胡桃產(chǎn)物應(yīng)用進(jìn)展

朱淼 韓世明

摘要 胡桃是一類廣泛存在的堅(jiān)果類胡桃科樹木，其每年有大量副產(chǎn)品未得到有效利用，近年來，隨著研究的深入其逐漸在農(nóng)業(yè)、食品、納米、醫(yī)療等行業(yè)方面得到重視。該研究對(duì)胡桃副產(chǎn)品的成分、藥理作用及應(yīng)用進(jìn)行概述，以期為增加其有效利用率提供參考。

關(guān)鍵詞 胡桃產(chǎn)物;藥理作用;綜合應(yīng)用

中圖分類號(hào) S789 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）17-0020-05

Abstract Persian walnut（Juglans regia）which belongs to the Juglandaceae family is a widespread treenut across the word. In recent years， with the deepening of research， Juglans regia L. byproducts in agriculture， food， nano， medical industries have been waiting for attention. A large number of walnut byproducts with low utilization rate was produced every year. In this paper， the application of walnut byproducts is reviewed， hoping to provide references for improving the utilization rate of walnut byproducts.

Key words Juglans regia L.;Pharmacological action;Comprehensive application

胡桃是一種非常受歡迎的堅(jiān)果類食品，每年有大量的副產(chǎn)品產(chǎn)生，且利用率較低，常作為廢棄物被處理掉，體現(xiàn)了這種低成本天然原料具有很大的應(yīng)用潛力。早在《本草綱目》中就曾記載胡桃青皮具有止痛作用，現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)胡桃青皮及葉片具有消腫、止痛、散熱、抑菌、抗癌等作用，其還能抑制NF-kB的活性，并與清除自由基等功能相關(guān)，然而胡桃青皮及葉片等副產(chǎn)品本身成分復(fù)雜，其具體的藥理機(jī)制有待進(jìn)一步研究探討。胡桃的抗氧化性主要?dú)w功于酚類化合物，長(zhǎng)期食用胡桃果實(shí)，有利于預(yù)防由氧化應(yīng)激介導(dǎo)的疾病，如心血管疾病和癌癥等。近年來，胡桃副產(chǎn)品的水提物，被認(rèn)為是一種具有抗自由基和抗菌活性的低成本的酚類來源，受到越來越多的關(guān)注。此外，胡桃及其副產(chǎn)品中還含有大量的黃酮類以及醌類等物質(zhì)，該類物質(zhì)也具有預(yù)防癌癥的功能，從而使胡桃成為公認(rèn)的保健品。早在古代中國(guó)、日本和韓國(guó)等地，就有利用胡桃屬植物的青皮、葉、莖和樹皮當(dāng)作民間的治療藥物廣泛用于治療癌癥和皮膚病。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，胡桃副產(chǎn)品也漸漸地被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)防病蟲害，納米粒子技術(shù)以及食品工業(yè)等其他領(lǐng)域。

1 成分

由于種植胡桃的地理位置、氣候、溫度、時(shí)間等因素的差異，導(dǎo)致不同國(guó)家和地區(qū)胡桃化學(xué)成分各不相同，目前胡桃葉片、果皮和果實(shí)已經(jīng)被廣泛研究，胡桃葉中含有酚酸，單寧、必需脂肪酸、抗壞血酸、黃酮、咖啡酸、胡桃醌等，其中黃酮類化合物主要包括槲皮素半乳糖苷、槲皮素泛酸衍生物、槲皮素阿拉伯糖、槲皮素木糖苷、槲皮素鼠李糖苷[1-6]，此外，Shah等[7]對(duì)胡桃葉片進(jìn)行粗提，發(fā)現(xiàn)其含有碳水化合物、強(qiáng)心苷、酚類、黃酮類、生物堿、蛋白質(zhì)、類固醇和單寧等;胡桃青皮中含有乳劑，葡萄糖，有機(jī)原料如檸檬酸、蘋果酸，磷酸鹽和鈣質(zhì)[4-6];胡桃果實(shí)本身除了具有可食用價(jià)值外，還含有豐富的脂肪酸、生育酚、植物甾醇、總酚（單寧）等[1，8]，胡桃醌（5-羥基-1，4-萘醌）是一種廣泛存在于胡桃果實(shí)、新鮮葉片和青皮中的醌類化合物，其分子量是174.16的C10H5O2（OH），前體是一種糖苷，主要存在于胡桃樹的地上部分，尤其是葉片中含量居多，可以通過水解糖苷的方式轉(zhuǎn)化為胡桃醌，胡桃醌作為生物堿微溶于熱水，適量溶于酒精，由于葉片中其他物質(zhì)幾乎都是水溶性和脂溶性的，所以胡桃醌成為葉片中主要提取的有效成分[5-6]。胡桃醌是存在于胡桃新鮮葉片及青皮中一種有毒的物質(zhì)，將葉片及青皮干燥后，其毒性也隨之消失。

2 藥理作用

2.1 抗氧化性

研究發(fā)現(xiàn)，氧化應(yīng)激反應(yīng)主要是由細(xì)胞內(nèi)活性氧物質(zhì)（ROS）和抗氧化防御系統(tǒng)之間相互作用引起的，很多疾病如癌癥、衰老等都與機(jī)體內(nèi)過量自由基產(chǎn)生或抗氧化能力下降相關(guān)，胡桃的葉片，果實(shí)以及其發(fā)酵產(chǎn)品都具有抗氧化的能力[9-12]，其果實(shí)含有的抗壞血酸和多酚，抗氧化作用明顯[13-14]。Ahmad等[15]發(fā)現(xiàn)胡桃具有抗氧化活性，還有助于治療慢性糖尿病，胡桃葉在二次代謝過程中會(huì)產(chǎn)生抗氧化活性，胡桃中抗氧化活性可以導(dǎo)致自由基之間相互結(jié)合，從而使之失活，通過該種方式保護(hù)細(xì)胞膜和有機(jī)體免受侵害。

2.2 治療糖尿病

在過去的20年里，人們對(duì)胡桃的藥理作用進(jìn)行了廣泛的研究，發(fā)現(xiàn)胡桃的不同部位，如葉片、樹皮和果實(shí)的提取物對(duì)治療糖尿病動(dòng)物模型具有降糖效果[16]，其含有的黃酮類化合物如槲皮素可以增加胰島素分泌，同時(shí)，并能抑制機(jī)體組織的吸附與積累，用胡桃葉片提取物治療糖尿病大鼠，發(fā)現(xiàn)其能導(dǎo)致血糖明顯下降并改善大鼠的飲食狀況。生物堿是能降低血糖含量的有效物質(zhì)之一，胡桃樹皮及葉片的甲醇提取物治療由鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠，可以恢復(fù)β細(xì)胞功能，增加胰島素水平，降低體內(nèi)葡萄糖含量，并且具有增值效應(yīng)[17-19]。在臨床試驗(yàn)中，胡桃葉水醇提取物對(duì)治療I型糖尿病有一定的功效，可以降低病人的膽固醇、甘油三酯、血紅蛋白A1c（HbA1c）以及低密度脂蛋白（LDL）水平[20-23]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，胡桃葉提取物降血糖的方式是通過促β細(xì)胞釋放胰島素，再生β細(xì)胞，增強(qiáng)胰島敏感性，干擾小腸對(duì)膳食中碳水化合物的吸收，以及促進(jìn)葡萄糖在外周介質(zhì)中的吸收利用[20-25]。黃酮類化合物（如槲皮素）可以增加胰島素的分泌，抑制機(jī)體內(nèi)山梨醇積累，細(xì)胞內(nèi)的抗壞血酸可以增強(qiáng)黃酮的功效，促使其可以預(yù)防滲透性和毛細(xì)血管破裂，增強(qiáng)細(xì)胞免疫性，提高糖尿病患者的飲食水平。此外，胡桃的一些化合物如胡桃醌對(duì)治療糖尿病也有一定的作用。

2.3 降血脂

研究發(fā)現(xiàn)波斯胡桃油提取物可以呈劑量依賴性治療非糖尿病高膽固醇大鼠，減少甘油三脂含量、膽固醇含量、低密度脂蛋白含量[26]。胡桃葉乙醇提取物中的一些有效成分可以降低甘油三酯和總血清膽固醇的水平，同時(shí)增加高密度脂蛋白（HDL）的含量[2]。胡桃可能與抗動(dòng)脈硬化有一定的聯(lián)系[27]，在膳食中經(jīng)常食用胡桃有助于機(jī)體脂肪在脂肪亞群中更好的分布[6]，此外，胡桃還具有預(yù)防血管板塊形成的作用[28]。

2.4 抗高血壓

胡桃葉水提物可以降低收縮壓、舒張壓和平均動(dòng)脈壓。其中黃酮類化合物，尤其是槲皮素可以明顯降低血壓，如植物中提取的黃酮可以抑制體外的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（ACE）活性，調(diào)節(jié)高血壓。Duarte等[29]研究發(fā)現(xiàn)黃酮類物質(zhì)可以通過介導(dǎo)去甲腎上腺素和氯化鉀引起離體主動(dòng)脈平滑肌收縮性舒張，Ajay等[30]發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物能抑制苯腎上腺素誘導(dǎo)的離體大鼠主動(dòng)脈收縮，槲皮素可以通過與L型鈣離子通道結(jié)合的方式，減弱由去腎上腺素誘導(dǎo)的大鼠動(dòng)脈血管收縮[31]。

2.5 抗菌活性

胡桃樹的很多產(chǎn)物都具有抗菌活性，其中，胡桃樹皮、樹葉、青皮、果實(shí)都與抗菌活性具有一定的關(guān)系，尤其是其中的胡桃醌成分與抗菌活性有著密切的關(guān)系[1，3，19]。研究發(fā)現(xiàn)葡萄牙胡桃提取物能夠明顯抑制革蘭氏陽(yáng)性菌，特別是蠟樣芽孢桿菌的生長(zhǎng)[7]，胡桃青皮的水溶物具有很強(qiáng)的抗氧化活性，并能夠抑制不同的致病菌生長(zhǎng)[4]，胡桃葉中提取的間苯二酚成分有很強(qiáng)抑制真菌活性的作用[32]，Amaral等[4]發(fā)現(xiàn)，胡桃葉可作為抗菌劑用于治療人體胃腸道感染。

2.6 保護(hù)肝腎

胡桃葉提取物能保護(hù)肝臟免受四氯化碳誘導(dǎo)的氧化損傷，其提取物主要是通過幫助肝臟解毒，改變抗氧化酶活性，清除自由基等方式保護(hù)肝臟[18]。胡桃的提取物可以有效治療由氯化汞皮下注射引起的急性腎衰，并能夠影響腎細(xì)胞的再生[33]。將大鼠腹腔注射胡桃的提取物，可以降低其谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）、總蛋白以及血漿白蛋白的含量[34]。

2.7 抗癌活性

黃酮類化合物具有抗氧化活性，可以調(diào)節(jié)免疫功能，并增強(qiáng)機(jī)體的抗癌活性。研究發(fā)現(xiàn)，胡桃葉提取物中的胡桃醌作用于大鼠的結(jié)腸癌，發(fā)現(xiàn)其對(duì)良性和惡性腸腫瘤具有一定的抑制作用[35]，胡桃不同部位的胡桃醌可以呈劑量依賴型抑制人類鐮狀細(xì)胞的生長(zhǎng)，胡桃葉的己烷提取物可以顯著抑制前列腺癌細(xì)胞[36]。

3 應(yīng)用

3.1 農(nóng)業(yè)方面

目前，農(nóng)業(yè)方面控制和殺滅病蟲害的方式主要是依靠化學(xué)藥物，然而化學(xué)藥物所帶來的危害，如耐藥性以及環(huán)境污染等問題越來越受到人們的關(guān)注。出于對(duì)人們的健康考慮，尋找一個(gè)更安全的天然植物性殺蟲劑迫在眉睫，研究發(fā)現(xiàn)胡桃青皮及樹葉中酚類與黃酮成分對(duì)抵抗生物的病原菌有積極的作用。

3.1.1 酚類作用。

酚類通常具有一定的殺菌作用，在受到病原菌攻擊的情況下，酚類成分和含量的改變對(duì)于抵抗病原體起著積極的作用，如黃烷醇和羥基肉桂酸可以誘導(dǎo)抵抗或屏障微生物病原體[37-38]。Mikulic-Petkovsek等[39]發(fā)現(xiàn)，果園實(shí)驗(yàn)栽培的胡桃中檢測(cè)到十類多酚化合物的積累，并發(fā)現(xiàn)其與易感性枯萎病呈弱相關(guān)的關(guān)系，胡桃枯萎病的嚴(yán)重程度與季節(jié)性酚類含量變化也有一定關(guān)系，尤其是黃酮醇槲皮素-3-O-鼠李糖苷與胡桃果實(shí)防御白葉枯病密切相關(guān)。

3.1.2 黃酮作用。

除了多酚類化合物外，其他生物化學(xué)成分也會(huì)導(dǎo)致相似的抵抗現(xiàn)象，如相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物在植物抵抗病蟲害方面也有一定作用，其能誘導(dǎo)根癌農(nóng)桿菌的毒力基因，并在感染的植物中發(fā)現(xiàn)了黃酮類化合物的積累[40]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，病蟲害侵染的細(xì)胞周圍逐漸形成黃酮類物質(zhì)積累，可能與防御病蟲害有關(guān)[41]。此外，胡桃青皮提取物中的棕櫚酸甲酯也具有一定的殺螨活性，當(dāng)濃度達(dá)到1 mg/mL時(shí)，24 h內(nèi)殺螨效率可達(dá)到62.8%[42]。

由此可見，胡桃副產(chǎn)品提取物黃酮和多酚類等物質(zhì)都具有一定殺菌作用，如果能將其應(yīng)用到農(nóng)業(yè)防治病蟲害方面，從經(jīng)濟(jì)和安全角度考慮都是十分必要的，胡桃副產(chǎn)品提取物有望為新農(nóng)藥開發(fā)提供了一種可能途徑。

3.2 納米粒子技術(shù)

近年來，納米技術(shù)在生物醫(yī)療領(lǐng)域已成為一類十分重要的研究工具[43]，傳統(tǒng)化學(xué)合成的金屬納米粒子往往會(huì)帶來環(huán)境污染，取而代之的植物提取物合成，越來越受到廣泛的關(guān)注，各種植物的提取物已被用于納米粒子綠色合成的電子和穩(wěn)定劑[44-46]，胡桃具有良好的體外抗氧化和抗增殖活性[47-48]，如Baghkheirati等[49]通過曲面響應(yīng)法，利用胡桃青皮的提取物優(yōu)化了納米銀粒子的生物合成條件，通過試驗(yàn)驗(yàn)證找到了最適的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、植物提取物濃度，以及最適pH。Izadiyan等[50]也利用胡桃青皮提取物生物介導(dǎo)合成納米金粒子。

3.3 食品工業(yè)

胡桃副產(chǎn)品提取物的抑菌作用在食品行業(yè)也得到了一定的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)表明胡桃青皮可以作為天然抗菌劑替代肉制品的化學(xué)防腐劑[51]，如Salejda等[52]在熟香腸中加入胡桃青皮提取物，觀察熟香腸在儲(chǔ)存過程中各類性狀變化，發(fā)現(xiàn)胡桃青皮提取物有望于替代食品中的化學(xué)添加劑，為其在食品應(yīng)用方面提供可能性依據(jù)。Oliveira等[53]對(duì)5種不同品種的胡桃青皮進(jìn)行總酚量、抗氧化性和抗菌性檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌的作用最為敏感，尤其是金黃色葡萄球菌。此外，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)胡桃青皮中的一種重要提取物——胡桃醌具有抗真菌活性，然而，胡桃醌并不是唯一能夠抑制真菌菌絲生長(zhǎng)的物質(zhì)，Wianowska等[54]研究發(fā)現(xiàn)胡桃青皮中的酚類也具有抑制真菌活性的作用，但酚類與胡桃醌之間是否存在協(xié)同作用，還有待于進(jìn)一步研究考察。

此外，胡桃青皮在國(guó)外也被用于制作一種健康的藥用飲品——胡桃利口酒，該酒含有豐富的酚類化合物和維生素，深受人們歡迎。

3.4 醫(yī)療領(lǐng)域

胡桃副產(chǎn)品提取物很多都具有藥理作用，如果能夠?qū)⑦@種天然提取物替代化學(xué)合成藥物，從而減少對(duì)人體毒副作用或降低其耐藥性，將為臨床醫(yī)療帶來巨大的研究意義。

3.4.1 酚類。

酚類化合物具有抗氧化作用，有助于人類的抗癌，抗突變，以及心臟保護(hù)作用[55-56]，目前，大量科研人員致力于提純這種天然抗氧化劑代替人工合成氧化劑，以降低潛在的毒性[57]，F(xiàn)ernández-Agulló等[58]發(fā)現(xiàn)采用水提胡桃青皮中酚類化合物時(shí)，提取率最高，但抗氧化活性最低，當(dāng)用50%的水和乙醇的混合物提取酚類化合物時(shí)，提取率和抗氧化活性都可以得到保障。

酚類化合物在抗癌方面也扮演著重要角色，臨床研究發(fā)現(xiàn)，天然藥物和草藥成分對(duì)癌癥治療有一定作用，可以減少常規(guī)化療藥物所帶來的毒副作用以及耐藥性問題[59]，它們可以通過很多機(jī)制來抑制腫瘤，如預(yù)防癌癥的發(fā)生，促進(jìn)或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。篩選藥用植物以及對(duì)他們抗癌活性部分的研究已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域的重要研究課題。Carvalho等[60]用甲醇提取的胡桃仁、胡桃青皮和胡桃葉中有效成分，發(fā)現(xiàn)它們的提取物具有抗溶血性和抗人腎癌細(xì)胞增殖作用，而這些特性似乎都與其含有酚類化學(xué)物質(zhì)相關(guān)，由此可見，胡桃副產(chǎn)品提取物可能成為植物抗癌藥物的一個(gè)很好選擇。流行病學(xué)研究表明，食物中富含酚類可以降低癌癥和冠心病的風(fēng)險(xiǎn)，也可以預(yù)防腦、白內(nèi)障、免疫功能紊亂以及中風(fēng)等疾病。胡桃副產(chǎn)品可以作為一種廉價(jià)酚類來源的藥用植物，應(yīng)用于臨床上抗氧化作用和化學(xué)預(yù)防作用。

3.4.2 醌類化合物。

胡桃醌是胡桃副產(chǎn)品中另一類重要的天然提取產(chǎn)物，其也是萘醌類藥物的重要來源，早在我國(guó)民間，醌類化合物就已被廣泛用于預(yù)防多種病癥，如癌癥、胃病和心血管疾病等[61-62]。Wen等[63]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，胡桃醌具有抗癌的作用，其可以降低大鼠小腸癌癥的發(fā)病率。胡桃醌是胡桃青皮及葉片中的一類重要的化合物，其具有顯著的抑菌效果，Peng等[64]發(fā)現(xiàn)在高脂飲食大鼠中，胡桃醌能夠通過抑制炎癥細(xì)胞因子的分泌、TLR4/NF-kB激活以及內(nèi)毒素生成的方式，預(yù)防由肝炎或神經(jīng)炎癥誘導(dǎo)的代謝性內(nèi)毒素血癥。

萘醌類化合物具有一定的抗癌作用，GUO等[65]從胡桃青皮中提取了2種新的萘醌化合物，分別命名為Juglanstetralone A（化合物1）和Juglanstetralone B（化合物2），如圖1，其中Juglanstetralone A對(duì)胃癌BGC-823細(xì)胞的抗腫瘤活性高于Juglanstetralone B。Liu等[66]利用高效液相的光電二極管陣列檢測(cè)器，同步測(cè)定了胡桃青皮中的3個(gè)二芳基庚烷和1個(gè)a-四氫萘醌衍生物，并對(duì)其進(jìn)行了細(xì)胞毒性檢測(cè)，Li等[67]利用毛細(xì)管區(qū)帶電泳分離并分析了胡桃青皮中的4個(gè)二芳基庚烷和一個(gè)a-四氫萘醌衍生物，以上2種檢測(cè)方式為胡桃青皮的藥用功效和安全性提供了參考，該方法也適用于中藥的質(zhì)量控制。

3.4.3 胡桃苷。

胡桃苷能夠抑制炎癥反應(yīng)以及腫瘤生長(zhǎng)[68]。Wen等[69]將胡桃苷和納米粒子組裝在一起，并與siRNA結(jié)合，發(fā)現(xiàn)其顯著改善肺癌患者的治療效果。Sun等[70]發(fā)現(xiàn)胡桃苷可以通過阻滯G2/M期，抑制癌細(xì)胞增殖，并通過ROS/JNK途徑誘導(dǎo)人乳腺癌細(xì)胞的凋亡和自噬。胡桃苷具有效的抗腫瘤作用，且毒性較弱，其自身優(yōu)點(diǎn)對(duì)臨床上的應(yīng)用具有指導(dǎo)性意義。

3.4.4 其他化合物。

研究發(fā)現(xiàn)胡桃青皮具有抵抗癌癥的作用[71]，如青皮含有的鞣花酸可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡并抑制血管生成[72-73]。胡桃仁中含有大量的不飽和脂肪酸[74]，每天食用70～80 g的胡桃，可以降低總膽固醇和低密度脂蛋白的含量。Chisholm等[75]研究發(fā)現(xiàn)胡桃青皮的鞣花酸和黃酮化合物可能與調(diào)節(jié)血清膽固醇有關(guān)。

此外，研究發(fā)現(xiàn)胡桃青皮提取物能夠抑制細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)乳腺細(xì)胞MDA-MB 231凋亡[76]。Alshatwi等[77]分別用甲醇、氯仿和正己烷等有機(jī)溶劑溶解風(fēng)干的胡桃青皮，并作用于PC-3細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)風(fēng)干的胡桃青皮能呈劑量和時(shí)間依賴型，抑制PC-3細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)PC-3細(xì)胞凋亡，研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)其作用機(jī)制可能是胡桃青皮提取物通過P53途徑，下調(diào)Bcl-2和Mdm2，上調(diào)Bax的方式。

4 展望

我國(guó)每年胡桃樹有大量的產(chǎn)物，如果能將其加以利用，不但會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)效益，也會(huì)對(duì)人類的健康防護(hù)和臨床醫(yī)療有重要的指導(dǎo)意義。目前，胡桃產(chǎn)物的利用已經(jīng)漸漸地被人們所重視并取得了一定的成績(jī)，但很多相關(guān)機(jī)理還有待進(jìn)一步研究，相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，胡桃副產(chǎn)品在提純和研發(fā)方面一定會(huì)有突飛猛進(jìn)的發(fā)展，它的利用價(jià)值會(huì)得到更好的發(fā)揮。

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