核桃分心木功能成分研究进展

刘雅秀 王文科

摘要    核桃是世界重要的坚果树种之一，分心木是核桃内部的木质隔膜，含有氨基酸、蛋白质等营养成分及类黄酮、皂苷、生物碱、酚类等功能性物质，但是在核桃的日常食用过程中，分心木多被丢弃，深入开发利用分心木功能成分有望在医学、食品、工业、农业、养殖等领域广泛应用。有关分心木的研究多集中在抗氧化、抗菌、抗炎、抗肿瘤等方面。本文对最近有关分心木的化学成分、功能成分的分离纯化和生物活性开发应用进行综述，以期能对分心木功能成分的进一步研制和开发利用提供参考。

关键词    核桃;分心木;功能成分

中圖分类号    S664.1        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）17-0233-04                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    Walnut is one of the most important nut trees in the world，Diaphragma juglandis Fructus is a wooden diaphragm inside the walnut，containing nutrients such as amino acids，proteins and other biologically active substances such as flavonoids，saponins，alkaloids，phenols，etc.，but in the daily consumption of walnuts，Diaphragma juglandis Fructus is discarded，it is expected to be widely used in medicine，food，industry，agriculture，aquaculture and other fields for the further development and utilization of functional components.The research on Diaphragma juglandis Fructus mostly focuses on anti-oxidation，anti-bacterial，anti-inflammatory，anti-tumor，etc.This paper summarized the recent research on the separation and purification of chemical and functional components，and the development and application of biological activities，in order to provide reference for the further development and utilization of Diaphragma juglandis Fructus.

Key words    walnut;Diaphragma juglandis Fructus;functional component

分心木（Diaphragma juglandis Fructus）是胡桃科植物胡桃果核内的木质膜组织，浅棕色，质地轻薄。分心木粉末中含有众多导管，主要是螺纹导管、网纹导管和具缘纹孔导管，还含有木纤维、石细胞和木薄壁细胞[1]。因为其含有大量的生物活性物质，如类黄酮、皂苷、生物碱、酚类等[2]，在中药方面有广泛的应用，被用于肾虚、腹泻、失眠遗精、血尿和子宫出血等的临床治疗[3]。同时，分心木含有的活性成分有抗菌[4]、抗氧化[5-6]、抗微生物[7]、抗诱变[8]、抗炎、免疫调节和抗血小板作用[9]等功能，但长期以来分心木都是作为核桃的副产品通过焚烧的方式进行处理，造成极大的浪费。本文对最近有关分心木的化学成分、功能成分的分离纯化和生物活性开发应用等进行综述，以期能为分心木的进一步开发利用提供参考。

1    成分研究

1.1    化学成分

分心木中的活性成分具有不同的极性，通过用不同极性的溶液进行萃取，按照相似相容原理，这些活性成分就按照极性大小分布于不同部位。表1列出了最新研究中所发现的活性单体成分，这些成分包含醌类及其衍生物、酚类、有机酸、萜类、黄酮类、木脂素类、羧酸类，在功能方面主要体现在抗氧化以及抗菌抗炎活性，为分心木治疗疾病提供了理论基础。

通常情况下，d-和1-的阿拉伯呋喃糖苷或阿拉伯吡喃糖苷，在同一植物中同时出现非常罕见。Zhao H等[18]从分心木中分离得到（2S，3S）-taxifolin-3-O-α-d-阿拉伯呋喃糖苷及其异构体（2S，3S）-taxifolin-3-O-α-1-阿拉伯呋喃糖苷，扩展了对糖苷化学多样性的理解。

1.2    营养及功能成分

贺  娜等[19]测定了云南省14个核桃品种分心木中氨基酸的质量分数，其中细香核桃、云新303、华宁大砂壳核桃氨基酸综合得分值分别为1.548、1.249和1.146，远高于其他品种。这表明这3个核桃品种分心木中氨基酸质量分数和保健价值优于其他品种，为下一步核桃分心木功能成分的提取和产品开发提供了重要参考。

耿树香等[20]对漾濞泡核桃分心木粗蛋白、粗脂肪、黄酮和氨基酸含量进行测定，结果表明，分心木中含脂肪1.35%～3.12%、粗蛋白1.09%～2.02%、黄酮3.89%～5.44%、氨基酸1.00%～3.21%，但未对脂肪、蛋白质的种类及功能进行研究，这可能是接下来需要研究的方向;同时，研究表明，核桃分心木中的黄酮和膜脂的含量随海拔升高而升高，可能是代谢物与寒冷环境胁迫相关。

Cindric J等[21]测定了核桃分心木中大量元素以及微量元素，得出核桃含有人体必需元素的结论。分心木中含有Ca、K、Mg和Na等大量元素，含量分别为1 062.0、2 771.0、1 426.0、42.3 mg/kg。微量元素含量从大到小依次为Mn>Fe>Zn>B>Mo>Cu>Ni>Co>Al>Sr>Ba>Li>Pb>Se>Cr>As>Cd。

邵双双等[22]将分心木经过水提醇沉、脱色素脱蛋白以及DEAE—Sepharose Fast Flow离子交换柱色谱和Sephadex—G50凝胶柱色谱的分离纯化，得到酸性多糖组分SJP-2，这一组分具有较高的体外抗氧化能力。Meng Q等[23]通过离子交换色谱（DEAE-纤维素）纯化来自分心木的3种主要水溶性多糖，在这些组分中，主要组分DJP-2通过凝胶渗透色谱法（Sephadex G-100）进行纯化;同时，对DJP-2的平均分子量、结构特征和生物活性进行分析。结果表明，DJP-2是一种杂多糖，主要含有葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖和微量甘露糖，在体外表现出明显的抗氧化和抗菌活性。来自分心木的多糖可以作为天然的抗氧化添加剂应用到食品、化妆品和药品等行业，但是需要进一步研究DJP馏分，以深入了解其结构特征及其抗氧化和抗菌活性的精确分子机制。

徐蓓蓓[24]利用Folin-Ciocalteu比色法测定核桃多酚含量，比较了核桃副产物（核桃囊衣、分心木、核桃青皮、核桃壳）的多酚含量，其中分心木中多酚含量最大，为53.89 mg/g。用NaNO2-Al（NO3）3比色法测定核桃不同部位黄酮类化合物，测得核桃不同部位总黄酮含量由低到高依次为核桃壳（0.07 mg/g）<核桃青皮（0.45 mg/g）<核桃囊衣（0.931 mg/g）<核桃分心木（0.997 mg/g）。这一研究表明，在核桃副产物中就多酚和黄酮含量来说，分心木更具价值。

综上所述，分心木含有丰富的氨基酸、蛋白质、脂肪、大量元素、微量元素、多糖及大量次生代谢物，这些成分的存在说明了分心木作为核桃副产品依然具有开发的价值，为今后科研以及生产提供了方向。

2    提取工艺研究

分心木中含有黄酮类、鞣质、多酚、皂苷、多糖等成分，近年来研究者对这些成分的分离进行优化，优化后的提取工艺如下。

赵娟娟[25]在单因素试验基础上应用响应面分析法（Box-Benhnken）对核桃分心木中黄酮的提取工艺进行优化，并研究其体外抗氧化活性。结果表明，最佳提取条件为乙醇浓度为50%、料液比为1.0∶25.6（g∶mL）、超声功率为261.8 W、微波功率150 W、提取温度为51.6 ℃、提取时间为8.5 min，分心木黄酮得率为5.17%。抗氧化活性试验结果表明，当分心木黄酮浓度为2 mg/mL时，对羟自由基和超氧阴离子自由基的最大清除率分别为66.2%、36.9%，而对DPPH自由基的清除率在分心木黄酮浓度为 0.07 mg/mL时达到70.2%，并且具有很强的还原能力。

刘丽艳[26]以核桃的分心木为原料，将其粉碎，采用回流法加热，采用95%乙醇作为提取剂从分心木中提取鞣质，然后再利用碱水解、乙酸乙酯萃取得到没食子酸，其中料液比为1∶90，提取2 h;碱水解时碳酸氢钠的投加量为0.2 g/20 mL样品液。

陈冠林等[27]以分心木为材料，辅助超声波技术提取多酚，结合单因素和正交试验，确定多酚提取的最佳工艺组合为料液比1∶40（g∶mL）、乙醇浓度30%、超声15 min、提取温度为50 ℃。通过FRAP、DPPH和ABTS法测得核桃分心木多酚的抗氧化性分别为214.62、248.86、260.98 μmol Trolox/g，表明分心木多酚的FRAP、DPPH·和ABTS+·抗氧化活性都比较强。

令狐晨[28]优化了总皂苷最佳提取工艺，即用25倍量的80%乙醇在80 ℃回流提取2次，每次2 h;最佳纯化工艺为采用D101大孔吸附树脂，最大上样量为180 mL、水洗脱量为8 BV、洗脱剂为50%乙醇、洗脱体积为7 BV，总皂苷纯度由27.4%上升到50.8%，总皂苷的洗脱率可达到82.4%，分离的总皂苷具有体外抗氧化活性。

Meng Q等[29]的一项研究报道中讨论了微波辅助提取分心木（DJPs）多糖的优化。结果表明，最佳提取条件为料液比为1∶20（g∶mL）、提取时间为40 min、微波提取功率为400 W，此时DJP提取率为4.7%±0.28%。

3    生物活性研究

3.1    助眠作用

張天睿等[30]认为，分心木醇提物、水提物的中枢抑制作用较弱，单独应用对小鼠的自主活动无明显影响，但与戊巴比妥合用，分心木的醇提物较水提物具有更明显的中枢抑制作用，能明显缩短小鼠的睡眠潜伏时间，延长睡眠时间，提高睡眠发生率。这为分心木的保健品开发应用提供了思路。

3.2    抗肿瘤作用

李平[17]考察了分心木水提部位的生物活性，研究表明，分心木水提部位对人直结肠癌细胞增殖抑制效果显著，其中水提物作用浓度为50～400 μg/mL，同时呈现剂量依赖性。把水提物与5-氟尿嘧啶（5-FU）进行比较后发现，水提物对人直结肠癌细胞增殖抑制效果不及专用药物，但是在100～400 μg/mL浓度范围内，水提物和专用药物可协同抑制癌细胞增殖。研究还发现，分心木水提物通过内质网应激诱导癌细胞凋亡。同时，令狐晨[28]通过流式细胞仪测定了分心木乙酸乙酯和正丁醇提取部位的抗肿瘤作用，发现这2个部位的提取物浓度在400 μg/mL时，肝癌细胞7404、人非小细胞肺癌细胞A549及人结肠癌细胞Hct116、Caco-2癌细胞凋亡率均大于50%。朱青梅[1]体内试验表明，维吾尔分心木水提物和醇提物均具有一定的抗宫颈癌作用，水提物作用更强。Meng Q等[29]通过提取分心木多糖组分认为，提取到的DJP-2组分可以有效抑制HepG2和BGC-82细胞系的增殖。此外，DJP-2可显著增强吞噬作用，刺激NO、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素（IL-6和IL-1β）的产生，并以剂量依赖的方式促进其相应的mRNA表达。同时，CR3、MR和TLR2被证实是RAW 264.7上DJP-2的主要膜受体。由此表明，DJP-2可能是一种新型的抗肿瘤和免疫调节剂。

3.3    抗菌作用

闫艳华等[31]以核桃分心木为试验材料，研究其甲醇、乙醇和石油醚提取液的抗菌效能，结果表明，甲醇提取液和乙醇提取液能清楚观察到抑菌圈，石油醚提取液未观察到抑菌圈;甲醇提取液对大肠杆菌的最低抑菌浓度是3.13%，对金黄色葡萄球菌的最低抑菌濃度是6.25%;乙醇提取液对大肠杆菌的最低抑菌浓度是6.25%，对金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度是12.50%。高  莉等[32]认为，核桃分心木乙醇提取液比水提取液具有更明显的抑菌效果，乙醇提取液和水后乙醇提取液浓度在12.50%时，对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、产气杆菌均有抑制效果，水提取液和乙醇后水提取液则在25%时才对以上供试菌种有抑制作用。杨明珠等[12]认为，乙酸乙酯部位的抑菌作用明显强于其他各个提取物部位，说明乙酸乙酯部位是抗菌的有效部位，由该部位分离得到的没食子酸乙酯也显示出很好的抗菌活性与较大的抗菌谱。Ho K V等[33]使用琼脂孔扩散测定法评估黑核桃品种分心木的抗菌活性，在所选择的核桃品种中，4种黑核桃品种（Mystry、Surprise、D.34和A.36）对金黄色葡萄球菌表现出抗菌活性，而其他品种对其抑制作用不明显。通过纯化分离和代谢组学方法成功鉴定了6种抗菌活性化合物，其中Glansreginin A、壬二酸、槲皮素和圣草酚-7-O-葡萄糖苷是在黑核桃分心木中鉴定的新型抗菌化合物。

3.4    抗氧化、抗衰老作用

杨明珠等[12]认为，在分心木醇提物乙酸乙酯部位的小分子普遍具有较强的抗氧化活性。Wojciechowska K等[34]通过制备富含薄膜的未受损核桃的水提物，并在体外评估其抗氧化、抗细胞凋亡、抗炎和抗衰老特性。研究表明，用薄膜对未受损的分心木进行简单的水提取可以获得富含酚类化合物（36～38 mg/g冻干物），这些化合物可保护成纤维细胞和角质免受UVB诱导的氧化应激，使细胞免受UVB诱导的凋亡，限制表皮炎症的发展，并且还可以抑制胶原酶和弹性蛋白酶的活力。这项研究发现，获得的核桃提取物（浓度相对较低，浓度为5 μg/ mL）可以作为防晒和抗衰老化妆品的配方。

3.5    抗炎作用

Wang D等[35]通过脂多糖（LPS）刺激的RAW 264.7巨噬细胞的体外模型评估分离的化合物的抗炎作用，化合物没食子酸、没食子酸乙酯和（+）-dehydrovomifoliol在25 μmol/L浓度下对RAW 264.7的一氧化氮产生表现出抑制性，证明核桃成分具有治疗炎性相关疾病的潜力。Joshan D S等[36]采用5% w/w的核桃乙醇提取物对小鼠皮肤进行12周处理，对皱纹评价、胶原蛋白水平、GSH等生化指标及组织学指标进行了评价。与标准组（槲皮素处理组）相比，提取物不能恢复皮肤的正常形态;组织病理学研究证实槲皮素治疗比粗提物更能保护皮肤;提取物除了抑制MIP-外，还可能由于其对MMP-1的抑制而具有保护作用，从而下调炎症反应。Wuyts D等[37]以核桃分心木和核桃仁为研究对象，认为核桃的抗自由基和抗炎活性尤其可用于预防神经变性、心血管疾病以及癌症，还可降低草酸尿石症的发生及黄斑变性;研究还发现，核桃的过量摄入可能导致出现疱疹、消化问题或过敏。

4    应用研究

张  妍等[38]通过喷雾干燥制备核桃分心木速溶粉，用响应面分析法对核桃分心木速溶粉冲调特性进行优化分析，其中进风口温度170 ℃、进料流量1.8 L/h、热风流量35 m3/h。刘姗姗[39]研究分心木袋泡茶生产工艺，得出在烘干温度74 ℃、烘干厚度4 cm、烘干时间21 min、粉碎度80目、袋装材料3 cm×3 cm的木浆纸袋、袋装样品净含量为2 g、冲泡水温80 ℃、冲泡时间3 min、加水量185 mL、冲泡次数1次时，分心木袋泡茶冲泡液中含水浸出物68.6%、总黄酮5.62%、多糖4.74%，重金属含量满足食用安全和国标要求，微生物含量未超标，符合袋泡茶检验项目中的规定。李橙橙[40]研究表明，分心木对金黄色葡萄球菌的抑菌作用最明显，根据其抑菌范围把分心木乙醇提取物干燥精制，制成妇科用阴道栓剂，用于治疗宫颈炎。这些工艺可拓宽核桃分心木的应用范围，延长核桃产业链，为分心木的综合开发利用提供依据。

5    结语

核桃是世界重要的坚果树种之一，位列四大著名坚果之首。核桃在日常食用过程中，分心木连带核桃壳均被丢弃，利用率极低。目前，追求原生态生活理念的人越来越多，因而天然生物活性成分的开发越来越迫切。现有研究表明，分心木富含抗氧化、抗菌物质，可以制成保健饮品、阴道栓剂，但是分心木的抗炎活性、抗肿瘤活性依然有待开发。分心木的研究主要集中在提取工艺及成分功能方面，开发分心木的潜在价值及综合应用会受到越来越多研究者的青睐。

6    参考文献

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