板栗苞理化性質與綜合利用研究進展

李秀紅，呂平會

(西北農林科技大學林學院，陜西楊凌 712100)

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板栗苞理化性質與綜合利用研究進展

李秀紅，呂平會*

(西北農林科技大學林學院，陜西楊凌 712100)

我國是板栗生產大國，因此具有大量的板栗苞資源。作為含碳有機物，板栗苞主要用作制備基質以栽培菌類或制備活性炭等產品?；瘜W成分分析表明，板栗苞含有多種有效化合物如多酚、單寧等，具有廣泛的應用前景。板栗苞在我國歷史上曾作為抗菌、抗炎的藥物，研究發(fā)現(xiàn)其水浸液和有機溶劑提取液具有不同程度的抑菌、抗氧化等藥理學作用，具有藥用價值。板栗苞的研究有助于綜合利用農林廢棄物，為工業(yè)、醫(yī)療等領域提供原料。

板栗苞；基質；活性炭；化學成分；抑菌作用

板栗(CastaneamollissimaBlume)屬于殼斗科(Fagaceae)栗屬(CasatnaeMiller)植物，在我國種植廣泛。板栗苞即板栗堅果殼外面密被針刺的球形總苞，又名栗毛球(《滇南本草》)、栗刺殼(《日用本草》)、栗毛殼(《唐本草》)、栗蓬、栗蒲殼或殼斗，帶刺且不易腐爛。我國板栗年產量約80萬t，占世界板栗總產量的約70%，也是世界上最大的板栗出口國[1]，隨之產生的板栗苞量約為板栗產量的60%～90%(干重)[2]。在板栗產業(yè)中，板栗苞通常被當做農林廢棄物而丟掉，這不僅造成了農林副產物資源的浪費，而且構成了環(huán)境污染，如能合理利用，則能變廢為寶。因此，研究板栗苞的性質并加以開發(fā)利用就具有現(xiàn)實意義。

1 板栗苞的利用現(xiàn)狀

1.1 板栗苞制作有機肥料目前絕大多數(shù)板栗苞被人們無意識或有意識地當做有機肥料使用，板栗成熟后的收獲期間，其外表的苞殼自行脫落或人為剝落，如果不進行收集處理，板栗苞將在地面上自行降解，但是板栗苞中含有大量的木質纖維素，不易降解，因此大多情況下采用堆積腐熟的方式加速其分解，即便如此，分解過程仍舊經歷很長時間。?？×岬仁褂媚膛＜S便混合板栗苞進行堆肥腐熟，在高溫條件下腐熟40 d，雖能很大程度上降解板栗苞中的粗纖維，但堆肥中仍殘存有形的板栗苞，需經進一步處理才能分解[2]，顯然這種傳統(tǒng)的處理方式并不是板栗苞的最佳利用方式。

1.2 板栗苞栽培菌類食(藥)品板栗苞作為基質栽培菌類是其作為有機肥料用途的延伸，菌類食(藥)品目前已經成為人們日常生活中不可或缺的部分，這類可食用菌栽培一般以木屑作為栽培基質。試驗證明，板栗苞完全可以代替木屑，板栗苞經過收集后粉碎，再混合玉米芯、麩皮、白糖、石灰等，發(fā)酵后滅菌，栽培榆黃蘑的生物學效率高達99.8%，而且其成本比使用雜木屑降低了0.4元/kg，投入產出比達到1∶2.8[3]。經過對比生物發(fā)酵、石灰水浸泡、直接拌料裝袋3種處理板栗苞的方式栽培茶薪菇，發(fā)現(xiàn)生物發(fā)酵方式栽培的茶薪菇菌絲生長旺盛、生物轉化率較高[4]。

此外，一系列的試驗也證實了板栗苞殼栽培香菇[5]、平菇[6]、秀珍菇[7]、靈芝[8]等食(藥)用菌是可行的，并且具有很高的生物學轉化率。而栽培技術的關鍵在于原料處理、栽培配方、菌種選擇、栽培方式以及后續(xù)的栽培管理[9]。

1.3 板栗苞制備炭產品板栗苞自然含碳量大約為40%，是可再生的富碳資源，因此可以用來制備活性炭等炭產品?；钚蕴渴歉咝У奈絼┖洼d體，其制備前體來源廣泛，眾多含碳有機物和無機物均可用來制備活性炭，如煤、木材、椰殼、竹，甚至植物廢料、農果殼渣等[10]。隨著活性炭需求量的日益增大，關于利用廉價易得原料、降低生產成本的研究近年來深受關注。

楊俊等研究了利用板栗苞制備獲得吸附脫色性能最佳活性炭的條件為[11]：活化時間45 min、活化溫度550 ℃、液固比1.5、活化劑質量分數(shù)40%，在此條件下生產周期較短，消耗能源少，得到的活性炭孔隙結構多為中孔結構，總孔容積可達到0.86 cm3/g，比表面積為1 300.3 m2/g，其吸附和脫色性能都超過了活性炭質量國家標準GB/T13803.1-1999。

另外，板栗苞作為富碳生物質資源，還可以制成木炭系列產品，如將板栗苞加工成柱狀木炭可用作加熱和取暖的燃料。使用制炭專用設備，在合適的溫度、壓力條件下，將板栗苞中的纖維素、木質素壓制成型，然后進行炭化得到的固型炭可達到國家GB/T17644-1999闊葉木炭一級炭的質量標準[12]。2 板栗苞的化學成分分析與應用

2.1 板栗苞的化學成分通過分析板栗苞的化學成分，可以為板栗苞的綜合利用提供更加廣闊的前景。金秀梅等使用硅膠柱色譜、凝膠柱色譜以及制備型HPLC等多種分離方法對板栗苞體積分數(shù)為95%乙醇溶液回流提取物進行了分析，發(fā)現(xiàn)了包括山柰酚(kaempferol)、蘋果酸二丁酯(dibutylmalate)、大黃素(emodin)、烏索酸(ursolic acid)、原兒茶酸(3, 4-dihydroxybenzoic acid)、沒食子酸(gallic acid)、齊墩果酸(oleanolic acid)等在內的十多種化合物，其中多數(shù)化合物是首次從板栗苞中發(fā)現(xiàn)的[13]。張琳等利用正-反相硅膠柱色譜和制備型HPLC分離和鑒定板栗苞中的化學成分，共得到9個化合物，并進行了醛糖還原酶(Aldose Reductase, AR) 抑制試驗以確定其是否具有抗糖尿病活性，結果發(fā)現(xiàn)這些化合物均具有不同程度的抑制活性，其中尤其以鞣花酸(ellagic acid)和苯甲基-6-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(benzyl-6-O-β-D-glucopyranoside)2種化合物作用最為顯著[14]。

焦啟揚較為系統(tǒng)地研究了板栗苞的化學成分，組分經反復分離純化，獲得25個化合物，并鑒定了21個化合物的結構[15]。其中部分化合物有抑制HIV-1整合酶活性，并在歐洲申請專利，用于治療HIV感染，如8-(3, 5-dihydroxyphenyl)-1-propyloctyl 2, 4-dihydroxy-6-undecylbenzoate[16]，該化合物是首次從栗屬植物中分離得到。

2.2 板栗苞中單寧的提取與利用單寧酸(Tannins)存在于多種樹木的樹皮和果實中，具有抗氧化、捕捉自由基、抑菌、衍生化反應等特征，在食品加工、果蔬加工、貯藏、醫(yī)藥、水處理和化妝品生產等方面有廣泛的應用價值[17]。傳統(tǒng)的單寧資源已漸漸不能滿足市場需求，板栗苞恰恰是富含單寧的自然資源，使用聚砜膜的截留或大孔樹脂吸附可以獲得質量分數(shù)大于62%的單寧[18]。以單寧為主要成分的栲膠也可以使用板栗苞為原料來制備，栲膠的得率可達到22%[19]，但板栗苞制備栲膠的缺點是顏色較深。

2.3 板栗苞中多酚的提取和應用多酚本身具有抗氧化功能，同時它能延長機體內其他抗氧化劑的作用時間，從板栗苞中提取多酚的最佳條件是：乙醇濃度30%，提取溫度80 ℃，液料比18∶1(ml∶g)，提取時間140 min，多酚提取得率可達22.6l%，多酚含量51.23%，該多酚產物具有較好的清除自由基功能和抗氧化能力，基本與維C、維E的功能相當[20-21]，HPLC-MS分析顯示，板栗苞多酚主要成分為含量18.64%的鞣花酸[22]。Vazquez G證實了板栗苞提取物中的總酚含量隨著提取溶劑的極性降低而減少[23]。

黃酮是多酚家族中的重要一員，黃酮除了具有強大的抗氧化能力外，還具有抗菌、抗炎、美白、提升免疫力等作用，因此備受青睞。葉君等利用聚酰胺富集純化的方法得到了純度較高的黃酮類物質，其在板栗苞中的含量為2.7 mg/g[24]。

2.4 板栗苞有機溶劑提取物的抑菌性能板栗苞的藥用價值首見唐代的《新修本草》，可以治療火丹瘡、毒腫等疾病，原因可能是板栗苞渾身布滿毛刺，故能以“象形法”發(fā)揮破瘀散結的作用而入藥，板栗苞在民間常作為抗菌、抗炎的藥物而被使用[25]。現(xiàn)代藥理學研究表明，其水煎液、醇溶物、乙酸乙酯提取物等均具有不同程度的抗菌能力，故被載入《中藥大辭典》。

有機溶劑能夠很大程度上溶解板栗苞中的活性有機物，焦啟揚等使用95%乙醇溶解板栗苞中的有效成分，發(fā)現(xiàn)其總浸膏及水層對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及藤黃微球菌均有不同程度的抑制作用[26]。此外，采用牛津杯法測定板栗苞提取物抑制思茅松毛蟲3齡和5齡幼蟲腸道細菌的作用，發(fā)現(xiàn)不同有機溶劑提取液抑菌能力從大到小分別是乙酸乙酯、乙醇、氯仿、正丁醇、石油醚，且具有質量濃度效應，因此板栗苞提取物具有新型植物源生物農藥開發(fā)價值[27]。

2.5 板栗苞水浸液的作用板栗苞水浸液同樣具有顯著的抑菌作用，體外抑菌試驗表明，板栗苞水提浸膏對志賀痢疾桿菌(Shigelladysenteriae)、鮑氏志賀菌(Shigellaboydii)、弗氏志賀菌(Shigellaflexneri)及痢疾桿菌等均有殺滅作用，臨床統(tǒng)計結果顯示，由上述痢疾桿菌引起的急慢性和耐藥性痢疾，板栗苞水提浸膏與同類藥物相比，療效更為顯著[28]。同時，板栗苞水浸液還具有抗氧化作用[29-32]、抗糖尿病活性[33-34]、抗自由基[35]、抗衰老作用[36]以及抗血糖、抗血脂作用[37]。與化學合成藥物不同，中藥提取藥物往往不含毒性或毒性較小，連續(xù)服用板栗苞浸膏6個月，即使劑量相當于成人臨床用量的5倍、10倍、50倍量，大鼠也未見明顯毒性反應，因此臨床劑量的板栗苞浸膏是相對安全的[38]。

另外，通過淋洗板栗苞促使其釋放化感物質，可對不同受體作物的種子萌發(fā)和幼苗生長產生影響。研究表明，板栗苞的水浸液對5種受體作物(白菜、小麥、小米、高粱、綠豆)的種子萌發(fā)、幼苗生長均有不同程度的抑制作用，該作用隨水浸液質量濃度增加而增強，反之抑制作用則逐漸減弱或消失，乃至轉變?yōu)榇龠M作用[39]。如能在生產中充分利用板栗苞的化感效應，調節(jié)其質量濃度使其促進作物生長并抑制雜草，則能有效促進種植生產效率。

2.6 板栗苞液化制備酚醛樹脂利用強酸作為催化劑，板栗苞和甲醛在適宜條件下反應可以生成酚醛樹脂，強酸的催化效果隨著催化劑酸度和劑量的增加而變好，尤其以150 ℃下4%的濃硫酸催化效果最好，液化率可以達到92.11%。所得的酚醛樹脂符合國標GB/T14732-93的要求[40]，因此板栗苞液化制備酚醛樹脂是可行的，這也是板栗苞規(guī)模化利用的又一方向。

3 結語

隨著我國農林生產方式趨向集約化，板栗苞作為林業(yè)副產品，其可觀的數(shù)量將逐漸引起人們的重視。使用板栗苞制作營養(yǎng)基質栽培菌類食(藥)品和制備活性炭，將是近期利用板栗苞的主要途徑?；瘜W成分分析表明，板栗苞含有多種有效成分如多酚、單寧等，其水浸液和有機溶劑提取液具有抑菌、抗氧化等作用，具有廣泛的應用前景。研究板栗苞的特性并加以開發(fā)利用，不僅可以為工業(yè)、醫(yī)療等領域提供原材料，同時對綜合利用農林廢料、增加農民收入也具有現(xiàn)實意義。

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Research Progress of Physicochemical Properties and Comprehensive Utilization on Chestnut Bud

LI Xiu-hong, LV Ping-hui*

(Forestry College, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100)

China has a huge chestnut production, and also a lot of chestnut bud resources. As a carbon containing organic compounds, the chestnut bud is mainly used in the preparation of the matrix for fungi cultivation, activated carbon and other products. Analysis of chemical constituents showed that the chestnut bud contains a variety of active compounds such as polyphenols, tannins, etc., with a wide range of applications. The chestnut bud has served as an antibacterial and anti-inflammatory drug in our history. It was found that aqueous extracts and organic solvent extracts of the chestnut bud have pharmacology effects of antibacterial, antioxidant, etc., in different degree. Research on the chestnut bud contributes to the utilization of agricultural and forestry wastes, and provides raw materials for industrial, medical and other fields.

Chestnut bud; Matrix; Activated carbon; Chemical composition; Antibacterial effect

西北農林科技大學專項基金項目(Z222021316)。

李秀紅(1980-)，女，海南?？谌?，講師，碩士，從事林產化工的教學與科研。*通訊作者，副研究員，從事板栗育種及高效栽培技術研究。

2014-11-13

S 664.2

A

0517-6611(2015)01-239-03