花生的藥用成分及其提取分離技術(shù)的研究進(jìn)展

劉連紅，陳 飛，張 麗，仇美華，管永祥，戴傳超

(1.南京師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 江蘇省微生物與功能基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 江蘇省微生物資源產(chǎn)業(yè)化工程技術(shù)研究中心，江蘇 南京 210023；2.江蘇省耕地質(zhì)量保護(hù)與環(huán)境監(jiān)測(cè)站，江蘇 南京 210008)

花生(Arachishypogaea)別名落花生，蝶形花科落花生屬，一年生木本植物[1]。花生原產(chǎn)于南美洲亞馬遜河流域，十九世紀(jì)末傳入我國，如今，花生是我國最重要的油料經(jīng)濟(jì)作物之一。近年來，全國花生播種面積約為4.67×1010m2，居全球第二位；總產(chǎn)量居世界首位，約為1.6×107t[2]。目前世界花生消費(fèi)主要有油用及食用兩個(gè)方面。長期以來，人們僅重視花生仁的利用，如烤花生、花生醬、花生油和花生奶等，花生收獲后的秸稈則未加利用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年約有2.0×107～3.0×107t的秸稈被丟棄在田間，榨油加工后約有5.0×106t的花生殼和紅衣等也被大量棄置，這不僅會(huì)造成大量資源的浪費(fèi)，而且也會(huì)對(duì)環(huán)境造成惡劣的影響[3]。現(xiàn)在我國對(duì)于秸稈的利用主要集中于秸稈飼料化、秸稈纖維素乙醇生產(chǎn)以及秸稈沼氣這3個(gè)方面，而對(duì)于花生資源中許多高附加值的產(chǎn)品，尚未獲得充分開發(fā)和利用。

大量研究表明，花生資源中除了含有較多的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等碳水化合物外，還含有白藜蘆醇、木犀草素以及阿魏酸等高附加值產(chǎn)品[4]。近幾年，研究者廣泛關(guān)注這些活性化合物的開發(fā)和利用，其中對(duì)白藜蘆醇和木犀草素的關(guān)注度最高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)外每年白藜蘆醇市場(chǎng)需求量約為100 t，未來將呈持續(xù)增加的趨勢(shì)，但現(xiàn)在白藜蘆醇總生產(chǎn)量?jī)H有50～60 t，供不應(yīng)求[5]；同樣，木犀草素的市場(chǎng)產(chǎn)量有限。除此之外，近幾年阿魏酸在食品行業(yè)引起了人們極大的興趣，其作為食品添加劑無毒無害，是國際公認(rèn)的天然抗氧化劑。然而，這些天然活性成分一般都是通過化學(xué)合成或從藥用植物中提取，原料獲得不容易，成本較高，在生產(chǎn)過程中常常會(huì)造成環(huán)境污染。目前微生物生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用越來越廣，如利用微生物生物技術(shù)研制微生物農(nóng)藥、微生物化肥、微生物食品和微生物能源等。而通過微生物轉(zhuǎn)化法從花生廢棄物中開發(fā)獲取白藜蘆醇、木犀草素和阿魏酸等高附加值產(chǎn)品，屬于一條高效、綠色的花生資源利用新途徑，不僅會(huì)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)收入、增加諸多的就業(yè)機(jī)會(huì)，而且將會(huì)減輕環(huán)境污染。

本文中，筆者介紹花生中藥用成分的分類，并對(duì)文獻(xiàn)報(bào)道的花生中主要天然藥用成分的提取工藝進(jìn)行梳理歸納，以期進(jìn)一步闡明微生物預(yù)處理花生廢棄物轉(zhuǎn)化成高附加值藥用成分的作用機(jī)制，為富含天然藥用成分的藥食植物資源的開發(fā)和利用提供參考。

1 花生資源中藥用成分和價(jià)值

花生，民間俗稱長生果。據(jù)《本草綱目拾遺》記載：“花生甘平無毒，能調(diào)理脾胃，增強(qiáng)脾胃功能，可以防衰老，是當(dāng)之無愧的長生果?！蹦壳盎ㄉ饕亲鳛橛土献魑锖褪秤米魑铮芯空甙l(fā)現(xiàn)花生及其制品除了富含不飽和脂肪酸、花生蛋白、維生素和礦物質(zhì)等純植物物質(zhì)外，還包含益于健康的藥用活性化合物，如白藜蘆醇、花生黃酮和植物固醇[6]?；ㄉ兄饕幱贸煞值幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 白藜蘆醇

白藜蘆醇(resveratrol，Res)別稱芪三酚，是植物受到外界脅迫分泌的植物抗毒素[7]。白藜蘆醇一般以2種形式存在：順式白藜蘆醇、反式白藜蘆醇，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示。天然白藜蘆醇主要存在于虎杖、葡萄和花生等植物中，其中虎杖中的白藜蘆醇含量最高(1.0～4.0 mg/g)[8]?；⒄茸鳛槊F的中藥材，提取白藜蘆醇的成本較高，相比之下，花生作為原材料的成本較低。最初，花生中的白藜蘆醇是在受侵染的花生植株中發(fā)現(xiàn)的。Sobolev等[9]及Sanger等[10]研究表明：在正常栽培的花生組織中也存在白藜蘆醇，1 g新鮮花生中含白藜蘆醇0.01～1.79 μg?；ㄉ鷼?jiān)幸埠懈吆康陌邹继J醇，尤其在花生根部，含量可達(dá)800 mg/kg以上[11]?；ㄉ谌斯な斋@過程中，有大量花生須根遺留在土壤中，且花生收獲后的秸稈被大量遺棄在大田中，其中所含的白藜蘆醇釋放到土壤中后很可能對(duì)下茬花生產(chǎn)生化感作用[12-13]。白藜蘆醇是一種多酚抗氧化劑，對(duì)人體的保護(hù)性功能主要表現(xiàn)為抑制癌細(xì)胞，防治心臟病、退行性神經(jīng)疾病(如，阿爾茨海默癥)、炎癥及延緩衰老等[14-15]。最近已有明確的科學(xué)證據(jù)表明，白藜蘆醇在抗衰老方面的主要作用機(jī)制是作為激活劑促進(jìn)線粒體的再生[16]。據(jù)報(bào)道這種多酚類化合物能夠提高大腦中血流量多達(dá)30%，從而減少中風(fēng)的危險(xiǎn)[17]。白藜蘆醇因具備多種生理活性，普遍應(yīng)用于食品、藥品、化妝品和保健品等領(lǐng)域。

圖1 花生中主要藥用成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structures of main medicinal ingredients from peanut

1.2 黃酮

1.2.1 木犀草素

木犀草素(luteolin)的化學(xué)名稱是3′,4′,5,7-四羥黃酮，分子式為C15H10O6，是一種很具有代表性的弱極性四羥基黃酮類化合物[18]，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示。木犀草素因最初是從木犀草中分離而得名，大多以糖苷的形式存在于約300種植物中。木犀草素的生物學(xué)功能則主要表現(xiàn)在抗氧化、抗菌、抗炎、抗腫瘤、抗輻射和增強(qiáng)免疫力等方面，還具有緩解高血壓、鎮(zhèn)咳祛痰等有益于人體健康的生物活性[19]。木犀草素主要存在于白毛夏枯草、紫蘇葉和荊芥等藥用植物中，還存在于各類蔬菜之中。前人的研究表明木犀草素具有化感作用，胡飛等[20]研究發(fā)現(xiàn)水稻化感株P(guān)I312777所分泌的木犀草素能夠明顯抑制稗草的根長、根活力和葉綠素含量；Liu等[21]發(fā)現(xiàn)當(dāng)木犀草素濃度達(dá)0.5 mmol/L以上時(shí)就會(huì)對(duì)萵苣幼苗的生長產(chǎn)生明顯的抑制作用。雖然木犀草素普遍分布于植物界，但是含量非常稀少，在不同植物或同一植物不同部位中的含量也存在差異。研究發(fā)現(xiàn)，花生的種子、莖、葉不含有或僅含有少量木犀草素，但果殼中木犀草素的含量相對(duì)較高，其含量一般占花生殼總質(zhì)量的0.2%以上，開發(fā)利用花生果殼中的木犀草素等天然黃酮化合物，可以提高花生的綜合利用價(jià)值[22]。

1.2.2 原花青素

原花青素(procyanidin)是一類黃烷醇單體及其聚合體的黃酮類化合物，分子式為C30H26O13，在結(jié)構(gòu)上，原花青素是由不同的兒茶素或表兒茶素通過C4～C6或C4～C8鍵結(jié)合而成，通常將2～5聚體稱為低聚體(OPC)，將5聚體以上的稱為高聚體(PPC)，不同聚合度的原花青素具有不同的生物和化學(xué)活性以及應(yīng)用價(jià)值[23]。最初原花青素是從花生紅衣中提取出來，隨后法國科學(xué)家從松樹皮中發(fā)現(xiàn)并提取出來，含量占提取物的85%[24]?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)許多植物中含有原花青素，這些植物包括葡萄、花生和藍(lán)莓等[25-26]。花生紅衣作為花生加工的副產(chǎn)品，含有豐富的原花青素，Dudek等[27]分離鑒定了花生紅衣中4種天然A型原花青素的結(jié)構(gòu)，還進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，原花青素具有抑制巨噬細(xì)胞促炎細(xì)胞因子TNF-α分泌的功能。最近研究已經(jīng)表明，原花青素具有極強(qiáng)的抗氧化活性和自由基清除能力，如抗菌、抗氧化、抗癌、抗真菌、抗過敏和抗炎等[28-29]，臨床上還將原花青素用作治療皮膚癌、防治心血管以及眼疾相關(guān)的疾病。由于高品質(zhì)的OPC在水中和醇中具有良好的溶解性，加上色澤亮麗、資源豐富、療效顯著及副作用微小的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到藥物、化妝品和功能性食品等領(lǐng)域。因此，探討新的作用機(jī)制、尋找新的資源和研究新的獲取方法，對(duì)開發(fā)原花青素類產(chǎn)品具有重要價(jià)值。

1.3 酚酸類化合物

1.3.1 阿魏酸

阿魏酸(ferulic acid，F(xiàn)A)，又名肉桂酸，化學(xué)名為4-羥基-3-甲氧基肉桂酸，分子式為C10H10O4，分子量為194.18，其結(jié)構(gòu)見圖1。最初阿魏酸是從阿魏的樹脂中提取的一種酚酸，因此研究人員以該植物命名，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)阿魏酸一般存在于谷類、蔬菜、洋薊、花生和堅(jiān)果之中[30]，1 g花生中含有約0.087 mg阿魏酸。自Yagi等[31]發(fā)現(xiàn)從大米油中提取FA的甾醇酯具有抗氧化性質(zhì)以來，F(xiàn)A的生物學(xué)應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。FA顯示了一系列生物醫(yī)學(xué)效應(yīng)，包括抗氧化、抗過敏、保肝、抗癌、抗炎、抗菌、抗病毒、抗血栓和血管舒張等[32-33]。阿魏酸除在醫(yī)藥領(lǐng)域廣泛應(yīng)用外，一些國家已批準(zhǔn)將之作為食品添加劑，因其能夠有效地清除超氧自由基，并抑制脂質(zhì)過氧化作用[34]。阿魏酸具有抑制血小板凝集、祛痰和抑制結(jié)核桿菌等作用，因此，阿魏酸在臨床上主要作為一種升高白細(xì)胞的藥物，它能夠增強(qiáng)人體的造血功能及治療血小板減少癥。此外，它還有助于改善心腦血管相關(guān)的疾病，如動(dòng)脈硬化，腦血管、腎小球疾病和肺動(dòng)脈高壓等[35]。

1.3.2 咖啡酸

咖啡酸(caffeic acid)，化學(xué)名為3-(3,4-二羥基苯基)-2-丙烯酸，分子式為C9H8O4，分子量為180.16(圖1)。在生物合成過程中，咖啡酸是由對(duì)香豆酸作為關(guān)鍵的中間代謝物通過苯丙素途徑羥基化形成的物質(zhì)[36]，近幾年，咖啡酸因其潛在的健康益處引起了研究者的關(guān)注?？Х人崾侵参锝缰衅毡榇嬖诘姆铀犷惢衔铮饕獊碓从诿箍浦参?，如升麻根莖、檸檬果皮和纈草根等多種植物。Pokkaew等[37]研究不同時(shí)間段花生莖葉中總酚酸含量，發(fā)現(xiàn)20 d取樣的花生葉中含有較高咖啡酸，1 g花生葉中咖啡酸含量可達(dá)5.0 mg?？Х人峥稍诨瘖y品中安全使用，它不僅具有較廣泛的抑菌和抗病毒活性，而且還能吸收紫外線。低濃度即具有抑制皮膚黑色素生成的效用，在增白產(chǎn)品中用量?jī)H為0.5%～2%，還可用作氧化型發(fā)用染料的助劑，有利于增強(qiáng)色澤的強(qiáng)度[38]?？Х人嵩谂R床上類似于阿魏酸，主要作為一種止血升白細(xì)胞藥，它一般通過收縮凝固微血管、提高凝血因子、升高白細(xì)胞和血小板來發(fā)揮作用，通常是用于外科、內(nèi)科以及婦產(chǎn)科等出血性疾病的止血，也用于各種原因引起的白細(xì)胞和血小板減少癥[39]。表1介紹了花生不同部位主要藥用成分及作用。

表1 花生不同部位主要藥用成分及作用

1.4 其他活性物質(zhì)

有研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常吃花生制品能夠降低血糖，或減少50%的心臟病發(fā)生率，因?yàn)榛ㄉ泻胸S富的卵磷脂、蛋白質(zhì)以及生物體內(nèi)必須元素，如鈣、磷、鐵等，還含有多種維生素，如維生素B類、抗壞血酸和煙酸等[40]。天然植物固醇，如β-谷固醇也廣泛存在于花生及其制品中，能夠預(yù)防心臟病及癌癥，如乳腺癌、子宮癌等疾病?；ㄉt衣中含有止血的有效成分D(+)-兒茶素，臨床上利用花生紅衣為原料的制劑均有良好的止血功能。目前對(duì)于天然食用色素的應(yīng)用不斷增大，因此，開發(fā)花生紅衣紅色素具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益，其主要成分為黃酮類化合物，此外還含有花色苷等，除了安全可靠、色調(diào)自然等優(yōu)點(diǎn)，還具有一定的藥理保健作用。梅娜等[41]對(duì)花生粕的化學(xué)成分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：花生粕除了含有黃酮類化合物之外，還含有鞣質(zhì)、三萜或甾體類化合物等成分，目前僅作為飼料并不能得到充分的利用，所以其作為花生副產(chǎn)品仍具有進(jìn)一步研究及開發(fā)利用的潛力。

2 花生中藥物成分分離和加工工藝研究進(jìn)展

2.1 花生中藥用成分提取方法

2.1.1 傳統(tǒng)溶劑提取法

傳統(tǒng)溶劑提取法可以分為浸漬法、熱回流提取法和索氏提取法。在經(jīng)典的提取方法中主要使用有機(jī)溶劑(石油乙醚、己烷、環(huán)己烷、異辛烷、甲苯、苯、乙醚、二氯甲烷、異丙醇、氯仿、丙酮、甲醇和乙醇等)。溶劑提取法是根據(jù)相似相溶原理，提取時(shí)將預(yù)處理的材料溶于溶劑中，以使其有效成分浸出，然而浸出率較低；若用水溶解，提取液還會(huì)發(fā)霉變質(zhì)，因而需加入適當(dāng)?shù)姆栏瘎?。因?yàn)樗幱弥参锏幕瘜W(xué)成分比較復(fù)雜，所以選用對(duì)活性成分溶解度大、對(duì)不需要的成分溶解度小的溶劑。常見的溶劑可以分為3類：水、親水性有機(jī)溶劑和親脂性有機(jī)溶劑?；ㄉY源中的藥用成分主要是黃酮類物質(zhì)，根據(jù)選取溶劑的不同，所提取的白藜蘆醇產(chǎn)率也有差異。如，陳瓊玲等[45]選取乙醇作為有機(jī)溶劑，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)優(yōu)化提取花生根中白藜蘆醇的條件，可使其提取率達(dá)到73.76%。

2.1.2 超聲波輔助提取法

超聲提取法是一種物理的破碎進(jìn)程，利用超聲波產(chǎn)生高速、強(qiáng)烈的空化效應(yīng)和攪拌作用來破壞植物藥材的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，溶劑滲透到藥材細(xì)胞中使其瞬間破裂，植物細(xì)胞中的藥物成分得以釋放、直接進(jìn)入溶劑中并充分混合，從而提高提取效率。花生資源中的黃酮類物質(zhì)少量以游離的狀態(tài)存在，大多與糖結(jié)合成苷或與鞣質(zhì)結(jié)合，采用傳統(tǒng)的溶劑浸提法難以提取或提取效率不高，而超聲輔助提取與傳統(tǒng)的回流和索氏提取法等相比，具有無需加熱、提取速度快、時(shí)間短和收率高等優(yōu)點(diǎn)。如，肖淑娟等[46]采用超聲波輔助法提取花生殼中的木犀草素，得其粗提率為3.7%，該方法得到的木犀草素不僅純度高，而且達(dá)到了省時(shí)、高效和節(jié)能的目的。

2.1.3 酶輔助提取法

植物細(xì)胞壁含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，限制細(xì)胞內(nèi)活性物質(zhì)的釋放，而水解酶，如纖維素酶、β-葡糖苷酶和果膠酶等具有水解和降解細(xì)胞壁化學(xué)成分的作用[47]?；ㄉY源中的藥用成分多為含有酚羥基的黃酮類化合物，其可與纖維素、半纖維素和木質(zhì)素結(jié)合成復(fù)雜的化合物或與糖結(jié)合成類黃酮苷，水解酶也可以斷開連接鍵來釋放更多游離類黃酮。如今，酶輔助提取法作為綠色高效的提取方法，在天然產(chǎn)物的提取中得到了廣泛的應(yīng)用，如，利用纖維素酶提取來自番茄組織中的番茄紅素以及來自紅辣椒中的辣椒素和類胡蘿卜素。 另外，Landbo等[48]研究果膠酶和蛋白酶輔助提取紅醋栗果汁殘?jiān)械目寡趸宇惢衔?。向海艷等[49]采用纖維素酶法提取虎杖中白藜蘆醇，與傳統(tǒng)提取工藝比較，其提取率提高了近5倍。

2.2 花生中藥用成分分離純化方法

2.2.1 高效液相色譜法(HPLC)

HPLC被廣泛應(yīng)用于多酚類化合物的分離分析，適合于高沸點(diǎn)、大分子、強(qiáng)極性和熱穩(wěn)定性差的化合物。根據(jù)流動(dòng)相與固定相極性大小的相對(duì)不同而將高效液相色譜法分為正相色譜和反相色譜法，70%～80%樣品的分離分析都是在反相色譜上完成的，如Sakakibara等[50]采用HPLC-DAD同時(shí)測(cè)定食品中全部多酚類，同時(shí)構(gòu)建了100種標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)品各自校準(zhǔn)曲線的文庫。酚酸是以游離和結(jié)合兩種形式存在的羥基肉桂酸化合物，但是植物中的酚酸多以結(jié)合態(tài)的形式存在，從而不能直接通過有機(jī)溶劑提取?，F(xiàn)在的研究工作中，花生芽上胚軸中游離的酚酸和其他的雜質(zhì)可用乙醇提取和離心去除。結(jié)合態(tài)的酚酸，如對(duì)香豆酸、咖啡酸和綠原酸可通過堿性水解沉淀的方法釋放。堿性水解對(duì)于提取植物中不溶性結(jié)合態(tài)的酚酸物質(zhì)是最普遍的方法，并且使其能從植物組織中有效地釋放。Wang等[44]研究花生芽中酚酸的分布，隨后利用半制備HPLC純化后，咖啡酸的純度約為97%。

2.2.2 大孔吸附樹脂法

大孔吸附樹脂法是依據(jù)類似物吸附類似物的準(zhǔn)則，一般非極性樹脂適用于從極性溶劑中吸附非極性有機(jī)物質(zhì)，強(qiáng)極性樹脂作用相反，而中等極性吸附樹脂兩者皆可。目前，在國內(nèi)，該技術(shù)已普遍應(yīng)用于純化黃酮類、苷類和生物堿類成分。如，劉樹興等[51]利用大孔吸附樹脂分離純化虎杖中的白藜蘆醇，研究發(fā)現(xiàn)NKA-9 型大孔吸附樹脂對(duì)白藜蘆醇的吸附解吸性能較好，最終得率為0.31%，純度為51%。因此，采用大孔吸附樹脂法優(yōu)點(diǎn)在于程序簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度低、易于提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)，大孔樹脂具有較高的吸附能力和可回收利用的特點(diǎn)。完善相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步深入研究相關(guān)的理論技術(shù)基礎(chǔ)，大孔吸附樹脂技術(shù)將會(huì)成為今后提取大多藥用成分的重要手段。表2列舉了文中涉及藥用組分的常見提取工藝。

表2 文中涉及藥用組分的常見提取工藝

注：BV—床層體積，mL。

3 微生物預(yù)處理再進(jìn)行成分加工作用

國內(nèi)外對(duì)花生廢棄物的資源利用大多停留在物理或者化學(xué)法提取黃酮等有機(jī)化合物的研究層面，但由于含量相對(duì)不高，且諸多提取工藝步驟繁多，提取物成分復(fù)雜，提取效率較低，成本普遍很高，回收利用空間極其有限。另外，由于大量使用酸堿等化學(xué)試劑，對(duì)環(huán)境毒害很大。即使有涉及微生物轉(zhuǎn)化方面的，也多為低值產(chǎn)品，如醬油、飼料等產(chǎn)品。遲曉元等[40]研究發(fā)現(xiàn)，花生資源中含有多種營養(yǎng)成分，如粗蛋白、粗脂肪和維生素等，還有一些藥用活性成分，但其一般與糖或蛋白質(zhì)等以苷的形式存在，不易提取，這可以利用微生物分泌某些胞內(nèi)酶或胞外酶將它們解離開。既然花生中能提取到這些活性物質(zhì)，那么可能也會(huì)存在較多前體物質(zhì)，因此可以利用微生物中的豐富酶系去高效轉(zhuǎn)化。苷類的微生物轉(zhuǎn)化不同于普通的氨基酸類發(fā)酵，轉(zhuǎn)化產(chǎn)物不是微生物的代謝產(chǎn)物，而是用微生物的酶對(duì)苷類的某一部位進(jìn)行特定的生化反應(yīng)來取得的。其中，真菌是發(fā)酵中的主要菌種，因其種類多、酶系豐富、次生代謝產(chǎn)物多、培養(yǎng)條件較簡(jiǎn)單等。最后，經(jīng)過微生物生長代謝和生命活動(dòng)轉(zhuǎn)化獲得藥用成分，相比一般的物理或化學(xué)方法更能大幅度地降低毒副作用和環(huán)境污染，最重要的是實(shí)現(xiàn)了花生資源的再利用。

微生物轉(zhuǎn)化提取花生中的藥用成分示意見圖2。由圖2可以看出：利用微生物代謝過程中產(chǎn)生的某個(gè)或某一系列的酶對(duì)花生廢棄物進(jìn)行催化反應(yīng)，可通過對(duì)代謝途徑進(jìn)行調(diào)控來獲得目的產(chǎn)物。

圖2 微生物轉(zhuǎn)化提取花生中的藥用成分Fig.2 Microbial transformation of medicinal ingredients in peanuts

微生物轉(zhuǎn)化作為一種新的提取途徑，前景十分誘人，目前已有利用虎杖內(nèi)生真菌轉(zhuǎn)化白藜蘆醇的相關(guān)報(bào)道[61]，木犀草素的生物轉(zhuǎn)化尚沒有報(bào)道。Wang等[62]研究發(fā)現(xiàn)虎杖利用米曲霉進(jìn)行發(fā)酵過程中可分泌一系列酶將白藜蘆醇苷轉(zhuǎn)化為白藜蘆醇，是直接從未加工植物提取產(chǎn)量的3.6倍，含量提高了1.35%。Yang等[63]研究發(fā)現(xiàn)，真菌(8.92～16.35 μg/g新鮮秸稈)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)白藜蘆醇的含量比細(xì)菌(1.72～2.72 μg/g新鮮秸稈)要高8倍，這說明真菌中可能含有某種關(guān)鍵酶在生物轉(zhuǎn)化中起到了重要作用。另外，Jin等[64]通過共固定化可食用黑曲霉和酵母，生物高效轉(zhuǎn)化虎杖根中虎杖苷生產(chǎn)白藜蘆醇，產(chǎn)量達(dá)到33.45 mg/g，是未經(jīng)處理的11倍。微生物轉(zhuǎn)化策略用于類黃酮的生產(chǎn)也受到了研究者極大關(guān)注，因?yàn)槠洳粌H能夠產(chǎn)生自然界不存在的新黃酮類化合物，而且可以提高產(chǎn)率。Cao等[65]研究發(fā)現(xiàn)，小克銀漢霉菌(Cunninghamella)、青霉菌(Penicillium)和曲霉菌(Aspergillus)可以通過一系列反應(yīng)提高類黃酮的產(chǎn)量，包括羥基化、脫羥基化、甲基化、脫甲基化、糖基化、脫糖基化、脫氫作用、氫化作用、環(huán)化和還原反應(yīng)。

筆者所在課題組在前期研究中從大戟科藥用植物重陽木莖內(nèi)皮中篩選獲得一株內(nèi)生真菌擬莖點(diǎn)霉B3[66]，針對(duì)這株菌，進(jìn)行了大量系統(tǒng)的研究工作，發(fā)現(xiàn)該菌具有的一個(gè)最顯著功能是可高效降解花生等農(nóng)作物秸稈[67-69]。最近在研究B3緩解花生連作障礙的作用中意外發(fā)現(xiàn)，這株菌在花生白藜蘆醇和木犀草素降解方面具有非常好的效果[70]，由于生物體內(nèi)的生化酶促反應(yīng)都是可逆的，因此可以斷定：該菌同時(shí)擁有合成白藜蘆醇和木犀草素的所有基因，若通過合理的代謝調(diào)控，B3能夠勝任將花生廢棄物轉(zhuǎn)化為白藜蘆醇和木犀草素的工作。若本研究順利實(shí)施，將不僅能減少花生資源的浪費(fèi)，大幅度提高花生類農(nóng)副產(chǎn)品的附加值，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值，而且對(duì)于農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)也有著積極的意義。目前關(guān)于微生物預(yù)處理花生資源生產(chǎn)藥用成分尚沒有報(bào)道，因此，篩選微生物轉(zhuǎn)化花生資源中的藥用成分將是一個(gè)挑戰(zhàn)。

4 花生資源綜合利用及其技術(shù)展望

我國對(duì)于花生資源的利用主要集中于花生仁，50%～60%用于榨油，15%～25%加工成食品，而忽視了花生紅衣、殼、根、莖和葉等的利用，大量的文獻(xiàn)已經(jīng)報(bào)道花生資源中富含許多抗氧化活性物質(zhì)如白藜蘆醇，但以花生廢棄物為原料進(jìn)行白藜蘆醇的開發(fā)鮮見報(bào)道[71]。從綠色環(huán)保的角度看，若任由花生秸稈隨意丟棄焚燒，這樣不僅造成環(huán)境問題，還會(huì)帶來諸多的社會(huì)問題。我國為貫徹落實(shí)中央綠色發(fā)展要求，打好農(nóng)業(yè)方面污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，促進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用，最新提出了秸稈農(nóng)業(yè)利用的兩個(gè)主要方式：一種是農(nóng)作物秸稈還田改善土壤理化性質(zhì)；另一種是微生物預(yù)處理農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)綠色能源。微生物轉(zhuǎn)化花生秸稈符合這一理念，而利用化學(xué)法轉(zhuǎn)化苷類中藥，需要強(qiáng)酸、強(qiáng)堿參與，導(dǎo)致產(chǎn)生“三廢”，從而對(duì)環(huán)境造成污染。因此，能否結(jié)合微生物預(yù)處理花生秸稈來探索出一條高效、綠色的生產(chǎn)途徑？將花生廢棄物中白藜蘆醇和木犀草素的前體物質(zhì)轉(zhuǎn)化為白藜蘆醇和木犀草素，在之后的回收過程中，不僅能回收花生秸稈中已經(jīng)存在的一部分產(chǎn)品，還能額外增加一部分生物轉(zhuǎn)化而來的白藜蘆醇和木犀草素。這項(xiàng)技術(shù)若順利完成，將為我國食品和藥物副產(chǎn)品的加工開辟一條具有經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)空間的道路，產(chǎn)業(yè)化前景十分誘人。