核桃青皮主要活性物質(zhì)及提取工藝研究進展*

婁 麗，楊 霞，朱佳敏

(1貴州省林業(yè)科學研究院/貴州省核桃工程技術(shù)研究中心，貴州 貴陽 550005；2貴州大學 農(nóng)學院，貴州 貴陽 550025)

核桃堅果外部的綠色果皮即核桃青皮。目前關(guān)于核桃青皮活性成分的系統(tǒng)研究尚未見報道?，F(xiàn)對核桃外果皮的主要有效成分的研究進行闡述，為進一步開發(fā)核桃外果皮的次生代謝物質(zhì)提供理論參考。研究者已從核桃外果皮中浸提、分離出許多種生物活性物質(zhì)，這些次生物活性物質(zhì)主要有萘醌類、多酚類及多糖等，另外還檢測出多種礦物質(zhì)、維生素、脂肪酸及萜類等生物活性物質(zhì)。

已檢測出核桃外果皮中的萘醌類化合物主要有1，2-萘醌、氫化胡桃醌及其苷，研究者已從核桃外果皮中分離出5-羥基-2-2乙氧基-1，4-萘醌、3，3′-雙胡桃醌、1，4，8-三羥基萘-1-0-β-D-吡喃葡萄糖苷等多種醌類異構(gòu)體及其苷類化合物[1-2]。核桃外果中含有多種的酚類物質(zhì)，馬樂等[3]從核桃青皮中分離鑒定出沒食子酸、蘆丁、槲皮素等，周媛媛等從青龍衣中分離出沒食子酸、香草酸、咖啡酸等，魏歡等[4]采用大孔樹脂用醇提青皮鑒定出10個酚類化合物。已分離出黃酮類物質(zhì)成分有20個，主要為黃酮醇、二氫黃酮醇及其苷。關(guān)于胡桃外果皮多糖的研究主要有提取、分離工藝、抗氧化活性及抑菌作用等方面，謝東雪等[5]從核桃青皮中初步分離純化得到兩種多糖成分，分別是JPs-1-1和JPs-2-1?，F(xiàn)就核桃青皮胡桃醌、多酚、多糖及黃酮4種主要有效成分作用、提取分離技術(shù)與應(yīng)用進行詳細概述。

1 胡桃醌

胡桃醌廣泛存在于核桃的樹根、外果皮等部位，其為核桃外果皮的主要生物活性成分之一，其有顯著抗癌、抑菌和中樞神經(jīng)鎮(zhèn)定的作用。張野平[6]探究胡桃醌對移植腫瘤細胞的增殖抑制和抗菌作用，結(jié)果表明胡桃醌抑制不同腫瘤細胞增殖的抑制作用有不同的適宜濃度，其對S180細胞增殖的抑制作用與濃度存在依賴關(guān)系。另外，采用Paperdise法分析，結(jié)果表明胡桃醌具有抑制多種格蘭陽性菌和陰性菌的作用。胡桃醌在醫(yī)學上起著重要的作用，尤其是抗腫瘤方面的應(yīng)用[7]，已成為當前的研究熱點，但胡桃醌也是核桃樹的一種有毒物質(zhì)。1981年，李家龍[8]采用定量胡桃醌處理針葉樹苗木，研究結(jié)果表明：一定濃度的胡桃醌對幼苗的生長有促進作用，過高濃度的胡桃醌則抑制苗木生長，當濃度為10-8～10-10摩爾處理幼苗，與對照相比較，處理后幼苗的鮮重高于對照，其中日本落葉松、歐洲赤松兩種幼苗的生長量與濃度表現(xiàn)為線性相關(guān)。

從核桃根皮、青皮與果實等不同部位提取胡桃醌的方法有冷浸法、超聲波提取法、回流提取法、減壓蒸餾法等[9，10]。早在1957年，國外已有胡桃醌的提取和分離鑒定的研究報道[11]，而國內(nèi)學者許紹惠于1986年初次研究了核桃樹不同部位的胡桃醌成分的分離、鑒定其化學結(jié)構(gòu)[12]。索緒斌[13]等用氯仿為溶劑在索色提取器中提取胡桃醌，洗脫定容后在Shimpack-ODS反相色譜柱中檢測青皮的胡桃醌含量，平均回收率為97.21%，精密度RSD<1.23%(n=5)。孫墨瓏[10]等采用超聲波輔助浸提核桃楸果皮的成分，然后用減壓蒸餾法對核桃楸中的胡桃醌成分分離純化，檢測樹皮中的胡桃醌為0.0933%，加樣回收率為99.6%。魏赫楠等[14]設(shè)計正交試驗用超聲輔助法研究提取核桃青皮中的胡桃醌提取工藝，試驗表明最優(yōu)工藝為：無水乙醇作為浸提溶劑，常溫靜置8 h，超聲時長40 min，固液比1 g∶10 mL，胡桃醌提取率為0.006703%，冉翠香等[15]采用酶法輔助超聲微波萃取儀提取，用硅膠層析法分離胡桃醌，測得胡桃醌為0.49%，純度為81.7%，徐敏慧[16]用微波輔助法優(yōu)化提取工藝，結(jié)果表明微波功率的改變對胡桃醌提取率的影響極小，其他各影響因子對提取率大小依次是：浸提時間>酒精濃度>料液比；最佳工藝條件為：料液比1∶35(g/m L)，酒精體積分數(shù)95%，微波25s浸提時，胡桃醌的提取率為1.710 mg/g DW。馮遲[17]設(shè)計正交試驗研究了核桃楸青皮的胡桃醌的提取工藝，最佳提取條件為：超聲溫度30 ℃，90%乙醇溶液為提取溶劑，固液比1 mg∶18 L，超聲功率200 W，超聲時間30 min，此時胡桃醌的提取率為1.72 mg/g。目前，胡桃醌的分離純化方法采用硅膠柱層析和半制備高效液相色譜、樹脂柱-硅膠聯(lián)合法等。從胡桃楸枝皮中檢測胡桃醌含量，其含量可達0.02～0.4 mg/g鮮重。

2 多酚

多酚是植物體內(nèi)的多種次生活性物質(zhì)之一，其具有多種功能[18]。多酚作為抗氧化劑、紫外輻射保護劑、拒食素等，在植物抵御不良環(huán)境、抵抗病原體、捕食者發(fā)揮著重要作用[19]，核桃多酚有抗氧化、延緩機體衰老等功效[20-21]。核桃多酚類物質(zhì)主要有酚酸、單寧類及黃烷酮類物質(zhì)，其中酚酸類物質(zhì)有黃酮類、單寧類、酚酸類以及花色苷等。

多酚化合物的提取受到多酚化學結(jié)構(gòu)、提取方法、貯存時間及其他干擾性因素的影響。常用甲醇、酒精、乙酸乙酯等有機溶劑與水按照一定的比例作為浸提溶劑，提取核桃的多酚類物質(zhì)。Jose等用70%丙酮提取溶劑浸提核桃仁的酚類成分，測定總酚含量每克干質(zhì)量中有62～106 mg兒茶素[22]；Ivo等利用沸水萃取分離核桃青皮中的酚類物質(zhì)，檢測出核桃青皮總酚為32.61～74.08 mg沒食子酸/g干質(zhì)量[23]。房祥軍等利用正交實驗設(shè)計，發(fā)現(xiàn)影響核桃多酚類物質(zhì)提取效果的因素為：丙酮質(zhì)量濃度>提取次數(shù)>浸提時間>料液比，優(yōu)化后提取技術(shù)參數(shù)為：50%丙酮，料液比1∶15(m/V)，30 ℃水浴1.5 h，提取3次[24]。隨著超聲波法、微波法新技術(shù)的應(yīng)用，這些新技術(shù)也被用在核桃多酚的浸提上，榮瑞芬等用甲醇為溶劑浸提，應(yīng)用超聲波，檢測核桃仁的總酚含量，為每100g干質(zhì)量中有1.121 g沒食子酸，顯著高于一般溶劑提取的核桃仁的總酚含量[25]。微波萃取技術(shù)(microwave-assisted extraction，MAE)和超臨界流體萃取技術(shù)(supercritical fluid extraction，SFE)，都具有萃取速度快、提取率高的優(yōu)點；并且SFE 技術(shù)具有不破壞萃取成分變性變質(zhì)的特點，該技術(shù)適宜于極性小分子的提取。但鑒于微波萃取技術(shù)和超臨界流體萃取技術(shù)設(shè)備要求較高，其極少用于核桃多酚物質(zhì)提取。

提取的多酚類物質(zhì)因混有雜質(zhì)使純度低，常有糖類、氨基酸類等物質(zhì)混雜。要獲得純度較高的多酚類物質(zhì)，需將提取的多酚類物質(zhì)進行純化，一般采用沉淀法、滲析法、超濾法、溶劑浸提法等。林君陽等[26]將山核桃外果皮用甲醇浸提旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)成浸膏狀，然后用蒸餾水懸浮浸膏，再一次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇等進行萃取分離得到石油醚相、氯仿相、乙酸乙酯相和正丁醇相浸膏，研究核桃外果皮各有機相的抑菌效果。盡管有機溶劑萃取純化法具有操作簡單、易于掌握和控制的好處，但有機溶劑有安全性差、成本較高、用量大的缺點。通常提取多酚類物質(zhì)常采用樹脂吸附技術(shù)、硅膠柱色譜技術(shù)、葡萄凝膠色譜技術(shù)等分離純化方法。

3 多糖

核桃青皮中多糖類物質(zhì)的提取技術(shù)和化學成分分離鑒定已開展諸多研究。核桃青皮中多糖的提取用水提醇沉法，采用苯酚-硫酸法測定多糖含量，純多糖的提取率為38.07%，核桃青皮多糖類物質(zhì)的各種單糖成分使用高效毛細管電泳方法檢測，其精制多糖提取率為76.08%，多糖的主要單糖組分分別是半乳糖和葡萄糖，提取率分別為42.998%、葡萄糖23.3%。提取多糖的方法主要有水溶醇沉法、超聲法、堿提法、酸提法、微波法、酶解法、超臨界流體萃取法等。于翠蓮采用苯酚-硫酸法設(shè)計正交試驗研究核桃青皮多糖提取工藝，優(yōu)化提取參數(shù)為料液比1∶25，溫度95 ℃、浸提時間4 h、提取次數(shù)3次，測得粗多糖獲得率為4.523%[27]。聶倩等研究了不同大孔樹脂對純化核桃青皮中多糖吸附量的影響，研究表明：AB-8是大孔吸附樹脂純化核桃青皮中多糖的極好樹脂，同時發(fā)現(xiàn)動態(tài)吸附的效果優(yōu)于靜態(tài)吸附，經(jīng)動態(tài)吸附后多糖純度為71.56%[28]。呂建平[29]采用響應(yīng)面法超聲輔助提取核桃青皮多糖，優(yōu)化核桃青皮多糖提取工藝技術(shù)參數(shù)為：在溫度80 ℃條件下，水的體積和青皮的質(zhì)量比例為18∶1、浸提時間31 min、浸提2次，多糖的提取率為9.02%；陸娟等[30]采用響應(yīng)面法開展核桃青皮粗多糖超聲提取工藝的研究，結(jié)果表明：優(yōu)化的核桃青皮多糖超聲功率比為60%時，浸提溫度60 ℃，超聲時長30 min，提取率為15.09%。 張雪春也采用響應(yīng)面分析法提取核桃青皮多糖成分，優(yōu)化微波輔助提取核桃青皮多糖工藝。結(jié)果表明：響應(yīng)面微波輔助提取核桃青皮多糖最佳條件為水料比25∶1(mL/g)、微波功率750 W、提取時間8.5 min、提取次數(shù)2次，青皮多糖獲得率為10.17%[31]。謝東雪[5]把核桃青皮經(jīng)石油醚除脂，采用超聲輔助提取、乙醇醇沉、去蛋白、除色素、透析凍干等一系列處理后，提取核桃青皮多糖JPs15.78 g，提取率為7.89%。

4 黃酮

黃酮類化合物屬于多酚類物質(zhì)，廣泛存在于高等植物中，已有研究表明黃酮類化合物具有抗氧化、抑菌抗病毒活性、降血糖作用、抗腫瘤等多種生物活性。黃酮類物質(zhì)大多數(shù)溶于極性溶劑中，如水、酒精、甲醇、乙酸乙酯等。黃酮類化合物的浸提溶劑主要用水、堿及有機溶劑等溶劑浸提、超聲輔助提取、微波輔助提取、酶解法以及超臨界二氧化碳萃取方法等。翟梅枝研究了大孔樹脂分離純化核桃青皮總黃酮的工藝，最佳工藝條件為：干樹脂質(zhì)量與柱子中總黃酮質(zhì)量比為12∶1，核桃青皮黃酮提取液上樣濃度范圍為3.0875～6.175 g/L，pH值為5，6BV(1BV=23.7 mL)的水洗后用5BV的70%乙醇洗脫。經(jīng)D101處理后，核桃青皮總黃酮回收率達到60%，純度達80%以上[32]。劉淑萍采用分光光度法測定核桃青皮中總黃酮方法，測定值的相對標準偏差(n=6)在0.76%～1.3%之間，加樣回收試驗的回收率在89.0%～105%之間[33]。圖爾貢江·伊力亞則[34]設(shè)計的正交試驗采用超聲提取法提取核桃青皮黃酮，總黃酮的最佳提取工藝條件為料液比1∶12、乙醇濃度45%、超聲時間是65 min、超聲功率120 W?？傸S酮提取率受到料液比影響最大，乙醇濃度的限制最小，其次是超聲時間、超聲次數(shù)?？傸S酮提取率為1.496 mg/g。徐亞飛研究不同干燥方式對核桃青皮品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，曬干方式所得的青皮中總黃酮含量最高，為13.79 mg/g[35]。

5 結(jié)語

核桃青皮中含有多種活性物質(zhì)，青皮的提取物可制成植物源農(nóng)藥、肥料的原料，國內(nèi)外學者對核桃青皮的活性物質(zhì)的研究也在不斷深入。在活性物質(zhì)的提取、分離純化、結(jié)構(gòu)鑒定、提取工藝方面都有很大的進步，提取分離鑒定核桃青皮的有效活性成分是林產(chǎn)化工學者們的研究目標。隨著各種提取分離新技術(shù)、工藝的應(yīng)用，對核桃青皮的活性物質(zhì)的認識也在加深，但是將核桃青皮活性成分普遍應(yīng)用在生產(chǎn)上仍較少見。因此，有必要對核桃青皮活性物質(zhì)進行鑒定并對作用機制進一步深入研究，為高效利用核桃青皮資源奠定基礎(chǔ)。