青花椒生物活性及作用机制研究进展

陈 蕾，张锋伦，孙达锋，张卫明

(南京野生植物综合利用研究院，江苏 南京 210042)



青花椒生物活性及作用机制研究进展

陈 蕾，张锋伦，孙达锋，张卫明*

(南京野生植物综合利用研究院，江苏 南京 210042)

青花椒(ZanthoxylumschinifoliumSieb. et Zucc.)作为一种重要的香料植物，主要分布于包括中国在内的亚洲国家，在美洲、非洲及大洋洲的热带和亚热带地区也有分布。由于青花椒含有丰富的挥发油、生物碱、酰胺类化合物等成分，使其在食品、医药、农业和日化行业中具有巨大的应用潜力。本文在介绍了青花椒主要化学成分的基础上，综述了青花椒主要生物活性如抗菌、镇痛、抗癌、保护心血管等，最新研究表明青花椒还具有抗病毒、提高机体免疫力、促进牙周膜干细胞分化为成骨细胞等活性。此外，青花椒抑制脂质细胞分化，开发减肥产品将成为青花椒一种新的应用。本文还综述了药理学和毒理学研究进展，从多个角度阐述青花椒在不同领域应用的重要性。

青花椒；成分；生物活性；作用机制

花椒、胡椒、肉桂、丁香等天然植物香料由于其具有出色的抗氧化、抗菌等活性，几个世纪以来，人们一直将香料作为食品防腐剂和药用植物使用[1-6]。青花椒(ZanthoxylumschinifoliumSieb. et Zucc.)是花椒属植物的一种，能在平原至海拔800 m以下的山地疏林、灌木丛中或岩石旁等多类生境种植，在中国具有较大的种植面积，四川金阳、重庆江津、贵州、云南等地已经把青花椒作为主要经济作物之一[7]。最初，国内外学者的研究主要集中在青花椒的化学组分、分离提取工艺、生物活性等。随着传统中医学的发展，近年来青花椒一些新的生物活性被发现，其作用机制也成为新的研究热点。相关研究成果不仅有助于促进青花椒的综合利用，而且有助于推动青花椒在中国乃至全世界的的推广应用和工业化生产。

1　青花椒中分离的化学成分

目前的研究表明，青花椒的活性成分主要有挥发油、生物碱、酰胺类化合物、香豆素和木质素等，另外还含有一些含量较少的成分如烃类、甾醇、黄酮和脂肪酸等[8-10]。青花椒果皮中挥发油含量为0.7%～9%，是香气的主要来源[11-12]，利用GC-FID 和GC-MS等技术，研究者们发现青花椒精油中的香气中包含高达120多种化合物[13-16]，其中，芳樟醇(28.2%)、柠檬烯(13.2%)和桧烯(12.1%)含量最高，其次是月桂烯(6.12%)、乙酸芳樟酯(3.9%)、4-萜品烯醇(3.72%)和β-水芹烯(3.38%)。从感官上说，青花椒香气成分要高于其他花椒品种，且具有较强的麻味。酰胺可能是青花椒麻味成分的主要来源，其中烷基酰胺羟基α-山椒素是引起刺痛感的主要成分[17]，主要分布在青花椒果皮中，但从花、叶中也能分离得到[18]。从青花椒中还分离到青花椒碱，这是从花椒属植物中发现的第一个4-哇琳酮类生物碱[9]。在青花椒果皮中，生物碱的含量在1%左右，除果皮外，青花椒根皮中也分离出青花椒碱[19]。香豆素[20]和木质素[21]类化合物因具有显著的生物活性也越来越多的被分离出来。

2　青花椒的生物活性

青花椒是一种药用植物，几个世纪以来一直被广泛应用，其药理学活性也一直在被研究。下面主要综述青花椒的生物活性。

2.1抗菌活性

高逢敬等[22]在对青花椒香气的抑菌实验中发现，青花椒香气对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、黑曲霉、白地霉、热带假丝酵母、产朊假丝酵母、烟曲霉均有抑制作用，但是不同产地的青花椒对菌的抑制效果不同，洪雅青花椒对前四种菌抑制效果较好，而金阳青花椒则对后三种菌的抑制作用较好，并且水蒸气蒸馏法得到的青花椒香气抑菌效果最好。Diao等[16]利用GC和GC-MS方法，鉴定了青花椒精油的化学组成。在抑菌实验中，青花椒精油对革兰氏阳性细菌如枯草芽孢杆菌的抑制效果明显好于革兰氏阴性细菌大肠杆菌等。扫描电镜和透射电镜观察结果表明，青花椒精油处理后细菌出现细胞萎缩、细胞壁表面不规则、加厚和细胞溶解的现象，推测青花椒精油可能是通过增加细菌细胞膜通透性而导致细胞内成分泄露，达到抑菌效果。Li等[23]发现一个青花椒变种——毛大叶臭花椒，其精油构成中柠檬烯含量高达67.06%，对5种食源性细菌具有抗性，显著抑制由脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)诱导的一氧化氮(nitric oxide，NO)的产量，具有抗菌、消炎、抗肿瘤的功效。除了挥发油，青花椒中的生物碱、酞胺、香豆素等也有不同的抑菌效果。

2.2对神经系统的镇痛作用

佟如新等[24]在对辽宁青花椒的药理作用研究中发现青花椒的水煎液能明显减少由醋酸引起的小鼠扭体次数和由二甲苯引起的小鼠耳廓肿胀以及10%蛋清引起的大鼠足部肿胀，表明青花椒中的香柑内酯等香豆素类化合物具有明显的镇痛作用。近来，Wu等[25]人通过老鼠醋酸扭体法、热板、尾舔试验和蟾蜍离体坐骨神经试验证实，在使用一种医用冠状动脉扩张药“维拉帕米”过程中，同时使用青花椒精油，对治疗镇痛起到协同作用。而进一步的研究表明，青花椒精油和维拉帕米对镇痛的协同效果可能是影响了钙离子通道。

2.3对心血管系统的作用

Chen等[26]从青花椒中分离了6种香豆素，证明其具有抑制血小板凝集的作用，其中香柑内酯和葡萄内酯的抑制活性最高。同样，Tsai等[27]从青花椒根皮的氯仿抽提物中分离的8种香豆素也显示对血小板凝集的抑制作用。Cao等[28]的研究证明青花椒乙醇提取物能阻止血管炎症的形成，其作用机理可能是抑制了人体静脉内皮细胞中活性氧、C-Jun氨基末端激酶、P38蛋白激酶及核转录因子的活性。Lee等[29]研究结果表明青花椒乙醇提取物对人主动脉平滑肌的抑制作用，对于血管功能障碍疾病具有治疗意义。佟如新等[30]还证明香柑内酯非常显著地抑制小鼠腹腔毛细血管通透性，具有较好的止血作用。Cui等[31]在对由青花椒茎叶水提物引发兔子心房β1-肾上腺素受体变化的研究中发现青花椒茎叶水提物能减少心房钠尿肽的分泌和增强心脏收缩功能，表明对心血管病具有预防作用。此外，花椒在预防血栓形成有明显作用，花椒水提物和醚提物能有效抑制大鼠血栓的形成和推迟血栓形成时间。

2.4抗癌

Paik等[32]在研究青花椒精油对肝癌细胞的作用实验中发现，用二氯甲烷和水同时蒸馏青花椒果皮获得的挥发油能在肝癌细胞HepG2中诱导活性氧的产生，并启动一条不依赖于caspase-3的信号通路，从而降低癌细胞活力并诱导细胞凋亡。Jun等[33]在筛选使肿瘤细胞凋亡的药物过程中，发现青花椒叶片的二氯甲烷提取物可以有效抑制肿瘤细胞。Li等[34]从青花椒茎部甲醇提取物中鉴定了两种新的化合物zanthoxyloside和schinifolisatin，同时还分离出了23种已知的香豆素和木质素。其中三种香豆素能显著抑制白血病、结肠癌和前列腺癌细胞的增殖、诱导癌细胞凋亡，同时伴有关键因子p-ERK1/2 MAPK和 p-AKT的下调表达。因此从青花椒中分离出的这三种香豆素很可能成为癌症治疗的新药物。2014年，中国疾病预防控制中心Wang等[35]首次报道了青花椒碱在体外对肺癌细胞的放射增敏、细胞周期和诱导细胞凋亡的作用，预示着青花椒碱在癌症治疗中的新应用。

2.5抗病毒

Chang等[36]曾报道青花椒香豆素和氧化光花椒碱抑制乙肝病毒DNA的复制。2014年，韩国德成女子大学的Oh等[37]分别提取了青花椒籽油和青花椒精油，分析其对引起人类非细菌性肠胃炎的3种食源性病毒的抗性，结果证明青花椒籽油抑制FCV-F9 和MNV-1，并且对FCV-F9的抑制效果更好，花椒精油则没有明显效果。因此，青花椒籽油可以作为控制食源性病毒病的膳食材料。

2.6免疫

2010年，Harikrishnan[38]报道了包括青花椒在内的三种韩国常用中草药的水、甲醇和乙醇提取物在海洋尾丝对抗纤毛虫侵袭中的吞噬活性、呼吸爆发活性，补体活性和溶菌酶活性等先天免疫活性。2014年，Li等[39]青花椒茎的甲醇提取物中分离出一种新的木脂素苷zanthoxyloside A和16种已知的苷和生物碱。其中4种物质能通过抑制一氧化氮合酶活性而抑制NF-κB因子，而参与免疫反应的早期和炎症反应各阶段的许多分子都受NF-κB的调控。现有研究表明利用青花椒可以开发出新的免疫调节剂。

2.7减肥

2015年Choi等[40]发现青花椒叶片的乙醇提取物通过下调脂肪细胞分化过程中的主要的转录因子PPARγ，C/EBPα和C/EBPβ等，调节3T3-L1脂肪细胞分化过程中的ERK和PI3K/Akt信号通路，具有潜在的减肥效果。

2.8对牙周膜干细胞的作用

2015年，Kim等[41]研究表明，青花椒具有增强牙周膜干细胞向成骨细胞分化的功效。人牙周膜干细胞有望成为牙周及种植体周围骨缺损修复再生的理想的种子细胞。

2.9抗氧化活性

目前的研究中，对花椒属红花椒的抗氧化活性研究较多。2009年，韩国科学家[42]用青花椒和野山椒等十几种韩国常用于沙拉的香料植物的甲醇提取物，测定了酚的含量和抗氧化活性，结果证明青花椒提取物具有抗氧化活性，并与所含的酚类物质含量呈正相关。

3　毒性和药物动力学

花椒属植物都有一定的毒性，历代医术均记载，花椒有小毒。《本草省常》中载“多食损肺，生邪火，牙痛，目昏”。佟如新等[24]对青花椒的毒性做了定量研究，结果青花椒的LD50为122 g(生药量)/kg，远小于川椒的45 g(生药量)/kg。

4　农业应用和杀虫活性

青花椒精油也可以用于杀虫剂。刘顺等[43]测定了不同提取方法和不同溶剂的提取物对桃蚜的生物活性，结果表明青花椒具有作为一种杀蚜植物进行研究开发的潜力;另外刘顺等[44]还用不同极性溶剂青花椒提取物对小菜蛾的生物活性进行了初步测定，结果表明，氯仿为溶剂的提取物对小菜蛾具有较高的杀卵和对幼虫的触杀作用，以石油醚为溶剂的提取物对幼虫有较高的胃毒作用，4 种溶剂提取物对小菜蛾的化蛹率、蛹重及羽化率的影响不显著。Liu等[45]发现青花椒种子甲醇提取物对两种仓储昆虫赤拟谷盗、玉米象的取食威慑作用，而青花椒碱和茵芋碱可能是提取物中有效的驱虫成分。Wang等[46]报道了青花椒种子和叶片中的组分和对玉米象的杀虫活性。Liang等[47]研究证明青花椒精油对嗜卷书虱和赤拟谷盗有趋避作用。

5　青花椒研究与开发前景

近年来对青花椒化学组分、精油提取方法、功效和作用机理进行了很多基础研究，取得了一定的成果。从以上研究可以看出，青花椒在农业、医药、日化和食品等方面有广泛的开发利用前途。在农业上可以应用于杀灭害虫和抑制病菌；在医学上可以应用于杀菌、抑制平滑肌收缩、抗肿瘤、抗氧化性和麻醉等；在日用化妆品行业中可以开发减肥、抗炎和抑杀螨虫的产品；在食品行业，由于青花椒精油具有抗氧化活性并且具有特有的麻香味，可以开发成为高效的食品添加剂。作为传统的药食同源植物，对青花椒的研究还仅仅只是个开端，对于青花椒的某些化学组分研究尚未清楚，其药理学毒理学特性也有待研究，尤其是对作用机理的研究还很少。我国花椒资源相当丰富，对其进行深入的基础和应用研究，对于青花椒的深加工特别是高附加值加工、对于花椒的合理利用具有深远意义。

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Research Progress of Biological Activity and Mechanism inZanthoxylumschinifoliumSieb. et Zucc.

Chen Lei，Zhang Fenglun，Sun Dafeng，Zhang Weiming*

(Nanjing Institute for Comprehensive Utilization of Wild Plants, Nanjing 210042, China)

ZanthoxylumschinifoliumSieb. et Zucc. is a kind of important spice plant mainly distributed in Asian countries including China and in tropical and subtropical regions of the America, Africa and Oceania. As it is rich in volatile oils, alkaloids, amides and other ingredients, it has great potential applications in food, medicine, agriculture and chemical industry. Here we first introduced the main chemical components of green pepper, then the biological activities such as antibacterial, analgesia, anticancer, protecting the cardiovascular were summarized. The latest research showed that it also has activities in anti-virus, improving immunity and promoting differentiation of periodontal ligament stem cells into bone cells. In addition, development of slimming products from it may come true as it can inhibit lipid cell differentiation. The progress of pharmacology and toxicology were also referred which indicated the great importance ofZanthoxylumschinifoliumin different fields from multiple perspectives.

Zanthoxylumschinifolium；constituent；biological activity；mechanism of action

10.3969/j.issn.1006-9690.2016.04.012

2016-02-26

“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD36B03)。

陈蕾，女，主要从事野生植物综合利用研究。E-mail: chenlei1982_cl@163.com

张卫明，研究员，主要从事野生植物资源综合利用研究。E-mail: botanyzh@163.com

S573

A

1006-9690(2016)04-0043-05