油用牡丹不同部位化學成分與開發(fā)利用研究進展

董麗梅，趙秀娟，劉姚，王琳，麥任娣

（廣東生態(tài)工程職業(yè)學院園藝系，廣東廣州 510520）

牡丹（Paeonia suffruticosaAndr.）是芍藥科芍藥屬多年生落葉灌木，原產(chǎn)于中國，在我國已有2000多年的栽培歷史，因其花大色艷、雍容華貴，自古就有“花中之王”的美稱。牡丹不僅具有很高的觀賞價值，還有悠久的藥用歷史。牡丹主要以根皮入藥，其干燥的根皮又稱為“丹皮”，有清熱涼血、活血化瘀、鎮(zhèn)痛、通經(jīng)之效?，F(xiàn)代研究還表明牡丹具有抗菌消炎、抗動脈粥樣硬化、抗驚厥、保肝、降血糖、增強免疫等多種藥理作用[1]。

油用牡丹是牡丹組植物中產(chǎn)籽出油率≥22%的種的統(tǒng)稱，是我國新興的木本油料作物，目前主要以鳳丹牡丹（Paeonia ostiiT. Hong et J.X. Zhang）和紫斑牡丹（Paeonia rockiiT. Hong et J.J. Li）兩個品種為油用栽培推廣對象，在河南洛陽、山東菏澤、安徽銅陵等地廣為種植。牡丹籽油含有亞麻酸、亞油酸、油酸等豐富的不飽和脂肪酸，含量可高達90%以上，其中亞麻酸的含量尤其突出，含量可高達40%以上，具有抗氧化、降血糖、降血脂、預防心腦血管疾病等功效，有非常高的營養(yǎng)和保健價值[2]。2011年，國家衛(wèi)生部批準牡丹籽油為“新資源食品”，油用牡丹產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展起來，相關研究也日益增多。目前關于油用牡丹的研究主要集中在種植栽培[3-5]、牡丹籽油提取[6-8]等方面，也有學者對油用牡丹不同部位的化學成分進行了研究，報道了一系列活性物質(zhì)，包括萜類、酚類、黃酮類和脂肪酸類等結構類型[9,10]。除牡丹籽外，油用牡丹的根、花、葉以及籽油加工副產(chǎn)物等常常被忽視，沒有充分利用。油用牡丹根皮富含丹皮酚、芍藥苷等活性成分，不僅可作藥用，還可用于口腔護理和美容護膚[10]；油用牡丹花中富含芳香醇、多酚等抗氧化活性物質(zhì)，是制作化妝品、護膚品的良好原料[9]；牡丹籽榨油后產(chǎn)生的餅粕富含蛋白質(zhì)和單萜苷、低聚芪等活性物質(zhì)，可進一步開發(fā)利用[11]。本文綜述了油用牡丹根、花、葉、籽以及籽粕的化學成分及開發(fā)利用現(xiàn)狀，旨在為油用牡丹產(chǎn)業(yè)的精深加工和綜合利用提供理論依據(jù)。

1 油用牡丹不同部位化學成分

油用牡丹全身是寶，除了牡丹籽油具有很高的營養(yǎng)價值之外，其他部位也含有豐富的活性物質(zhì)。目前已經(jīng)從油用牡丹的根、花、葉、籽以及籽粕中報道了275種化合物，按其結構類型劃分包括：單萜苷類（1～41）、酚及酚苷類（42～76）、低聚芪類（77～94）、黃酮類（95～128）、三萜類（129～143）、脂肪酸類（144～179）和其他類化合物（180～275）。

1.1 單萜苷類

單萜苷類成分是油用牡丹籽中的一類特征性化合物，主要為蒎烷型骨架，即間位的兩個碳被四元環(huán)和另外的六元環(huán)共同占用，非常穩(wěn)定，此類化合物大多是由芍藥苷元或其類似物與葡萄糖縮合而成。葡萄糖上還經(jīng)常連接沒食子酰基和苯甲?；?，從而形成結構更加復雜的單萜苷類化合物，此類化合物通常性質(zhì)不穩(wěn)定，常以互變異構體的形式同時存在[10]。芍藥苷是牡丹中的特征性活性物質(zhì)，具有抗氧化、抗腫瘤、抗血栓、抗抑郁、抗驚厥、免疫調(diào)節(jié)、神經(jīng)保護和生血補血等藥理活性。以芍藥苷、氧化芍藥苷、芍藥內(nèi)酯苷（白芍苷）為主要成分的白芍總苷具有很好的抗炎和免疫抑制活性，可用于治療類風濕性關節(jié)炎[12,13]。從油用牡丹中報道的單萜苷類化合物共有41個，這些化合物的名稱及存在部位見表1。

表1 油用牡丹中的單萜苷類成分Table 1 Monoterpene glucosides from oil peony

1.2 酚及酚苷類

酚及酚苷類化合物是油用牡丹根中的一類特征性成分，主要是以丹皮酚及其衍生物為代表。此外還有以苯甲酸為母核的酚酸類成分，如香草酸、原兒茶酸、沒食子酸及其衍生物等，以及以苯丙酸為母核的酚酸類成分，如肉桂酸、對香豆酸、阿魏酸、咖啡酸等。酚苷類化合物結構中糖的種類目前報道的主要是芹糖、阿拉伯糖和葡萄糖三種單糖，糖上還常連接沒食子?；?。除丹皮酚與糖縮合成苷外，沒食子酸也可直接與糖縮合成苷。油用牡丹中的酚及酚苷類成分具有多種生物活性，如沒食子酸具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗氧化等活性[13]；丹皮酚具有抗菌消炎、抗腫瘤、抗動脈粥樣硬化、抗心肌缺血、抗心律失常、抗胃潰瘍等藥理活性，在降血糖、降血脂、增強機體免疫和神經(jīng)保護等方面也有明顯的作用[10,12]。從油用牡丹中報道的酚及酚苷類化合物共有36個，這些化合物的名稱及存在部位見表2。

表2 油用牡丹中的酚及酚苷類成分Table 2 Phenolics and phenolic glycosides from oil peony

1.3 低聚茋類

茋類化合物是以白藜蘆醇或其它二苯乙烯為單體聚合而成的一類具有1,2-二苯乙烯骨架的化合物的總稱，分子中都含有C6-C2-C6結構單元，主要分為四大類：二苯乙烯類、菲類、聯(lián)芐類和雙聯(lián)芐類。白藜蘆醇是芪類化合物中發(fā)現(xiàn)最早、研究最多、應用最廣泛的一種天然產(chǎn)物。油用牡丹中的茋類化合物多以低聚體形式出現(xiàn)，主要為二聚體和三聚體，最高達四聚體，是牡丹籽及籽粕中的特征性成分，具有抗菌、抗炎、抗氧化、抗腫瘤等生物活性[14,15,31]。從油用牡丹中報道的低聚茋類化合物共有18個，這些化合物的名稱及存在部位見表3。

1.4 黃酮類

從油用牡丹中報道的黃酮類化合物共有34個，主要來自于花和葉等部位，結構類型涵蓋黃酮、黃酮醇、二氫黃酮和二氫黃酮醇等，主要包括芹菜素、槲皮素、木犀草素、山柰酚以及它們的衍生物和配糖體等。山柰酚具有抗菌、抗炎、預防癌癥和糖尿病等功能；木犀草素具有抗炎、抗腫瘤、抗過敏、降血壓等活性；槲皮素具有抗炎、抗氧化、抗病毒等作用；芹菜素具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗氧化、抗腫瘤、降血糖等多種藥理活性[13]。這些化合物的名稱及存在部位見表4。

表4 油用牡丹中的黃酮類成分Table 4 Flavonoids from oil peony

1.5 三萜類

從油用牡丹中報道的三萜類化合物共有15個，主要來自于牡丹根中，結構類型以齊墩果烷型的五環(huán)三萜和降三萜類為主。齊墩果酸具有降血糖、降血脂、抗動脈粥樣硬化、保護肝損傷等藥理活性，臨床上可用于治療急性肝炎。牡丹籽油中還含有鏈狀三萜類化合物角鯊烯，具有抗氧化、抗腫瘤、抗衰老、抗疲勞、增強免疫等多種功效[37]。油用牡丹中三萜類化合物的名稱及存在部位見表5。

表5 油用牡丹中的三萜類成分Table 5 Triterpenoids from oil peony

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1.6 脂肪酸類

牡丹籽油中的不飽和脂肪酸含量可高達90%以上，主要為亞麻酸、亞油酸和油酸，其中亞麻酸含量占31.56%～66.85%，亞油酸含量20.57%～28.12%，油酸含量15.22%～27.73%；飽和脂肪酸主要為硬脂酸和棕櫚酸，其中硬脂酸含量0.18%～4.14%，棕櫚酸含量3.76%～13.36%[37]。從油用牡丹中報道的脂肪酸類化合物共有36個，包括13個不飽和脂肪酸（144～156）和23個飽和脂肪酸（157～179），主要來自于牡丹籽油，這些化合物的名稱及存在部位見表6。亞麻酸具有降血脂、降低膽固醇、抗衰老、抗過敏、增強免疫等功效；亞油酸具有抗氧化、抗腫瘤、預防糖尿病和心腦血管疾病等作用；油酸具有預防動脈粥樣硬化和冠心病等作用[2,38-42]。其中亞麻酸和亞油酸是人體不能合成必須從食物中獲得的必需脂肪酸，亞麻酸被稱為“植物腦黃金”[38]。植物油中的脂肪酸主要是含有偶數(shù)碳的直鏈羧酸，但是牡丹籽油中含有具有抗癌活性的奇數(shù)碳脂肪酸，如十五烷酸、十七烷酸、二十三烷酸等。此外，還含有少量環(huán)狀結構的脂肪酸，如2-己基環(huán)丙烷辛酸、2-辛基環(huán)丙烷辛酸等[40,42]。

表6 油用牡丹中的脂肪酸類成分Table 6 Fatty acids from oil peony

1.7 其他類

除上述化學成分外，油用牡丹中還含有其他多種成分，如單寧類（180～186）、甾醇類（187～189）和維生素E類（190～194）以及烷烴類（195～212）、芳香族類（213～231）、萜烯類（232～239）、酯類（240～253）、醇類（254～262）和其他類（263～275）等揮發(fā)性成分，這些化合物的名稱及存在部位見表7。其中單寧類成分主要存在于油用牡丹的花和葉中，甾醇類和維生素E類成分主要存在于牡丹籽油中，揮發(fā)性成分主要存在于牡丹籽油和花中。單萜烯類和芳香族類物質(zhì)賦予牡丹花獨特的香味，并具有抗菌、抗氧化等生物活性[43]。單寧類成分具有抗菌、抗氧化、抗病毒、抗腫瘤以及免疫調(diào)節(jié)活性[35]。植物甾醇具有降低膽固醇、預防動脈粥樣硬化和心血管系統(tǒng)疾病、保護胃黏膜、促進新陳代謝和調(diào)節(jié)激素水平等生理功能，維生素E具有抗氧化、抗衰老、調(diào)節(jié)免疫、預防冠心病和癌癥等作用[37,41]。

表7 油用牡丹中的其他類成分Table 7 Other constituents from oil peony

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1.8 油用牡丹不同部位化學成分的差異

油用牡丹不同部位存在一些相同的化學成分，但種類和含量有較大差異（見表8）?？偟膩碚f，單萜苷類成分主要存在于牡丹籽中；酚及酚苷類成分主要存在于牡丹籽和根中；低聚芪類成分只存在于牡丹籽中；黃酮類成分主要存在于牡丹花和葉中；三萜類成分主要存在于牡丹根中；脂肪酸類成分主要存在于牡丹籽油中；萜烯類、烷烴類、芳香族類、酯類、醇類等其他類成分主要存在于牡丹籽油和花中；其中單萜苷類成分、酚及酚苷類成分和黃酮類成分是四個部位的共有成分。不同的提取分析方法會影響油用牡丹各部位的化學成分，如溶劑提取法和超臨界CO2萃取法，大分子成分和非揮發(fā)性成分較多；而頂空固相微萃取法和水蒸氣蒸餾法，小分子成分和揮發(fā)性成分較多。此外，栽培品種、生長環(huán)境、采收時間、加工方法等也會影響油用牡丹不同部位化學成分的種類和含量。

表8 油用牡丹不同部位化學成分分類Table 8 Classification of chemical constituents in different parts of oil peony

2 油用牡丹不同部位開發(fā)利用

2.1 油用牡丹籽

牡丹籽油富含亞麻酸、亞油酸、油酸等豐富的不飽和脂肪酸，具有抗氧化、降血糖、降血脂、預防心腦血管疾病等功效，是一種高檔營養(yǎng)保健食用油。除了食用之外，牡丹籽油還是制作護膚品和化妝品的良好原料。高婷婷等[44]研究表明，牡丹籽油在240～420 nm有較強的吸收，能較好地吸收紫外線UVB和UVA，可作為基底油添加在防曬霜和隔離霜中，具有一定的防曬美白功效。周暢[45]研究表明牡丹籽油對人體皮膚有保濕作用，可緩解皮膚干燥，促進皮膚新陳代謝，使皮膚水潤有彈性，并探索了牡丹籽油作為化妝品基礎油的加工工藝。牡丹籽油中的VA和VE含量較高，對緩解皮膚老化和角質(zhì)硬化脫皮、皮膚干燥和皺裂以及治療黃褐斑有一定效果，可進一步加工成化妝品[46]。牡丹籽出油率一般在20%～30%，因此榨油后至少會產(chǎn)生70%的餅粕，牡丹籽餅粕富含蛋白質(zhì)，可進一步加工成食品，也可作飼料。目前利用牡丹籽餅粕開發(fā)的產(chǎn)品有牡丹蛋白粉、牡丹植物蛋白飲料、牡丹多肽、牡丹酵素等[11]。此外，油用牡丹籽仁還可加工成口嚼片，是一種營養(yǎng)價值高、老少皆適宜的功能保健品[47]。

2.2 油用牡丹根

油用牡丹根皮可入藥，尤以“鳳丹”為佳，又稱“丹皮”，丹皮炮制品主要有生品、酒炙、清炒及炭炒等，除直接作藥材之外，還可加工成丹皮飲片、丹皮濃縮顆粒等[48]。丹皮在中藥處方中應用甚廣，《中華人民共和國藥典》收錄的含丹皮的復方制劑多達30余種，例如六味地黃顆粒、金匱腎氣濃縮丸、血美安膠囊、知柏地黃丸等[12]。丹皮除了可用于降血糖、降血壓、抗腫瘤、抗過敏以及心血管系統(tǒng)疾病等治療外，還可用于口腔護理、美容護膚以及皮膚病治療等方面。以丹皮為主要原料可制作牙膏、含漱液、口香糖、鼻炎口服液等，還可配伍其他中草藥制作美白面膜和祛斑軟膏，可用來治療色斑、粉刺和濕疹，有美容護膚的功效[49]。

2.3 油用牡丹花

牡丹花是一種較好的天然營養(yǎng)保健資源，其中油用品種“鳳丹”牡丹的花被國家列為新食品原料[1]，以油用牡丹花為原料可制作成牡丹羹、牡丹醬以及牡丹糕等特色產(chǎn)品[50]。油用牡丹花經(jīng)特殊工藝可制成具有安神養(yǎng)血、清熱解毒、美容養(yǎng)顏等功效的牡丹花茶，也可經(jīng)發(fā)酵制作成純天然牡丹花汁飲料[9]。以牡丹花為原料釀制的牡丹花露酒、牡丹花發(fā)酵酒、牡丹花葡萄酒等也越來越受歡迎[1]。油用牡丹花中還含有豐富的黃酮、多酚以及揮發(fā)油等活性成分，具有較強的抗氧化作用，是制作化妝品、護膚品的良好原料[9]。姜宇[51]研究了化妝品用牡丹花精油和籽油的制備工藝及其功效，將牡丹花精油和牡丹籽油按不同配比混合，優(yōu)選出一種具有天然牡丹香氣的復配化妝品基礎油。除此之外，牡丹花粉也具有很高的營養(yǎng)價值，富含蛋白質(zhì)和多種活性物質(zhì)，已被開發(fā)成口服液，還可作為保健面條、酸奶等的輔料[1,52]。

2.4 油用牡丹葉

目前對油用牡丹葉的開發(fā)利用研究較少，以牡丹嫩葉或春季牡丹芽為原料可制成茶葉，牡丹葉還可用作染料。牡丹葉中含有大量黃酮類、酚酸類等活性物質(zhì)，其總黃酮對大腸桿菌、沙門氏菌等多種致病菌均有抑制作用，是一種潛在的藥用資源[1]。

3 油用牡丹開發(fā)利用存在的主要問題及發(fā)展對策

目前油用牡丹加工產(chǎn)品主要以牡丹籽油為主，產(chǎn)品形式單一，且花和葉等部位的精深加工和開發(fā)利用較為滯后。制約油用牡丹精深加工利用的因素主要有：（1）營養(yǎng)價值挖掘不充分，不同部位的健康效應缺乏系統(tǒng)研究；（2）活性物質(zhì)不明確，雖然已有部分化學成分從油用牡丹不同部位報道，但發(fā)揮功效的化學成分未被解析；（3）專用加工技術缺乏，現(xiàn)有提取加工技術導致活性物質(zhì)損失嚴重，難以兼顧高活性與高得率；（4）產(chǎn)品類型比較單一，難以滿足個性化與多元化的消費需求。

針對油用牡丹加工利用中存在的主要問題，可采取以下對策：（1）利用現(xiàn)代營養(yǎng)學手段研究油用牡丹不同部位的保健功效和作用機制，明確其營養(yǎng)價值；（2）應用多種波譜技術表征油用牡丹不同部位中活性物質(zhì)的化學結構，解析各部位的活性物質(zhì)基礎；（3）針對油用牡丹不同部位中活性物質(zhì)的種類和理化特性，建立適用的配套加工技術，最大程度地保留活性物質(zhì)；（4）針對不同人群的消費需求，精準設計產(chǎn)品，促使油用牡丹產(chǎn)業(yè)向食品營養(yǎng)、醫(yī)藥保健、日用化工等精深加工領域延伸。

4 總結與展望

4.1 油用牡丹作為新型木本油料作物，不僅具有很高的油用價值，其根、花、葉以及籽油加工副產(chǎn)物中還含有豐富的活性物質(zhì)，主要包括單萜苷類、酚及酚苷類、低聚茋類、黃酮類、三萜類、脂肪酸類以及其他類等結構類型，具有很高的開發(fā)潛力。但目前關于油用牡丹的開發(fā)利用主要集中在牡丹籽油，其他部位還有待進一步研究和開發(fā)。本文對油用牡丹不同部位（籽、根、花、葉）的化學成分與開發(fā)利用兩個方面進行綜述，并探討了制約油用牡丹精深加工的影響因素，以期為油用牡丹產(chǎn)業(yè)的綜合開發(fā)利用提供依據(jù)。

4.2 近年來，為了降低我國食用油對外依存度，確保國家糧油安全，國務院辦公廳印發(fā)了《關于加快木本油料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展意見》，大力倡導發(fā)展木本油料產(chǎn)業(yè)。油用牡丹作為三大重點開發(fā)的木本油料作物之一，深受國家和地方政府的重視，種植面積和產(chǎn)量年年攀升。未來油用牡丹產(chǎn)業(yè)將充分發(fā)揮其食用、藥用、觀賞和文化價值，加速向食品營養(yǎng)、醫(yī)藥保健、日用化工、旅游觀光、生態(tài)保護等領域延伸，促進一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，逐步走向深層次、多領域、全方位開發(fā)的綜合利用之路。