核桃內(nèi)種皮多酚的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景

郭慧清，張澤坤，白光燦，衛(wèi)亞潔，王安冬，馬長華

核桃內(nèi)種皮多酚的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景

郭慧清，張澤坤，白光燦，衛(wèi)亞潔，王安冬，?馬長華

（北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，北京100102）

核桃內(nèi)種皮中含有豐富的對人體有益的多酚物質(zhì)，但在核桃食品加工過程中往往被當(dāng)作廢棄物來處理，造成資源的巨大浪費，因此開發(fā)利用核桃內(nèi)種皮多酚物質(zhì)具有重要的現(xiàn)實意義。針對核桃內(nèi)種皮多酚生理活性的提取和分離技術(shù)進(jìn)行綜述，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

核桃內(nèi)種皮；多酚；研究進(jìn)展；應(yīng)用前景

0 引言

核桃（Juglans regia L.）又稱胡桃、羌桃、萬歲子等，系胡桃科核桃屬植物[1]。核桃仁是核桃堅果的種仁，其外有一層薄皮，為核桃內(nèi)種皮，核桃內(nèi)種皮中含有豐富的多酚類物質(zhì)，主要是酚酸和水解鞣質(zhì)，還有少量黃酮類成分[2]。它雖然只占整個仁質(zhì)量的10%左右，但核桃仁中對人體有益的多酚類物質(zhì)主要集中在種皮部分，而在無種皮的核桃仁中酚酸類物質(zhì)的種類和含量都明顯減少，黃酮類物質(zhì)的種類和種皮中的相比雖然差別不大，但是含量也明顯減少[3]。張?zhí)熵數(shù)热薣4]測得，云南昭通鮮核桃不同部位多酚分布為核桃種皮（21.73%）＞核桃青果皮（6.37%）＞核桃殼（2.92%） ＞核桃仁（0.77%）。榮瑞芬等人[5]測得干制的新疆核桃內(nèi)種皮中總酚和黃酮類分別為1.038 g/100 g和0.744 g/100 g，分別是種仁中含量的12.51倍和1.78倍。核桃酚與熟知的茶多酚、葡萄多酚類似，也具有眾多的營養(yǎng)保健功能，但是由于其具有苦澀味，易氧化褐變，還會使核桃蛋白凝集沉淀的特性，在食品加工企業(yè)中，核桃內(nèi)種皮往往被當(dāng)作廢棄物來處理[6-7]。結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，對核桃內(nèi)種皮多酚的生物活性、提取分離技術(shù)進(jìn)行概述，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望，為全面利用核桃營養(yǎng)價值、提升核桃產(chǎn)品的附加值、拓寬核桃產(chǎn)品市場提供參考。

1 核桃內(nèi)種皮多酚的生物活性

1.1 抗氧化

植物多酚，可以有效清除自由基、阻斷自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、螯合金屬離子，是潛在的抗氧化劑[8]。大量關(guān)于核桃內(nèi)種皮多酚體外清除羥自由基（·OH）、超氧陰離子（·O2-）、過氧化氫（H2O2）及DPPH，ABTS等自由基，還原金屬離子，對抗油脂過氧化等方面的試驗都證實了其顯著的抗氧化能力。張澤生等人[9]研究表明，核桃內(nèi)種皮多酚提取物可增強D-半乳糖致衰小鼠體內(nèi)血清、肝臟和腦組織中超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶的活性，降低丙二醛含量，在體內(nèi)具有良好的抗氧化效果。

1.2 保肝

Shimoda H等人[10]發(fā)現(xiàn)，口服核桃內(nèi)種皮多酚提取物能有效抑制D-氨基半乳糖和CCl4導(dǎo)致的小鼠肝損傷，特里馬素Ⅰ等鞣花單寧是核桃內(nèi)種皮中保肝的主要成分。Brugg B[11]測得，核桃多酚可以降低酒精誘導(dǎo)的小鼠肝損傷血清酶生物標(biāo)志物（AST，ALT，GGT和LDH） 和各個組織中丙二醛的含量，對肝臟具有保護(hù)作用。

1.3 抗癌

多酚類物質(zhì)的抗癌作用和抗氧化、調(diào)控細(xì)胞周期、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡和分化、影響血管生成及腫瘤細(xì)胞信號傳導(dǎo)有關(guān)，協(xié)同常規(guī)治療方法還可以增強抗腫瘤的作用[12-13]。Carvalho M等人[14]研究表明，核桃多酚提取物對人類腎臟癌細(xì)胞株A-498、769-P和結(jié)腸癌細(xì)胞株Caco-2有抑制作用。Sánchez-González C等人[15]研究發(fā)現(xiàn)，核桃多酚可以抑制前列腺特異性抗原與前列腺癌細(xì)胞雄激素受體的表達(dá)，對前列腺癌具有預(yù)防作用。

1.4 保護(hù)心血管

多酚類物質(zhì)對心腦血管具有保護(hù)作用，主要通過抗氧化和改變血脂、血管的功能實現(xiàn)[16]。Anderson K J等人[17]發(fā)現(xiàn)富含多酚的核桃提取物能抑制血脂和低密度脂蛋白的氧化，有助于對抗動脈粥樣硬化。Ros E等人[18]研究表明，核桃多酚等抗氧化物質(zhì)可以改善高膽固醇血癥患者的內(nèi)皮功能，降低患冠狀動脈疾病的風(fēng)險。

1.5 改善認(rèn)知功能

植物多酚改善認(rèn)知功能的作用，可能與其抗氧化、抗神經(jīng)炎癥、神經(jīng)保護(hù)、促神經(jīng)元生長、改善腦血流等作用有關(guān)[19]。Valizadeh Z等人[20]發(fā)現(xiàn)，沒食子酸可以提高β-淀粉樣蛋白誘導(dǎo)的AD型癡呆癥大鼠的空間學(xué)習(xí)和記憶能力。Balu M等人[21]研究表明，核桃仁中的多酚等抗氧化物質(zhì)能對抗β-淀粉樣蛋白引起的氧化應(yīng)激和細(xì)胞死亡，對于阿爾茨海默病具有治療作用。Choi J G等人[22]發(fā)現(xiàn)，核桃多酚可以抑制中腦細(xì)胞中活性氧和一氧化氮的產(chǎn)生，還可以減緩紋狀體多巴胺及其代謝產(chǎn)物的衰竭，對于預(yù)防或治療帕金森病有很大幫助。

1.6 抗菌、抗病毒

大多數(shù)的多酚類物質(zhì)都可以通過抑制生物膜形成，中和細(xì)菌毒素等方式抑制微生物的致病因子[23]。翟梅枝[24]研究發(fā)現(xiàn)，核桃葉中槲皮素、山萘酚、金絲桃甙等黃酮類化合物對煙草花葉病毒（TMV） 有抑制作用。Pereira J A等人[25]研究了6個不同品種的核桃仁多酚提取物，其中Lara品種對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌和真菌均有不同程度的抑制作用。Oliveira I等人[26]研究了5個不同品種的核桃青殼多酚提取物，他們均對金黃色葡萄球菌有抑制作用，且最小抑菌質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL。

1.7 抑制黑色素

酪氨酸酶是黑色素合成過程中的關(guān)鍵酶，香草酸、沒食子酸、對羥基苯甲酸、兒茶素、蘆丁和槲皮素等核桃相關(guān)多酚單體對酪氨酸酶均有抑制作用[27]。Akin M等人[28]研究表明，核桃葉、核桃青殼和核桃仁中的多酚提取物對酪氨酸酶均有抑制作用。朱亞新[29]以小鼠B16黑色素瘤細(xì)胞株作為受試細(xì)胞，研究表明5種核桃提取物（核桃粕提取物、核桃種皮提取物、核桃青皮提取物、核桃葉提取物核和核桃殼提取物）對黑色素合成均有抑制作用，其中核桃種皮提取物對酪氨酸酶活性影響最大，黑色素合成的抑制效果最為明顯。

1.8 緩解免疫毒性

Qamar W等人[30]研究表明，核桃仁多酚提取物可以降低香煙煙霧提取物誘導(dǎo)的小鼠急性肺毒性，表現(xiàn)為支氣管肺泡灌洗液中乳酸脫氫酶，總細(xì)胞和總蛋白的數(shù)目減少，谷胱甘肽數(shù)目增加，肺組織中谷胱甘肽還原酶和過氧化氫酶活性升高，黃嘌呤氧化酶的活性降低。楊璐冰[31]研究表明，核桃多酚可以緩解4-戊基苯酚和3-甲基-4-硝基苯酚誘導(dǎo)的脾淋巴細(xì)胞免疫毒性，表現(xiàn)為脾淋巴細(xì)胞活力、T細(xì)胞亞群數(shù)、T細(xì)胞分泌細(xì)胞因子和顆粒酶的功能均得到恢復(fù)。

1.9 治療糖尿病

糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展與氧化應(yīng)激密切相關(guān)，氧化應(yīng)激會引發(fā)胰島素抵抗、胰島β細(xì)胞功能障礙、糖耐量受損和線粒體功能障礙[32]。Fukuda T等人[33]研究發(fā)現(xiàn)，Ⅱ型糖尿病小鼠連續(xù)4周口服核桃多酚提取物后，尿中8-羥基脫氧鳥苷的含量顯著降低，表明核桃多酚可以減緩氧化應(yīng)激反應(yīng)，對糖尿病具有治療作用。此外，α-淀粉酶在淀粉和糖原消化中起著重要作用，核桃多酚可以抑制其活性，從而治療糖尿病。周曄[34]測定各核桃品種內(nèi)種皮多酚對α-淀粉酶半數(shù)抑制濃度IC50范圍為100～250 μg/mL，抑酶活性較強，且該活性僅與縮合單寧含量密切相關(guān)，推測多酚可能通過與蛋白質(zhì)相結(jié)合的方式使酶失活。

2 核桃內(nèi)種皮多酚的提取純化技術(shù)

2.1 核桃多酚的提取技術(shù)

核桃多酚的提取技術(shù)目前還處于實驗室階段，常用一定體積分?jǐn)?shù)的甲醇、乙醇作為提取溶劑，常見方法有溶劑提取法[35-38]、超聲波輔助提取法[34,39-40]和微波輔助提取法[41]，還常加入一定量的酶和螯合劑等來提高多酚得率。賈淑平等人[39]采用纖維素酶和果膠酶復(fù)合酶-超聲波法提取核桃青皮多酚，纖維素酶和果膠酶催化降解了核桃皮內(nèi)的纖維素和膠質(zhì)，并釋放出與纖維素和膠質(zhì)緊密結(jié)合的多聚體酚類物質(zhì)；同時酶的作用增加了表皮的通透性，有利于多酚類物質(zhì)的溶出。趙國建等人[41]以乙醇為提取溶劑，采用微波輔助提取法提取核桃青皮中的多酚，并加入了一定量的六偏磷酸鈉（SHMP）。螯合劑SHMP可以置換出與金屬螯合的多酚物質(zhì)，還能提高多酚的穩(wěn)定性，防止其氧化損失。研究結(jié)果表明，在試驗條件下，多酚得率為4.01 mg/g，高于對照溶劑提取法的73.4%。李笑笑[6]采用酸化乙醇超聲提取法提取核桃內(nèi)種皮中的多酚物質(zhì)，單因素試驗結(jié)果確定最佳提取工藝為鹽酸濃度0.05 mol/L，提取溫度65℃，單次提取時間 10 min，提取次數(shù)4次，此法可以去除96%以上的種皮多酚。

2.2 核桃多酚的純化技術(shù)

對于核桃多酚的分離，常用的方法是大孔樹脂吸附色譜法、硅膠柱層析法和葡聚糖凝膠色譜法。梁杏[36]確定了 HPD-100型樹脂分離純化核桃餅粕多酚最佳工藝為上樣液pH值4.0，上樣液質(zhì)量濃度4.0 mg/mL，上樣液流速1 mL/min，上柱液體積1.8 BV，洗脫液乙醇體積分?jǐn)?shù)75%，洗脫流速4 BV/h，洗脫體積3 BV。此純化使核桃餅粕多酚提取物的含量從26.63%提高到81.10%，回收率為87.33%。Zhang Z等人[42]用硅膠柱層析和葡聚糖凝膠色譜反復(fù)分離純化核仁的乙酸乙酯提取物，得到?jīng)]食子酸、沒食子酸乙酯、香草酸等7種多酚類化合物。此外，近年來迅速發(fā)展的高速逆流色譜技術(shù)（HSCCC）在核桃多酚中也表現(xiàn)出良好的分離性能。Grace M H等人[43]用HSCCC從核仁中分離得到了沒食子酸、兒茶酚、木麻黃鞣寧、花梗鞣素、特里馬素Ⅰ等9種多酚類化合物。

3 總結(jié)與展望

酚酸類化合物在植物體內(nèi)通常與蛋白質(zhì)以非共價鍵形成穩(wěn)定的分子復(fù)合物，其中疏水作用力是主要的非共價鍵結(jié)合方式，以離子鍵和氫鍵與蛋白結(jié)合的酚類物質(zhì)抗氧化活性最強。因此，要想提高多酚得率和抗氧化活性，僅僅用傳統(tǒng)的提取溶劑是不夠的，還應(yīng)盡可能破壞酚類和蛋白質(zhì)之間的相互作用。

去皮技術(shù)對于開發(fā)利用核桃內(nèi)種皮至關(guān)重要。傳統(tǒng)的堿液去皮后，核桃仁內(nèi)種皮總酚和總黃酮含量分別下降81.7%和72.2%，核仁的表面也會遭到腐蝕，影響其內(nèi)在品質(zhì)，并且此法對環(huán)境污染嚴(yán)重。液氮急凍法雖然最大程度保留了內(nèi)種皮中的酚類物質(zhì)，但處理后核仁發(fā)脆易碎且耗時較長[34]，因此有待發(fā)展能同時兼顧皮和仁的品質(zhì)且環(huán)保高效的新型去皮技術(shù)。

近幾年，隨著人們對核桃內(nèi)種皮營養(yǎng)和功能的認(rèn)識，基于核桃內(nèi)種皮多酚的功能性食品和飲品，如核桃膳面[44]、核桃茶[45]、核桃露[46]等開始出現(xiàn)，但其應(yīng)用還僅僅處于起步階段。研究人員可以考慮利用其抗氧化及抑菌的生物活性制成食品添加劑，來對抗油脂的氧化，防止食物腐敗。除了在食品領(lǐng)域，其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用前景也十分廣闊，其保肝、抗癌、降血糖等生物活性可以輔助藥物治療疾病，如利用其抑菌的活性，開發(fā)成“天然抗生素”，代替或者協(xié)同抗生素治療疾病。此外，核桃內(nèi)種皮多酚在日化領(lǐng)域也有巨大的應(yīng)用潛力。長時間面對手機和電腦、環(huán)境污染加劇、生活壓力增加等都給皮膚帶來了巨大壓力，核桃內(nèi)種皮多酚作為天然抗氧化劑，無疑是拯救皮膚的“福星”；目前市售的外用祛斑化妝品多含有重金屬、激素等毒副作用大的成分，核桃內(nèi)種皮多酚作為抑制黑色素合成的天然成分，可以開發(fā)成功效好、安全性高的植物淡斑化妝品，推動化妝品產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。雖然目前核桃內(nèi)種皮多酚的研究大都處于試驗室，相信隨著內(nèi)種皮分離、多酚提取純化等技術(shù)的完善，工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)指日可待。

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Research Progress and Application Prospect of Polyphenols in the Walnut Kernel Pellicle

GUOHuiqing，ZHANG Zekun，BAI Guangcan，WEI Yajie，WANG Andong，?MA Changhua
（School of Chinese Pharmacy，Beijing University of Chinese Medicine，Beijing 100102，China）

Walnut kernel pellicle is rich in polyphenols which have favorable effects on human health.However，it is discarded during the processing of walnut food，resulting in a great waste of resources.So the application of polyphenols in the walnut kernel pellicle is important.In this paper，the biological activity，extraction and purification of polyphenols in the walnut kernel pellicle are introduced and the application prospect is also discussed.

walnut kernel pellicle；polyphenols；research progress；application prospect

TS201.4

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.09.010

1671-9646（2017） 09a-0036-04

2017-06-24

郭慧清（1993— ），女，在讀碩士，研究方向為藥品質(zhì)量控制。

?通訊作者：馬長華（1960— ），男，本科，教授，研究方向為藥品質(zhì)量控制。