莴苣(Lactuca sativa)为菊科莴苣属一年生或二年生草本作物。原产于地中海沿岸，经过长期传播，目前已在世界各地栽培，其味道鲜美，口感爽脆，是世界上消费最广泛的蔬菜之一[1]。
莴苣作为药食同源类植物，富含多种维生素及矿物质、叶酸、纤维素等营养成分，并含有机酸、类胡萝卜素、酚类、甘露醇、萜类(三萜类和倍半萜类)等功能成分[2]。近年，体外和体内研究表明，莴苣中的活性物质具有抗炎、降血脂和抗糖尿病等功效[3]，其营养成分和生理功能因莴苣类型而异。目前，我国的莴苣产品还处于鲜切、速冻、腌制等初级食品加工阶段，缺乏医药及保健食品等精深加工。随着莴苣在世界范围内的普及，有必要系统了解莴苣的功能成分和生理活性。本文对近年的叶用莴苣、茎用莴苣以及莴苣籽的功能性成分、生物活性的研究成果进行了总结归纳，以期为莴苣活性成分的深入认识提供理论支撑，并为莴苣产品的高附加值开发及应用提供依据。
1 莴苣类型及功能成分
1.1 莴苣类型
由于不同国家和地区对莴苣品种的喜好不同，其在培育和种植过程中发生了演变。目前莴苣主要分为茎用莴苣和叶用莴苣两大类型。茎用莴苣在我国较受欢迎，而叶用莴苣在国外更多食用。另外，根据莴苣的形态学特征及食用部位不同，也可将莴苣分为以下6种类型：结球生菜、奶油生菜、散叶生菜、罗马生菜、莴笋和莴苣籽[4]。鉴于莴苣是一个总称，为便于区别，本文把叶用类莴苣简称为生菜，茎用类莴苣简称为莴笋，油用莴苣称为莴苣籽。
生菜是世界上消费量较大、种植非常广泛的叶用蔬菜，原产于地中海沿岸，是欧洲三大无土栽培蔬菜之一[5]，近年来也逐渐成为我国蔬菜的主栽类型之一。因叶绿素和花青素含量的不同，生菜可分为绿色和紫色，其中绿色为主食品种，随着消费者对多元品种的需求性日益增强，紫色生菜以其独特的叶色形态，在生食色拉中越来越受到青睐[6]。
茎用莴苣是菊科、莴苣属、莴苣种中能构成肉质嫩茎的变种，别称莴苣、莴笋、莴苣笋、香笋等[7]。
1.2 莴苣的主要功能成分
1.2.1 多糖
多糖属于机体能量供应的营养物质，同时参与维持机体的多种生理功能[8]。相比于一些食药同源植物，目前对莴苣多糖的研究很少。NIE等[9]对莴苣粗多糖(stem lettuce polysaccharide,SLP)进行提取，当提取温度95 ℃，提取时间3.3 h，提取料液比1∶25(g∶mL)时莴苣多糖的提取率为20.89%。分离纯化得到SLP-1和SLP-2两个组分，SLP-1分子质量为90 kDa，单糖组成为半乳糖醛酸、半乳糖和阿拉伯糖，摩尔比为17.6∶41.7∶33.9。SLP-2分子质量为44 kDa，单糖组成为甘露糖、半乳糖醛酸、半乳糖和阿拉伯糖，摩尔比为11.5∶69.5∶9.3∶8.2。SLP单糖(摩尔比)由甘露糖(1.2)、核糖(1.6)、鼠李糖(1.0)、半乳糖醛酸(49.2)、葡萄糖(0.8)、半乳糖(23.3)以及阿拉伯糖(22.9)组成，其中以半乳糖醛酸、半乳糖和阿拉伯糖为主[10]。SLP、SLP-1、SLP-2组分的总糖含量分别为67.53%、81.7%、86.3%，由此可见莴苣中多糖含量较高。但是目前对莴苣多糖高级精细结构的表征仍未见研究报道。
1.2.2 酚类
1.2.2.1 酚酸和黄酮类
生菜中常见的酚酸有咖啡酸、绿原酸及其衍生物。KIM等[3]发现生菜中总酚酸含量介于0.2～2.0 mg/g FW或4～40 mg/g DW(FW表示湿重，DW表示干重)。与绿色生菜相比(0.6 mg/g FW 或12 mg/g DW)，红色生菜中酚酸含量较高(1.8 mg/g FW或36 mg/g DW)，主要以咖啡酸衍生物为主。KIM等[11]对莴苣叶提取物与莴苣籽提取物中的酚酸含量进行测定发现，主要酚类物质为咖啡酸、绿原酸和菊苣酸等，且莴苣籽提取物酚类含量较高。而PEPE等[12]研究发现生菜提取物中的主要酚类化合物是单/二咖啡酰基酒石酸、单/二咖啡酰基奎宁酸、槲皮素3-丙二糖苷、槲皮素3-葡萄糖苷、花青素3-丙二糖苷以及未知的酚酸酯[13]。
XU等[14]从莴苣籽中分离得到1种新的黄酮醇苷，即莴苣黄酮苷A，同时分离出japonicin A、异槲皮素和咖啡酸3种已知化合物，其中japonicin A为首次从莴苣属植物中分离得到。贺绍琴[15]从莴苣籽中鉴定得到26个化合物，主要为黄酮(苷)、苯丙素等类型化合物，其中11个化合物首次从莴苣属植物中分离得到，分别为咖啡酸胆碱酯、绿原酸乙酯、绿原酸甲酯、3,4-O-二咖酰奎宁酸甲酯、3,4-O-二咖酰奎宁酸乙酯、3,5-O-二咖酰奎宁酸甲酯、4,5-O-二咖酰奎宁酸甲酯、4,5-O-二咖酰奎宁酸乙酯、4,5-吲哚-3-甲醛、香草酸和邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯。另外KIM等[3]发现莴苣中常见的黄酮类成分包括槲皮素、山奈酚衍生物和黄酮木犀草素。
1.2.2.2 花青素
花青素是植物中最大的一类水溶性类黄酮化合物，广泛分布于植物界中[16]。在莴苣中，花青素主要呈紫色[17]。莴苣中花青素主要类型为矢车菊素，不同莴苣品种花青素含量差异较大，含量为3.665～1 496.934 nmol/g FW，一般情况下花青素含量与其组织颜色深浅呈正相关[16]。据报道，莴苣叶片组织中总花青素含量为0.50～127.28 mg/100g DW，红叶生菜和红叶莴笋中的总酚含量高于绿叶莴笋和绿叶生菜，这可能是因为红色生菜花青素含量更高[3，5]。BAEK等[18]通过红蓝光成像法测定生菜中花青素-3-葡萄糖苷、芍药苷-3-葡萄糖苷、飞花苷-3-葡萄糖苷的含量，发现花青素-3-葡萄糖苷含量最高，总花青素含量为0.314 5 mg/L。
1.2.3 萜类化合物
1.2.3.1 倍半萜类
莴苣中倍半萜类含量丰富，莴笋、生菜和莴笋根中均含有倍半萜类化合物。倍半萜内酯是莴苣具有苦味的原因，山莴苣素、山莴苣苦素、8-脱氧莴苣苦素和11β,13-二氢山莴苣苦素是其主要苦味成分[19]。MICHALSKA等[20]从莴笋中得到了山莴苣素、山莴苣苦素、11β,13-二氢山莴苣苦素、9α-hydroxy-zaluzanin C等13种倍半萜类化合物。MICHALSKA等[7]最先发现不能食用的莴笋根的水提物中含有倍半萜内酯，并对21种已知倍半萜内酯进行了分离鉴定，发现倍半萜内酯主要为莴苣苷A(占40%以上)。HUANG等[21]从莴笋中分离得到1个新型的桉烷内酯类化合物：1β-O-β-D-葡萄糖基-15-O-(p-甲氧基苯基乙酰基)-5α,6β H-桉烷-3,11(13)-二烯-12,6α-内酯。HAN等[22]从莴笋中鉴定了2个新的桉烷倍半萜内酯：1β-O-β-D-葡萄糖基-4α-羟基-5α,6β,11β H-桉烷-12,6α-内酯和1β-羟基-15-O-(p-甲氧基苯基乙酰基) -5α,6β,11β H-桉烷-3-烯-12,6α-内酯。HAN 等[23]从莴笋中得到3个新的倍半萜类化合物(图1中1～3)及其他8个已知的倍半萜类(图1中4～11)，结构式如图1所示。
ARARUNA等[24]从生菜中得到3,14-二羟基-11,13-二氢化木香烃内酯和8-羟甲基-15-脱氧-山莴苣素。基于高效液相色谱偶联广电二级陈列管检测器分析，BEHARAV等[25]从生菜中发现了莴苣苷A和B等8种倍半萜内酯，生菜根的倍半萜内酯的总含量明显高于生菜叶。莴笋和生菜均存在山莴苣素、山莴苣苦素、8-脱氧莴苣苦素和11β,13-二氢山莴苣苦素等倍半萜内酯。莴苣中已发现的倍半萜类化合物见表1。
图1 莴苣部分倍半萜类结构
Fig.1 Partial sesquiterpenoid structure of Lactuca sativa
表1 莴苣中的倍半萜类化合物
Table 1 Sesquiterpenoids from Lactuca sativa
物质名称来源部位参考文献山莴苣素莴笋[19]山莴苣苦素莴笋[19]8-脱氧莴苣苦素莴笋[19]11β,13-二氢山莴苣苦素莴笋[19]9α-hydroxy-zaluzanin C莴笋[20]莴苣苷A莴笋[20]11β,13-二氢衍生物莴笋[20]11β,13-二氢莴苣苦素苷莴笋[20]11β,13-二氢水杨酸苷莴笋[20]甲基化的山莴苣苦素莴笋[20]10β,14-二羟基-10(14),11β(13)-四氢-8,9-二氢-3-脱氧中美菊素C-10-O-β-吡喃葡萄糖苷莴笋[20]3β,14-二羟基-11β,13-二氢木香内酯-3-O-β-吡喃葡萄糖苷莴笋[20]菊苣苷B莴笋[20]3β,14-二羟基-11 β,13-木香烯内酯-3-O-β-葡萄糖苷莴笋[20]甲基13 β-(β-含氧葡萄糖基) -6α-羟基桉烷倍半萜-1(2),4(15),11(13) -三烯-12-酸酯莴笋[20]1β-O-β-D-葡萄糖基-15-O-(p-甲氧基苯基乙酰基) -5α, 6βH-桉烷-3, 11 (13)-二烯-12, 6α-内酯莴笋[21]3,14-二羟基11,13-二氢木香内酯莴笋[23]8-羟甲基-15-脱氧-山莴苣素莴笋[23]10β,14-二羟基-11β H-桉烷-4(15) -烯-12,6α-内酯生菜[24]1β-羟基-5 α,6 β H-桉烷-3-烯-12,6 α-内酯生菜[24]crepidiaside B生菜[25]jacquinelin生菜[25]葡糖苷-乳糖苷A生菜[25]
1.2.3.2 三萜类
三萜类是植物中最大的天然功能化合物，三萜主要以三萜糖苷的形式存在，称为皂苷。CHOI等[26]在莴苣叶和根中确定了12种三萜：4种游离形式的三萜、7种乙酸酯化的三萜和1种未知的乙酸三萜，其中游离三萜包括β-香树脂醇、α-香树脂醇、羽扇豆醇和蒲公英甾醇；乙酸酯化的三萜包括α-香树脂醇乙酸酯、β-香树脂醇乙酸酯、羽扇豆醇乙酸酯、蒲公英萜醇乙酸酯、ψ-蒲公英甾醇乙酸酯、蒲公英甾醇乙酸酯和香叶醇乙酸酯，并且乙酸酯化三萜的含量普遍高于游离型三萜。酯化三萜的生物合成是通过氧化角鲨烯环化酶的作用而发生的，该酶从2,3-氧化角鲨烯生成各种类型的三萜。在莴苣植物中鉴定出结构多样的游离三萜和酯化三萜，并鉴定了5个氧化角鲨烯环化酶基因。莴苣中存在多种三萜烯被认为是莴苣植物中重要的次生代谢物，可能具有深远的生物学效应。
2 莴苣的生理活性
目前国内外对生菜、莴笋以及莴苣籽的研究表明;莴苣具有抗氧化、免疫调节、抗炎、抗肿瘤、降血糖、降血脂、助眠和抗焦虑等多种功效(表2)。
表2 莴苣不同部位及其生物活性
Table 2 Biological activities of different parts of Lactuca sativa
生物活性物质生理活性部位 参考文献类黄酮抗氧化红色生菜[27-28]花青素抗氧化、降胆固醇红色生菜[27] α-生育酚降低胆固醇红叶莴笋[27] β-胡萝卜素降低胆固醇生菜、莴笋[29] 抗坏血酸抗直肠癌生菜[29]多酚抗炎、抗氧化绿色生菜[12] [2][30] 多酚抗糖尿病莴笋[31-32] 酚酸抗肥胖、降血糖、降血脂生菜[33]倍半萜内酯抗结肠癌、前列腺癌生菜[34]多酚降低胆固醇、降低冠心病生菜[35]多酚抗焦虑莴笋茎、叶[36] 多酚抗抑郁、镇痛、抗炎莴苣籽[37] 多酚抗氧化、镇静催眠莴苣籽[11][38]三萜类、皂苷镇静催眠、抗炎莴苣籽、叶[37][39]酚酸降血脂莴苣籽[28]
2.1 抗氧化
富含酚酸和类黄酮的食物能够清除自由基，抑制氧化机制，莴苣的抗氧化活性主要取决于酚类化合物的成分及含量，主要是咖啡酸衍生物和黄酮醇[40]。CALDWELL等[13]发现莴苣提取物中含有较高过氧自由基清除活性的化合物，主要为酚类化合物。贺绍琴[15]对莴苣籽的提取物和不同极性部位做了抗氧化活性筛选，结果显示莴苣籽的二氯甲烷部位，乙酸乙酯部位和正丁醇部位有较好的抗氧化活性。GARG等[41]研究了莴苣叶甲醇提取物对伤寒沙门氏菌氧化损伤的体外抑制作用，以及对体内过氧化氢酶和超氧化物歧化酶产生的影响。通过用硫代巴比妥酸活性物质测定雄性白化大鼠血液和大脑的脂质过氧化水平，结果表明莴苣提取物在体内和体外均显示出显著的抗氧化潜能。杜鹃[42]用紫外分光光度法测定莴苣黄酮对脱氧核糖-铁体系产生的羟自由基 (·OH) 的清除作用，以硫代巴比妥酸法测定莴苣黄酮对H2O2诱导的小鼠肝脏组织脂质过氧化影响，以分光光度法测定莴苣黄酮对H2O2诱导的红细胞氧化溶血的抑制作用，结果显示莴苣黄酮能有效清除·OH，而蒙山莴苣的总黄酮也具有清除自由基的能力[43]，因此莴苣黄酮具有较好的体外抗氧化活性。但是，莴苣不同部位提取物之间的抗氧化能力比较和其相关作用机制还需进一步研究。
2.2 增强免疫
NIE等[44]通过使用不同质量浓度的莴苣茎水溶性多糖处理小鼠巨噬细胞RAW264.7，结果显示其可以显著提高巨噬细胞的活力和吞噬能力，刺激巨噬细胞分泌产生NO，表明莴苣茎水溶性多糖可以通过激活巨噬细胞起到免疫调节功能，当给药质量浓度为50 μg/mL时，细胞存活率和吞噬指数最高。当前对多糖的免疫调节作用研究很多，但是对莴苣多糖的免疫作用研究还很少，并且只是体外细胞实验，需要进一步采用动物模型及其作用机制进行深入探究。
2.3 抗炎
ARARUNA 等[24]从莴苣提取物中分离得到3,14-二羟基-11,13-二氢化木香烃内酯和8-羟甲基-15-脱氧山莴苣素，这2个化合物在角叉菜胶诱导大鼠后爪水肿体内抗炎活性实验中均表现出阳性，证明了莴苣中的萜类物质对小鼠具有很好的抗炎活性，这与CHOI等[26]的研究类似。另有研究表明，生菜提取物的酚类物质也具有一定的抗炎活性，PEPE等[12]发现生菜提取物可以显著降低大肠杆菌脂多糖刺激的J774A.1巨噬细胞，活性氧、NO、诱导型一氧化氮合酶和环氧合酶-2的表达，减少促炎介质的释放。莴苣籽醇提物对大鼠也具有镇痛、消炎的作用[37]。但是具体起到抗炎作用的单体物质及作用机理还需进一步探明，应不断发掘它们在分子和细胞水平上进一步研究的潜力，以期成为治疗炎症的新的先导化合物。
2.4 抗肿瘤
根据世界卫生组织国际癌症研究机构发布的2020年全球最新癌症数据显示，肺癌是导致癌症死亡的主要原因(占全球癌症死亡总数的18%)，也是中国的第一大癌症。BRENNAN等[45]通过饮食模式和特定饮食营养素在非吸烟者肺癌病因中临床实验，研究了莴笋对肺癌的保护作用，结果显示，每天食用莴笋的非吸烟者以及每周食用莴苣4～5次的受试者，其肺癌发生率均显著降低。ZHOU等[46]发现低氮条件下的莴苣酚类提取物与充足氮条件下的莴苣酚提取物相比，通过在一定程度上干扰细胞周期和诱导细胞凋亡，对Caco-2细胞具有更好的抗增殖作用。高效液相色谱和相关分析表明，莴笋酚类物质具有较好的抗癌活性，这不仅与莴笋中酚类物质含量的增加有关，还与槲皮素在总酚类物质中所占比例的增加有关。但是具体的抗肿瘤成分及作用机理仍需进一步探明。
2.5 降血糖
高血糖是全球常见慢性疾病之一，高血糖将会引起很多并发症，严重者会转化成糖尿病及大血管症等。CHENG等[32]从红叶莴苣中提取了一种富含多酚的水相提取物(rutger scarlet lettuce extracts,RSLE)，研究了RSLE对大鼠肝癌细胞中葡萄糖生成以及肿瘤坏死因子α依赖性胰岛素活性的体外抑制作用。通过对高脂饮食诱导的肥胖小鼠口服RSLE体内实验，经糖耐量和胰岛素耐量测定，探究其对大鼠肝癌细胞中葡萄糖生成的抑制作用。结果表明，RSLE可改善糖代谢和减少肝脏中的脂质积累。因此，RSLE 在体外和体内均显示出抗糖尿病作用，并能改善脂肪肝和葡萄糖代谢的代谢综合症。CHADCHAN 等[31]研究了莴苣叶水提物对四氧嘧啶诱导的雄性糖尿病大鼠的降血糖作用。结果表明，无论是急性还是亚慢性补充莴苣水提物，对糖尿病大鼠都显示了更大的糖耐量和降血糖作用。因此，莴苣叶水提物可以开发成降血糖的医药或保健食品，但同样需对其水提物的成分及作用机制进行更多研究。
2.6 降血脂
HASSANPOUR等[28]采用为期12周的安慰剂对照和随机临床的双盲法试验，研究了长期服用莴苣籽乙醇提取物对高脂血症患者的降血脂潜力。数据表明，莴苣籽提取物具有很好的降血脂功能，可作为高脂血症患者的潜在干预措施。莴苣提取物的降血脂活性成分可能为酚酸、类黄酮和花青素类等物质[3]。
2.7 助眠和抗焦虑
近年，有学者发现莴苣的提取物具有改善睡眠的作用。HOSSEINI等[47]研究了莴苣醇提取物的助眠作用，在戊巴比妥钠药物注射前30 min，将莴苣醇提取物及其分部萃取的水组分、乙酸乙酯组分和正丁醇组分分别灌胃给药，结果表明正丁醇组分是唯一能增加睡眠时间和降低睡眠潜伏期的组分，并且当灌胃剂量为400 mg/kg时助眠效果最好。另外，HARSHA等[36]采用升高迷宫、开阔场试验、大鼠暴露试验等方法研究了莴苣醇提取物对小鼠抗焦虑的作用，评估了小鼠的探索行为、运动能力和抗焦虑能力。结果表明，莴苣醇提取物具有很好的抗焦虑能力，并能防止焦虑恶化。CHU等[48]研究发现莴苣叶的乙醇提取物对大鼠具有镇静催眠作用。KETANAWA等[40]通过匹兹堡睡眠治疗指数指标发现莴苣籽油对治疗孕妇失眠有积极的催眠作用，且安全性较高。TAHERZADEH等[49]将莴苣籽油等植物制成草药油滴入鼻孔对原发性慢性失眠患者进行治疗，失眠严重度指数和匹兹堡睡眠质量指数问卷调查结果显示，鼻用植物草剂药物可用于改善慢性失眠症并减少失眠症患者。HONG等[50]探究长叶莴苣叶提取物、黄芩根提取物及二者混合物对脊椎动物睡眠行为的影响，结果发现，在戊巴比妥睡眠模型中，二者混合剂可通过结合受体，有效改善非快速眼动的睡眠行为。
以上研究表明，不同部位、不同类型的莴苣均具有镇静催眠作用，但其具体活性成分及作用机制尚未完全阐明。
3 总结与展望
随着经济发展和人民生活水平提高，人们对于自身健康的重视程度日渐提升。莴苣在我国有较长的种植和食用历史，作为一种传统的药食同源蔬菜，具有丰富的营养成分和生物活性物质。近年来，体内及体外研究表明，莴苣含有多糖、酚类、萜类等生物活性物质，并具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、降血糖、降血脂、助眠和抗焦虑等多种作用。其中对酚类和萜类等小分子成分的分离鉴定文献较多，而多糖等大分子类则相对较少。在莴苣生物活性研究方面，目前大多为水提或醇提物，缺乏具体的化合物单体及功能之间的构效关系及作用机制研究。因此，为使莴苣资源得到更充分的利用，今后有必要进一步挖掘莴苣的生物活性物质，研究新的生理活性，并对其构效关系、作用机制及产品制剂形式及安全性评价等进行更深入的研究，为莴苣的医药及保健食品等高值化利用和产品开发服务，不断满足人民群众对美好生活的需要。尤其是莴苣的助眠和抗焦虑作用值得关注，据统计我国有超3亿人存在睡眠障碍，采用药食同源的莴苣，开发安全可靠的改善睡眠功能食品，应该大有可为。
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