元寶楓有效成分及其應用研究進展

魏晶晶，趙善廷,2*

(1.西北農(nóng)林科技大學動物醫(yī)學院/元寶楓科研產(chǎn)業(yè)化研究中心，陜西楊凌 712100；2.國家林業(yè)和草原局元寶楓工程技術研究中心，陜西楊凌 712100)

元寶楓(AcertruncatumBunge)是槭樹科槭樹屬植物,其果實為翅果，形狀像我國古代“金錠元寶”而得名，果實包括長偏平的果翅和扁圓形的種仁(籽)兩部分，果翅向兩側呈直角或鈍角展開，每側果翅長約3 cm，寬約1 cm，種仁外包一層薄的深紅色的種皮，直徑約0.5 cm，厚度約0.2 cm。元寶楓是我國特有的樹種，目前在亞洲的其他地區(qū)、歐洲和北美洲也有少量分布，元寶楓在我國主要分布于黃河流域、東北、內蒙古、江蘇及安徽等地區(qū)[1-2]。元寶楓為落葉喬木，樹冠闊圓形，樹冠高大，單葉對生，葉呈紙質掌狀，多為五裂，春秋季多為紅色或黃色，夏季為綠色，因其色彩艷麗多變，果實寓意吉祥，樹形高大，所以過去主要作為綠化和景觀樹種。20世紀70年代以后西北農(nóng)林科技大學王性炎教授通過國家“八五”、“九五”重點科技攻關林業(yè)項目研究發(fā)現(xiàn)，元寶楓全身是寶，其種仁內油脂和蛋白質含量都比較高，種皮含單寧達60%，葉中含有黃酮、綠原酸、強心苷等多種活性物質，均具有較高的營養(yǎng)價值、藥用價值和廣闊的工業(yè)發(fā)展前景[3]。21世紀初發(fā)現(xiàn)元寶楓油中含有比較豐富的神經(jīng)酸，2011年3月,中國衛(wèi)生部發(fā)布了“關于批準元寶楓籽油和牡丹籽油作為新資源食品的公告”，標志著元寶楓籽油正式成為中國的一種食用油，利用元寶楓種子發(fā)展新資源食品和生物質能源已列入國家發(fā)展規(guī)劃中，對元寶楓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義，使元寶楓逐漸成為一種集食用、藥用、觀賞、生態(tài)和工業(yè)利用等多種價值于一身的重要資源植物。近年中央民族大學龍春林教授團隊與美國相關實驗室聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)元寶楓樹皮具有更強的抗氧化和抑制腫瘤細胞生長的活性，并且從該植物中首次報道63個化合物，大大豐富了元寶楓的化學成分和藥理活性研究[4]。有效成分是植物提供營養(yǎng)和發(fā)揮藥理藥效作用的基礎，明確元寶楓葉、籽、皮的有效成分對其營養(yǎng)價值和藥理作用及機制的研究有重要意義。本文在系統(tǒng)整理國內外相關文獻、資料的基礎上，綜述元寶楓葉、籽、皮的有效成分、營養(yǎng)價值、藥理作用、臨床應用及工業(yè)生產(chǎn)方面的進展情況，旨在為推進元寶楓籽的深入研究與臨床合理應用奠定基礎，并提供相關文獻數(shù)據(jù)支撐，推動元寶楓產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

1 元寶楓的有效成分

現(xiàn)代植物化學研究表明，元寶楓葉含有豐富黃酮、綠原酸、強心苷、單寧及超氧化物歧化酶等活性成分；元寶楓果翅含有單寧、黃酮類物質；種仁富含神經(jīng)酸、植物甾醇、生育酚等生物活性成分。此外，元寶楓葉及種子中均含有較高的礦物質、維生素和氨基酸等營養(yǎng)成分。Gu R等[4]發(fā)現(xiàn)元寶楓樹皮中含有兒茶素、原花青素B2或B3以及原花青素C1或C2等抗腫瘤活性物質，這為元寶楓“全身是寶”奠定了新的里程碑。本文針對元寶楓葉、籽、皮中的有效成分及藥理作用進行綜述，為后期元寶楓在藥品、食品、保健品及化妝品等方面的深入研究提供參考。

1.1 脂肪酸類

脂肪酸是機體的重要能量來源之一，氧供給充足時，脂肪酸可以分解為CO2和H2O，釋放大量能量為機體提供能量，部分脂肪酸還可以發(fā)揮生物活性作用。元寶楓中的脂肪酸主要集中在元寶楓種子中,元寶楓種仁含油量高達48%，油質優(yōu)良，主要為不飽和脂肪酸，其中油酸和亞油酸占脂肪酸總量的60%以上，最為珍貴的是元寶楓油中含有特殊功能性脂肪酸-神經(jīng)酸，含量高達5%左右。喬謙等[5]對14個不同種源的元寶楓種子脂肪酸組分進行檢測與分析,共檢測出15種脂肪酸成分,分別為棕櫚酸(C16∶0)、硬脂酸(CC18∶0)、油酸(C18∶1)、亞油酸(C18∶2)、 亞麻酸(C18∶3)、花生一烯酸(C20∶1)、芥酸(C22∶1)、神經(jīng)酸(C24∶1)、棕櫚一烯酸(CC16∶1)、十七碳烷酸(C17∶0)、十七碳一烯酸(C17∶1)、花生酸(C20∶0)、花生二烯酸(C20∶2)、山崳酸(C22∶2)及二十四碳烷酸(C24∶0)。元寶楓籽油不飽和脂肪酸含量非常高，14個種源的不飽和脂肪酸平均含量高達91.47%,其中亞油酸、油酸、芥酸、花生一烯酸、神經(jīng)酸、亞麻酸平均含量分別為32.97%、25.19%、16.49%、7.90%、5.76%和2.76%，棕櫚一烯酸和花生二烯酸相對質量分數(shù)均在0.5%以下，部分種源中檢測不到。元寶楓籽油中飽和脂肪酸含量低，14個種源平均質量分數(shù)僅為8.52%，其中棕櫚酸含量較高，14個種源平均含量為4.69%，占飽和脂肪酸總量的50%以上，硬脂酸平均含量為2.30%，十七烷酸、十七碳一烯酸、花生酸、山崳酸、二十四碳烷酸含量較少。

1.2 酚類

酚類物質是具有獨特生理活性和藥理活性的天然產(chǎn)物，主要包括酚酸、黃酮及木質素類。黃酮類化合物是元寶楓主要的次生代謝成分之一，具有抑菌、抗腫瘤、抗氧化等藥理活性，此前研究認為，元寶楓中的黃酮類成分主要集中在葉中，且量與季節(jié)相關，8月時含量達到最高，為5.86%。元寶楓籽中也富含黃酮類化合物，杜振國[6]檢測出元寶楓翅果950 mL/L的乙醇提取物中多酚含量為187.80 mg/g，黃酮含量高達64.9 mg/g。張玉偉等[7]在元寶楓種仁700 mL/L乙醇提取物中分離鑒定出了12種化合物，其中黃酮類有8種，分別為槲皮素、山柰酚-3-O-α-L-吡喃鼠李糖苷、槲皮素-3-O-α-L-吡喃鼠李糖苷、槲皮素-3-O-β-D-吡喃半乳糖苷、槲皮素-3-O-α-L-吡喃阿拉伯糖苷、阿夫兒茶素、兒茶素、表兒茶素。Gu R等[4]利用UPLC-QTOF-MS技術，確定了52種用于區(qū)分元寶楓不同部位的潛在標記化合物，OPLS-DA投射得分情況表明，兒茶素、原花青素B2或B3以及原花青素C1或C2是元寶楓樹皮提取物中的重要代謝產(chǎn)物，提示黃酮也是元寶楓樹皮的重要有效成分，這對我們進一步探究元寶楓的價值提供了新視野。

單寧又稱為鞣酸，是分子質量在500 u～3 000 u之間的酚類化合物，具有鎮(zhèn)靜、催眠、止痛、止瀉、止血和抗凝血等生物活性，按照結構可將單寧分為水解鞣質、縮合鞣質和復合鞣質三類。目前，鞣質主要來源于植物的樹皮和根皮，但由于生長周期長，采集困難；殼斗科植物雖然單寧產(chǎn)量高，但均為水解鞣質，質量相對較低。元寶楓種皮和果翅均含有質優(yōu)量大的縮合類單寧，高達60.24%，這在植物鞣質中非常罕見[8]。研究顯示，元寶楓種仁中的單寧占76.50%，純度>80%，各項指標均符合國家規(guī)定的特級品標準[9]。此外，元寶楓葉中單寧含量也達到11.4%[10]，因此，元寶楓單寧是值得進一步開發(fā)利用的優(yōu)質藥用材料。

1.3 綠原酸類

綠原酸又名咖啡鞣酸，是植物在有氧呼吸過程中經(jīng)磷酸戊糖途徑的中間體合成的一類苯丙素類化合物，具有抗炎、抗菌解毒等作用。綠原酸在植物界的分布十分廣泛，是許多中藥材以及水果蔬菜中的主要有效成分，綠原酸豐富的植物有杜仲(樹皮中達5%)、金銀花(花中達5%)、向日葵(籽實達3%)、咖啡(咖啡豆中含2%)[11]。國外多從咖啡豆中提取綠原酸，我國多以金銀花為原料,提取成本較高，目前我國使用的綠原酸大部分從國外進口。元寶楓葉中綠原酸大量存在，從4月開始到6月，元寶楓中綠原酸的含量逐漸增加，6月達到最高值(4.83%)，為抗炎抗菌藥物的開發(fā)提供了新資源，值得深入研究[12]。

1.4 蛋白質

蛋白質是生命活動的重要參與者，調節(jié)人體的生理功能及維持新陳代謝，機體的所有組成部分都需要有蛋白質的參與。按照來源可以將蛋白質分為植物蛋白和動物蛋白，與動物蛋白相比，植物蛋白具有含量高、脂肪酸含量低、無膽固醇等優(yōu)點。元寶楓種仁蛋白為完全蛋白，且相對含量高達27.15%，其中谷氨酸含量高達26.15%，甘氨酸含量高達13.9%。此外，元寶楓葉中的總氨基酸含量也達到11.102%,且元寶楓種仁及葉中均含有甲硫氨酸、賴氨酸、纈氨酸等8種人體必需氨基酸,其氨基酸組成合理,為完全蛋白質,含有足夠的堿性氨基酸和含硫氨基酸，值得深入研究和進一步開發(fā)利用。

1.5 維生素

維生素是人和動物為維持正常的生理功能而必須從食物中獲得的一類微量脂溶性維生素，在人體生長、代謝、發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的作用。元寶楓籽油含多種維生素,包括B1、B2、B6、維生素A、維生素E、尼克酸(煙酸)、維生素Ds(膽鈣化醇)等，其中尼克酸含量達到4.816 mg/100 g,天然維生素E達125.23 mg/l00 g,為植物油脂之冠，是棕櫚油的8.3倍、茶籽油的4.6倍。元寶楓葉中也含有豐富的維生素C、維生素B1、B2及維生素E，其中維生素C含量達到10.4 mg/100 g,維生素E含量達到14.22 mg/100 g。維生素E具有很高的抗氧化活性，對腫瘤的防治及人體健康有良好作用。

1.6 礦物質營養(yǎng)素

礦物質元素是植物體生長發(fā)育所必須的營養(yǎng)元素，也是人體生長發(fā)育的六大營養(yǎng)要素之一，在機體組織的生長、修復以及免疫代謝和預防疾病的過程中都起著重要作用，礦物質元素的失調會造成骨質疏松、貧血和克山病等許多疾病的發(fā)生，嚴重時更會危及生命。元寶楓籽油含有礦質營養(yǎng)元素鈣、鐵、鋅、鎂、錳等，多為人體必需的常量元素和微量元素，元寶楓葉中的礦物質元素含量也達到10.42%。

1.7 其他

除了上述成分外，元寶楓葉中還含有豐富的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、過氧化氫酶(catalase,CAT)、過氧化物酶(peroxidase,POD)及強心苷等生物活性成分，SOD、CAT、POD等均對清除人體內過量的自由基、抗氧化及抗衰老有重要作用。此外，元寶楓種仁還含有少量多糖。

2 元寶楓的營養(yǎng)價值

多項研究表明，植物油脂能調節(jié)人體脂質代謝，降低血清中總膽固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)水平，升高高密度脂蛋白-膽固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)水平，預防和治療高血脂、高膽固醇引發(fā)的高血壓、冠心病、動脈粥樣硬化等心腦血管疾病[13]。元寶楓油中不飽和脂肪酸含量均高于豆油、花生油、核桃仁油、菜籽油和橄欖油，其中亞油酸和亞麻酸含量分別為32.97%和2.76%，提示元寶楓籽油是一種富含亞油酸和亞麻酸的油脂,多項數(shù)據(jù)顯示,植物油中亞油酸和亞麻酸與其抗氧化、增強記憶、免疫調節(jié)及降血脂降血糖能力相關[14]。元寶楓籽油中神經(jīng)酸含量為5.76%，這在植物油中較為罕見，神經(jīng)酸是神經(jīng)組織的重要組成成分，對神經(jīng)系統(tǒng)的生長發(fā)育和疾病防治具有重要意義，可以促進神經(jīng)細胞再生,預防神經(jīng)細胞衰老[15-16]。

元寶楓籽油中維生素含量達到125.23 mg/100 g，為目前發(fā)現(xiàn)植物油中含量最多的，元寶楓葉中也含有較高的維生素E[3]。維生素E作為一種脂溶性維生素,能夠促進大腦發(fā)育，具有營養(yǎng)保健作用，還能夠抑制氧化應激反應,預防冠心病和癌癥,已成為當代藥品和營養(yǎng)品研究的熱點。維生素E可以改善丙烯酰胺(AA)誘導的大鼠胎兒神經(jīng)元退化[17]。此外，維生素E還被證明能夠預防早產(chǎn)兒新生兒腦室內出血的作用[18]。

植物具有脂肪酸含量低、無膽固醇等優(yōu)點，元寶楓籽及葉中均含有豐富蛋白質，且含有人體必需的8種氨基酸，元寶楓籽在蛋白含量及氨基酸組成上對比常見的巴旦杏仁、榛子仁、核桃仁等存在優(yōu)勢[12]。作為優(yōu)質食用蛋白新資源，元寶楓蛋白有助于緩解蛋白質資源不足的現(xiàn)狀，值得進行大力開發(fā)利用。元寶楓的種子富含蛋白質，是理想的食用蛋白質資源。

黃酮類化合物具有抗氧化、抗突變、抗腫瘤、抗菌、抗病毒和調節(jié)免疫、防治血管硬化、降血糖等功能，并有毒性低、見效快等特點，長期以來一直是天然藥物和功能性食品研究開發(fā)的熱點。元寶楓中黃酮類如槲皮素，具有抗氧化、抗腫瘤、抗炎、抗血小板聚集、免疫抑制和心血管保護等多種藥理作用[18-19]。山柰酚-3-O-α-L-吡喃鼠李糖苷對神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等都具有調節(jié)作用已經(jīng)是一些保健食品的標志性成分[20-21]。另外，黃烷類化合物阿夫兒茶素、兒茶素、表兒茶素也是一類優(yōu)質的天然抗氧化劑，存在于許多水果和茶葉中，其抗氧化保健作用已得到國內外醫(yī)學、食品和營養(yǎng)界的公認[22]。以上證據(jù)均提示，元寶楓籽可以作為營養(yǎng)食品及保健品開發(fā)的優(yōu)質原料。

3 元寶楓的藥理作用

現(xiàn)代藥理學研究表明，元寶楓多種有效成分對實驗動物的神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、內分泌系統(tǒng)都具有保護作用。如元寶楓葉的提取物具有抗腫瘤、抗氧化、抑制脂肪酸合成酶活力等多種生物活性；元寶楓果翅具有鎮(zhèn)痛、抗凝血的功效；元寶楓籽油具有明顯的抑制腫瘤細胞生長的作用。除此之外，元寶楓籽還可發(fā)揮抗炎、抗菌、抗病毒、抗衰老、改善認知功能等作用。Gu R等[4]等發(fā)現(xiàn)元寶楓樹皮提取物具有更強的抗腫瘤活性，且不同部位差異成分分析結果表明，元寶楓樹皮提取物中主要抗腫瘤活性成分與元寶楓葉提取物不同。

3.1 對神經(jīng)系統(tǒng)的作用

元寶楓中多種成分與神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)生及進展相關。元寶楓單寧能夠延長戊巴比妥鈉麻醉的小鼠睡眠時間,縮短睡眠潛伏期,起到鎮(zhèn)靜催眠的作用。此外，元寶楓籽油中的神經(jīng)酸作為神經(jīng)系統(tǒng)的重要營養(yǎng)因子，與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育密切相關,當機體缺乏神經(jīng)酸時可以引起多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病和某些精神疾病，包括精神分裂癥和注意力缺陷癥。源于植物油中的神經(jīng)酸已成為預防和治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病和相關疾病(包括多發(fā)性硬化，腎上腺腦白質營養(yǎng)不良，Zeellweger綜合征和Alzhemier's疾病)的重要突破口之一。此外，元寶楓籽及葉中均含有豐富的維生素E，研究顯示，腦維生素E缺乏與成年小鼠谷氨酸水平升高和焦慮有關，補充維生素E可以調節(jié)神經(jīng)遞質水平，改善血清磷脂轉運蛋白缺陷(phospholipid transfer protein-/-，PLTP-/-小鼠的焦慮表型[23-25]。

3.2 對心血管系統(tǒng)的作用

黃酮類化合物具有抗血管硬化、降血糖血壓等功能，尤其是對心臟有益，多項證據(jù)表明黃酮類化合物具有抗高血壓、抗炎和改善心血管疾病的活性。元寶楓籽及葉中總黃酮含量高，元寶楓葉的提取物及元寶楓油均具有明顯的凝血作用，治療低血壓療效明顯，劑量比麻黃堿低4倍～6倍[26]。槲皮素可以改善動脈粥樣硬化，缺血再灌注損傷，心臟毒性及高血壓進程，抑制低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)氧化，擴張內皮依賴性血管，減少黏附分子和其他炎癥標志物，在氧化應激條件下對一氧化氮和內皮功能起保護作用，預防神經(jīng)元氧化和炎癥損傷，以及血小板抗凝聚作用[20]。元寶楓葉和籽中均含有斛皮素，元寶楓籽油是一種富含亞油酸和亞麻酸抗凝血的作用，蘇建輝等研究顯示,植物油中的亞油酸和亞麻酸含量與其降血脂降血糖能力相關，并且有較強清除自由基作用。元寶楓籽及葉中維生素E含量高，研究顯示，維生素E攝入量較高者患冠心病風險更低[27]。

3.3 對消化系統(tǒng)和運動系統(tǒng)的作用

元寶楓單寧能夠減少小鼠腹瀉次數(shù)，有明顯的止瀉作用。朱晶[28]采用元寶楓油干預運動力竭模型大鼠,結果表明,低劑量元寶楓油可明顯緩解力竭運動導致的骨骼肌氧化應激損傷。趙燕[29]采用元寶楓油干預運動力竭模型大鼠,結果表明,元寶楓油能夠明顯延長大鼠力竭運動時間，改善大鼠心臟功能，提高機體的運動能力。

3.4 提高免疫及抗腫瘤作用

元寶楓油干預肉瘤小鼠模型的研究表明，元寶楓油對肉瘤平均抑瘤率為80%，與常用抗瘤藥環(huán)磷酸胺的抑瘤作用相當,元寶楓油干預腹水型腫瘤模型后結果表明，元寶楓油可以顯著延長艾氏腹水瘤小鼠壽命,用元寶楓黃酮預處理肺癌相關的GLC細胞、A549細胞、YIMLC細胞及正常KMB-17細胞，結果表明元寶楓黃酮對YILMC細胞、GLC細胞和A549細胞均具有一定抑制作用，對KMB-17細胞抑制作用較弱。Gu R等[4]等對元寶楓樹皮、樹枝、樹根及葉4個部位的抗腫瘤活性進行對比，發(fā)現(xiàn)元寶楓樹皮提取物顯示出最高的抗腫瘤活性， 且PCA得分圖分析結果表明元寶楓樹皮抗腫瘤化學成分與元寶楓葉明顯不同，兒茶素、原花青素B2或B3以及原花青素C1或C2等可能是抗腫瘤的主要活性成分。

3.5 抑菌、抗炎和抗氧化性

植物多酚及綠原酸類物質對多種菌類均具有抑制作用，是植物體應對外界細菌和病原體侵入的有效武器,此外,黃酮和多酚類都具有很好的抗氧化活性。元寶楓種仁油中含有多種多酚及黃酮類化合物，研究表明元寶楓油耐儲存，一次精濾的原油，常溫避光下保存3年不酸敗變質,對常見的食品腐敗菌有強且廣泛的抑制作用，特別是對枯草芽孢桿菌、黃曲霉菌及大腸埃希氏菌的抑制作用較好[30]。Chen C Y等[31]和Nio D F等[32]的研究顯示,斛皮素能夠通過作用于TLR4信號通路改善炎癥和氧化應激。

4 元寶楓籽在化妝品開發(fā)中的應用價值

利用元寶楓提取物研究開發(fā)出的系列元寶楓油護膚霜、護膚液等具有調節(jié)肌膚代謝，改善肌膚血液循環(huán)以及保護肌膚的功效。因此，可將元寶楓作為開發(fā)天然美容化妝產(chǎn)品的優(yōu)質原料 。

5 元寶楓籽的工業(yè)生產(chǎn)價值

元寶楓籽中油酸含量為25.19%,油酸可以作為增塑劑、聚酰胺樹脂的原料。在毛紡織中可以用作抗靜電劑和柔順劑。也可以作為農(nóng)藥乳化劑、潤滑劑、印染助劑、脫模劑等的原料。此外,油酸的750 mL/L酒精溶液還可以用作除銹劑。

6 展望

元寶楓籽油中含有亞油酸、亞麻酸等多不飽和脂肪酸,具有輔助降血脂、降血壓的作用。神經(jīng)酸可以促進神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，減緩多種神經(jīng)精神疾病的發(fā)病進程。 維生素E可以調節(jié)神經(jīng)遞質水平，改善壓力、焦慮模型小鼠的焦慮抑郁狀態(tài)。元寶楓籽中黃酮及酚類具有抗菌、抗炎、抗氧化作用，且具有抗疲勞、抗氧化、抗衰老、抗癌等作用，是一種極具深入開發(fā)和利用價值的優(yōu)質天然“藥食兩用”資源，可廣泛用于營養(yǎng)健康食用油、保健食品領域，又可用于神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)及抗炎、抗菌、抗癌、抗衰老等相關藥物的開發(fā)。元寶楓籽中油酸及單寧又可廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中。綜上所述，元寶楓籽具有極大的開發(fā)利用價值，它是集醫(yī)療、保健及工業(yè)生產(chǎn)于一身的純天然優(yōu)質資源，還有待于進一步開發(fā)利用。