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桑树(桑属):现代健康与工业的天然药物

期刊:Journal of Advances in Biology & BiotechnologyDOI:10.9734/jabb/2025/v28i62452

桑树(Morus spp.)作为兼具传统药用价值与现代功能营养来源的植物,近年来在药理学与工业应用领域受到广泛关注。本文作者Sumalini Bora、Prety Rekha Narzary与Manasee Hazarika Ahmed分别来自Tamil Nadu Agricultural University蚕业系与Assam Agricultural University蚕学院,综述发表于Journal of Advances in Biology & Biotechnology 2025年第28卷第6期。文章系统整合桑树的分类学、营养与植物化学特征、药理活性、提取分离技术及工业应用前景,旨在为桑树在功能食品、制药和生物材料领域的深入开发提供理论支撑。

文章首先从分类与分布角度梳理桑属植物的基本特征。桑树为多年生深根性速生植物,可雌雄同株或异株,株高可达10至12米,主要分布于印度、中国、日本、北非、阿拉伯及南欧等地区。印度拥有超过20个桑树物种,其中M. latifolia、M. indica、M. serrata和M. alba为常见栽培种。白桑(Morus alba)作为家蚕主要饲料在中国广泛种植,其叶、根皮、枝、果实等部位自公元659年起即被纳入传统中医药体系。文章强调,不同桑种在植物化学成分上存在显著差异,例如黑桑(Morus nigra)的总酚、总黄酮及花青素含量通常高于红桑(M. rubra)与白桑。

在营养成分方面,桑果含有约71.4%果肉、23.5%果皮、2.9%种子与2.2%果柄,水分含量高而不易保存,但富含宏量与微量营养素。蛋白质含量为0.5%至1.4%,碳水化合物约为7.8%至9%,脂肪酸以亚油酸、油酸、棕榈酸和硬脂酸为主。已检出十九种氨基酸,其中七种为人体必需氨基酸,谷氨酸含量最高。桑果中的有机酸包括琥珀酸、乙酸、苹果酸、柠檬酸和酒石酸,可滴定酸含量在0.20%至2.65%之间,黑桑含量较高。维生素方面以维生素C、维生素A及B族维生素为主,矿物质涵盖钙、钾、钠、磷、铁、镁、锌、铜、镍和硒,其中硒含量为苹果的5至20倍。总可溶性固形物含量介于6.2%至25.8%,这些成分共同支持免疫防御、葡萄糖调节及代谢功能。

植物化学与生物活性成分部分重点讨论了多酚、黄酮、花青素、生物碱、多糖、芪类及苯并呋喃等化合物。黄酮类包括黄酮醇、二氢黄酮、花青素与查尔酮。桑色素(morin)可通过AMPK-ULK1/TFEB信号通路促进线粒体自噬,并在帕金森病模型中抑制星形胶质细胞活化与NF-κB。花青素中矢车菊素-3-葡萄糖苷(cyanidin-3-glucoside,C3G)具有抗氧化与抗炎作用,可减轻脑缺血损伤并维持线粒体膜电位。查尔酮类如morachalcone D与E通过激活Nrf2并上调GPX4、CAT和SOD来抑制氧化应激与铁死亡。Diels-Alder型加合物是桑树中一类特殊成分,其中mulberrofuran C抑制Aβ42聚集的能力约为Trolox的三倍,kuwanon G对tau蛋白聚集的抑制率达96%,且部分该类成分对乙酰胆碱酯酶、丁酰胆碱酯酶和BACE1具有抑制作用。苯并呋喃类化合物artoindonesianin O可逆转tau蛋白过度磷酸化并改善突触可塑性,moracin N则通过降低活性氧与亚铁离子恢复抗氧化防御。芪类中的mulberroside A可抑制ERK/JNK/p38信号通路,白藜芦醇(resveratrol)通过PGC-1α通路增强线粒体生物发生,oxyresveratrol对6-OHDA神经毒性具有保护作用。生物碱1-脱氧野尻霉素(1-deoxynojirimycin,DNJ)在胰岛素抵抗细胞中恢复PI3K/AKT信号,降低tau蛋白磷酸化并提高胰岛素降解酶表达。

文章进一步比较了不同提取与分离技术。传统固液萃取(solid-liquid extraction,SLE)仍被广泛使用,但微波辅助萃取(microwave-assisted extraction,MAE)、超声辅助萃取(ultrasonic-assisted extraction,UAE)、超临界流体萃取(supercritical fluid extraction,SFE)、加压液体萃取(pressurized liquid extraction,PLE)、酶辅助萃取(enzymatic-assisted extraction,EAE)与固相萃取(solid-phase extraction,SPE)等现代方法在提高得率与保持化合物稳定性方面更具优势。其中SFE以超临界CO₂为溶剂,对非极性化合物的提取效率比索氏提取高1.15倍,成功用于白桑根皮中α-香树脂醇乙酸酯和叶中β-谷甾醇的提取,但设备成本较高。SPE在花青素分析与香气活性化合物鉴定中应用广泛。超声辅助酶法提取黑桑时,酚类、黄酮与花青素的得率均高于单一方法。分离纯化方面,大孔树脂吸附、硅胶色谱、离子交换色谱、凝胶过滤色谱、制备液相色谱及逆流色谱等技术与气相色谱、高效液相色谱和质谱联用,可实现桑树活性成分的精确鉴定。然而,各方法在规模化、成本及极性适用范围方面仍存在局限。

药理学活性部分以表格形式总结了桑树的多种作用机制。抗氧化活性主要通过清除活性氧、上调谷胱甘肽与超氧化物歧化酶实现;抗炎作用与下调TNF-α、IL-6及抑制NF-κB和MAPK通路有关;抗癌活性涉及caspase激活与p53上调;抗糖尿病活性主要依赖DNJ对α-葡萄糖苷酶的抑制及β细胞保护;肝保护机制包括降低肝酶与抑制脂质过氧化;降血脂活性通过调节脂质代谢并降低低密度脂蛋白与甘油三酯;神经保护作用涉及抗氧化、抗炎及AMPK、Nrf2通路调节;抗菌活性通过破坏细菌膜与抑制酶实现;免疫调节作用则与巨噬细胞刺激及IL-2和IFN-γ分泌有关。

在传统与现代医学应用中,桑树在中医和阿育吠陀体系中用于治疗发热、高血压、肝病和糖尿病。白桑叶具有发汗与润肤作用,根皮“桑白皮”用于咳嗽、哮喘及高血压,并显示抗HIV活性。黑桑在尤纳尼医学中被称为“tut-i-aswad”,被认为具有抗癌功效。现代医学中桑果制剂syrupus mori被英国药典收录,用作调味剂与咽喉含漱液。科学研究正逐步证实其黄酮、花青素和生物碱等成分的药理作用。

神经保护机制部分进一步细化,涵盖抗氧化防御、Aβ聚集抑制、抗炎通路、线粒体与突触保护、铁死亡抑制及血脑屏障通透性等多个层面。桑树中的Diels-Alder型加合物不仅抑制Aβ42纤维形成,还可通过血脑屏障进入中枢神经系统。morachalcone D与moracin N通过维持谷胱甘肽水平、抑制亚铁离子积累和上调GPX4与Nrf2来抑制铁死亡。

工业应用方面,桑树已用于功能性食品与饮料、天然色素、化妆品、制药和生物材料。桑葚糖浆、桑葚酒、桑葚醋及桑葚酶等产品分别具有抗氧化、调节神经炎症和改善胃肠蠕动等功能。桑葚花青素作为天然色素可替代合成染料。化妆品领域利用白藜芦醇与黄酮类化合物开发抗衰老和美白产品。生物材料方面,聚乙烯醇/木薯淀粉膜结合桑葚花青素与月桂酰精氨酸可用于智能食品包装与腐败指示。未来产品包括桑葚奶、桑果粉强化酸奶、能量棒及膳食补充剂。

文章最后指出,桑树产业化仍面临标准化方法缺乏、人体临床试验不足及监管审批障碍等挑战。未来研究应结合基因组学、转录组学、蛋白质组学与代谢组学等组学技术解析活性成分生物合成途径,开展药代动力学研究以明确吸收、分布、代谢与排泄特性,并利用纳米乳、脂质体和聚合物纳米颗粒等递送系统提高生物利用度与靶向性。总体而言,桑树作为一种多功能自然资源,在公共健康、营养品创新与可持续工业中具有重要潜力。

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