文冠果的資源開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究

王曉禹，張柂儇，吳國(guó)泰

（甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅蘭州 730000）

文冠果為無(wú)患子科文冠果屬（Xanthoceras sorbifoliaBunge）落葉灌木或小喬木，是我國(guó)特有的藥用植物和珍貴的木本油料植物，也是我國(guó)北方地區(qū)需重點(diǎn)保護(hù)的植物之一。文冠果生態(tài)適應(yīng)性較強(qiáng)，資源分布較廣，在我國(guó)華北、華東及西北等地區(qū)均有天然林和人工種植，在藥用、食用、能源、生態(tài)以及人文等領(lǐng)域具有重要的研究?jī)r(jià)值，并被譽(yù)為“21 世紀(jì)最具開(kāi)發(fā)潛力的植物資源”。本文對(duì)文冠果的種質(zhì)資源、化學(xué)成分、藥理作用及產(chǎn)品研制等方面進(jìn)行了總結(jié)分析，以期為文冠果資源保護(hù)、綜合利用和產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)提供參考依據(jù)。

1 文冠果資源研究

1.1 植物學(xué)特征

文冠果又名文冠花、龍瓜、木瓜，為蒙古族常用藥材，植株高2～5 m，葉連柄長(zhǎng)15～30 cm，小葉對(duì)生，兩側(cè)稍不對(duì)稱，葉呈披針形或近卵形，基部楔形，頂端漸尖，葉腹面深綠色，葉背面鮮綠色，邊緣有銳利鋸齒，側(cè)脈纖細(xì)，兩面略凸起；花瓣白色，基部為紫紅色或黃色，花梗長(zhǎng)1～2 cm，苞片長(zhǎng)0.5～1 cm，萼片長(zhǎng)6～7 mm；花盤有角狀附屬體，長(zhǎng)4～5 mm，為橙黃色；花絲無(wú)毛，雄蕊長(zhǎng)約1.5 cm；蒴果長(zhǎng)約6 cm，種子有光澤，黑色，長(zhǎng)約1.8 cm。

1.2 生長(zhǎng)環(huán)境

文冠果春季開(kāi)花，秋初結(jié)果，生態(tài)適應(yīng)性很強(qiáng)，具有耐旱、耐寒及耐鹽堿等特點(diǎn)，在荒山荒地以及沙化土壤等惡劣條件下均可生長(zhǎng)[1]，對(duì)水土保持具有重要作用。文冠果常與灌草共生，形成穩(wěn)定的植被結(jié)構(gòu)，在肥沃、深厚、濕潤(rùn)、疏松而通氣良好的土壤中生長(zhǎng)較好，以黃綿土最佳，在黑壚土、風(fēng)沙土、山地褐土、栗鈣土等土壤中也能生長(zhǎng)，背風(fēng)向陽(yáng)、光照充足，為最佳生長(zhǎng)環(huán)境[2]。

文冠果在我國(guó)主要分布在海拔700～1 800 m、年平均氣溫3.3～15.6 ℃的暖溫帶氣候區(qū)內(nèi)[3]。其生長(zhǎng)性狀受多種氣候因子的綜合影響，其中溫度、光照和水分的影響最為關(guān)鍵[4]，增加緯度、經(jīng)度和海拔，對(duì)文冠果的樹(shù)高、地徑、冠幅、葉面積等性狀產(chǎn)生較大影響[5]。

1.3 產(chǎn)地分布

文冠果長(zhǎng)期處于野生狀態(tài)，較集中分布于黃土高原地區(qū)。野生文冠果資源有限，因此應(yīng)對(duì)其加以保護(hù)并適度采種[6]。賀曉慧等[7]調(diào)查得出文冠果，主要分布于新疆、西藏、青海、甘肅、內(nèi)蒙、寧夏、陜西、四川、山西、湖北、河南、河北、北京、天津、安徽、江蘇、山東、遼寧、吉林等19省（區(qū)、市），其中，最適宜在陜西、山西和甘肅等省。張殷波等[8]通過(guò)物種分布模型對(duì)文冠果適宜生境及空間遷移趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示在未來(lái)氣候變化條件下，文冠果整體的適宜生境基本不變，高適宜生境范圍略有縮減，且生境呈現(xiàn)向東遷移的趨勢(shì)。

1.4 人工栽培

文冠果是庭園裝飾的珍貴花木，原產(chǎn)于我國(guó)，世界各國(guó)多有引種。近代文冠果的栽培經(jīng)歷兩次潮起，在二十世紀(jì)六七十年代，為確保糧油安全及解決食用油問(wèn)題，我國(guó)政府提出“向林業(yè)要油，向荒山要油”的號(hào)召，掀起了第一次發(fā)展文冠果的熱潮。改革開(kāi)放以后，隨著人民溫飽問(wèn)題的基本解決和生活水平的逐步提高，文冠果作為食用油料的用途逐漸消失，發(fā)展一度停滯，甚至受到一定程度的破壞[9]。然而近年來(lái)，由于能源危機(jī)和全球氣候變暖，各國(guó)紛紛制定可再生的清潔能源發(fā)展規(guī)劃，我國(guó)政府將文冠果確定為“生物能源樹(shù)種”重點(diǎn)發(fā)展，再次掀起了大面積造林的熱潮[10]。內(nèi)蒙阿魯科爾沁旗的6.67萬(wàn)hm2文冠果能源林，是當(dāng)時(shí)打造全國(guó)最大的文冠果能源林基地和種苗繁育基地[11]。在文冠果育苗方面，逐步建立了從苗圃地的選擇到種子的處理、播種，再到苗期管理、苗木出圃等技術(shù)體系；在文冠果造林方面，從造林地的選擇、栽植技術(shù)的完善、果實(shí)采收、種子貯藏等方面都有較大的技術(shù)進(jìn)步。目前全國(guó)文冠果林約5.33 萬(wàn)hm2（含野生林0.67 萬(wàn)hm2）。雖然文冠果的種植面積不斷增加，但由于優(yōu)良品種有限，其產(chǎn)量和效益仍不能滿足發(fā)展需要[12-13]。

2 文冠果的化學(xué)成分

文冠果全株化學(xué)成分復(fù)雜，主要含有黃酮類、萜類、香豆素類等成分，不同部位的化學(xué)成分在種類和含量上差異較大。宋楠楠等[14]利用UHPLC-QTOF/MSE 的代謝組學(xué)技術(shù)對(duì)文冠果木、根、葉3 個(gè)部位的化學(xué)成分研究發(fā)現(xiàn)，文冠果木中黃酮苷元類化合物含量較高，但這類化合物在根和葉中含量均較低；而根中三萜皂苷類化合物含量較高，葉中黃酮苷類化合物含量較高。

2.1 黃酮類

文冠果含有大量的黃酮類物質(zhì)，以二氫黃酮為主，是文冠果調(diào)節(jié)免疫的主要有效成分之一。二氫黃酮類化合物是從文冠果中較早分離鑒定的一類化合物，也是文冠果黃酮類化合物的重要組成，主要有（2α,3β）-二氫楊梅樹(shù)皮素、（2α,3β）-二氫槲皮素、dl-白蘞素等[15]。楊倩等[16]從文冠果木提取物的乙酸乙酯層和正丁醇層分離并鑒定得到山奈酚、楊梅素、柚皮素、槲皮素、圣草酚及其衍生物，還含有五羥基二氫黃酮、原兒茶酸、七葉內(nèi)酯、表沒(méi)食子兒茶素、表兒茶素、表兒茶素吡喃葡萄糖苷、β-谷甾醇、胡蘿卜苷等化合物。

研究發(fā)現(xiàn)，文冠果中還含有以槲皮素、楊梅樹(shù)皮素和山奈酚等為代表的黃酮醇類化合物，以表兒茶素、表沒(méi)食子兒茶素、表阿夫兒茶素等為代表的黃烷醇類化合物，以及以楊梅樹(shù)皮苷、蘆丁等為代表的黃酮苷類化合物[17]。王亞靜等[18]從文冠果木的乙醇提取物乙酸乙酯層中分離純化得到(2α,3β)-二氫楊梅樹(shù)皮素、槲皮素、(-)表兒茶素和(-)表沒(méi)食子兒茶素。

2.2 萜類

自1971 年首次從文冠果果實(shí)中分離得到一個(gè)三萜皂苷，至今已經(jīng)從文冠木、文冠果果殼、果柄、葉等部位分離得到70 多個(gè)三萜類成分，并對(duì)其進(jìn)行了更深入的機(jī)制研究[19]。萜類化合物是文冠果主要化學(xué)成分之一，其中三萜類化合物報(bào)道較多，主要存在于文冠果的果殼及果柄等部位[19]。文冠果含有的三萜類化合物母核主要為齊墩果烷型五環(huán)三萜[15]，尤其以saniculagenin C 類型化合物居多，且多有當(dāng)歸酰基取代[20]，包括16-O-乙?；?21-O-(3’,4’-二-O-當(dāng)歸酰基)-β-D-吡喃巖藻糖基原七葉樹(shù)苷元、22-O-乙?；?21-O-(4’-O-當(dāng)歸酰基)-β-D-吡喃巖藻糖基茶皂苷元B、文冠果殼苷等多種成分[10]。三萜類化合物結(jié)構(gòu)母核除最主要的齊墩果烷骨架結(jié)構(gòu)的玉蕊醇型（A、B）外，還有羽扇豆烷型（C）、甘遂烷型（D）、環(huán)阿屯烷型和羊毛脂烷型等[21]。

2.3 甾類和香豆素類

文冠果含有甾體類化合物和香豆素類化合物[10]，其中甾類化合物主要有β-谷甾醇、豆甾醇、膽甾醇等；香豆素類化合物主要有七葉內(nèi)酯、東莨菪堿、文冠木素等。相關(guān)研究表明，文冠果油中甾醇平均含量為130.35 mg/100 kg，在最優(yōu)條件下，提取出的谷甾醇和豆甾醇共占甾醇總量的85.31%～90.98%，為主要組分，并廣泛存在于動(dòng)植物體內(nèi)[22-24]。李信[25]通過(guò)微波預(yù)處理對(duì)文冠果油的植物甾醇含量進(jìn)行分析檢測(cè)，探究了微波預(yù)處理對(duì)文冠果油品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示甾醇含量隨微波時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，預(yù)示時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能導(dǎo)致植物甾醇發(fā)生降解而使含量降低。

3 文冠果的藥理活性

文冠果藥用歷史悠久，明代的《救荒本草》和《本草綱目》中均記載了文冠果的醫(yī)學(xué)價(jià)值[26]；《中藥大詞典》記載了文冠果木材、枝、莖、葉的藥性，其性甘、平，無(wú)毒，主治風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎；《北方常用中草藥手冊(cè)》記載文冠果“甘，平，無(wú)毒”；文冠果載入1977 年的中國(guó)藥典。歷代中醫(yī)認(rèn)為文冠果甘、苦、平，歸肝經(jīng)，祛風(fēng)除濕、消腫止痛，主治筋骨疼痛與風(fēng)濕熱痹[27]。用文冠果仁治療小兒遺尿癥，效果顯著。

3.1 抗炎抗風(fēng)濕

從文冠果莖中提取的正丁醇、黃酮類化合物抗炎效果較好，常被用來(lái)治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等疾病?？飿s等[28]采用二甲苯致小鼠耳腫脹、蛋清致大鼠足腫脹、角叉菜膠致小鼠足腫脹等模型研究文冠果正丁醇提取物的抗炎作用，發(fā)現(xiàn)其能夠明顯抑制炎癥早期的水腫癥狀。崔承彬等[29]對(duì)文冠果木乙酸乙酯提取物研究發(fā)現(xiàn)，其鎮(zhèn)痛抗炎作用顯著，且活性強(qiáng)于阿司匹林。鄒莉波等[30]發(fā)現(xiàn)文冠果果殼可抑制干擾素（Aβ25-35/IFN-γ）誘導(dǎo)的炎癥因子生成。Yoon 等[31]通過(guò)體外培養(yǎng)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞觀察到文冠果提取物可以預(yù)防血管炎癥及相關(guān)并發(fā)癥，其作用機(jī)制可能與抑制NF-κB/ROS 通路、激活Nrf-2/HO-1 通路相關(guān)。張嚴(yán)磊等[32]采用MTT法篩選抑制肝癌細(xì)胞HepG2增殖的活性部位，并證實(shí)文冠果殼提取物在體外抑制HepG2 增殖具有良好的生物活性。艾如娜[33]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)測(cè)定離體指標(biāo)，得出文冠果的木醇提物具有明顯的抗風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎作用。周秀萍等[34]總結(jié)了目前含文冠果在內(nèi)的具有抗風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的民族藥，有益于民族藥資源的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

3.2 改善記憶

文冠果對(duì)記憶功能具有改善作用，其總皂苷是文冠果改善記憶障礙的有效成分。孫靜麗[35]研究發(fā)現(xiàn)文冠果皂苷對(duì)正常小鼠的學(xué)習(xí)記憶功能有促進(jìn)作用，可以拮抗化學(xué)藥物對(duì)小鼠刺激造成的學(xué)習(xí)記憶功能障礙，其作用機(jī)理主要與文冠果皂苷上調(diào)海馬內(nèi)AchE 活性、增加腦內(nèi)Ach 含量相關(guān)。劉鵬等[36]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)并考察相關(guān)蛋白，提示文冠果對(duì)阿爾茲海默癥（AD）具有抑制作用，可改善記憶障礙，其機(jī)制可能與其調(diào)節(jié)突觸結(jié)構(gòu)相關(guān)蛋白BDNF-TrkB 及功能維持相關(guān)蛋白CamKⅡ-GluR1，進(jìn)而提高海馬突觸結(jié)構(gòu)和功能可塑性有關(guān)。劉新霞等[37-38]通過(guò)不同動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)，分別證明文冠果果殼提取物對(duì)小鼠和大鼠學(xué)習(xí)記憶功能具有改善作用，進(jìn)一步表明文冠果對(duì)AD 的防治作用。

3.3 毒性與抗腫瘤活性

現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，文冠果提取物有一定的抗腫瘤活性。陸昕等[39]以不同劑量文冠果油對(duì)大鼠灌胃，通過(guò)解剖觀察受孕大鼠胚胎毒性指標(biāo)和胎鼠生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)文冠果各劑量組未出現(xiàn)中毒癥狀。蔡婷婷[40]利用4T1 乳腺癌小鼠模型對(duì)文冠果皂苷E 的鈉鹽進(jìn)行抗腫瘤活性體內(nèi)外藥效學(xué)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鈉鹽在提高皂苷E 的水溶性同時(shí)還抑制了腫瘤細(xì)胞的活性，提示皂苷E 鈉鹽具有一定抗乳腺癌活性。張志宇[41]采用MTT 法檢測(cè)文冠果種仁總皂苷對(duì)HepG2 細(xì)胞增殖的影響，發(fā)現(xiàn)文冠果種仁總皂苷明顯抑制HepG2 細(xì)胞增殖，并通過(guò)觀察相關(guān)蛋白變化，分析出PI3K/Akt 信號(hào)通路通過(guò)調(diào)節(jié)Bcl-2/Bax比值誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

3.4 抗HIV 活性

文冠果的甲醇提取物可以降低HIV 蛋白酶活性，是已發(fā)現(xiàn)的治療艾滋病的有效途徑之一。Ma 等[42]研究發(fā)現(xiàn)文冠木甲醇提取物具有抗HIV-1 蛋白酶活性，其中三萜類化合物、兒茶素類化合物縮合而成的高相對(duì)分子質(zhì)量鞣質(zhì)活性較高。李在留等[43]利用多種分離技術(shù)對(duì)文冠果種皮甲醇提取物的乙酸乙酯和正丁醇萃取部分進(jìn)行分離純化得到香豆素類化合物，通過(guò)抗HIV-1 活性研究表明化合物Ⅰ（臭矢菜素B）具有較強(qiáng)的體外抗HIV-1 活性，為文冠果的開(kāi)發(fā)利用提供了一定理論依據(jù)，更進(jìn)一步說(shuō)明文冠果的潛在藥用價(jià)值，同時(shí)為抗HIV-1 新藥的研發(fā)積累經(jīng)驗(yàn)。

3.5 抑菌及抗氧化

文冠果中豐富的生物活性成分具有抑菌、抗氧化等方面的能力。王志玲等[44]對(duì)文冠果果殼提取物中活性成分進(jìn)行分析，結(jié)果顯示文冠果果殼乙醇提取物具有較強(qiáng)的抑菌活性，其中富含的單寧和皂苷為多數(shù)植物病原菌的影響因子。王慧芳等[45]在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，應(yīng)用響應(yīng)面法優(yōu)化了提取工藝，發(fā)現(xiàn)文冠果葉總黃酮提取液對(duì)DPPH·、ABTS·均有較強(qiáng)的清除能力，表明文冠果葉總黃酮的抗氧化能力較強(qiáng)。張旭輝等[46]通過(guò)飼養(yǎng)肉兔監(jiān)測(cè)其血清等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)肉兔飼糧中添加15%發(fā)酵文冠果葉能提高肉兔生長(zhǎng)性能，增強(qiáng)機(jī)體免疫及抗氧化功能。

4 文冠果產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究

文冠果是木本油料植物，其含油量高，質(zhì)量好，可食用，也可用于醫(yī)療保健[47]及化妝品生產(chǎn)等，具有較高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。

4.1 食用油

文冠果油是一種高級(jí)食用油，種子含油量為35%～40%，素有“北方油茶”之稱。孫萍等[2]檢測(cè)表明，文冠果籽出油率為30.8%，去殼后種仁含油率高達(dá)66.39%，含蛋白質(zhì)25.75%，粗纖維1.6%，非氮物質(zhì)3.73%；文冠果油中不飽和脂肪酸含量高達(dá)94%，其飽和脂肪酸含量比橄欖油低1.78 倍，比花生油低1.9 倍。由于不飽和脂肪酸更有利于健康[48]，所以其保健作用比色拉油、橄欖油更強(qiáng)。

4.2 營(yíng)養(yǎng)保健品

相比其他一般油料，文冠果油具較強(qiáng)浸透力，因而在高級(jí)美容護(hù)膚品生產(chǎn)過(guò)程中可用作首選原料油。同時(shí)，文冠果油所含不飽和脂肪酸具有降血脂、減輕免疫損傷、抑制血栓形成、改善認(rèn)知功能和抑制腫瘤生長(zhǎng)等作用[49]，近年來(lái)不飽和脂肪酸含量高的油料被人們用來(lái)預(yù)防心血管疾病。也有研究發(fā)現(xiàn)，文冠果果殼在抗氧化活性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，能夠防治心腦血管疾病，可應(yīng)用于保健食品或藥品領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)利用[50-51]。目前市場(chǎng)上以文冠果為制作原料的藥品有益壽寧、亞油酸滴丸、小兒尿速停膠囊以及腦癱靈等[13]。

4.3 其它

文冠果種子及種仁含油率高，目前由文冠果油脂提煉成的生物柴油被我國(guó)認(rèn)定為21 世紀(jì)最具開(kāi)發(fā)潛力的可再生綠色能源。文冠果提煉出的柴油可代替石油[52]。另外，文冠果也可以作為制作高級(jí)潤(rùn)滑油、增塑劑、食品添加劑的工業(yè)原料[53]。由于文冠果木的木質(zhì)堅(jiān)硬，木紋美觀，肌理感強(qiáng)，還可做木雕、根雕、家具以及手串等木藝品，具有較高的觀賞性和藝術(shù)性[54]，也具明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。文冠果種皮經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的粉碎后可以作為生物吸附劑用于印染廢水處理，種皮和果殼還可以作為制備活性炭的原料[55-56]。

文冠果具有很強(qiáng)的生態(tài)適應(yīng)性，發(fā)展文冠果林不但增加了農(nóng)民收入，還可減少水土流失，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益、社會(huì)效益的統(tǒng)一，體現(xiàn)了其在生態(tài)、能源、食用、藥用等方面的綜合價(jià)值。