牡丹功能物质提取及综合利用研究进展

朱威巍，陈凤真，赵贵红，王 波，梁新排，阮 帝，郑昀昊

（1.菏泽学院牡丹学院，山东 菏泽 274000；2.云南农业大学食品科学技术学院，云南 昆明 650000）

牡丹（Paeonia suffruticosaAndr.）在我国历史上曾被作为“国花”，如今又被称为作为国花的推选之一[1]。牡丹是多年生落叶灌木，别名鹿韭、白茸、木芍药、鼠菇，为芍药科芍药属，具有较好的观赏、药用和食用价值[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质为丹皮酚、芍药苷；牡丹籽中的主要功能物质为芍药苷；牡丹籽粕中的主要功能物质为多酚；牡丹花中的主要功能物质为黄酮和多酚，牡丹叶中的主要功能物质为没食子酸。本文对牡丹根、籽、花、叶四个部位所含功能物质及提取方法进行了论述，旨在为牡丹产业的发展以及进一步应用提供参考。

1 牡丹功能物质提取及综合利用研究进展

1.1 牡丹根

牡丹根可分为两部分，外皮称为牡丹根皮、牡丹皮、丹皮，中间称为牡丹木心。寿秉荣[4]研究表明，牡丹根皮与牡丹木心化学成分基本相似，但具体含量和种类是否一致还有待研究。伍淳操等[5]研究发现木心中含有被测成分芍药苷；而范旭航等[6]研究了不同产地不同部位牡丹皮中的6 种活性成分，结果表明牡丹皮栓皮中各成分质量分数均较高，木心中也含有一定的活性成分；牡丹根皮在中药中被作为一味中药使用，利用其含有的独特成分，用于治疗跌扑伤痛等病症[7]。牡丹根皮化学成分种类较多，从它含有的成分上来看，其中以没食子酸、氧化芍药苷、儿茶素、丹皮酚、芍药苷、牡丹皮苷C、苯甲酰基氧化芍药苷等成分含量较高，为其主要活性成分[8]。有研究表示没食子酸对大鼠肝纤维化具有保护和抗氧化作用[9]；而儿茶素能够减少人体对胆固醇的摄取，从而降低细胞内胆固醇含量[10]。

活性物质丹皮酚，目前的提取方式有多种。孙志锋[11]研究表明，丹皮酚的提取方法可分为水蒸气蒸馏法、超临界CO2法、溶剂提取法。吴欢[12]研究表明，将常压SO3微热爆技术与水蒸气蒸馏提取工艺相结合，能使丹皮酚提取率大幅提升。唐一梅等[13]用离子液体辅助提取牡丹皮中丹皮酚，结果得出该法操作简单、提取率高、损失小，环保且节约能源。伍淳操等[5]采用乙醇溶解超声辅助提取了垫江产牡丹皮、木心、粗皮中的丹皮酚与芍药苷，为牡丹皮饮片的制备提供参考。范旭航等[6]采用甲醇溶解-超声辅助提取法研究了不同部位牡丹皮中没食子酸、芍药苷、苯甲酸、苯甲酰氧化芍药苷和丹皮酚中的活性成分。

目前，关于丹皮酚的药理研究较多。如孙志锋[11]研究表明，丹皮酚的药理活性可分为为抗菌作用、抗氧化作用、抗肿瘤作用。翟春梅等[8]研究表明，丹皮酚具有激活机体免疫系统的作用，而且还有抑菌抗炎、抗肿瘤、抗心律失常等作用，除此之外，它还有降糖和保护心血管的作用。曹丽丽等[14]研究表示，将丹皮酚用于抗肿瘤具有较好的发展空间。丹皮酚可以通过增加射线诱导肿瘤细胞死亡以及抑制肿瘤细胞对自身遭受射线而损伤部分的修复，从而扩大放射的疗效，以达到更好的治疗肿瘤作用。同时有研究表示丹皮酚对大鼠的自发性高血压具有一定改善作用，同时可增加脑血流速度，这为治疗高血压提供了一个新的理论依据[15]。罗婧等[16]研究表示，经过对丹皮酚进行系统深入的毒理学安全实验，发现丹皮酚不但对线虫的运动和生殖能力未发现毒效作用，而且对线虫运动能力有一定的提升作用，进而表明丹皮酚在功能性保健品开发应用方面具有一定潜在价值。因此，丹皮酚的应用领域会越来越广泛。

1.2 牡丹籽

牡丹籽是牡丹开花之后结的种子，牡丹籽呈黑色，外形大部分为圆形，小部分为椭圆形。牡丹籽中油脂含量丰富，约为29%～34%[17]，蛋白质含量为26.85%。牡丹籽中所含功能成分种类较多，主要有芪类、单萜苷类、三萜类以及黄酮类、甾体类、脂肪酸类等[18]。

1.2.1 牡丹籽壳

牡丹籽壳是将牡丹籽仁外面所包围的一层黑色硬壳，目前，对于牡丹籽壳的应用较少，多是作为垃圾被处理，这大大浪费了资源。姚欢欢[19]研究表示，牡丹籽壳中所含主要有效成分为芍药苷和丹皮酚。对于丹皮酚目前已经有较多研究，但芍药苷的研究报道较少。张育贵等[20]研究发现，芍药苷可用于抗抑郁。芍药苷作为中药成分之一，其副作用较小，且成分单一，而且芍药苷具有降压作用，与美托洛尔一起能用于治疗高血压，具有协同作用，可提高两者功效，但目前对其抗抑制机制研究尚不充分[21]。

赵连飞等[22]采用微波辅助提取方法，在最适条件下提取芍药苷，得率为2.88 mg/g，通过实验发现微波提取是一个稳定可靠的提取方法，且提取得率较高。Bi 等[23]采用乙醇提取法，通过正交实验确定了最佳提取工艺，在牡丹籽壳提取物中检测到白藜芦醇（0.014%）和芍药苷（1.40%）。Liu 等[24]采用超声波辅助提取，建立了最佳提取条件，即超声提取温度64.0 ℃，提取时间25.0 min，液固比25.0∶1 mL/g，乙醇浓度66.0%；在此条件下，总低聚二苯乙烯提取物TOE 的提取率为20.5%；牡丹籽壳提取物还具有良好的抗菌和抗肿瘤活性，可以作为一种高附加值产品来制备。

1.2.2 牡丹籽仁

当前对牡丹籽仁研究较少，而对牡丹籽油的研究较多。作为一种新兴植物油脂，牡丹籽油提取方法目前主要采用压榨法和浸出法。压榨法从牡丹籽中提取牡丹籽油，提取率很低，仅有18.73%，远远低于其他提取方式，且提取出的牡丹籽油中，主要脂肪酸含量较低[25]。浸出法发展了多种工艺，如超临界CO2萃取法、有机溶剂提取法，这两种提取工艺都未采用其他辅助方法。而用不同提取方法进行提取牡丹籽油，提取率差别较大。如易军鹏等[26]采用超声波辅助提取牡丹籽油，得出牡丹籽油提取率为24.12%；而张钰[27]采用微波辅助提取方法，得出牡丹籽油提取率为27.7%；贾玉良[28]比较了机械压榨法、有机溶剂浸提法和超声波辅助提取法对牡丹籽油提取率的影响，得出超声波辅助方法提取率最高，可达36.72%。宋媛媛[29]采用乙醇辅助水酶方法提取牡丹籽油，发现该方法工艺繁琐，但提取比较彻底，能使牡丹籽油得率达到92.25%。

作为植物油脂之一，牡丹籽油中亦含有大量的α-亚麻酸，而α-亚麻酸作为人体必需脂肪酸之一，由于人类自身不能合成只能从外界获取，所以日常食用牡丹籽油能增加必需脂肪酸的摄入。目前有研究表明植物来源的α-亚麻酸（ALA），在人体内可能发挥心脏保护的作用，从而能为心血管疾病的预防和治疗提供帮助[30]。牡丹籽油可以作为凉拌用油，其营养价值甚至在橄榄油之上；由于牡丹籽油烟点高于其他油类，进行煎、炸、烤等，不会破坏食物原有的营养物质，反而能在原有基础上使食物带有牡丹籽油的独特风味。此外，牡丹籽油也可用来制作酱料，食用时，不会掩盖食物原有的味道，能很大程度上保护酱料的颜色[31]。可以说，牡丹籽油未来前景广阔，值得进行深入研究。

1.2.3 牡丹籽粕

牡丹籽粕是牡丹籽榨油之后所剩物质，一直没有被很好地利用。长久以来，造成了很大的资源浪费。昝丽霞等[32]研究表示，牡丹籽粕蛋白质中氨基酸含量高达89.69%，高于菜籽粕、芝麻粕，且营养种类齐全，组分较为平衡，可配合芝麻粕、豆粕等其他富含氨基酸的籽粕应用到牲畜饲养中；牡丹籽粕中所含物质种类较多，其中粗多糖7.67%，粗脂肪6.19%，粗蛋白28.12%，粗纤维3%。戴玉等[33]研究也表明，牡丹籽粕中能量为16.68 MJ/kg，经过实验分析，粗蛋白27.57%、粗脂肪5.59%、粗纤维26.41%,蛋白质含量最高，纤维次之，微量元素钙、铁、锰含量最多。

宋艳秋等[34]发现了一种从牡丹籽粕中提取牡丹籽蛋白的提取工艺，可使提取率达到62.95%。陈晓菲等[35]使用碱提酸沉法提取牡丹籽蛋白质，然后对所提取出的牡丹籽蛋白质进行分析，发现提取的牡丹籽蛋白质分子量大多在66.2～18.4 kDa 区间内。牡丹籽粕中也含有多酚，采用顾仁勇等[36]的方法从牡丹籽粕中提取多酚，提取量为18.58 mg/g，且对提取的多酚进行还原力检测发现，牡丹籽粕多酚对DPPH·和ABTS+·的清除能力均显著强于维生素C。以上研究说明牡丹籽粕营养丰富，且具有抗氧化性。因此，积极探索牡丹籽粕中功能物质的提取方法，可以废物利用，扩大其利用范围，如作为天然食品抗氧化剂等，从而提高牡丹籽粕的附加值，节约资源，保护环境。

1.3 牡丹果荚

牡丹果荚作为包裹牡丹籽的部位，通常在取出牡丹籽后被当作薪柴使用。Zhang 等[37]采用超声辅助提取法从牡丹果荚中提取多糖，发现牡丹果荚中所含多糖主要有半乳糖和半乳糖醛酸两种，经过实验发现，牡丹果荚多糖具有中等抗氧化性。Wang 等[38]用微波辅助萃取技术从牡丹果荚中提取黄酮类成分芹菜素和木犀草素，得出在最佳条件下芹菜素提取为104 μg/g，木犀草素提取为151 μg/g，实验还发现木犀草素具有高抗氧化性。

1.4 牡丹花

牡丹花可分为牡丹花瓣和牡丹花蕊两部分。

1.4.1 牡丹花瓣

牡丹花瓣中含有丰富的微量元素、蛋白质、黄酮类化合物、挥发油等[39-40]。赵伟等[41]通过实验发现牡丹花瓣里黄酮类化合物多达9 种。窦勇博等[42]使用超声波辅助法从牡丹花中提取黄铜，发现黄酮提取率达到2.998%，这种方法大大提高了黄酮的提取率，是一种高效的提取方法。牡丹花黄酮抗氧化活性较强，但黄酮的还原力要低于同质量的抗坏血酸和芦丁的[43]。对于牡丹花瓣中的多酚，孟欣欣等[44]用超声辅助提取法提取，经过实验发现多酚的提取率达15.10%。当花瓣颜色不同时，深色系牡丹花花瓣中多酚含量较高，且此多酚氧化能力较强，具有较强氧化性[45]。

牡丹花瓣可做成茶，目前牡丹花茶种类可分为三种：白茶型、红茶型、乌龙茶型[39]。牡丹花具有特殊的香味，将这些香味物质进行分离纯化，可制成牡丹精油。余辉攀等[46]对菏泽凤丹牡丹花精油进行成分分析，发现精油主要成分有诱虫烯、肉豆蔻酸乙酯、杜鹃酮、4-苯基-4,4a,5,6,7,8-六氢-2(3H)-萘酮。郭耀东等[47]用顶空固相微萃取法提取商洛油用牡丹花精油，然后用气相色谱质谱对牡丹花精油进行分析，发现牡丹花精油中顺式氧化芳樟醇含量较高，为25.36%。

1.4.2 牡丹花蕊

牡丹花蕊茶以雄性牡丹花蕊为原料制成，研究发现牡丹花蕊茶对人体具有较好的保健功能，还具有较强的体外抗氧化能力和抗衰老活性[48]。罗磊等[49]对牡丹花蕊醇提物进行分析，通过H2O2诱导HUVEC 细胞建立损伤模型，发现牡丹花蕊醇提物能够提高HUVEC 细胞的抗氧化能力。张孟琴等[50]通过对不同牡丹品种花粉中所含成分进行分析，发现不同品种花粉具有不同的成分。

1.5 牡丹叶

牡丹叶通常作为副产物被焚烧，利用率极低。付中香等[51]分析比较了目前市面上两种牡丹叶茶的制作方法，这两种方法分别为先萎蔫后烘干和直接烘干，经过实验发现，先萎蔫后烘干要比直接烘干能保留更多有益物质。马晓等[52]采用超声辅助方法提取‘凤丹’牡丹叶轴多糖，发现叶轴多糖得率为（11.328 8±0.525 3）mg/g；牛晓方等[53]采用乙醇回流法提取牡丹叶中的多糖。李佩艳等[54]采用酶法提取牡丹叶中的黄酮，并通过正交实验建立了最佳的提取条件。牡丹叶中的黄酮对亚硝酸盐具有较好的清除作用。牡丹叶还可用于治疗疾病，张庆甲等[55]研究发现，牡丹叶用于治疗慢性GA（慢性痛风性关节炎）疗效较好，可缩短治疗时间。牡丹叶中含有没食子酸，将牡丹叶用于临床治疗菌痢能获得较好的治疗效果[56]。

2 展望

牡丹利用价值较高，牡丹茶可以极大限度地保留牡丹中的活性成分，经常饮用有益身体健康。牡丹含有丹皮酚、芍药苷、黄酮、多酚等多种活性物质，如丹皮酚和芍药苷都具有抗肿瘤、降血压等作用，因此未来可向医药方向拓展，以期能为治疗癌症提供新方法。随着牡丹种植面积的增大，牡丹产业发展迅速。但由于牡丹籽油，一直以来价格太高，导致人们无法将其作为日常用油。所以，需要改善牡丹籽油的提取工艺，以降低生产成本，使更多人能消费得起；并要加深对牡丹籽粕和牡丹果荚中的功能性成分研究，提高牡丹籽油副产物的综合利用率，获得牡丹产业的更大经济效益。