堅果果殼色素生物功能研究

張亞亭 李琦 黃武峰 劉浩帆 李德海

摘要 堅果果殼色素是一類天然植物色素，性質較穩(wěn)定，且具有很好的營養(yǎng)價值和保健功能，目前我國學者也越來越青睞于對堅果果殼色素的研究。對堅果果殼色素的抗氧化性、抑菌性、抗癌以及其他的保健功能進行綜述和總結，方便學者對堅果果殼色素進行更深的研究與開發(fā)。

關鍵詞 堅果果殼；色素；抗氧化性；抑菌性

中圖分類號 S664 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2014）31-11102-03

Study on the Biological Functions of Nut Shell Pigment

ZHANG Yating，LI Qi，HUANG Wufeng，LI Dehai* et al （Food Science and Engineering Major，School of Forestry，Northeast Forestry University，Harbin，Heilongjiang 150040）

Abstract Nut shell pigment is a kind of natural plant pigment，and nature is stable，it is highly nutritious and has health care function，at present scholars in China also pay special attention to the study of nut shell pigment.The antioxidant，antibacterial，anti-cancer and other health functions of nut shell pigment were reviewed and summarized，which is convenient for scholars further study and development of nut shell pigment.

Key words Nut shell； Pigment； Antioxidant activity； Antibacterial activity

隨著人們對食品安全的要求越來越高，人工合成色素越來越被排斥，天然色素因其著色自然，常含有保健、抗癌，抑菌等作用而越來越被人們所重視^[1-2]。堅果果殼色素是以堅果果殼為原料進行提取加工的一類天然色素，如榛子殼色素、板栗殼色素、橡子殼色素、山竹果殼色素、松子殼色素、山核桃色素以及腰果殼色素等。而堅果果殼在加工生產過程中一般都被當作廢物處理，這不僅造成了資源上的浪費，還對環(huán)境產生很大污染，同時堅果果殼色素屬于天然植物色素，大都具有抗衰老、藥理保健等功能，具有廣闊的開發(fā)前景，受到很多研究學者的青睞^[3]。筆者主要從堅果果殼色素的抗氧化功能、抑菌性以及抗癌功能等方面進行研究，為堅果果殼色素在醫(yī)藥、食品等領域的開發(fā)和研究奠定基礎，提高我國堅果資源的利用率。

1 堅果果殼色素具有抗氧化性

堅果果殼色素大都屬于多酚類化合物，例如板栗殼色素、榛子殼色素、橡子殼色素等，酚類物質因其化學結構決定了其有較好的清除自由基的能力、對心血管系統(tǒng)有維護作用，同時具有抑菌和抗癌的作用，因而被作為天然色素而廣泛用于食品、醫(yī)藥、化妝品等各領域中^[4]?，F(xiàn)在很多學者針對堅果色素的抗氧化性進行研究。板栗殼^[5-6]色素屬于一種黃酮類色素，性質較穩(wěn)定，日光和紫外光照射對其基本不影響，具有很好的耐光性，既是良好的著色劑，又具有較強的清除自由基、抗脂質過氧化能力，其抗氧化性比BHT和VE強。黃永芳等對板栗殼色素抗油脂氧化能力的研究表明，板栗殼色素具有抗油脂氧化作用^[7]。當色素的添加量分別為豬油和花生油質量的0.03%和0.01%時抗氧化作用最好，而且檸檬酸與抗壞血酸對色素的抗氧化性有協(xié)同增效作用。榛子殼色素也是一種性質穩(wěn)定的黃酮類色素，王靜通過對其抗氧化活性的研究表明，該色素對清除羥基自由基的能力優(yōu)于抗壞血酸的22.9%，對超氧陰離子自由基也有很好的清除效果，同時也具有抗油脂氧化的作用，表明了榛子殼棕色素也可以作為一種天然的抗氧化劑^[8]。毛紹春等對山竹果殼色素的抗氧化性進行研究發(fā)現(xiàn)，其對羥自由基的清除率為50.40%，對超氧陰離子自由基的清除率為 62.10%，對 DPPH自由基的清除率是 25.30%，對脂質過氧化的抑制率是 58.90%，該數(shù)據表明山竹果殼色素也具有一定的抗氧化性^[9]。林建委等利用山竹果殼色素的抗氧化性將該色素添加到卷煙中，可達到煙氣修飾，降低刺激性的作用^[10]。周瑋婧對不同品種荔枝殼花青素的抗氧化性進行研究，發(fā)現(xiàn)不同品種的荔枝殼色素對清除自由基、螯合金屬離子形成的惰性化合物、還原金屬離子以及對誘導體系DNA損傷的保護作用都不相同，但是都表現(xiàn)出較強的抗氧化活性，其抗氧化活性的大小與花青素呈量效關系^[11]。T.J.A.S.Andrade等采用DPPH清除法和黃嘌呤氧化酶法，以及在釀酒酵母檢測體內評價腰果殼棕色液的抗氧化活性，結果顯示1 000 μg/ml的腰果殼提取液對DPPH自由基的清除率為88.9%，并對羥基自由基有顯著的清除作用（IC50=702 μg/ml）^[12]。此外，當酵母細胞暴露于百草枯或H2O2中，在100～500 μg/ml的濃度范圍內腰果殼液對酵母細胞的氧化應激有很好的保護作用，該試驗采用了體外和體內2種方法對腰果殼棕色液的抗氧化性進行了評價，顯示出該色素具有較強的抗氧化作用。張長貴對蠶豆殼原花色素進行提取，并研究了其抗氧化性，結果顯示，該色素的還原能力和對各種自由基的清除力都比VC強，同時該色素對芝麻油的抗氧化能力比BHT還要強，表明了蠶豆殼色素也是一種抗氧化能力較強的天然色素^[13]。劉運榮對從油菜籽皮中提取的原花色素的抗氧化性進行研究，發(fā)現(xiàn)該色素對羥自由基、超氧陰離子自由基均有一定的清除作用，對豬油、脂質過氧化產物也有一定的抗氧化作用^[14]。

綜上所述，很多堅果果殼色素都具用抗氧化作用，對堅果果殼色素抗氧化性的研究，主要是以色素對羥自由基、超氧陰離子自由基、DPPH自由基的清除作用，以及對油脂抗氧化能力、還原力的大小等為主要研究內容，通過色素與其他較好的抗氧化物質（VC、VE、BHA等）進行比較，來判斷色素的抗氧化能力。

對具有抗氧化性色素的研究，并不只局限于對體外清除自由基等的研究，有些學者還采用體內抗氧化試驗指標來判斷堅果殼色素的抗氧化活性。許衛(wèi)軍等采用動物體內試驗研究表明，板栗殼水提物能使缺氧小鼠血清SOD 活力上升、MDA 含量下降； 且與色素劑量呈相關性，以此說明板栗殼色素在體內仍有較明顯的抗氧化作用^[15]。山核桃殼提取物具有清除自由基的能力^[16]，郝慧娟對核桃提取物的抗氧化性研究就分別采用了體外、體內抗氧化試驗，體外試驗表明，核桃殼提取物對DPPH自由基和超氧陰離子自由基的清除能力較強，對羥自由基、H2O2也具有一定的清除能力^[17]。體內試驗通過試驗小鼠肝臟、腎臟、心臟、血清中MDA的含量、TAOC能力、SOD活性、GSHPx活性和CAT活性的檢測發(fā)現(xiàn)，核桃殼提取物可明顯降低MDA的含量，同時也可提高TAOC能力、SOD活性、GSHPx活性和CAT的活性。丁夢影等通過建立小鼠亞急性衰老模型來研究花生殼提取物的抗衰老作用^[18]，結果得出，花生殼提取液可提高模型組血清、肝組織及腦組織中SOD活性（P<0.01）；MDA含量明顯降低（P<0.01）；胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)也顯著增大（P<0.01），表明了花生殼提取液具有抗衰老作用。通過對堅果果殼色素的體內抗氧化特性進行研究，使其作為食用級添加劑在體內仍具有抗氧化能力，從而起到抗衰老、保健等作用。

2 堅果果殼色素具有抑菌性

食物中的天然抗菌化合物使用已被消費者和食品行業(yè)關注，大多數(shù)天然色素對枯草芽孢桿菌、藤黃微球菌、大腸桿菌等腐敗菌的生長表現(xiàn)出抑制作用，具有抑菌性的天然色素逐漸被人們所發(fā)掘，其中就包括很多堅果殼色素^[19-20]。周國艷對板栗殼抑菌性的研究表明，板栗殼色素提取液對食品中幾種常見的腐敗菌種都有抑制作用，抑菌順序為枯草芽孢桿菌>青霉>大腸桿菌>黑曲霉^[5]。其中對枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、青霉的抑制作用強于 5% 的苯酚溶液。質量濃度 30 mg/ml 的色素提取液應用到蘋果汁中可有 99.86% 的抑菌率，且無毒副作用，因此可作為天然的抑菌劑。陶希婧等對榛子殼色素的抗氧化性及抑菌性的研究發(fā)現(xiàn)，榛子殼色素具有抗氧化性，同時也對金黃色葡萄球菌有明顯的抑制作用，最小抑菌濃度是0.05 g/ml^[21]。彭文書等對山竹果殼提取液抑菌性的研究發(fā)現(xiàn)，該色素對霉菌、細菌、酵母菌都有較強的抑菌效果且與質量濃度呈相關性，其抑菌作用依次為藤黃球菌>八疊球菌>枯草芽孢桿菌>啤酒酵母>根霉>痢疾桿菌>大腸桿菌^[22]。該試驗表明，山竹果殼色素具有較強的抑菌性，可應用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)。李軍紅等對板栗殼、葵瓜子殼、花生殼這3種提取物的抑菌性進行研究，試驗表明，這3種提取物都對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、米根霉、黑曲霉、啤酒酵母、枯草芽孢桿菌有較好的抑制性，其抑菌性易受pH的影響，但有較好的熱穩(wěn)定性，可以用作防腐劑^[23]。Ana Cristina等對山核桃果殼提取物（沒食子酸、綠原酸、表沒食子兒茶素和表兒茶素沒食子酸酯）的抗氧化性及抑菌性研究發(fā)現(xiàn)，該提取物不僅具有抗氧化活性，還對單核細胞增生李斯特氏菌、金黃色葡萄球菌、副溶血性弧菌、蠟樣芽胞桿菌均有抑菌作用^[24]。

以上結果表明，很多堅果殼色素在具有抗氧化性的同時還具有抑菌作用，天然堅果果殼色素的抑菌作用可以當作防腐劑應用在食品中。但是對堅果抑菌性開發(fā)還不太充分，通過對堅果色素抑菌性的研究可以更深地開發(fā)堅果殼色素的活性功能，可以使堅果果殼色素在醫(yī)藥、食品等中得到更廣泛的應用。

3 堅果果殼色素的抗癌功能

堅果殼色素的抗氧化性和抑菌性使堅果果殼色素在抗癌、抑制腫瘤等方面得到了發(fā)展。楊青對山竹殼原花青素粗提物的活性進行研究表明，該色素不僅具有抗氧化功能，還顯著抑制小鼠腹水瘤 S180細胞的增殖，同時也一定程度地抑制了人乳腺癌細胞 Bcap37細胞的增殖^[25]。該試驗表明，山竹殼色素有較好的抑制腫瘤活性的作用。蘇曉雨對紅松種殼多酚提取物的活性分析顯示，紅松種殼提取物具有抗氧化性，中、高劑量的提取物可顯著抑制小鼠的亞急性衰老反應，松殼多酚還可以有效地修復由γ射線輻射引起的氧化損傷^[26]，且松殼多酚能夠有效抑制 HT29、H460、SCG7901及 MCF7腫瘤細胞的增殖，這說明松殼多酚具有誘導腫瘤細胞分化及凋亡的作用。同時，松殼多酚在能體內發(fā)揮抗腫瘤作用與其能夠抑制腫瘤細胞的糖代謝過程有關。

4 堅果果殼色素的其他功能

堅果果殼色素具有保健功能，山核桃殼提取物有抗氧化活性，常用于治療毒性疾病。Luiz Carlos Santos Porto對山核桃殼提取物的毒性及致突變作用進行研究，結果表明，100 mg/kg的劑量有顯著降血脂作用，并且基本無毒性，該試驗辨明山核桃殼提取物有降血脂、降血壓的作用^[27]。山核桃殼提取物對吸煙所引起的氧損傷也有修復作用，可以幫助人們戒煙，同時，它也對乙醇誘導的肝損傷有治療作用，可以用作保肝、護肝產品^[28-29]。荔枝殼花青素也是一種具有很好的醫(yī)藥保健價值的堅果色素，研究表明，荔枝皮色素具有抗氧化能力和清除亞硝酸鹽的作用，同時還具有很多醫(yī)療作用^[30]。鄒宇曉等對荔枝殼花青素（LPA）對大鼠佐劑性關節(jié)炎治療作用的研究表明，高劑量的LPA可顯著降低大鼠左側繼發(fā)性足腫脹厚度，降低血清中 NO、細胞白介素 IL1β和 MDA 的含量，提高機體血清的GSHPx、SOD 活力水平^[31]。說明LPA 在一定程度上可緩解大鼠佐劑性關節(jié)炎癥狀，而且其作用機制可能與 LPA 具有抗氧化能力和抗炎水平有關。同時，荔枝殼花青素還對動脈粥樣硬化有保護作用^[32]。閆文亮對花生殼提取物體內、外給藥對血小板活化因子（PAF）誘導家兔血小板聚集的影響進行研究，結果表明，花生殼提取物在體內、外對PAF誘導的血小板聚集都有抑制作用^[33]。張成中等對山竹果殼提取物的抗紫外線輻射的研究發(fā)現(xiàn)，山竹殼正丁醇提取物在濃度大于0.40 mg/ml時具有很好的抗紫外線防曬的作用，其抗紫外線的作用優(yōu)于TiO2，可以用作防曬化妝品^[34]。

5 小結與展望

隨著人們生活水平的提高，對天然色素的需求越來越高，大多數(shù)天然色素提取工藝較復雜，成本較高，而堅果果殼資源豐富、成本低廉、多為棕色素且性質較穩(wěn)定，能用于面包、啤酒、冰淇淋等食品的著色，是一類具有很大開發(fā)潛力的天然植物添加劑，它的開發(fā)和應用現(xiàn)在已經受到國內外的重視。現(xiàn)在對堅果色素的開發(fā)主要是對其抗氧化性和抑菌性的研究，堅果色素常具有抑菌、消炎、抗癌等作用而被應用于食品、醫(yī)藥等領域，其抗氧化性也常被應用于日?；瘖y品中，對堅果果殼色素的開發(fā)與研究將是對植物資源的又一充分利用。

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