香榧假種皮提取物的研究進展

江學平, 陳文煊, 郜海燕,*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學院食品科學研究所,浙江杭州 310021;2.安徽農(nóng)業(yè)大學茶與食品科技學院,安徽合肥 230036)

香榧假種皮提取物的研究進展

江學平1,2, 陳文煊1, 郜海燕1,*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學院食品科學研究所,浙江杭州 310021;
2.安徽農(nóng)業(yè)大學茶與食品科技學院,安徽合肥 230036)

香榧假種皮提取物具有抗氧化、抗腫瘤及抑菌等生物活性.目前,香榧假種皮資源雖然豐富,卻少有人研究.介紹了香榧假種皮化學成分、精油的提取方法、生理活性成分的研究進展,并對香榧假種皮的應用前景進行了展望.

香榧假種皮;提取物;精油;提取方法;活性成分

香榧(Torreya grandis)又名榧子、細榧、玉榧、真榧、羊角榧、木皮子、玉山果等,是珍貴干果之一,種子在南北朝時開始作藥用,并且藥用價值很高,唐代開始食用[1-2].香榧果風味獨特,品質(zhì)優(yōu)良,富含豐富的蛋白質(zhì)、糖分、脂肪酸、維生素及鈣、鐵等微量元素[3-5].香榧屬于紅豆杉科榧屬(Torreya)植物,為我國特有的珍貴經(jīng)濟干果類樹種,主要分布于我國的浙、皖、閩、贛的丘陵山區(qū).浙江省諸暨市為其主要產(chǎn)區(qū),有“中國香榧之鄉(xiāng)”之稱[6-8].香榧假種皮作為香榧加工過程中的下腳料,資源豐富,富含許多芳香類物質(zhì),其提取物具有很高的利用價值.

1 香榧假種皮處理及相關研究

香榧假種皮約占種子鮮重50%～60%,它是包裹在香榧種子外面的一層很厚的肉質(zhì)化結(jié)構(gòu).香榧假種皮分泌的芳香性物質(zhì)中含有醇、醛、酮、烯等20多種芳香成分,可作為提取高級芳香油和浸膏的天然優(yōu)質(zhì)原料[9-10].

目前人們采收香榧后脫除假種皮的方法是將采收的香榧堆放7～10天,待假種皮腐爛后手工剝除,極大地限制了獲取假種皮的效率[11].同時,這種方法致使香榧假種皮在堆放過程中,部分芳香物質(zhì)被酸敗與樹脂化,利用這種假種皮為原料提取的芳香油香氣不純,應用價值不高.余象煜等[12]研究表明,在香榧種子采收后,堆放3～4天剝落假種皮較好.這種方式既有利于假種皮的剝離,又能降低對香榧種子質(zhì)量的影響,也能保證芳香油的質(zhì)量.

長期以來,香榧研究主要集中在種子、葉、莖等[13].假種皮一直被作為廢物丟棄,既浪費了資源,又造成了環(huán)境的污染.20世紀80年代以來,雖對香榧假種皮精油的提取方式、化學成分及其生理活性已有一定的研究.目前,中國科學家對將香榧假種皮利用在化妝品和食品兩個行業(yè)有極大興趣[14].

2 香榧假種皮提取物成分分析研究

2.1 提取物成分分析研究

香榧假種皮提取物主要化學成分是α-蒎烯、α-水芹烯、檸檬烯等.陳振德等[15]采用超臨界流體萃取技術提取榧樹假種皮精油,并利用GC-MS技術分析假種皮精油成分,鑒定了46個化學組分,其中a-蒎烯(21.04%)、檸檬烯(33.37%)和δ-畢橙茄烯(5.03%)等成分為主要組分.周大錚[16]、Bispo de Jesus等[17]將香榧假種皮的二氯甲烷萃取部分用低壓及中壓柱色譜技術進行分離,用1H-NMR和13C-NMR、EI-MS、IR鑒定化學結(jié)構(gòu),得到5個二萜類化合物,分別為18-羥基彌羅松酚、18-氧彌羅松酚、香榧酯、花柏酚、4-epiagathadial.

2.2 提取物成分含量的影響因素研究

2.2.1 樣品含水量的影響研究

有研究發(fā)現(xiàn)提取的香榧假種皮精油的化學成分并不是一成不變的,受樣品的含水量的影響.

古研等[18]分別對新鮮和風干香榧假種皮的精油成分進行了測定.利用GC和GC-MS技術分析了水蒸氣蒸餾法提取的鮮樣和風干樣的揮發(fā)油,分別鑒定出58和50個組分.其中新鮮香榧假種皮原料提取精油主成分為低沸點的單萜類物質(zhì),其中最多的還是其主要成分α-蒎烯,約為44%,再者就是檸檬烯,約為19%;風干樣中單萜類物質(zhì)的含量明顯減少,主成分的沸點略高于前者,含量最多的是δ-杜松烯,約為14%,其次為δ-蓽澄茄醇,約為9%.

2.2.2 提取方法及工藝的影響研究

此外,不同提取方法、提取工藝對所得的香榧假種皮精油成分含量影響也較大.童曉青等[19]通過對超臨界二氧化碳法和水蒸氣蒸餾法提取所得的精油組分進行比較,兩種方法萃取得到的主要揮發(fā)性成分雖然都是檸檬烯和α-蒎烯,但超臨界二氧化碳萃取精油相對水蒸氣蒸餾法所得精油中,含有更多的非揮發(fā)性活性成分和大分子香味成分,如水蒸氣蒸餾法提取的精油中含活性成分—香榧酯量只有0.04%,遠遠低于超臨界二氧化碳萃取精油含量1.53%等.結(jié)果表明提取方法會導致精油組分的差異,從而影響精油的香味品質(zhì).

3 香榧假種皮提取物活性成分研究

香榧假種皮活性成分有精油、木質(zhì)素、單寧和紫衫醇等.香榧作為堅果,具有很強的抗氧化性[20].據(jù)報道,香榧假種皮提取物對油脂的過氧化有明顯抑制作用,提取物具有一定的清除自由基能力和還原能力,并且隨著加入提取物濃度不同,對各種抗氧化體系抗氧化作用不同.有研究證實植物提取物的抗氧化性功效與物質(zhì)種類及含量有關,香榧假種皮提取物親水性組分的抗氧化效果稍好[21-22].

3.1 香榧假種皮精油

香榧假種皮精油具有一定的抑菌和驅(qū)蚊效果.有研究表明,香榧假種皮精油對真菌的抑制效果要比對細菌好[23].鮑建峰[21]研究發(fā)現(xiàn)其細菌的抑制作用存在時效性,48 h左右會出現(xiàn)最大抑制效果.動物實驗表明,香榧假種皮精油對白紋伊蚊具有很好的驅(qū)避效果,可作為驅(qū)蚊劑;而香榧的乙醇提取物和玫瑰根部提取物一樣,具有消炎作用,證實了中國民間藥用香榧消炎鎮(zhèn)痛的說法[24-26];而且對SARSCoV 3CLpro也有一定的抑制活性[27].研究表明,檸檬烯是香榧精油主要化學成分之一,而D-檸檬烯具有抗菌、抗氧化、抗癌抗腫瘤等功效[28-30].

3.2 木質(zhì)素及單寧

香榧假種皮中木質(zhì)素含量較高,作為副產(chǎn)品具有一定的開發(fā)利用價值.周大錚等研究了香榧假種皮中的化學成分和二萜類成分,得到了3個木脂素化合物和5個二萜化合物,是提取高級芳香油和浸膏的天然原料[31].此外,香榧假種皮中的單寧含量只有1.8%,相對較低,幾乎沒有作為純粹的單寧生產(chǎn)原料的使用價值[32].

3.3 紫杉醇

近年,有研究者從榧屬植物中發(fā)現(xiàn)了具有強抗癌活性的二萜類物質(zhì)紫杉醇[33-34].在某些藥物植物(如紅豆杉)中,存在一些能夠產(chǎn)生與宿主相同代謝產(chǎn)物(如紫杉醇)的內(nèi)生真菌.Li JY等[35]證實了這一點,他們從榧樹莖枝葉內(nèi)皮中分離得到一種霉菌(Periconia sp.),只要適宜的生長介質(zhì),就可以產(chǎn)生中間產(chǎn)物紫衫醇[36-37].張虹等[38]用TLC法對榧屬植物葉的提取物進行初步分離,用HPLC法檢測其中紫杉醇的含量,成功地檢測到紫杉醇.

至于香榧假種皮中紫杉醇含量多少,一直存在爭議.陳振德等[39]申請的專利中指出,香榧假種皮中紫杉醇的含量遠比紅豆杉屬植物樹皮和葉含量高,達到了它們2倍(0.04%).但是,LüYangcheng 等[40]將香榧假種皮提取物經(jīng)萃取純化后,通過HPLC測定其中的紫杉醇含量,結(jié)果表明香榧假種皮中紫杉醇含量低于0.003%.

3.4 香榧酯

香榧假種皮中含有的香榧酯,是一類具有抗艾滋病病毒作用的先導化合物[41].美國北卡羅來納大學的抗艾滋病病毒實驗室對香榧假種皮的香榧酯進行了初期的藥理篩選后,確定香榧酯具有抗艾滋病病毒性.同時,周大錚等采用活性追蹤法[16],發(fā)現(xiàn)榧屬植物中含有紫衫醇和雙黃酮類化合物榧黃(kayafla-vone),并證實這兩種化合物具有抗HIV病毒、抗HBV作用及抗腫瘤和抗病毒活性[42-43].

4 香榧假種皮精油提取工藝研究

香榧假種皮精油最常用的提取方法是水蒸氣蒸餾法(SD)和超臨界二氧化碳法(SFE-CO2).提取方法之間最大的區(qū)別是提取物成分及含量的不同[44].

在實際應用中,各種提取方式都有自己的優(yōu)缺點,如:水蒸氣蒸餾法有設備簡單、容易操作、成本低,但是在蒸餾過程中水及高溫會破壞植精油中較為脆弱的成分,最終影響精油品質(zhì)[45];溶劑法提取精油得率高、脫色效果好,但是會有溶劑殘留、有毒、萃取時間長、提取效率低的缺點,這會對人體健康會造成一定的影響[46];超臨界流體萃取工藝簡單,操作方便,操作溫度低,無毒、無污染、無溶劑殘留及產(chǎn)品易分離,但其水活性本質(zhì)可能損壞萃取品[47];亞臨界流體萃取具有無毒無害,無污染,提取物的活性高等優(yōu)點[48];微波萃取有短時高效等特點[49].

4.1 用不同方法提取香榧假種皮精油

梁玉清等[50]用超臨界CO2萃取法和水蒸氣蒸餾法提取香榧外種皮化學成分,并進行了比較.實驗發(fā)現(xiàn)超臨界CO2萃取法提取率為17.5%,產(chǎn)物為黃色膏狀物;水蒸氣蒸餾法提取率為7.7%,產(chǎn)物呈微黃色透明清澈油狀.其實驗證明不同提取方法,提取物性狀不同.陳振德等[15]利用超臨界CO2流體法萃取香榧假種皮揮發(fā)油,在最佳萃取條件為壓力32 MPa、萃取溫度40℃、萃取時間1 h的條件下,提取率為5.83%,而余象煜[12]等用水蒸氣蒸餾法提取的香榧假種皮精油,得率僅為0.486%.此后童曉青等[19]分別用水蒸氣蒸餾法和超臨界CO2萃取法對香榧假種皮精油進行提取.水蒸氣蒸餾法萃取香榧假種皮,得率僅為0.88%;而超臨界二氧化碳萃取香榧假種皮,得率為4.56%.結(jié)果表明超臨界CO2流體法萃取率遠大于水蒸氣蒸餾法,且提取物無溶劑殘留,所以超臨界CO2萃取法是萃取香榧假種皮較適合的加工方法.

4.2 用不同含水量原料提取香榧假種皮精油

香榧假種皮原料狀態(tài)的不同,也可能對提取工藝造成一定的影響.古研等[18]以新鮮的和風干狀態(tài)的香榧假種皮為原料,從提取物的得率、組成成分、各成分含量和性狀出發(fā),分別采用了水蒸氣蒸餾法、溶劑提取法和兩步提取法進行提取.研究結(jié)果表明:風干原料提取物得率較低.采用水蒸氣蒸餾法,風干原料的提取得率為1.98%,新鮮原料為5.54%.新鮮原料的溶劑提取物得率高于水蒸氣蒸餾法,且隨著溶劑不同,得率略有變化,提取率由21.84%至16.01%不等,且主要成分皆為二萜類物質(zhì).兩種原料,均是兩步提取法所得提取物總得率最高.

5 應用展望

開展香榧假種皮活性成分及精油的研究對于提高香榧假種皮的附加價值,合理地利用我國的香榧假種皮資源以及增加農(nóng)民經(jīng)濟收入具有積極的促進作用.例如,可以利用香榧假種皮具有的特殊清香氣味,開發(fā)一些對人們?nèi)粘Ｉ钣袑嵱脙r值的產(chǎn)品.此外由于香榧假種皮活性成分及精油具有抗氧化、抗腫瘤和抑菌等功能,因此它們極有可能作為合成食用抗氧化劑、防腐劑的替代產(chǎn)品并應用于食品、保健品及藥品等領域.

從香榧種子的營養(yǎng)價值方面考慮,雖然它含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)如:礦物質(zhì)、氨基酸、碳水化合物及維生素等,但目前還未見對香榧假種皮中的氨基酸、礦物成分等營養(yǎng)物質(zhì)進行研究的報道,所以這將可能是開發(fā)利用香榧假種皮的另一突破口.

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Review on Essential Extractive of Torreya Grandis Aril

JIANG Xueping1,2, CHENWenxuan1, GAO Haiyan1,*
(1.Institute of Food Science,Zhejiang Academy of Agricultural Science,Hangzhou 310021,China;
2.College of Tea and Food Science and Technology,Anhui Agriculture University,Hefei 230036,China)

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 oftorreya grandisaril is rich but few studies focused on it.The chemical composition oftorreya grandisaril and extraction methods,biological activities,and application prospects of essential oilwere summarized.

torreya grandisaril;extractive;essential oil;extraction methods;biological activity

葉紅波)

TS255

A

10.3969/j.issn.2095-6002.2014.03.010

2095-6002(2014)03-0054-05

江學平,陳文煊,郜海燕.香榧假種皮提取物的研究進展.食品科學技術學報,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.

2013-06-29

國家國際科技合作專項資助項目(2013DFA31450).

江學平,女,碩士研究生,研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏;*郜海燕,女,研究員,博士,主要從事食品物流保鮮與質(zhì)量控制方面的研究.通訊作者.