板栗殼的化學(xué)成分、生理活性及其應(yīng)用

宋磊肖，范得躍，李曉菁，彭 飛，牛 奎，解 瑩

板栗屬于殼斗科栗屬植物，不僅具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，富含蛋白質(zhì)、淀粉、維生素、脂肪及礦物質(zhì)元素，其可供人體吸收和利用的養(yǎng)分高達(dá)98%［1］，而且還具有藥用價(jià)值［2］，是一種補(bǔ)養(yǎng)治病的保健品。根據(jù)最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)板栗總面積達(dá)到180萬(wàn)hm2，年產(chǎn)板栗195萬(wàn)t，占世界板栗總產(chǎn)量的84%［3］。近幾年，隨著板栗深加工技術(shù)的不斷成熟，對(duì)板栗殼的研究越來(lái)越廣泛。筆者對(duì)近幾年板栗殼化學(xué)成分、生理活性及其應(yīng)用等方面的研究進(jìn)展情況進(jìn)行了綜述，以期為板栗殼的進(jìn)一步研究提供依據(jù)。

1 板栗殼化學(xué)成分

板栗殼是板栗的種皮，其化學(xué)成分有:纖維素、木質(zhì)素、多糖(或苷類)、有機(jī)酸、酚類、內(nèi)酯、香豆素(或其苷類)、黃銅(或皂苷類)、植物甾醇(或三萜)和鞣質(zhì)等化學(xué)成分［4～7］。

研究發(fā)現(xiàn)，板栗殼主要由C，O，N和Si等4種元素組成，且板栗殼中纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較高為0.48，木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.28，且木質(zhì)素可作為橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑［8，9］。

板栗殼色素為黃酮類物質(zhì)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.022，其棕色素天然無(wú)毒、性質(zhì)穩(wěn)定、著色力強(qiáng)，因此生產(chǎn)上一般將其用作染料等;還具有阻斷和清除氧化損傷、保護(hù)肝臟、調(diào)節(jié)腎功能、抑菌消炎等功能和價(jià)值，因此生產(chǎn)上一般將其用作保健品等［4，10～12］。

研究發(fā)現(xiàn)，在板栗殼中也提取出了原花青素［13］。其是植物中廣泛存在的一大類多酚化合物的總稱。具有極強(qiáng)的抗氧化、消除自由基的作用，也參與磷酸、花生四烯酸的代謝和蛋白質(zhì)磷酸化，保護(hù)脂質(zhì)不發(fā)生過(guò)氧損傷;是強(qiáng)有力的金屬螯合劑，可螯合金屬離子，在體內(nèi)形成惰性化合物;保護(hù)和穩(wěn)定維生素C，有助于維生素C的吸收和利用。

2 板栗殼提取物的生理活性

2.1 抗氧化性

研究發(fā)現(xiàn)板栗殼提取物中有3種化學(xué)成分具有抗氧化活性，分別為鞣質(zhì)、多酚和色素。鄭佳欣等［14］對(duì)板栗殼中提取物鞣質(zhì)進(jìn)行了1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除活性的研究，結(jié)果表明:板栗殼鞣質(zhì)粗提物具有較強(qiáng)的DPPH自由基清除能力，且隨著溶液中粗提物質(zhì)量濃度的增加，其對(duì)DPPH自由基的清除能力增強(qiáng)。當(dāng)溶液中粗提物的質(zhì)量濃度為0.3 g/L時(shí)，板栗殼鞣質(zhì)粗提物對(duì)DPPH自由基的清除率達(dá)到85%以上。李金鳳等［15，16］研究發(fā)現(xiàn)，板栗殼多酚在質(zhì)量濃度為25～200 mg/L范圍內(nèi)，其還原能力和清除二苯基苦基肼(DPPH)自由基、羥基自由基、超氧陰離子自由基的能力隨質(zhì)量濃度升高逐漸增強(qiáng)。李云燕等［4，17］研究了板栗殼色素在豬油中的抗氧化活性，并對(duì)其有效的抗氧化活性成分進(jìn)行了初步鑒定和氧化機(jī)理的探討，結(jié)果表明:板栗殼色素具有良好的抗氧化活性，屬于黃酮類色素，因其含有酚羥基能提供H，使R-和ROO-形成RH和ROOH，從而終止自由基連鎖反應(yīng)。劉平［18］研究發(fā)現(xiàn)，板栗殼棕色素對(duì)羥基自由基、超氧陰離子自由基和脂質(zhì)過(guò)氧化物均有還原性。

2.2 抑菌性

板栗殼提取物中含有黃酮類物質(zhì)，因黃酮類物質(zhì)分子中一般含有鄰位酚羥基，具有與蛋白質(zhì)強(qiáng)結(jié)合以及與金屬離子絡(luò)合的能力，從而影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和細(xì)胞代謝活動(dòng)，以此達(dá)到抑菌作用［6，19］。很多研究表明，板栗殼色素對(duì)枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、黑曲霉、青霉、金黃色葡萄球菌、副溶血弧菌、啤酒酵母和赤酵母均有抑菌作用［19～25］，其中原花青素對(duì)啤酒酵母、金黃色葡萄球菌和白色念珠菌抑菌效果由強(qiáng)到弱依次為:啤酒酵母菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌，最小抑菌濃度(MIC)依次為0.120，0.958，3.831 g/L;當(dāng)棕色素濃度為35，42，53 g/L 時(shí)，其對(duì)大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌和副溶血弧菌均有抑制作用。

2.3 降血糖、降血脂

趙珊［26］研究發(fā)現(xiàn)，大劑量板栗殼總酚(質(zhì)量分?jǐn)?shù)300 mg/kg)能夠顯著降低糖尿病大鼠的血糖值并有效控制高血糖癥，控制正常大鼠體質(zhì)量的增加并減輕糖尿病大鼠的體質(zhì)量。陳思玉［27］研究發(fā)現(xiàn)，板栗殼提取物能顯著改善高脂糖尿病模型大鼠的血脂水平，大劑量時(shí)能顯著調(diào)節(jié)血糖水平，從而證明板栗殼提取物能夠降低血脂，但未能體現(xiàn)改善血脂代謝的機(jī)制。

2.4 抗腫瘤活性

李金鳳［13］研究發(fā)現(xiàn)，板栗殼原花青素對(duì)人肝癌細(xì)胞HepG20有抑制作用，其原理有2個(gè):一是板栗殼原花青素(CSPS)可能是通過(guò)阻滯細(xì)胞周期G0向G1期過(guò)度，從而抑制細(xì)胞增殖的，且誘導(dǎo)細(xì)胞死亡主要以壞死為主，凋亡為輔;另一個(gè)為在誘導(dǎo)細(xì)胞死亡過(guò)程中CSPC使線粒體去極化和膜電位降低，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

2.5 抑制胃腸平滑肌

吳龍?jiān)疲?8］對(duì)板栗殼浸膏進(jìn)行了生理活性研究，發(fā)現(xiàn):在放有腸段的37℃ Tyrode液浴槽中加入乙酰膽堿(Ach)后，正?；啬c均呈強(qiáng)直性收縮，加入板栗殼浸膏后回腸松弛，且松弛程度與用劑量有關(guān)，而此現(xiàn)象在組胺和BeCl2處理過(guò)程中不明顯，從而表明板栗殼浸膏與Ach之間是拮抗作用，板栗殼浸膏能抑制胃腸平滑肌。

3 板栗殼的應(yīng)用

3.1 在凈化水質(zhì)方面的應(yīng)用

隨著社會(huì)的發(fā)展，水污染越來(lái)越嚴(yán)重，對(duì)其凈化十分重要。板栗作為我國(guó)豐富的資源之一，其剩余價(jià)值用途越來(lái)越廣，如板栗殼可作為吸附劑來(lái)凈化水資源，且研究發(fā)現(xiàn)板栗殼對(duì)水中的重金屬離子(Zn2+，Pb2+，Cu2+，Cd2+等)和孔雀石綠、剛果紅等吸附力特別強(qiáng)，可成為一種有效且成本低的污水處理吸附劑［29～34］。此特點(diǎn)也可在凈化空氣中應(yīng)用［35］。

3.2 在食用菌生產(chǎn)上的應(yīng)用

食用菌按生理類型可分為:腐生、寄生和共生等3類。其中腐生食用菌是分解纖維素，或木質(zhì)素而生存的菌類。而我國(guó)板栗資源豐富且板栗殼中含有大量的纖維素和木質(zhì)素，可為腐生食用菌提供所需物質(zhì)。有文獻(xiàn)已報(bào)道板栗殼已在香菇、平菇、茶樹(shù)菇和灰樹(shù)花生產(chǎn)中應(yīng)用［36～40］。

3.3 在食品工業(yè)方面的應(yīng)用

板栗殼色素是目前世界上并不多見(jiàn)的性質(zhì)穩(wěn)定的天然食用色素之一［41］，且對(duì)淀粉和蛋白質(zhì)有較強(qiáng)染著性［42～44］，因此常被用于食品(擬巧克力蛋糕、板栗殼色素奶)中來(lái)提高其品質(zhì)，同時(shí)也解決了添加巧克力原料造成的高脂肪、高能量和穩(wěn)定性差的弊端［44～47］。

3.4 在印染工業(yè)方面的應(yīng)用

板栗殼色素是一種水溶性好、著色力強(qiáng)、性質(zhì)穩(wěn)定的天然色素［44］，現(xiàn)已被用于錦綸、毛織物、羊絨纖維和棉織物的染色，且研究發(fā)現(xiàn)板栗殼天然染料耐皂洗色牢度與耐干摩擦色牢度均達(dá)到4級(jí)，并使被染物具有優(yōu)良的防紫外線性［48～52］。

4 存在問(wèn)題及展望

板栗殼化學(xué)成分多，但目前對(duì)其生理活性和應(yīng)用的研究?jī)H限于色素、多糖和木質(zhì)素等幾種成分，缺乏對(duì)其他化學(xué)成分的研究，同時(shí)研究所得結(jié)果在實(shí)際生產(chǎn)上的應(yīng)用少之又少。究其原因，一方面是現(xiàn)階段對(duì)板栗殼化學(xué)成分的研究大多數(shù)處于提取和生理活性的研究，未對(duì)提取的物質(zhì)進(jìn)行深入研究(分離純化以及結(jié)構(gòu)的分析)，如:色素［53］;另一方面，對(duì)板栗殼提取物的安全性研究以及文獻(xiàn)報(bào)道比較少，導(dǎo)致人們對(duì)其安全性認(rèn)識(shí)不足，是消費(fèi)者對(duì)其產(chǎn)生懷疑。今后還需在這兩方面進(jìn)一步研究。

據(jù)有關(guān)報(bào)道表明板栗殼可作為新能源使用［54］，如木質(zhì)素可作為生物質(zhì)能源［55］。而我國(guó)是板栗生產(chǎn)第一大國(guó)，產(chǎn)量居世界首位，若加強(qiáng)對(duì)板栗殼的這一方面研究，這將解決我國(guó)能源缺少的問(wèn)題，但目前大部分人將其當(dāng)作廢棄物扔掉，使其喪失這一價(jià)值。究其原因可能是現(xiàn)階段人們對(duì)板栗殼的了解處于零基礎(chǔ)或萌芽階段，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)栗農(nóng)的專業(yè)理論知識(shí)教育力度，使其意識(shí)到板栗殼的使用價(jià)值，促進(jìn)板栗殼的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，同時(shí)也能促進(jìn)節(jié)能減排和提高栗農(nóng)經(jīng)濟(jì)收入，使我國(guó)豐富的板栗資源進(jìn)一步得到充分利用。

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