核桃青皮主要活性物质及提取工艺研究进展*

娄 丽，杨 霞，朱佳敏

(1贵州省林业科学研究院/贵州省核桃工程技术研究中心，贵州 贵阳 550005；2贵州大学 农学院，贵州 贵阳 550025)

核桃坚果外部的绿色果皮即核桃青皮。目前关于核桃青皮活性成分的系统研究尚未见报道。现对核桃外果皮的主要有效成分的研究进行阐述，为进一步开发核桃外果皮的次生代谢物质提供理论参考。研究者已从核桃外果皮中浸提、分离出许多种生物活性物质，这些次生物活性物质主要有萘醌类、多酚类及多糖等，另外还检测出多种矿物质、维生素、脂肪酸及萜类等生物活性物质。

已检测出核桃外果皮中的萘醌类化合物主要有1，2-萘醌、氢化胡桃醌及其苷，研究者已从核桃外果皮中分离出5-羟基-2-2乙氧基-1，4-萘醌、3，3′-双胡桃醌、1，4，8-三羟基萘-1-0-β-D-吡喃葡萄糖苷等多种醌类异构体及其苷类化合物[1-2]。核桃外果中含有多种的酚类物质，马乐等[3]从核桃青皮中分离鉴定出没食子酸、芦丁、槲皮素等，周媛媛等从青龙衣中分离出没食子酸、香草酸、咖啡酸等，魏欢等[4]采用大孔树脂用醇提青皮鉴定出10个酚类化合物。已分离出黄酮类物质成分有20个，主要为黄酮醇、二氢黄酮醇及其苷。关于胡桃外果皮多糖的研究主要有提取、分离工艺、抗氧化活性及抑菌作用等方面，谢东雪等[5]从核桃青皮中初步分离纯化得到两种多糖成分，分别是JPs-1-1和JPs-2-1。现就核桃青皮胡桃醌、多酚、多糖及黄酮4种主要有效成分作用、提取分离技术与应用进行详细概述。

1 胡桃醌

胡桃醌广泛存在于核桃的树根、外果皮等部位，其为核桃外果皮的主要生物活性成分之一，其有显著抗癌、抑菌和中枢神经镇定的作用。张野平[6]探究胡桃醌对移植肿瘤细胞的增殖抑制和抗菌作用，结果表明胡桃醌抑制不同肿瘤细胞增殖的抑制作用有不同的适宜浓度，其对S180细胞增殖的抑制作用与浓度存在依赖关系。另外，采用Paperdise法分析，结果表明胡桃醌具有抑制多种格兰阳性菌和阴性菌的作用。胡桃醌在医学上起着重要的作用，尤其是抗肿瘤方面的应用[7]，已成为当前的研究热点，但胡桃醌也是核桃树的一种有毒物质。1981年，李家龙[8]采用定量胡桃醌处理针叶树苗木，研究结果表明：一定浓度的胡桃醌对幼苗的生长有促进作用，过高浓度的胡桃醌则抑制苗木生长，当浓度为10-8～10-10摩尔处理幼苗，与对照相比较，处理后幼苗的鲜重高于对照，其中日本落叶松、欧洲赤松两种幼苗的生长量与浓度表现为线性相关。

从核桃根皮、青皮与果实等不同部位提取胡桃醌的方法有冷浸法、超声波提取法、回流提取法、减压蒸馏法等[9，10]。早在1957年，国外已有胡桃醌的提取和分离鉴定的研究报道[11]，而国内学者许绍惠于1986年初次研究了核桃树不同部位的胡桃醌成分的分离、鉴定其化学结构[12]。索绪斌[13]等用氯仿为溶剂在索色提取器中提取胡桃醌，洗脱定容后在Shimpack-ODS反相色谱柱中检测青皮的胡桃醌含量，平均回收率为97.21%，精密度RSD<1.23%(n=5)。孙墨珑[10]等采用超声波辅助浸提核桃楸果皮的成分，然后用减压蒸馏法对核桃楸中的胡桃醌成分分离纯化，检测树皮中的胡桃醌为0.0933%，加样回收率为99.6%。魏赫楠等[14]设计正交试验用超声辅助法研究提取核桃青皮中的胡桃醌提取工艺，试验表明最优工艺为：无水乙醇作为浸提溶剂，常温静置8 h，超声时长40 min，固液比1 g∶10 mL，胡桃醌提取率为0.006703%，冉翠香等[15]采用酶法辅助超声微波萃取仪提取，用硅胶层析法分离胡桃醌，测得胡桃醌为0.49%，纯度为81.7%，徐敏慧[16]用微波辅助法优化提取工艺，结果表明微波功率的改变对胡桃醌提取率的影响极小，其他各影响因子对提取率大小依次是：浸提时间>酒精浓度>料液比；最佳工艺条件为：料液比1∶35(g/m L)，酒精体积分数95%，微波25s浸提时，胡桃醌的提取率为1.710 mg/g DW。冯迟[17]设计正交试验研究了核桃楸青皮的胡桃醌的提取工艺，最佳提取条件为：超声温度30 ℃，90%乙醇溶液为提取溶剂，固液比1 mg∶18 L，超声功率200 W，超声时间30 min，此时胡桃醌的提取率为1.72 mg/g。目前，胡桃醌的分离纯化方法采用硅胶柱层析和半制备高效液相色谱、树脂柱-硅胶联合法等。从胡桃楸枝皮中检测胡桃醌含量，其含量可达0.02～0.4 mg/g鲜重。

2 多酚

多酚是植物体内的多种次生活性物质之一，其具有多种功能[18]。多酚作为抗氧化剂、紫外辐射保护剂、拒食素等，在植物抵御不良环境、抵抗病原体、捕食者发挥着重要作用[19]，核桃多酚有抗氧化、延缓机体衰老等功效[20-21]。核桃多酚类物质主要有酚酸、单宁类及黄烷酮类物质，其中酚酸类物质有黄酮类、单宁类、酚酸类以及花色苷等。

多酚化合物的提取受到多酚化学结构、提取方法、贮存时间及其他干扰性因素的影响。常用甲醇、酒精、乙酸乙酯等有机溶剂与水按照一定的比例作为浸提溶剂，提取核桃的多酚类物质。Jose等用70%丙酮提取溶剂浸提核桃仁的酚类成分，测定总酚含量每克干质量中有62～106 mg儿茶素[22]；Ivo等利用沸水萃取分离核桃青皮中的酚类物质，检测出核桃青皮总酚为32.61～74.08 mg没食子酸/g干质量[23]。房祥军等利用正交实验设计，发现影响核桃多酚类物质提取效果的因素为：丙酮质量浓度>提取次数>浸提时间>料液比，优化后提取技术参数为：50%丙酮，料液比1∶15(m/V)，30 ℃水浴1.5 h，提取3次[24]。随着超声波法、微波法新技术的应用，这些新技术也被用在核桃多酚的浸提上，荣瑞芬等用甲醇为溶剂浸提，应用超声波，检测核桃仁的总酚含量，为每100g干质量中有1.121 g没食子酸，显著高于一般溶剂提取的核桃仁的总酚含量[25]。微波萃取技术(microwave-assisted extraction，MAE)和超临界流体萃取技术(supercritical fluid extraction，SFE)，都具有萃取速度快、提取率高的优点；并且SFE 技术具有不破坏萃取成分变性变质的特点，该技术适宜于极性小分子的提取。但鉴于微波萃取技术和超临界流体萃取技术设备要求较高，其极少用于核桃多酚物质提取。

提取的多酚类物质因混有杂质使纯度低，常有糖类、氨基酸类等物质混杂。要获得纯度较高的多酚类物质，需将提取的多酚类物质进行纯化，一般采用沉淀法、渗析法、超滤法、溶剂浸提法等。林君阳等[26]将山核桃外果皮用甲醇浸提旋转蒸发成浸膏状，然后用蒸馏水悬浮浸膏，再一次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇等进行萃取分离得到石油醚相、氯仿相、乙酸乙酯相和正丁醇相浸膏，研究核桃外果皮各有机相的抑菌效果。尽管有机溶剂萃取纯化法具有操作简单、易于掌握和控制的好处，但有机溶剂有安全性差、成本较高、用量大的缺点。通常提取多酚类物质常采用树脂吸附技术、硅胶柱色谱技术、葡萄凝胶色谱技术等分离纯化方法。

3 多糖

核桃青皮中多糖类物质的提取技术和化学成分分离鉴定已开展诸多研究。核桃青皮中多糖的提取用水提醇沉法，采用苯酚-硫酸法测定多糖含量，纯多糖的提取率为38.07%，核桃青皮多糖类物质的各种单糖成分使用高效毛细管电泳方法检测，其精制多糖提取率为76.08%，多糖的主要单糖组分分别是半乳糖和葡萄糖，提取率分别为42.998%、葡萄糖23.3%。提取多糖的方法主要有水溶醇沉法、超声法、碱提法、酸提法、微波法、酶解法、超临界流体萃取法等。于翠莲采用苯酚-硫酸法设计正交试验研究核桃青皮多糖提取工艺，优化提取参数为料液比1∶25，温度95 ℃、浸提时间4 h、提取次数3次，测得粗多糖获得率为4.523%[27]。聂倩等研究了不同大孔树脂对纯化核桃青皮中多糖吸附量的影响，研究表明：AB-8是大孔吸附树脂纯化核桃青皮中多糖的极好树脂，同时发现动态吸附的效果优于静态吸附，经动态吸附后多糖纯度为71.56%[28]。吕建平[29]采用响应面法超声辅助提取核桃青皮多糖，优化核桃青皮多糖提取工艺技术参数为：在温度80 ℃条件下，水的体积和青皮的质量比例为18∶1、浸提时间31 min、浸提2次，多糖的提取率为9.02%；陆娟等[30]采用响应面法开展核桃青皮粗多糖超声提取工艺的研究，结果表明：优化的核桃青皮多糖超声功率比为60%时，浸提温度60 ℃，超声时长30 min，提取率为15.09%。 张雪春也采用响应面分析法提取核桃青皮多糖成分，优化微波辅助提取核桃青皮多糖工艺。结果表明：响应面微波辅助提取核桃青皮多糖最佳条件为水料比25∶1(mL/g)、微波功率750 W、提取时间8.5 min、提取次数2次，青皮多糖获得率为10.17%[31]。谢东雪[5]把核桃青皮经石油醚除脂，采用超声辅助提取、乙醇醇沉、去蛋白、除色素、透析冻干等一系列处理后，提取核桃青皮多糖JPs15.78 g，提取率为7.89%。

4 黄酮

黄酮类化合物属于多酚类物质，广泛存在于高等植物中，已有研究表明黄酮类化合物具有抗氧化、抑菌抗病毒活性、降血糖作用、抗肿瘤等多种生物活性。黄酮类物质大多数溶于极性溶剂中，如水、酒精、甲醇、乙酸乙酯等。黄酮类化合物的浸提溶剂主要用水、碱及有机溶剂等溶剂浸提、超声辅助提取、微波辅助提取、酶解法以及超临界二氧化碳萃取方法等。翟梅枝研究了大孔树脂分离纯化核桃青皮总黄酮的工艺，最佳工艺条件为：干树脂质量与柱子中总黄酮质量比为12∶1，核桃青皮黄酮提取液上样浓度范围为3.0875～6.175 g/L，pH值为5，6BV(1BV=23.7 mL)的水洗后用5BV的70%乙醇洗脱。经D101处理后，核桃青皮总黄酮回收率达到60%，纯度达80%以上[32]。刘淑萍采用分光光度法测定核桃青皮中总黄酮方法，测定值的相对标准偏差(n=6)在0.76%～1.3%之间，加样回收试验的回收率在89.0%～105%之间[33]。图尔贡江·伊力亚则[34]设计的正交试验采用超声提取法提取核桃青皮黄酮，总黄酮的最佳提取工艺条件为料液比1∶12、乙醇浓度45%、超声时间是65 min、超声功率120 W。总黄酮提取率受到料液比影响最大，乙醇浓度的限制最小，其次是超声时间、超声次数。总黄酮提取率为1.496 mg/g。徐亚飞研究不同干燥方式对核桃青皮品质的影响，结果表明，晒干方式所得的青皮中总黄酮含量最高，为13.79 mg/g[35]。

5 结语

核桃青皮中含有多种活性物质，青皮的提取物可制成植物源农药、肥料的原料，国内外学者对核桃青皮的活性物质的研究也在不断深入。在活性物质的提取、分离纯化、结构鉴定、提取工艺方面都有很大的进步，提取分离鉴定核桃青皮的有效活性成分是林产化工学者们的研究目标。随着各种提取分离新技术、工艺的应用，对核桃青皮的活性物质的认识也在加深，但是将核桃青皮活性成分普遍应用在生产上仍较少见。因此，有必要对核桃青皮活性物质进行鉴定并对作用机制进一步深入研究，为高效利用核桃青皮资源奠定基础。