牡丹功能物質(zhì)提取及綜合利用研究進(jìn)展

朱威巍，陳鳳真，趙貴紅，王 波，梁新排，阮 帝，鄭昀昊

（1.菏澤學(xué)院牡丹學(xué)院，山東 菏澤 274000；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650000）

牡丹（Paeonia suffruticosaAndr.）在我國歷史上曾被作為“國花”，如今又被稱為作為國花的推選之一[1]。牡丹是多年生落葉灌木，別名鹿韭、白茸、木芍藥、鼠菇，為芍藥科芍藥屬，具有較好的觀賞、藥用和食用價(jià)值[2-3]。

牡丹的不同部位所含生理活性成分不同，如牡丹根的主要功能物質(zhì)為丹皮酚、芍藥苷；牡丹籽中的主要功能物質(zhì)為芍藥苷；牡丹籽粕中的主要功能物質(zhì)為多酚；牡丹花中的主要功能物質(zhì)為黃酮和多酚，牡丹葉中的主要功能物質(zhì)為沒食子酸。本文對(duì)牡丹根、籽、花、葉四個(gè)部位所含功能物質(zhì)及提取方法進(jìn)行了論述，旨在為牡丹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及進(jìn)一步應(yīng)用提供參考。

1 牡丹功能物質(zhì)提取及綜合利用研究進(jìn)展

1.1 牡丹根

牡丹根可分為兩部分，外皮稱為牡丹根皮、牡丹皮、丹皮，中間稱為牡丹木心。壽秉榮[4]研究表明，牡丹根皮與牡丹木心化學(xué)成分基本相似，但具體含量和種類是否一致還有待研究。伍淳操等[5]研究發(fā)現(xiàn)木心中含有被測(cè)成分芍藥苷；而范旭航等[6]研究了不同產(chǎn)地不同部位牡丹皮中的6 種活性成分，結(jié)果表明牡丹皮栓皮中各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較高，木心中也含有一定的活性成分；牡丹根皮在中藥中被作為一味中藥使用，利用其含有的獨(dú)特成分，用于治療跌撲傷痛等病癥[7]。牡丹根皮化學(xué)成分種類較多，從它含有的成分上來看，其中以沒食子酸、氧化芍藥苷、兒茶素、丹皮酚、芍藥苷、牡丹皮苷C、苯甲酰基氧化芍藥苷等成分含量較高，為其主要活性成分[8]。有研究表示沒食子酸對(duì)大鼠肝纖維化具有保護(hù)和抗氧化作用[9]；而兒茶素能夠減少人體對(duì)膽固醇的攝取，從而降低細(xì)胞內(nèi)膽固醇含量[10]。

活性物質(zhì)丹皮酚，目前的提取方式有多種。孫志鋒[11]研究表明，丹皮酚的提取方法可分為水蒸氣蒸餾法、超臨界CO2法、溶劑提取法。吳歡[12]研究表明，將常壓SO3微熱爆技術(shù)與水蒸氣蒸餾提取工藝相結(jié)合，能使丹皮酚提取率大幅提升。唐一梅等[13]用離子液體輔助提取牡丹皮中丹皮酚，結(jié)果得出該法操作簡(jiǎn)單、提取率高、損失小，環(huán)保且節(jié)約能源。伍淳操等[5]采用乙醇溶解超聲輔助提取了墊江產(chǎn)牡丹皮、木心、粗皮中的丹皮酚與芍藥苷，為牡丹皮飲片的制備提供參考。范旭航等[6]采用甲醇溶解-超聲輔助提取法研究了不同部位牡丹皮中沒食子酸、芍藥苷、苯甲酸、苯甲酰氧化芍藥苷和丹皮酚中的活性成分。

目前，關(guān)于丹皮酚的藥理研究較多。如孫志鋒[11]研究表明，丹皮酚的藥理活性可分為為抗菌作用、抗氧化作用、抗腫瘤作用。翟春梅等[8]研究表明，丹皮酚具有激活機(jī)體免疫系統(tǒng)的作用，而且還有抑菌抗炎、抗腫瘤、抗心律失常等作用，除此之外，它還有降糖和保護(hù)心血管的作用。曹麗麗等[14]研究表示，將丹皮酚用于抗腫瘤具有較好的發(fā)展空間。丹皮酚可以通過增加射線誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡以及抑制腫瘤細(xì)胞對(duì)自身遭受射線而損傷部分的修復(fù)，從而擴(kuò)大放射的療效，以達(dá)到更好的治療腫瘤作用。同時(shí)有研究表示丹皮酚對(duì)大鼠的自發(fā)性高血壓具有一定改善作用，同時(shí)可增加腦血流速度，這為治療高血壓提供了一個(gè)新的理論依據(jù)[15]。羅婧等[16]研究表示，經(jīng)過對(duì)丹皮酚進(jìn)行系統(tǒng)深入的毒理學(xué)安全實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)丹皮酚不但對(duì)線蟲的運(yùn)動(dòng)和生殖能力未發(fā)現(xiàn)毒效作用，而且對(duì)線蟲運(yùn)動(dòng)能力有一定的提升作用，進(jìn)而表明丹皮酚在功能性保健品開發(fā)應(yīng)用方面具有一定潛在價(jià)值。因此，丹皮酚的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)越來越廣泛。

1.2 牡丹籽

牡丹籽是牡丹開花之后結(jié)的種子，牡丹籽呈黑色，外形大部分為圓形，小部分為橢圓形。牡丹籽中油脂含量豐富，約為29%～34%[17]，蛋白質(zhì)含量為26.85%。牡丹籽中所含功能成分種類較多，主要有芪類、單萜苷類、三萜類以及黃酮類、甾體類、脂肪酸類等[18]。

1.2.1 牡丹籽殼

牡丹籽殼是將牡丹籽仁外面所包圍的一層黑色硬殼，目前，對(duì)于牡丹籽殼的應(yīng)用較少，多是作為垃圾被處理，這大大浪費(fèi)了資源。姚歡歡[19]研究表示，牡丹籽殼中所含主要有效成分為芍藥苷和丹皮酚。對(duì)于丹皮酚目前已經(jīng)有較多研究，但芍藥苷的研究報(bào)道較少。張育貴等[20]研究發(fā)現(xiàn)，芍藥苷可用于抗抑郁。芍藥苷作為中藥成分之一，其副作用較小，且成分單一，而且芍藥苷具有降壓作用，與美托洛爾一起能用于治療高血壓，具有協(xié)同作用，可提高兩者功效，但目前對(duì)其抗抑制機(jī)制研究尚不充分[21]。

趙連飛等[22]采用微波輔助提取方法，在最適條件下提取芍藥苷，得率為2.88 mg/g，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)微波提取是一個(gè)穩(wěn)定可靠的提取方法，且提取得率較高。Bi 等[23]采用乙醇提取法，通過正交實(shí)驗(yàn)確定了最佳提取工藝，在牡丹籽殼提取物中檢測(cè)到白藜蘆醇（0.014%）和芍藥苷（1.40%）。Liu 等[24]采用超聲波輔助提取，建立了最佳提取條件，即超聲提取溫度64.0 ℃，提取時(shí)間25.0 min，液固比25.0∶1 mL/g，乙醇濃度66.0%；在此條件下，總低聚二苯乙烯提取物TOE 的提取率為20.5%；牡丹籽殼提取物還具有良好的抗菌和抗腫瘤活性，可以作為一種高附加值產(chǎn)品來制備。

1.2.2 牡丹籽仁

當(dāng)前對(duì)牡丹籽仁研究較少，而對(duì)牡丹籽油的研究較多。作為一種新興植物油脂，牡丹籽油提取方法目前主要采用壓榨法和浸出法。壓榨法從牡丹籽中提取牡丹籽油，提取率很低，僅有18.73%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他提取方式，且提取出的牡丹籽油中，主要脂肪酸含量較低[25]。浸出法發(fā)展了多種工藝，如超臨界CO2萃取法、有機(jī)溶劑提取法，這兩種提取工藝都未采用其他輔助方法。而用不同提取方法進(jìn)行提取牡丹籽油，提取率差別較大。如易軍鵬等[26]采用超聲波輔助提取牡丹籽油，得出牡丹籽油提取率為24.12%；而張鈺[27]采用微波輔助提取方法，得出牡丹籽油提取率為27.7%；賈玉良[28]比較了機(jī)械壓榨法、有機(jī)溶劑浸提法和超聲波輔助提取法對(duì)牡丹籽油提取率的影響，得出超聲波輔助方法提取率最高，可達(dá)36.72%。宋媛媛[29]采用乙醇輔助水酶方法提取牡丹籽油，發(fā)現(xiàn)該方法工藝繁瑣，但提取比較徹底，能使牡丹籽油得率達(dá)到92.25%。

作為植物油脂之一，牡丹籽油中亦含有大量的α-亞麻酸，而α-亞麻酸作為人體必需脂肪酸之一，由于人類自身不能合成只能從外界獲取，所以日常食用牡丹籽油能增加必需脂肪酸的攝入。目前有研究表明植物來源的α-亞麻酸（ALA），在人體內(nèi)可能發(fā)揮心臟保護(hù)的作用，從而能為心血管疾病的預(yù)防和治療提供幫助[30]。牡丹籽油可以作為涼拌用油，其營養(yǎng)價(jià)值甚至在橄欖油之上；由于牡丹籽油煙點(diǎn)高于其他油類，進(jìn)行煎、炸、烤等，不會(huì)破壞食物原有的營養(yǎng)物質(zhì)，反而能在原有基礎(chǔ)上使食物帶有牡丹籽油的獨(dú)特風(fēng)味。此外，牡丹籽油也可用來制作醬料，食用時(shí)，不會(huì)掩蓋食物原有的味道，能很大程度上保護(hù)醬料的顏色[31]。可以說，牡丹籽油未來前景廣闊，值得進(jìn)行深入研究。

1.2.3 牡丹籽粕

牡丹籽粕是牡丹籽榨油之后所剩物質(zhì)，一直沒有被很好地利用。長久以來，造成了很大的資源浪費(fèi)。昝麗霞等[32]研究表示，牡丹籽粕蛋白質(zhì)中氨基酸含量高達(dá)89.69%，高于菜籽粕、芝麻粕，且營養(yǎng)種類齊全，組分較為平衡，可配合芝麻粕、豆粕等其他富含氨基酸的籽粕應(yīng)用到牲畜飼養(yǎng)中；牡丹籽粕中所含物質(zhì)種類較多，其中粗多糖7.67%，粗脂肪6.19%，粗蛋白28.12%，粗纖維3%。戴玉等[33]研究也表明，牡丹籽粕中能量為16.68 MJ/kg，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析，粗蛋白27.57%、粗脂肪5.59%、粗纖維26.41%,蛋白質(zhì)含量最高，纖維次之，微量元素鈣、鐵、錳含量最多。

宋艷秋等[34]發(fā)現(xiàn)了一種從牡丹籽粕中提取牡丹籽蛋白的提取工藝，可使提取率達(dá)到62.95%。陳曉菲等[35]使用堿提酸沉法提取牡丹籽蛋白質(zhì)，然后對(duì)所提取出的牡丹籽蛋白質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)提取的牡丹籽蛋白質(zhì)分子量大多在66.2～18.4 kDa 區(qū)間內(nèi)。牡丹籽粕中也含有多酚，采用顧仁勇等[36]的方法從牡丹籽粕中提取多酚，提取量為18.58 mg/g，且對(duì)提取的多酚進(jìn)行還原力檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，牡丹籽粕多酚對(duì)DPPH·和ABTS+·的清除能力均顯著強(qiáng)于維生素C。以上研究說明牡丹籽粕營養(yǎng)豐富，且具有抗氧化性。因此，積極探索牡丹籽粕中功能物質(zhì)的提取方法，可以廢物利用，擴(kuò)大其利用范圍，如作為天然食品抗氧化劑等，從而提高牡丹籽粕的附加值，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。

1.3 牡丹果莢

牡丹果莢作為包裹牡丹籽的部位，通常在取出牡丹籽后被當(dāng)作薪柴使用。Zhang 等[37]采用超聲輔助提取法從牡丹果莢中提取多糖，發(fā)現(xiàn)牡丹果莢中所含多糖主要有半乳糖和半乳糖醛酸兩種，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，牡丹果莢多糖具有中等抗氧化性。Wang 等[38]用微波輔助萃取技術(shù)從牡丹果莢中提取黃酮類成分芹菜素和木犀草素，得出在最佳條件下芹菜素提取為104 μg/g，木犀草素提取為151 μg/g，實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)木犀草素具有高抗氧化性。

1.4 牡丹花

牡丹花可分為牡丹花瓣和牡丹花蕊兩部分。

1.4.1 牡丹花瓣

牡丹花瓣中含有豐富的微量元素、蛋白質(zhì)、黃酮類化合物、揮發(fā)油等[39-40]。趙偉等[41]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)牡丹花瓣里黃酮類化合物多達(dá)9 種。竇勇博等[42]使用超聲波輔助法從牡丹花中提取黃銅，發(fā)現(xiàn)黃酮提取率達(dá)到2.998%，這種方法大大提高了黃酮的提取率，是一種高效的提取方法。牡丹花黃酮抗氧化活性較強(qiáng)，但黃酮的還原力要低于同質(zhì)量的抗壞血酸和蘆丁的[43]。對(duì)于牡丹花瓣中的多酚，孟欣欣等[44]用超聲輔助提取法提取，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)多酚的提取率達(dá)15.10%。當(dāng)花瓣顏色不同時(shí)，深色系牡丹花花瓣中多酚含量較高，且此多酚氧化能力較強(qiáng)，具有較強(qiáng)氧化性[45]。

牡丹花瓣可做成茶，目前牡丹花茶種類可分為三種：白茶型、紅茶型、烏龍茶型[39]。牡丹花具有特殊的香味，將這些香味物質(zhì)進(jìn)行分離純化，可制成牡丹精油。余輝攀等[46]對(duì)菏澤鳳丹牡丹花精油進(jìn)行成分分析，發(fā)現(xiàn)精油主要成分有誘蟲烯、肉豆蔻酸乙酯、杜鵑酮、4-苯基-4,4a,5,6,7,8-六氫-2(3H)-萘酮。郭耀東等[47]用頂空固相微萃取法提取商洛油用牡丹花精油，然后用氣相色譜質(zhì)譜對(duì)牡丹花精油進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)牡丹花精油中順式氧化芳樟醇含量較高，為25.36%。

1.4.2 牡丹花蕊

牡丹花蕊茶以雄性牡丹花蕊為原料制成，研究發(fā)現(xiàn)牡丹花蕊茶對(duì)人體具有較好的保健功能，還具有較強(qiáng)的體外抗氧化能力和抗衰老活性[48]。羅磊等[49]對(duì)牡丹花蕊醇提物進(jìn)行分析，通過H2O2誘導(dǎo)HUVEC 細(xì)胞建立損傷模型，發(fā)現(xiàn)牡丹花蕊醇提物能夠提高HUVEC 細(xì)胞的抗氧化能力。張孟琴等[50]通過對(duì)不同牡丹品種花粉中所含成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同品種花粉具有不同的成分。

1.5 牡丹葉

牡丹葉通常作為副產(chǎn)物被焚燒，利用率極低。付中香等[51]分析比較了目前市面上兩種牡丹葉茶的制作方法，這兩種方法分別為先萎蔫后烘干和直接烘干，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，先萎蔫后烘干要比直接烘干能保留更多有益物質(zhì)。馬曉等[52]采用超聲輔助方法提取‘鳳丹’牡丹葉軸多糖，發(fā)現(xiàn)葉軸多糖得率為（11.328 8±0.525 3）mg/g；牛曉方等[53]采用乙醇回流法提取牡丹葉中的多糖。李佩艷等[54]采用酶法提取牡丹葉中的黃酮，并通過正交實(shí)驗(yàn)建立了最佳的提取條件。牡丹葉中的黃酮對(duì)亞硝酸鹽具有較好的清除作用。牡丹葉還可用于治療疾病，張慶甲等[55]研究發(fā)現(xiàn)，牡丹葉用于治療慢性GA（慢性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎）療效較好，可縮短治療時(shí)間。牡丹葉中含有沒食子酸，將牡丹葉用于臨床治療菌痢能獲得較好的治療效果[56]。

2 展望

牡丹利用價(jià)值較高，牡丹茶可以極大限度地保留牡丹中的活性成分，經(jīng)常飲用有益身體健康。牡丹含有丹皮酚、芍藥苷、黃酮、多酚等多種活性物質(zhì)，如丹皮酚和芍藥苷都具有抗腫瘤、降血壓等作用，因此未來可向醫(yī)藥方向拓展，以期能為治療癌癥提供新方法。隨著牡丹種植面積的增大，牡丹產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。但由于牡丹籽油，一直以來價(jià)格太高，導(dǎo)致人們無法將其作為日常用油。所以，需要改善牡丹籽油的提取工藝，以降低生產(chǎn)成本，使更多人能消費(fèi)得起；并要加深對(duì)牡丹籽粕和牡丹果莢中的功能性成分研究，提高牡丹籽油副產(chǎn)物的綜合利用率，獲得牡丹產(chǎn)業(yè)的更大經(jīng)濟(jì)效益。