山核桃外果皮化學(xué)成分分析及應(yīng)用研究進展

陸 冰，陸 飛

（1.東北石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，黑龍江 大慶 163318；2. 湖州湖化有限公司，浙江 湖州 313000）

山核桃外果皮化學(xué)成分分析及應(yīng)用研究進展

陸 冰1，陸 飛2*

（1.東北石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，黑龍江 大慶 163318；2. 湖州湖化有限公司，浙江 湖州 313000）

目前為止，從山核桃（Carya cathayensis）外果皮中提取的化學(xué)成分達60種多種，具有應(yīng)用潛力的有效成分20多種，主要為生物堿類、醌類、黃酮類、酚類和酸類等具有生物活性的成分，具有抗菌消炎、抗氧化、鎮(zhèn)痛、抗腫瘤及染色等作用。但是，化學(xué)提取手段仍需不斷地深入研究，同時，缺少對于抗癌用途有效成分和藥理作用的系統(tǒng)實驗。

山核桃；外果皮；化學(xué)成分；應(yīng)用；研究進展

山核桃（Carya cathayensis）是胡桃科（Juglandaceae）山核桃屬（Carya）落葉喬木，又名麻核桃、野核桃。山核桃生長時核外部有一層青綠色果皮（亦稱青皮），采摘加工時外果皮會被剝?nèi)?。剝離的外果皮質(zhì)量較大，與其果實質(zhì)量接近于1∶1[1]。目前，大多數(shù)產(chǎn)區(qū)對于山核桃外果皮的處理辦法是丟棄后任其自然腐爛，這不僅會造成極大的浪費，還造成負面的環(huán)境效應(yīng)[1～2]。其實，山核桃外果皮還未得到充分利用，據(jù)報道，胡桃科植物的葉、果皮、樹皮均有一定的藥用價值，如消炎、鎮(zhèn)痛、抗氧化，甚至控制和治療惡性腫瘤[3]。因此，若能科學(xué)有效地利用山核桃皮的化學(xué)成分，開發(fā)出具有較高應(yīng)用潛力的產(chǎn)品，不僅能將污染控制在源頭，還能更有效地開發(fā)利用山核桃的資源。國內(nèi)已有較多學(xué)者對山核桃外果皮的成分進行了研究報道，本文將對近年來山核桃化學(xué)成分分析和應(yīng)用進展做綜合評述，以期為進一步研究與應(yīng)用提供參考。

1 化學(xué)成分與分析研究進展

已報道的檢測出山核桃外果皮成分已達60種之多，具有較高研究價值的主要有沒食子酸、肉桂酸甲酯、槲皮素、異槲皮素、球松素[1,4]、胡桃醌、胡桃酮、4-乙氧基-5-羥基-β-四氫萘酮、3,5-二甲氧基-4-羥基苯甲酸[5]、十八烯酸、十六酸、（反式)-1-（2,6-二羥基-4-甲氧苯基）-3-苯基-2-丙烯-1-酮[6～7]、β-谷甾醇、漢黃芩素、山姜素、西托糖苷、5-羥基-2-甲氧基-1，4-萘醌[8]、大黃酚、大黃素甲醚[9～10]。

1.1 生物堿類

山核桃外果皮中富含多種藥理活性的生物堿，而在生物堿類提取研究報道在國內(nèi)尚不多見。目前核桃皮中的生物堿提取與測定可能有以下幾個難點：第一，該工藝尚處于起步階段，國內(nèi)外相關(guān)報道較少；第二，核桃皮中生物堿含量較低，種類又尚不明確，很難找到相應(yīng)高產(chǎn)率的提取方法；第三，所使用的對照標(biāo)準(zhǔn)品中生物堿含量的準(zhǔn)確性以及其化學(xué)組分與待測樣化學(xué)組分是否相近仍有待考證。

姜著英等參考青錢柳中生物堿的提取方法，制備了山核桃外果皮的水、乙醇、石油醚提取液，并對其進行化學(xué)成分鑒定，其中，分別采用了硅鎢酸、碘化鉍鉀、碘蒸氣作顯示試劑，采用試管法、薄層層析法、紙層析法等方法對生物堿成分進行了鑒定[11]。

張永鈺等參考新疆榅桲中生物堿含量的測定方法，在實驗中采用D101型、NKA-9型、AB-8型3種大孔吸附樹脂進行吸附，然后將樣品吸光度與采用鹽酸小檗堿配置的標(biāo)準(zhǔn)品進行對比[12]。另外，相比傳統(tǒng)浸提法，超聲輔助提取法和微波輔助提取法具有明顯的優(yōu)勢[13]：超聲波加強了細胞內(nèi)物質(zhì)的釋放，核桃皮內(nèi)的生物堿能更快的溶入溶劑；微波則加劇了分子摩擦碰撞和離子遷移，加快反應(yīng)時間，兩者都能提高產(chǎn)率[14]。南李在分離實驗中就使用了上述方法，對于萃取過程中的乳化現(xiàn)象，超聲輔助法具有明顯優(yōu)勢，但仍然無法避免萃取過程中生物堿的損失[15]。

1.2 醌類、黃酮類

胡桃醌（5-羥基-1,4-萘醌）具有一定的生物毒性，較早的文獻報道其對金魚可產(chǎn)生毒害作用，但胡桃醌也被認為是胡桃科植物中抗腫瘤的有效成分之一，并具有抗菌作用，能抑制許多革蘭氏陽性菌與陰性菌的生長[16～17]。因此，若能從核桃皮中分離出較純的胡桃醌等具有應(yīng)用潛力的化學(xué)成分，將對下一步的應(yīng)用研究起推動作用。

吳德玲等將山核桃外果皮粉碎后，用乙醇、石油醚、乙酸乙酯、正丁醇進行萃取操作，經(jīng)濃縮后得到相應(yīng)浸膏，并運用1H-NMR等得到并鑒定了球松素和4,8-二羥基-1-四氫萘酮[9]。而劉元慧等通過類似的萃取方法，將其中的石油醚部分進行梯度洗脫，對醋酸乙酯部位也采用大孔樹脂吸附法，并在分離、鑒定后得到了槲皮素（3,5,7,3′,4′-五羥基黃酮）、大黃酚、胡桃醌等，其胡桃酮的相關(guān)數(shù)據(jù)與和王金蘭的研究結(jié)果相一致[18]。

林君陽等進行萃取分離后得到浸膏，通過生長速率法和孢子萌發(fā)法進行了抑菌活性評價，再對其中抑菌性較強的氯仿組分進行柱層析分離[8]。經(jīng)鑒定，最終都得到了β-谷甾醇和5-羥基-2-甲氧基-1,4-萘醌，其質(zhì)譜數(shù)據(jù)與文獻相一致[19]。馬良進等也對甲醇浸膏進行了分離，得到了喬松酮，5-羥基-4,7-二甲氧基黃烷酮等[20]。

姜著英使用樹脂吸附法對山核桃皮中黃酮總量進行了測算，在各因素最佳下，提取的最高含量為1.09%[21]。陳仕云等也對黃酮總量進行了評估測定，以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品，用比色法測定[22]。但該法使用的堿性亞硝酸鈉-硝酸鋁體系分光光度法存在胡桃醌、沒食子酸的干擾，對此，劉淑萍等提出了較為精確的計算和校正方法[23]。

1.3 酸、酚類

山核桃外果皮中的多酚與有機酸是具有研究價值的。劉元慧等聯(lián)用氣相色譜-質(zhì)譜分析技術(shù)對由固相萃取法得到的核桃外果皮內(nèi)的化學(xué)成分，并計算了有機酸的含量[7]。此外，山核桃外果皮內(nèi)還存在一些不飽和脂肪酸，對這些有益成分的利用，還需要進一步的研究。

植物多酚又稱植物單寧，廣泛存在于植物中。較早的提取方法是萃取法，目前除了有超聲提取法、微波提取法外，較為新穎的是超臨界流體萃取法和超高壓提取法。相比而言，超高壓提取法提取率高、時間短。吳峰華詳細觀察了影響微波輔助提取山核桃外果皮內(nèi)多酚的因素，認為最優(yōu)的多酚制備條件是：乙醇濃度為56%，液料比為50∶1，控制微波功率為480 W[24]。

山核桃外果皮內(nèi)含有機酸，大多都是一些中藥的有效成分。劉元慧分析了山核桃外果皮中的酸類物質(zhì)，得到了沒食子酸、對羥基肉桂酸和咖啡酸[1]。關(guān)于酚酸類的抗菌能力與抗氧化性等，將在下一部分進行探討。

2 山核桃外果皮資源利用現(xiàn)狀

2.1 抗菌消炎作用

由于抗生素的濫用，具有抗生素耐藥性微生物的數(shù)量正在增加，尋找新的抑菌藥物是當(dāng)下亟待解決的問題之一。林君陽等將山核桃提取物用于番茄早疫病菌、蘋果腐爛病菌、小麥赤霉病菌、水稻紋枯病菌、黃瓜菌核病菌等5種病菌的抑制生長實驗，均取得了較好的效果，其中正丁醇萃取相的抑制活性最強[8]。目前將山核桃提取物用作動物抗炎實驗的研究尚無，可以參考宛蕾等將同科植物胡桃的外果皮提取物用于緩解巴豆油所誘發(fā)的小鼠耳腫脹的實驗[25]。核桃皮能抑制大腸桿菌、葡萄球菌生長，在臨床上，千學(xué)技等將山核桃提取物作為治療頑固性陰囊濕疹藥物的有效成分，效果顯著[26]。另外，有報道稱，胡桃醌能在非體內(nèi)環(huán)境下中和破傷風(fēng)桿菌所產(chǎn)生的毒素[27]。

一般認為，植物中富含的單寧具有抑菌作用，且無害于人體。因此，山核桃皮中的單寧可能成為食品防腐劑的替代品，以彌補諸如亞硝酸鈉等防腐劑對人體有害的缺點。但該抑菌成分不耐高溫，使用與貯存時應(yīng)格外注意[24]。

山核桃外果皮提取物在動物實驗中顯示出抑菌作用，也可以在園藝、林業(yè)中作抗蟲、抗植物病毒劑使用。根據(jù)蘇秀等人的報道[28～29]，山核桃外果皮提取物具有殺蟲作用，尤其是對一些螨類和蛾類的幼蟲，不僅如此，還能抑制10余種植物病毒的生長繁殖。這無疑展現(xiàn)了山核桃外果皮在農(nóng)作物保護方面的巨大前景。

2.2 抗氧化

許多過氧化物、自由基（如·OH等）會對機體細胞造成損害，而山核桃外果皮的許多成分諸如植物多酚等多羥基化合物都具有顯著的自由基結(jié)合能力與抗氧化能力[30]。吳峰華等通過DPPH自由基清除率、抗油脂氧化作用、還原力測定等，對山核桃外果皮提取物抗氧化能力進行了評價，認為其對DPPH自由基的清除能力與抗氧化劑BHT相當(dāng)，這表明山核桃外果皮提取物是一種具有開發(fā)潛力的天然氧化劑[31～32]。

在山核桃外果皮的各個萃取相中，乙酸乙酯相在DHHP??或OH兩種自由基體系中都表現(xiàn)出了較好的抗氧化活性，原因可能是該萃取相中較高含量的黃酮和多酚[24]。

2.3 鎮(zhèn)痛作用

在傳統(tǒng)中醫(yī)理論中，山核桃外果皮亦可用作止痛藥物，其鎮(zhèn)痛作用與嗎啡相似。經(jīng)研究表明，止痛原理是造成大腦內(nèi)低鈣高鉀環(huán)境，鉀鹽是公認的實驗用止痛物質(zhì)，提高疼痛閾值[33]。根據(jù)陳向明等的研究[34]，在山核桃外果皮的主要無機成分中，鉀元素的含量最高，達1.610%。用法用量與藥物毒理目前尚不明確，仍有待進一步的研究。

2.4 抗腫瘤作用

面對我國癌癥發(fā)病率不斷升高的現(xiàn)狀，山核桃外果皮因其被報道具有抗腫瘤能力而受到廣泛的研究。在我國中醫(yī)理論中，藥材青龍衣即是胡桃科植物（包括山核桃、胡桃楸等）的外果皮[5]，而古代就流傳有青龍衣煮水能治療腫瘤的說法，國外也有將山核桃有效成分之一的胡桃醌可作化療藥物的相關(guān)報道[17]。隨著不斷地研究深入，發(fā)現(xiàn)胡桃醌等具有誘使腫瘤細胞凋亡和抑制腫瘤細胞DNA合成的能力[35～36]。此外，在實驗中還發(fā)現(xiàn)鼠血液中的SOD與MDA含量與腫瘤的生長情況息息相關(guān)，推測原因是自由基也是致癌和促癌因素之一[33]。

孫小紅等研究山核桃外果皮提取物抗人乳腺癌細胞MCF-7、人胃癌細胞BGC-823等腫瘤細胞的活性，發(fā)現(xiàn)水提取物抗癌作用不明顯，而有機相提取物表現(xiàn)出較好的抗癌作用，其中乙酸乙酯提取物最為明顯，且其抑瘤率與使用劑量成正相關(guān)[37]，這種功能可能與小鼠注射提取物后腹腔巨噬細胞TNF α-mRNA的表達增強有關(guān)[33,38]。但其具體藥物毒理作用還有待下一步的研究。

高奎濱用青龍衣、刺五加為主要有效成分配制的抗癌藥物，對656例患者包括胃癌、肺癌、食道癌等惡性腫瘤的治療都得到了較為滿意的效果[39]，相比傳統(tǒng)抗癌藥物而言，副作用小、治療費用低無疑是其最大的優(yōu)勢。

2.5 其他作用

有將山核桃外果皮色素染上纖維紡織物的報道。將山核桃外果皮萃取液（提取物），通過常規(guī)染色工藝進行染色，該方法具有無毒無污染等優(yōu)勢，是一種由開發(fā)前景的色素[40]。韓實用浸提法提取山核桃外蒲皮中的色素成分，將其作為羊毛染色劑，并研究了溫度、時間、液料比對該工藝的影響[41]。

此外，山核桃外果皮還可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。由于山核桃外果皮富含氨基酸、黃酮、香豆素類、生物堿類化合物，將其用于田間，能有效解決土壤酸化板結(jié)和病蟲害問題[42]。改性后的山核桃外果皮還可用作六價鉻的吸附劑[43]，經(jīng)一系列對外果皮性能表征的研究表明，其吸附能力與環(huán)境溶液的酸堿度有關(guān)。這使低成本處理鉻污水將在不久后成為可能。

3 結(jié)語

山核桃富含多種藥用成分，在抗炎鎮(zhèn)痛、抗腫瘤、抗氧化和化工環(huán)保等方面具有作用。但是，山核桃外果皮的資源利用仍需要進一步的研究和探討。一方面，對于山核桃外果皮的化學(xué)成分及含量尚不夠明確，化學(xué)提取手段仍需不斷地深入研究和探討；另一方面，盡管近年來在用途方面有所成就和突破，但作為其最大閃光點的抗癌用途，仍缺少對于其有效成分和藥理作用的系統(tǒng)的實驗和探討。山核桃皮作為林業(yè)廢棄物，若能得到系統(tǒng)而又科學(xué)地利用，尤其是醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用，將會帶來巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

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Advance on Chemical Composition from Epicarp of Carya cathayensis and Their Application

LU Bing1，LU Fei2*
（1.College of Chemistry & Chemical Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China; 2.Huzhou Huhua Co. Ltd, Huzhou 313000, China）

More than 60 chemical compositions were extracted from epicarp of Carya cathayensis so far, among them, over 20 had potential for different applications. Effective bioactive constituents were mainly alkaloids, anthraquinones, flavonoids, phenolics and acids, and could be applied for antibacterial, antioxidant, analgesia, anti-tumor and dyeing etc. Further studies were advices to extract methods, experiments on effective constituents for anti-tumor and pharmacologic action.

Carya cathayensis; epicarp; chemical composition; application; research progress

S792.13；S132

A

1001-3776（2016）06-0078-05

2016-04-17；

2016-09-28

陸冰（1995－），男，浙江湖州人，從事分析化學(xué)研究；*通訊作者。