黄花菜(Hemerocallis citrina Baroni)，又名金针菜、柠檬萱草，是百合目阿福花科萱草属多年生草本植物，在我国有着悠久的种植历史，栽培广泛。目前，已形成了甘肃庆阳、陕西大荔、湖南祁东、四川渠县、山西大同、河南淮阳六大黄花菜主产区，成为地区标志性产业。黄花菜中含有丰富的碳水化合物、蛋白质、脂类，还含有丰富的微量元素，如钙、锌、镁、锰、铁等[1]。随着现代社会生活条件的不断改善, 研究天然产物中对健康有益的生物活性成分受到学者的广泛关注，黄花菜作为兼有药用价值和食用价值的植物，在开发功能性产品方面具有非常广阔的应用前景。为此，对近年来国内外黄花菜中的生物活性成分及功能研究现状进行综述，以期为今后黄花菜资源的深入开发利用及研究提供理论依据和参考。
1 黄花菜中的生物活性成分
1.1 类黄酮类化合物
类黄酮(flavonoids)是指以2-苯基色原酮为骨架衍生的一类化合物的总称，是重要的植物次生代谢产物。类黄酮参与了植物生长素的运输调节、化学防御和抗氧化等生理过程[2]。从黄花菜花蕾和根中分离得到了一系列类黄酮化合物，包括山奈酚类糖苷、槲皮素类糖苷、异鼠李素类糖苷、芦丁等黄酮醇类衍生物[3-6],金圣草素类糖苷等异黄酮类衍生物[6],查尔酮类衍生物根皮素类糖苷[6]以及二氢黄酮类化合物橙皮苷等[4]。研究发现黄花菜提取物中槲皮素类糖苷含量较高[5]。
1.2 蒽醌类化合物
蒽醌类(anthraquinones)化合物广泛存在于自然界中，在植物的根、叶、花和种子中均有分布，具有抗病原真菌侵染、抵御紫外辐射等作用[7]。蒽醌类化合物以9，10-二蒽酮作为母核，通过不同程度的还原可转化为氧化蒽酚、蒽酮、蒽酚结构。黄花菜中蒽醌类化合物主要存在于根部，含量丰富，包括大黄酚、美决明子素甲醚、美决明子素、芦荟大黄素、2-羟基大黄酚和大黄酸等，还包括新型蒽醌化合物如黄花蒽醌及kwanzoquinones A-G等[8-9]。黄花菜中的蒽醌主要为大黄素型蒽醌，其中大黄酚、美决明子素是黄花菜中蒽醌的主要成分[8]。
1.3 萜类化合物
萜类(terpenoids)化合物是由甲戊二羟酸衍生形成的，分子骨架以异戊二烯为基本结构单元的化合物及其衍生物[10]，是构成植物的香精、树脂、色素等的主要成分。萜类化合物在植物中具有重要作用，如应对胁迫反应、吸引授粉昆虫、增强植物耐热性等[11]。在黄花菜花蕾、茎和根中都存在萜类物质，包括新黄质、紫黄质、叶黄素、13-顺式-叶黄素5, 6-环氧化物、叶黄素5，6-环氧化物、玉米黄质、β-隐黄质、全反式β-胡萝卜素及其顺式异构体等类胡萝卜素类化合物[12]，具有反式双环的新型二萜hemerocallal A[13]和挥发油组分含氧单萜1,8-桉叶素[14]等。
1.4 生物碱类化合物
生物碱(alkaloids)是植物中一类含氮的碱性有机化合物，在植物适应生态环境、抵御病虫害等方面发挥着重要作用，具有镇痛、抗菌及抗炎等生物活性[15]。在黄花菜花蕾、根和叶中含有不同种类的生物碱，包括胆碱[16]，谷氨酰胺类衍生物hemerocallisamine Ⅰ[17]，新型吡咯生物碱hemerocallisamine Ⅱ[17]，新型γ-内酰胺衍生物hemerocallisamine Ⅲ-Ⅶ和hemerominor A-H[17-19]。有研究表明黄花菜中含有秋水仙碱[20]，但有学者对黄花菜中分离得到的化合物进行了高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱定性鉴定，并未发现秋水仙碱，而是得到了分子式为C23H22N20的化合物，推测可能是一种含双氮的生物碱[21]。后续研究表明，黄花菜中不存在秋水仙碱生物合成途径中的中间代谢产物[22]。
1.5 甾体皂苷类化合物
甾体皂苷(steroidal saponins)是以环戊烷多氢菲为母核，由甾体皂苷元和糖基缩合而成的糖基皂苷，分子中含有多个羟基，大多在C—3位有羟基取代，广泛存在于单子叶植物中，具有抗癌、抗菌消炎、降低血压等多种生物活性[23]。KONISHI等[24]从黄花菜花蕾中提取分离得到两种甾体皂苷，通过核磁共振等分析方法确定分别为24S-羟基-新托克皂苷元1-O-α-L-阿拉伯吡喃糖基24-O-β-D-吡喃葡萄糖苷和异万年青皂苷元3-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→3)[β-D-吡喃木糖基-(1→2)]-β-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-β-D-吡喃半乳糖苷，并命名为hemeroside A和hemeroside B。
1.6 酚酸类化合物
酚酸类(phenolic acids)化合物泛指在一个苯环上有多个酚羟基取代的芳香羧酸类化合物，通常在植物中以酰胺、酯或糖苷形式存在，少部分以游离形式存在，在植物种子发育、开花、果实发育及成熟过程中具有重要作用[25]。黄花菜花蕾中的酚酸类化合物主要为绿原酸及其衍生物，包括绿原酸、绿原酸甲酯、咖啡酰奎尼酸、对香豆酰奎尼酸、阿魏酰奎尼酸以及4-反式-O-正丁基咖啡酰奎尼酸酯等[6, 26]，其中绿原酸甲酯及绿原酸的含量相对较高。
黄花菜中主要的生物活性成分的提取、分离鉴定方法及含量等如表1所示。
表1 黄花菜中主要的生物活性成分
Table 1 The main bioactive components in daylily
种类来源及品种组织部位提取方法分离鉴定方法含量/(mg·kg-1)化合物名称美国密歇根州Hemerocallis cv.Stel-la de Oro[3]花蕾己烷、乙酸乙酯、甲醇依次提取JAIGEL-C18柱高效液相色谱;紫外光谱;1H和13C核磁共振;FAB质谱1.11.72.54.223.913.04.6山奈酚3-O-α-L-阿拉伯吡喃糖苷山奈酚3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷槲皮素3-O-β-D-吡喃木糖苷槲皮素3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷槲皮素3-O-α-L-鼠李吡喃糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖苷根皮素2′-O-β-D-吡喃葡萄糖苷异鼠李素-3-O-β-D-吡喃葡糖苷类黄酮类北京Hemerocallis Citrina[4]花蕾25 ℃下75%乙醇浸泡12 h,提取3次Purospher STAR RP-18柱高效液相色谱6.72.3芦丁橙皮苷北京Hemerocallis fulva[5]花蕾70%乙醇Sephadex LH-20柱层析;ESI质谱;1H和13C核磁共振208654槲皮素-3-O-芸香糖苷槲皮素槲皮素-3-O-吡喃木糖苷金丝桃苷异槲皮苷蒽醌类浙江天目山Hemerocallis citrina Baroni[8]根95%乙醇回流提取3次薄层色谱;紫外光谱;红外光谱;质谱;1H和13C核磁共振4007001 000150100蒽醌大黄酚美决明子素甲醚美决明子素芦荟大黄素黄花蒽醌(2, 8 -二羟基-1-甲氧基-3-羟甲基-9, 1 0 -蒽醌)美国密歇根州Hemerocallis fulva ‘Kwanzo’ [9]根正己烷、乙酸乙酯、甲醇依次提取JAIGEL-C18柱高效液相色谱;Sephadex LH-20柱色谱;EI和FAB质谱;1H和13C核磁共振5.55.511.42.71.90.57.33.23.2kwanzoquinones Akwanzoquinones Bkwanzoquinones Ckwanzoquinones Dkwanzoquinones Ekwanzoquinones Fkwanzoquinones G2-羟基大黄酚大黄酸
续表1
种类来源及品种组织部位提取方法分离鉴定方法含量/(mg·kg-1)化合物名称萜类台湾Hemerocallis disticha[12]花蕾V(己烷)∶V(乙醇)∶V(丙酮)∶V(甲苯)=10∶6∶7∶7混合提取YMC Carotenoid C30柱高效液相色谱;紫外光谱新黄质紫黄质叶黄素13-顺式-叶黄素5, 6-环氧化物叶黄素5,6-环氧化物玉米黄质β-隐黄质全反式β-胡萝卜素广西灵川Hemerocallis fulva (L.) L[13]根95%乙醇、氯仿、正丁醇依次提取硅胶60H和MCI gel CHP20P柱层析;红外光谱;1H和13C核磁共振hemerocallal A波兰卢布林Hemerocallis citrina Baroni[14]花蕾、叶、茎水蒸气蒸馏4 hFID气相色谱;DSQ II质谱1,8-桉叶素日本奈良Hemerocallis fulva var.kwanso, H.fla-va, H.minor[18]花蕾甲醇回流提取3次,持续3 hCOSMOSIL 5C18-MS-II柱高效液相色谱;Sephadex LH-20柱层析;红外光谱;紫外光谱;1H和13C核磁共振24.39.31.74.7hemerocallisamines IVhemerocallisamines Vhemerocallisamines VIhemerocallisamines VII生物碱山西长治Hemerocallis minor Mill.[19]根90%乙醇提取6次Agilent C18柱高效液相色谱;光谱;ESI和HR-ESI质谱;1H和13C核磁共振;2.63.53.25.16.11.30.30.5hemerominor Ahemerominor Bhemerominor Chemerominor Dhemerominor Ehemerominor Fhemerominor Ghemerominor H甾体皂苷日本志贺Hemerocallis fulva var.kwanso[24]花蕾甲醇Sephadex LH-20柱层析;红外光谱;FAB质谱;1H和13C核磁共振106hemeroside Ahemeroside B酚酸类台湾台东Hemerocallis fulva L.[6]花蕾60 ℃下80%乙醇浸泡过夜ACQUITY BEH C18柱高效液相色谱;红外光谱;紫外光谱;ESI和HRESI质谱;1H和13C核磁共振3.8951796.48.54-反式-O-正丁基咖啡酰奎尼酸酯绿原酸甲酯绿原酸4-咖啡酰奎尼酸5-咖啡酰奎尼酸湖南祁东Hemerocallis[26]花蕾50 ℃下70%甲醇提取50 min Luna phenylhexyl柱液相色谱;ESI质谱咖啡酰奎尼酸对香豆酰奎尼酸阿魏酰奎尼酸
2 黄花菜的主要生物活性功能
2.1 抗氧化作用
当自由基在机体内过量积累时会造成细胞的氧化损伤和过快衰老，导致多种疾病的发生。黄花菜提取物中黄酮类、萜类及多糖组分可表现出显著的抗氧化活性。BOR等[27]发现新鲜黄花菜和干黄花菜水提物对DPPH自由基清除率分别为(17.1±0.6)%和(22.5±0.5)%。WU等[28]发现黄花菜提取物中富含酚酸和类黄酮，可减轻高糖诱导的人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells, HUVE)的氧化损伤。HSU等[29]利用超临界流体二氧化碳提取黄花菜中的叶黄素和玉米黄质，提取物质量浓度在高于0.9 mg/mL时表现出较强的DPPH自由基清除能力。张宁等[30]从黄花菜中提取粗多糖，发现其对过氧化氢和羟自由基的清除率可达到92.94%、84.58%。陆海勤等[31]发现黄花菜多糖提取物在1.0 mg/mL时清除超氧阴离子自由基和羟自由基能力分别为66.93%、70.61%。TAGUCHI等[32]研究了黄花菜粗提取物的生物活性，发现提取物在体外以剂量依赖的方式清除过氧化氢及紫外光系统产生的羟自由基。
2.2 抗肿瘤作用
黄花菜提取物中秋水仙碱、蒽醌及多糖类化合物可以发挥抗肿瘤作用。何成雄[33]研究了黄花菜水提取液对人真皮成纤维细胞增殖的影响，发现黄花菜提取物处理组成纤维细胞数目明显下降，且抑制增殖效果与提取液浓度成正相关。CICHEWICZ等[34]报道黄花菜根甲醇提取物中蒽醌类化合物可以抑制乳腺癌和肺癌细胞的增殖，并且维生素C和维生素E可以增强蒽醌对结肠癌细胞和中枢神经系统癌细胞的细胞毒性作用，导致细胞活力下降，但不能抑制拓扑异构酶活性。OU等[35]采用80%乙醇提取制备了黄花菜多糖，发现1.6 g/kg黄花菜多糖对小鼠S180肿瘤细胞的抑制率可达到38.54%，认为其可能调节了血清中白细胞介素-2(interleukin-2, IL-2)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF-α)的水平，进而增强机体免疫力，发挥抗肿瘤作用。
2.3 抗抑郁作用
中医记载黄花菜能够使人心安神定，忘却暂时的烦恼与忧愁，调解低落情绪，故又得名忘忧草。黄花菜中具有抗抑郁作用的主要生物活性成分是黄酮类化合物。LIN等[36]通过建立大鼠抑郁模型研究黄花菜提取物芦丁对大鼠活动的影响，在强迫游泳实验中发现大鼠静止时间显著减少。XU等[37]对大鼠进行了蔗糖偏好实验和旷场实验，研究表明含量为40 mg/kg的黄花菜总酚提取物可通过影响大鼠单胺类神经递质水平，并降低皮质醇含量来发挥抗抑郁作用。LI等[38]通过脂多糖诱导的抑郁模型小鼠对黄花菜提取物进行评价，发现其可能通过抑制核因子κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)信号通路发挥抗抑郁作用。XU等[39]通过建立模拟微重力大鼠抑郁模型，并给大鼠灌胃黄花菜醇提取物来研究黄花菜的抗抑郁作用，结果表明，黄花菜主要通过影响色氨酸代谢、谷氨酸代谢、苯丙氨酸代谢和能量代谢等发挥抗抑郁作用。
2.4 改善睡眠及镇静作用
睡眠是影响人体健康的重要因素，良好的睡眠有助于机体减轻疲劳、增强免疫力、调节情绪及改善认知功能等。杜秉健[40]研究发现黄花菜提取物在腹腔给药方式下，对小鼠具有促睡眠活性，起作用的主要成分为芦丁和橙皮苷。潘炘[41]研究发现黄花菜提取物对戊巴比妥钠催眠小鼠具有延长睡眠作用，并且呈现剂量依赖性关系，表明提取物对小鼠具有良好的改善睡眠作用。黄花菜提取物同时具有镇静作用。卢兰芳[42]用0.01 mg/g的黄花菜浸膏对小鼠进行灌胃，发现给药后15 min产生镇静效果，60 min时作用达到高峰，120 min后作用逐渐下降。HSIEH等[43]探究了黄花菜根提取物对大鼠运动行为的影响，发现使用1.0 g/kg剂量醇提物处理时大鼠活动次数显著减少，表明黄花菜具有一定的镇静作用。
2.5 抗菌作用
黄花菜提取物中蒽醌类、黄酮类及萜类成分具有抗菌作用。SARG等[16]对黄花菜氯仿提取物进行了分离和分析，得到了大黄酚、甲基大黄酸、l，8-二羟基-3-甲氧基-蒽醌和大黄酸等物质，发现提取物中蒽醌类化合物对大肠杆菌、铜绿假单胞菌具有良好的抑制效果。詹利生等[44]发现黄花菜中黄酮类化合物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌均有一定的抑制作用，并且随作用时间的延长杀菌效果明显提高。SZEWCZYK等[14]从不同品种黄花菜中提取了精油，发现精油主要成分是含氧单萜1,8-桉叶素，并且含有大量的未知成分，对革兰氏阴性菌表现出较强的抗菌作用。
2.6 抗炎作用
黄花菜提取物具有一定的抗炎作用。LIU等[45]通过建立慢性不可预见性轻度应激模型，探究黄花菜乙醇提取物对大鼠额叶皮质和海马区IL-1β、IL-6和TNF-α的表达水平的影响，发现提取物可能是通过改善单胺和神经营养因子系统来表现抗炎作用。LI等[38]在对小鼠进行的8周慢性毒性实验研究发现，黄花菜醇提取物可以显著降低小鼠额叶前皮质促炎细胞因子诱导性一氧化氮合酶(inducible nitricoxide synthase, iNOS)和环氧化酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)的表达水平。KAO等[46]发现不同成熟度的黄花菜醇提取物对巨噬细胞一氧化氮生成具有抑制作用，但是随黄花菜成熟度的增加抑制活性逐渐降低，其中表没食子儿茶素没食子酸酯和表儿茶素可能是主要抗炎活性成分。
2.7 护肝作用
黄花菜提取物中黄酮类化合物具有护肝作用。黄红焰等[47]通过建立四氯化碳肝纤维化模型探究黄花菜中黄酮苷等活性成分对大鼠肝功能的影响，研究结果表明，黄酮苷组减弱了大鼠体质量和肝脏质量的下降，并且抑制了血清丙氨酸转移酶的升高，表现出改善机体状态维持正常肝脏功能的作用。沈楠等[48]研究发现黄花菜总黄酮提取物可以改善四氯化碳诱导的大鼠肝纤维化，减轻氧化应激反应从而保护肝功能。该团队还报道了通过建立过氧化氢诱导的体外肝细胞氧化损伤模型探究黄花菜提取物对人正常肝细胞(normal liver cells, HL-7702)氧化损伤的改善作用，发现黄花菜总黄酮可以抑制脂肪酸的合成，从而减少活性氧的增加，减轻肝细胞氧化损伤[49]。
2.8 其他作用
黄花菜提取物具有预防退行性神经疾病及神经保护作用。MATSUMOTO等[18]从黄花菜甲醇提取物中分离得到的新生物碱γ-内酰胺衍生物在体外对大鼠嗜铬细胞瘤细胞系神经元分化模型中β-淀粉样蛋白42(amyloid β-protein 42, Aβ 42)的聚集有显著的抑制作用，表明其有可能预防神经退行性疾病。TIAN等[50]报道了黄花菜提取物对皮质酮和谷氨酸诱导的大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞(pheochromocytoma cells, PC12)损伤具有神经保护作用，并存在一定的剂量依赖关系，其中起主要作用的成分是酚酸衍生物与类黄酮，但两者以不同的方式调节神经递质的释放。
目前，黄花菜的生物活性功能主要是通过其提取物进行研究的，其功能及作用机制等如表2所示。
表2 黄花菜的主要生物活性功能
Table 2 The main bioactive functions of daylily
功能组织部位提取方法作用机制抗氧化 花蕾花蕾花蕾花蕾25 ℃下75%乙醇和水提取12 h85℃、60 MPa下用超临界CO2提取4 ℃下80%乙醇提取过夜4℃下无水乙醇提取24 h提高HUVE细胞谷胱甘肽含量[28]清除DPPH、超氧阴离子、羟自由基[29]清除过氧化氢、羟自由基[30]清除DPPH、超氧阴离子、羟自由基[31]抗肿瘤 花蕾根花蕾水甲醇85℃下80%乙醇回流提取6 h秋水仙碱作用于成纤维细胞的微管束蛋白系统,抑制细胞的有丝分裂[33]诱导癌细胞分化从而抑制增殖[34]抑制S180肿瘤细胞增殖[35]抗抑郁 花蕾花蕾花蕾花蕾95%乙醇超声提取3 h90%乙醇、70%乙醇依次提取2、1 h25 ℃下75%乙醇超声回流提取4 h80%乙醇提取3次,每次1 h降低单胺氧化酶的活性,提高突触中神经递质5-羟色胺、去甲肾上腺素和多巴胺水平[36]提高海马和额叶皮质单胺类神经递质水平[37]抑制NF-κB信号通路[38]调节氨基酸及能量代谢[39]改善睡眠及镇静 花蕾花蕾根25 ℃下75%乙醇提取12 h乙醇、水摇床过夜提取50%乙醇浸泡提取增加小鼠睡眠时间[40]增加小鼠睡眠时间[41]降低大鼠皮质和脑干中儿茶酚胺的活性,从而减少大鼠活动次数[43]抗菌 根花蕾花蕾、叶、茎95%乙醇、氯仿依次提取95%乙醇、75%乙醇依次提取2、1 h水蒸气蒸馏4 h抑制大肠杆菌、铜绿假单胞菌[16]抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌[44]抑制金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌[14]抗炎 花蕾花蕾25 ℃下75%乙醇超声回流提取4 h95%乙醇提取24 h降低小鼠额叶前皮质促炎细胞因子含量[38]抑制小鼠巨噬细胞一氧化氮产生[46]护肝 花蕾花蕾70%乙醇加热回流提取4 h70%乙醇加热回流提取4 h减少纤维化转化生长因子-β1含量,提高超氧化物歧化酶活性[48]降低肝X受体α、脂肪酸合酶mRNA基因和蛋白的表达[49]其他 花蕾花蕾用甲醇回流提取3次,持续3 h90%乙醇、70%乙醇依次回流提取减少大鼠PC12细胞Aβ 42的生成[18]提高5-羟色胺、乙酰胆碱和多巴胺水平[50]
3 结语与展望
国内外研究表明，黄花菜作为传统药食两用蔬菜，含有类黄酮类、蒽醌类、萜类、生物碱、甾体皂苷和酚酸类等多种生物活性成分，这些成分具有抗氧化、抗肿瘤、抗抑郁、改善睡眠及镇静、抗菌、抗炎和护肝等有益功能，在开发功能性产品、推动产业发展方面具有极大的应用前景。但是，目前关于黄花菜中的生物活性成分研究不够系统，黄花菜中具有的保健功能及发挥作用的具体成分，以及相关的作用机制还有待进行更深入的探索。对黄花菜中生物活性成分进行分离鉴定，进一步分析其结构与功能的关系，探究其对健康的有益影响及潜在机制，评价其在功能性产品中发挥作用的安全剂量将是未来研究的主要方向。今后应该加强此方面的研究工作，充分发掘黄花菜的潜在食用及医疗保健价值，这对促进黄花菜资源的高效开发及综合利用具有重要意义。
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