DOI:10.3969/j.issn.2095-6002.2014.03.010
中图分类号:TQ914.1
香榧假种皮提取物的研究进展
江学平1,2， 陈文煊1， 郜海燕1
| 【作者机构】 | 1浙江省农业科学院食品科学研究所； 2安徽农业大学茶与食品科技学院 |
| 【分 类 号】 | TQ914.1 |
| 【基 金】 | 国家国际科技合作专项资助项目（2013dfa31450） |
全文
参考文献
出版信息
香榧假种皮提取物的研究进展
摘 要:香榧假种皮提取物具有抗氧化、抗肿瘤及抑菌等生物活性.目前,香榧假种皮资源虽然丰富,却少有人研究.介绍了香榧假种皮化学成分、精油的提取方法、生理活性成分的研究进展,并对香榧假种皮的应用前景进行了展望.
关键词:香榧假种皮;提取物;精油;提取方法;活性成分
香榧(Torreya grandis)又名榧子、细榧、玉榧、真榧、羊角榧、木皮子、玉山果等,是珍贵干果之一,种子在南北朝时开始作药用,并且药用价值很高,唐代开始食用[1-2].香榧果风味独特,品质优良,富含丰富的蛋白质、糖分、脂肪酸、维生素及钙、铁等微量元素[3-5].香榧属于红豆杉科榧属(Torreya)植物,为我国特有的珍贵经济干果类树种,主要分布于我国的浙、皖、闽、赣的丘陵山区.浙江省诸暨市为其主要产区,有“中国香榧之乡”之称[6-8].香榧假种皮作为香榧加工过程中的下脚料,资源丰富,富含许多芳香类物质,其提取物具有很高的利用价值.
1 香榧假种皮处理及相关研究
香榧假种皮约占种子鲜重50%～60%,它是包裹在香榧种子外面的一层很厚的肉质化结构.香榧假种皮分泌的芳香性物质中含有醇、醛、酮、烯等20多种芳香成分,可作为提取高级芳香油和浸膏的天然优质原料[9-10].
目前人们采收香榧后脱除假种皮的方法是将采收的香榧堆放7～10天,待假种皮腐烂后手工剥除,极大地限制了获取假种皮的效率[11].同时,这种方法致使香榧假种皮在堆放过程中,部分芳香物质被酸败与树脂化,利用这种假种皮为原料提取的芳香油香气不纯,应用价值不高.余象煜等[12]研究表明,在香榧种子采收后,堆放3～4天剥落假种皮较好.这种方式既有利于假种皮的剥离,又能降低对香榧种子质量的影响,也能保证芳香油的质量.
长期以来,香榧研究主要集中在种子、叶、茎等[13].假种皮一直被作为废物丢弃,既浪费了资源,又造成了环境的污染.20世纪80年代以来,虽对香榧假种皮精油的提取方式、化学成分及其生理活性已有一定的研究.目前,中国科学家对将香榧假种皮利用在化妆品和食品两个行业有极大兴趣[14].
2 香榧假种皮提取物成分分析研究
2.1 提取物成分分析研究
香榧假种皮提取物主要化学成分是α-蒎烯、α-水芹烯、柠檬烯等.陈振德等[15]采用超临界流体萃取技术提取榧树假种皮精油,并利用GC-MS技术分析假种皮精油成分,鉴定了46个化学组分,其中a-蒎烯(21.04%)、柠檬烯(33.37%)和δ-毕橙茄烯(5.03%)等成分为主要组分.周大铮[16]、Bispo de Jesus等[17]将香榧假种皮的二氯甲烷萃取部分用低压及中压柱色谱技术进行分离,用1 H-NMR和13 C-NMR、EI-MS、IR鉴定化学结构,得到5个二萜类化合物,分别为18-羟基弥罗松酚、18-氧弥罗松酚、香榧酯、花柏酚、4-epiagathadial.
2.2 提取物成分含量的影响因素研究
2.2.1 样品含水量的影响研究
有研究发现提取的香榧假种皮精油的化学成分并不是一成不变的,受样品的含水量的影响.
古研等[18]分别对新鲜和风干香榧假种皮的精油成分进行了测定.利用GC和GC-MS技术分析了水蒸气蒸馏法提取的鲜样和风干样的挥发油,分别鉴定出58和50个组分.其中新鲜香榧假种皮原料提取精油主成分为低沸点的单萜类物质,其中最多的还是其主要成分α-蒎烯,约为44%,再者就是柠檬烯,约为19%;风干样中单萜类物质的含量明显减少,主成分的沸点略高于前者,含量最多的是δ-杜松烯,约为14%,其次为δ-荜澄茄醇,约为9%.
2.2.2 提取方法及工艺的影响研究
此外,不同提取方法、提取工艺对所得的香榧假种皮精油成分含量影响也较大.童晓青等[19]通过对超临界二氧化碳法和水蒸气蒸馏法提取所得的精油组分进行比较,两种方法萃取得到的主要挥发性成分虽然都是柠檬烯和α-蒎烯,但超临界二氧化碳萃取精油相对水蒸气蒸馏法所得精油中,含有更多的非挥发性活性成分和大分子香味成分,如水蒸气蒸馏法提取的精油中含活性成分—香榧酯量只有0.04%,远远低于超临界二氧化碳萃取精油含量1.53%等.结果表明提取方法会导致精油组分的差异,从而影响精油的香味品质.
3 香榧假种皮提取物活性成分研究
香榧假种皮活性成分有精油、木质素、单宁和紫衫醇等.香榧作为坚果,具有很强的抗氧化性[20].据报道,香榧假种皮提取物对油脂的过氧化有明显抑制作用,提取物具有一定的清除自由基能力和还原能力,并且随着加入提取物浓度不同,对各种抗氧化体系抗氧化作用不同.有研究证实植物提取物的抗氧化性功效与物质种类及含量有关,香榧假种皮提取物亲水性组分的抗氧化效果稍好[21-22].
3.1 香榧假种皮精油
香榧假种皮精油具有一定的抑菌和驱蚊效果.有研究表明,香榧假种皮精油对真菌的抑制效果要比对细菌好[23].鲍建峰[21]研究发现其细菌的抑制作用存在时效性,48 h左右会出现最大抑制效果.动物实验表明,香榧假种皮精油对白纹伊蚊具有很好的驱避效果,可作为驱蚊剂;而香榧的乙醇提取物和玫瑰根部提取物一样,具有消炎作用,证实了中国民间药用香榧消炎镇痛的说法[24-26];而且对SARSCoV 3CLpro也有一定的抑制活性[27].研究表明,柠檬烯是香榧精油主要化学成分之一,而D-柠檬烯具有抗菌、抗氧化、抗癌抗肿瘤等功效[28-30].
3.2 木质素及单宁
香榧假种皮中木质素含量较高,作为副产品具有一定的开发利用价值.周大铮等研究了香榧假种皮中的化学成分和二萜类成分,得到了3个木脂素化合物和5个二萜化合物,是提取高级芳香油和浸膏的天然原料[31].此外,香榧假种皮中的单宁含量只有1.8%,相对较低,几乎没有作为纯粹的单宁生产原料的使用价值[32].
3.3 紫杉醇
近年,有研究者从榧属植物中发现了具有强抗癌活性的二萜类物质紫杉醇[33-34].在某些药物植物(如红豆杉)中,存在一些能够产生与宿主相同代谢产物(如紫杉醇)的内生真菌.Li JY等[35]证实了这一点,他们从榧树茎枝叶内皮中分离得到一种霉菌(Periconia sp.),只要适宜的生长介质,就可以产生中间产物紫衫醇[36-37].张虹等[38]用TLC法对榧属植物叶的提取物进行初步分离,用HPLC法检测其中紫杉醇的含量,成功地检测到紫杉醇.
至于香榧假种皮中紫杉醇含量多少,一直存在争议.陈振德等[39]申请的专利中指出,香榧假种皮中紫杉醇的含量远比红豆杉属植物树皮和叶含量高,达到了它们2倍(0.04%).但是,LüYangcheng 等[40]将香榧假种皮提取物经萃取纯化后,通过HPLC测定其中的紫杉醇含量,结果表明香榧假种皮中紫杉醇含量低于0.003%.
3.4 香榧酯
香榧假种皮中含有的香榧酯,是一类具有抗艾滋病病毒作用的先导化合物[41].美国北卡罗来纳大学的抗艾滋病病毒实验室对香榧假种皮的香榧酯进行了初期的药理筛选后,确定香榧酯具有抗艾滋病病毒性.同时,周大铮等采用活性追踪法[16],发现榧属植物中含有紫衫醇和双黄酮类化合物榧黄(kayafla-vone),并证实这两种化合物具有抗HIV病毒、抗HBV作用及抗肿瘤和抗病毒活性[42-43].
4 香榧假种皮精油提取工艺研究
香榧假种皮精油最常用的提取方法是水蒸气蒸馏法(SD)和超临界二氧化碳法(SFE-CO2).提取方法之间最大的区别是提取物成分及含量的不同[44].
在实际应用中,各种提取方式都有自己的优缺点,如:水蒸气蒸馏法有设备简单、容易操作、成本低,但是在蒸馏过程中水及高温会破坏植精油中较为脆弱的成分,最终影响精油品质[45];溶剂法提取精油得率高、脱色效果好,但是会有溶剂残留、有毒、萃取时间长、提取效率低的缺点,这会对人体健康会造成一定的影响[46];超临界流体萃取工艺简单,操作方便,操作温度低,无毒、无污染、无溶剂残留及产品易分离,但其水活性本质可能损坏萃取品[47];亚临界流体萃取具有无毒无害,无污染,提取物的活性高等优点[48];微波萃取有短时高效等特点[49].
4.1 用不同方法提取香榧假种皮精油
梁玉清等[50]用超临界CO2萃取法和水蒸气蒸馏法提取香榧外种皮化学成分,并进行了比较.实验发现超临界CO2萃取法提取率为17.5%,产物为黄色膏状物;水蒸气蒸馏法提取率为7.7%,产物呈微黄色透明清澈油状.其实验证明不同提取方法,提取物性状不同.陈振德等[15]利用超临界CO2流体法萃取香榧假种皮挥发油,在最佳萃取条件为压力32 MPa、萃取温度40℃、萃取时间1 h的条件下,提取率为5.83%,而余象煜[12]等用水蒸气蒸馏法提取的香榧假种皮精油,得率仅为0.486%.此后童晓青等[19]分别用水蒸气蒸馏法和超临界CO2萃取法对香榧假种皮精油进行提取.水蒸气蒸馏法萃取香榧假种皮,得率仅为0.88%;而超临界二氧化碳萃取香榧假种皮,得率为4.56%.结果表明超临界CO2流体法萃取率远大于水蒸气蒸馏法,且提取物无溶剂残留,所以超临界CO2萃取法是萃取香榧假种皮较适合的加工方法.
4.2 用不同含水量原料提取香榧假种皮精油
香榧假种皮原料状态的不同,也可能对提取工艺造成一定的影响.古研等[18]以新鲜的和风干状态的香榧假种皮为原料,从提取物的得率、组成成分、各成分含量和性状出发,分别采用了水蒸气蒸馏法、溶剂提取法和两步提取法进行提取.研究结果表明:风干原料提取物得率较低.采用水蒸气蒸馏法,风干原料的提取得率为1.98%,新鲜原料为5.54%.新鲜原料的溶剂提取物得率高于水蒸气蒸馏法,且随着溶剂不同,得率略有变化,提取率由21.84%至16.01%不等,且主要成分皆为二萜类物质.两种原料,均是两步提取法所得提取物总得率最高.
5 应用展望
开展香榧假种皮活性成分及精油的研究对于提高香榧假种皮的附加价值,合理地利用我国的香榧假种皮资源以及增加农民经济收入具有积极的促进作用.例如,可以利用香榧假种皮具有的特殊清香气味,开发一些对人们日常生活有实用价值的产品.此外由于香榧假种皮活性成分及精油具有抗氧化、抗肿瘤和抑菌等功能,因此它们极有可能作为合成食用抗氧化剂、防腐剂的替代产品并应用于食品、保健品及药品等领域.
从香榧种子的营养价值方面考虑,虽然它含有丰富的营养物质如:矿物质、氨基酸、碳水化合物及维生素等,但目前还未见对香榧假种皮中的氨基酸、矿物成分等营养物质进行研究的报道,所以这将可能是开发利用香榧假种皮的另一突破口.
参考文献：
[1] 徐超,王鸿飞,绍兴锋,等.香榧子油抗氧化活性及降血脂功能研究[J].中国粮油学报,2012,27(8): 43-47.
[2] 李敬华,蔡为荣.超临界CO2流体萃取香榧油的工艺优化[J].食品工业科技,2012,33(2):228-231.
[3] 姚进,黄坚钦,胡恒康,等.香榧体细胞发生的初步研究[J].浙江农林大学学报,2013,30(1):129-135.
[4] Endo Y,Tsunokake K,Ikeda I.Effects of non-methyleneinterrupted polyunsaturated fatty acid,sciadonic(all-cis-5,11,14-eicosatrienoic acid)on lipid metabolism in rats[J].Bioscience,Biotechnology and Biochemistry, 2009,73(3):577-581.
[5] Li Jianjian,Yue Yingxia,Li Tingting,et al.Gaschromatogramphy-mass spectrometric analysis of bonded long chain fatty acids in a single zebrafish egg by ultrasound-assisted one-step transmethylation and extraction[J]. Analytica Chimica Acta,2009(650):221-226.
[6] 葛林梅,郜海燕,陈杭君,等.加工工艺对香榧油脂氧化和抗氧化活性的影响[J].中国粮油学报,2011, 26(5):42-45.
[7] 王贝贝.香榧外种皮化学成分的提取研究[D].南京:南京林业大学,2008.
[8] Feng Tao,Cui Jian-jie,Xiao Zuo-bing,et al.Chemical composition of essential oil from the peel of Chinese Torreya grandis fort[J].Organic Chemistry International,2011(2011):1-5.
[9] 李兴飞,郜海燕,陈杭君,等.香榧坚果生物活性成分与抗氧化研究进展[J].食品科学,2012,33(7):341 -345.
[10] 陈阳,孙小红,陈祉旖,等.香榧假种皮挥发油及石油醚提取物的 GC-MS分析[J].湖北农业科学, 2012,51(8):1670-1672.
[11] 宋慧芝,张京平,何勇.香榧青果的物理特性和其坚果力学特性研究[J].农机化研究,2011,33(11): 170-173.
[12] 余象煜,李平.香榧假种皮的结构及芳香油研究[J].杭州大学学报:自然科学版,1986,13(3): 347.
[13] Yoon W J,Kim S S,Oh T H,et al.Torreya nucifera essential oil inhibits skin pathogen growth and lipopolysaccharide-induced inflammatory effects[J].Int J Pharmacol,2009,5(1):37-43.
[14] Shi Hai-ming,Wang Hua-di,Wang Meng-yue,et al. Antioxidantactivity and chemical composition of Torreya grandis cv.Merrillii seed[J],Nat Prod Commun, 2009,4(11):1565-1570.
[15] 陈振德,李澎灏.超临界CO2流体萃取榧树假种皮挥发油化学成分的研究[J].中国药房,2003,14(9): 525-527.
[16] 周大铮.香榧活性化学成分研究[D].上海:第二军医大学,2001.
[17] Bispo de Jesus M,Zambuzzi W F,Ruela de Sousa R R,et al.Ferruginol suppresses survival signaling pathways in an-drogen independent human prostate cancer cells[J].Biochim ie,2008,90(6):843-854.
[18] 古研,赵振东.提取技术对香榧假种皮提取物组成影响的研究[J].林产化学与工业,2012,32(1): 8-14.
[19] 童晓青,许琳.香榧假种皮精油提取工艺及GC-MS分析[J].浙江林业科技,2011,31(3):11-14.
[20] Yang Jun.Antioxidant and antiproliferative activities of common edible nut seeds[J].LWT-Food Science and Technology,2009,42(1):1-8.
[21] 鲍建峰.香榧假种皮提取物成分分析及功能研究[D].杭州:浙江大学,2010.
[22] Petkovsek M M,Slatnar A,Stampar F,etal.The influence of organic/integrated production on the content of phenolic compounds in apple leaves and fruits in four different varieties over a 2-year period[J].Journal of the Science of Food and Agriculture,2010,90(14): 2366-2378.
[23] 周大铮.香榧中抗艾滋病病毒先导化合物的研究和结构修饰[D].上海:第二军医大学,2004.
[24] Saeed M K,Deng Y,Daib R,et al.Appraisalofantinociceptive and anti-inflammatory potential of extract and fractions from the leaves of Torreya grandis Fort Ex. Lindl[J].Journal of Ethnopharmacology,2009,127 (10):414-418.
[25] Jeong Hee Jeon,Sang-Chul Kwon,Dongsun Park,et al. Anti-allergic effects of white rose petal extract and antiatopic properties of its hexane fraction[J].Archives of Pharmacal Research,2009,32(6):823-830.
[26] Ells R,Kock J L F,Albertyn J,et al.Sciadonic acid modulates prostaglandin E2 production by epithelial cells during infection with C.albicans and C.dubliniensis [J].Prostaglandins&Other Lipid Mediators,2012,97 (1-2):66-71.
[27] Ryu Young Bae,Jeong Hyung Jae.Biflavonoids from Torreya nucifera displaying SARS-CoV 3CLpro inhibition [J].Bioorganic&Medicinal Chemistry,2010,18 (9):7940-7947.
[28] Lee JH,Yang H S,Park KW.Mechanisms of thiosulfinates from Allium Tuberosum L.induced apoptosis in HT-29 human colon cancer cells[J].Toxicology Letters,2009,118(6):142-147.
[29] Espina L,Somolinos M,Loras,et al.Chemical composition of commercial citrus fruit essential oils and evaluation of their antimierobialactivity acting alone or in combined processes[J].Food Control,2011,22(6):896 -902.
[30] Singh P,Shukla R,Prakash B,et al.Chem ical profile, antifungal,antiaflatoxigenic and antioxidant activity of citrus sinensis,osbeck essential oils and their cyclic monoterpene,DL—limonene[J].Food and Chemical Toxicology,2010,48(6):1724-1740.
[31] Zhou Da-Zheng,Yi Yang-Hua,Mao Shi-Long,et al. The lignins from Torreya grandis cv.Merrillii[J].Acta Pharm Sin,2004,39(4):269-271.
[32] 李冬梅,古研,赵振东,等.香榧假种皮中主要化学组成的研究[J].生物质化学工程,2012,46(4): 22-26.
[33] Gangadevi V,Muthumary J.A novel endophytic taxolproducing fungus Chaetomella raphigera isolated from a medicinal p lant,Terminalia arjuna[J].Applied Biochemistry Biotechnology,2009,158(3):675-684.
[34] Zhou X W,Zheng W L,Zhu H F,et al.Identification of a toxal-producing endophytic fungus EYF-36[J]. Afr JBiotechno,2009,8(11):2623-2625.
[35] Li J Y,Sidhu R S,Ford E J,et al.The induction of taxol production in the endophytic fungus periconia sp. from torreya grandifolia[J].J Ind Microbiol Biotechnol,1998,20(5):259-264.
[36] Ge Huiming,Tan Renxiang.Symbionts an important source of new bioactive natural products[J].Progress in Chemistry,2009,21(1):30-46.
[37] Liu Kaihui,Ding Xiaowei,Deng Baiwan,et al.Isolation and characterization of endophytic taxol-producing fungi from Taxus chinensis[J].Journal of IndustrialMicrobiology and Biotechnology,2009,36(9):1171-1177.
[38] 张虹,陈振德,柳正良.TLC_HPLC法分析榧属植物叶中的紫杉醇[J].第二军医大学学报,2003,24 (1):106-107.
[39] 陈振德,郑汉臣,张虹,等.一种制备紫杉醇的新方法:中国,98110822.9[P].1998-11-04.
[40] LüYangcheng,Song Jin,Luo Guangsheng.Determ ination of taxol in aril of Torreya grandis cv.Merrillii[J]. JChin Med Mate,2005,28(5):370-372.
[41] Chen Ren-tong,Zhang Yu-huan,Fang Sheng-ding. Inhibitors of human DNA polymerase bisolated form Jack Rorreya(Torreya jackii)[J].Zhongcaoyao,1997,28 (12),707-710.
[42] Kozuka M,Tokuda H,Matsumoto T.Hinokiflavone and Kayaflavone as antiviral agents:Japan,01221314[P]. 1989-01-22.
[43] Zeng Guo-zhou,Wang Yan.Anticancer flavones from T species:PRC,1046904[P].1900-10-14.
[44] Niu Li-ying,Bao Jian-feng,Zha Lei,et al.Odor properties and volatile compounds analysis of Torreya grandis aril extracts[J].Journal of Essential Oil Research, 2011,23(4):1-6.
[45] Li Sheng-hong,Zhang Hong-jie,Niu Xue-mei,et al. Chemical constituents from amentotaxus yunnanensis and torreya yunnanensis[J].Journal of Natural Products, 2003,66(7):1002-1005.
[46] 厉安昕,王凯.葡萄籽油浸提工艺的研究[J].辽宁化工,2011,40(6):555-557.
[47] 阙斐,张海星,赵粼.香榧籽油的超临界萃取及其脂肪酸组成的比较分析研究[J].中国粮油学报, 2013,28(2):33-36.
[48] Khajenoori M,Haghighi Asl A,Hormozi F.Proposed models for subcritical water extraction of essential oils [J].Chinese Journal of Chemical Engineering,2009, 17(3):359-365.
[49] Zhai Yujuan,Sun Shuo,Wang Zim ing,et al.Microwave extraction of essential oils from dried fruitsof Illicium verum Hook.f.and Cuminum cyminum L.using ionic liquid as the microwave absorption medium[J]. Journal of Separation Science,2009,32(20):35-44.
[50] 梁玉清,罗金岳,王贝贝.超临界CO2萃取法和水蒸气蒸馏法提取香榧外种皮化学成分研究[J].林业科技开发,2009,23(5):36-39.
Review on Essential Extractive of Torreya Grandis Aril
Abstract:The essential extractive of torreya grandis aril has a lot of bioactivities,such as anti-oxidation, anti-tumor,and bacteriostatic action,which could be used in food and cosmetics.The resource of torreya grandis aril is rich but few studies focused on it.The chemical composition of torreya grandis aril and extraction methods,biological activities,and application prospects of essential oilwere summarized.
Key words:torreya grandis aril;extractive;essential oil;extraction methods;biological activity
(责任编辑:叶红波)
中图分类号:TS255
文献标志码:A
doi:10.3969/j.issn.2095-6002.2014.03.010
文章编号:2095-6002(2014)03-0054-05
引用格式：江学平,陈文煊,郜海燕.香榧假种皮提取物的研究进展.食品科学技术学报,2014,32(3):54-58. JIANG Xueping,CHENWenxuan,GAO Haiyan.Review on essential extractive of Torreya grandis aril.Journal of Food Science and Technology,2014,32(3):54-58.
收稿日期:2013-06-29
基金项目:国家国际科技合作专项资助项目(2013DFA31450).
X