相、石油醚相对海虾卵均有一定的致死率,其IC50值分别为0.15、0.073、0.042 mg·mL−1。综上,目前虽已有不少苦竹属植物提取物杀虫活性的研究报道,但多停留在苦竹和巨县苦竹的竹叶、秆和枝的粗提物研究层面,对其他苦竹属竹种及其部位的杀虫活性及发挥杀虫活性的有效成分还未明晰。因此,后续有待进一步研究深入。
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N-亚硝基化合物是引发90%癌症的重要原因之一。张超[13]等对苦竹竹笋不同溶剂提取物的体外抑制亚硝化活性进行比较研究。结果显示,苦竹竹笋各提取部位均有一定的抑制亚硝化活性,其中苦竹竹笋水提物质量浓度为30 mg·mL−1时,对亚硝酸盐的清除率和亚硝胺的阻断率分别为69.58%和96.30% ,表现出最强的抑制亚硝化活性。免疫功能是机体维持内环境平衡,识别与清除外来物质的天然防御机制,是机体健康的重要标志[32]。Wang等研究发现从苦竹竹叶中分离得到的pleiosides A-C三种新物质在体外能通过抑制小鼠T细胞增殖、刺激B细胞增殖,从而增强小鼠的免疫调节活性[33]。此外,Cheng等用从苦竹竹笋中提取分离得到一个单体化合物(taxiphyllin (1)),该化合物在体外能明显抑制酪氨酸酶活性,是一个强有效的酪氨酸酶抑制剂[34]。
Advances in Biological Activity and Application in Pleioblastus
doi: 10.12172/202210190003
- Received Date: 2022-10-19
- Available Online: 2023-03-23
- Publish Date: 2023-08-30
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Key words:
- Pleioblastus /
- Biological activity /
- Application
Abstract: Pleioblastus is a kind of natural resource plant with high nutritional value, which can be used as both medicine and food. It is widely distributed in China, and has a high yield. Its stems, leaves, bamboo shoots and other parts all contain a variety of functional active substances, which has high development and utilization value. Therefore, the biological activities and application research of Pleioblastus were summarized in order to provide guidance and scientific basis for the further processing and exploitation of Pleioblastus.