核桃分心木化學(xué)成分及功能活性研究進展

洪茜茜，葉永麗，張銀志，孫秀蘭，耿樹香，徐德平*

（1.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122；2.云南省林業(yè)科學(xué)院，云南昆明650201）

核桃分心木（Diaphragma juglandis Fructus），屬于核桃果實的木質(zhì)隔膜，簡稱分心木，又稱核桃隔膜、核桃瓣膜，呈薄片狀，多彎曲體、質(zhì)脆、體輕、易折斷。傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)認(rèn)為，分心木味苦、澀，性平，具有健脾固腎、固澀收斂、利尿清熱等功效[1-2]，常用于遺精、尿頻、帶下、淋病、尿血以及暑熱瀉痢等疾病的治療[3]。作為傳統(tǒng)藥物之一，分心木常被用來補腎驅(qū)寒，或按一定比例與石榴外皮配比用于染發(fā)、染布[4-5]；在伊朗傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中，常被用于治療糖尿病[6]。近些年來，研究者們對分心木的研究主要集中在成分提取鑒定分析和功能活性評價兩個方面，已提取出黃酮類、酚酸類以及醌類等物質(zhì)，并測定了部分成分的含量[7-10]。此外，體內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)分心木除了傳統(tǒng)的補腎作用外，還具有抗氧化、抗菌[11]、抗炎[12]以及抗腫瘤[13]等作用，可用于保健食品、醫(yī)藥等相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)。

核桃分心木資源豐富，但其主要用于工業(yè)，如制作燃料或者與核桃殼燒制成活性炭，利用率不高，造成了資源的浪費。本文總結(jié)了核桃分心木的化學(xué)成分和功能活性，并分析了以分心木為主要原料的產(chǎn)品研發(fā)的可行性，以期為分心木的進一步研究和深加工提供參考，增加核桃資源附加值和經(jīng)濟收益。

1 化學(xué)成分

現(xiàn)代研究結(jié)果表明，分心木含有多糖、黃酮、酚類、皂苷、粗脂肪、粗蛋白及氨基酸等物質(zhì)，含量分別為2.48%～5.4%[14-15]、2.54%～9.09%[16]、2.39%～3.54%[17]、1.86%～5.98%[18]、1.35%～3.12%、1.09%～2.02%、1.00%～3.21%[19]。于文蛟等[10]以沒食子酸為對照品測定采自新疆伊犁鞏留、阿克蘇、和田的核桃分心木多酚含量，分別為1.12%、0.88%、0.63%。耿樹香等研究發(fā)現(xiàn)核桃分心木產(chǎn)地不同其黃酮含量有所差異[20]；分心木的黃酮含量隨海拔升高而增加[19]。這可能是因為生態(tài)環(huán)境隨海拔升高而惡化，從而刺激了次生代謝產(chǎn)物的生成。另有研究表明，分心木總黃酮含量與外表顏色深淺無關(guān)；總皂苷含量則不同，顏色越深含量越低[21]。

分心木單體活性成分主要為黃酮類、酚酸類、木脂素類、醌類以及甾體類等，詳見表1。其中，黃酮類化合物（2S，3S）-花旗松素-3-O-α-D-阿拉伯呋喃糖苷和（2S，3S）-花旗松素-3-O-α-L-a-阿拉伯呋喃糖苷是一對同分異構(gòu)體，其苷元、成苷位置以及糖的種類均相同，僅在糖的絕對構(gòu)型上有差異。苷元、成苷位置相同，糖基分別為吡喃型和呋喃型阿拉伯糖的黃酮苷類化合物在同一植物中較常見[22-24]，而在分心木中發(fā)現(xiàn)的這對異構(gòu)體較為少見，其結(jié)構(gòu)的完整鑒定擴大了黃酮類化合物的生物多樣性。木脂素類化合物南燭木糖甙l(fā)yoniside 和nudiposide 亦是一對異構(gòu)體。

表1 核桃分心木中的化學(xué)成分Table 1 Chemical composition of Diaphragma juglandis Fructus

續(xù)表1 核桃分心木中的化學(xué)成分Continue table 1 Chemical composition of Diaphragma juglandis Fructus

2 功能活性

2.1 抑菌作用

眾多研究表明，從植物、動物和微生物中提取的各種多糖以及多酚類化合物具有抑菌活性，通過破壞細(xì)菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜來發(fā)揮殺菌作用。核桃分心木的水溶性多糖（polysaccharide fraction isolated from Diaphragma juglandis Fructus，DJP-2）可以顯著抑制革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌的生長，且呈現(xiàn)劑量依賴性（0.2 mg/mL ～1.2 mg/mL）。抑菌活性大小為：金黃色葡萄球菌＞銅綠假單胞菌＞大腸桿菌＞糞腸球菌[11]。高效液相色譜分析得核桃瓣膜中多酚類物質(zhì)，主要為沒食子酸、原兒茶酸、綠原酸、兒茶素、蘆丁以及鞣花酸，能夠有效抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的生長，且抑菌效果隨濃度增加而增強，最低抑菌濃度均為59.0 μg/mL[34]。

此外，閆艷華等[39]對比分析了經(jīng)不同溶劑提取得到的分心木粗提物的抑菌效果。結(jié)果顯示，提取溶劑不同粗提物的抑菌效果存在差異，抑菌能力為甲醇提取物＞乙醇提取物＞水提物＞石油醚提取物，且抑菌能力隨有機溶劑濃度縮小而降低。也有研究發(fā)現(xiàn)乙酸乙酯萃取層的抗菌譜比正丁醇萃取層窄；分離自這兩個萃取層的單體化合物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、白色念珠菌以及黑曲霉這5 種菌表現(xiàn)為不一樣的抑菌效果。酚酸類化合物抑菌活性最強，特別是沒食子酸乙酯，黃酮類良好，萘酮苷類次之，二氫吐葉醇苷類最弱；黃酮類化合物成苷前后抑菌活性有所差異；苯酚成苷比成醛的抗菌譜窄[27]。結(jié)構(gòu)類似的化合物不一定具有類似的抑菌活性，同一化合物并非都會抑制所有同性質(zhì)菌的生長，說明化合物的抑菌活性除了與自身結(jié)構(gòu)和菌種性質(zhì)有關(guān)，還存在其它的影響因素，這需要進一步研究才能準(zhǔn)確把握抑菌機制。

2.2 抗氧化、抗衰老作用

自由基是一個或多個含有活性分子的未配對電子，破壞核酸、蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂質(zhì)，導(dǎo)致包括早期衰老、癌癥和動脈粥樣硬化在內(nèi)的多種疾病。抗氧化劑可以清除這些自由基，通過最終減少氧化應(yīng)激來防止細(xì)胞損傷，從而對人體健康產(chǎn)生有益的影響。探索天然抗氧化劑及其在人體健康中的作用是一個新興的領(lǐng)域。一些生物來源，如藥用植物、蔬菜、香料和水果，已被評估為潛在安全的天然抗氧化劑的來源[40]。核桃分心木中含有的黃酮、酚酸類等化合物賦予其顯著的抗氧化能力。研究發(fā)現(xiàn)，核桃分心木的粗提物、純化的多糖、多個單體化合物可以清除ABTS+·、DPPH·、羥基自由基（hydroxyl radical，OH·）、超氧陰離子自由基（superoxide radical，O2-·）、過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2）等[41]，還原Cu2+、Fe2+等離子[11，27]，延緩亞油酸酸敗[42]，抑制大鼠肝組織勻漿自發(fā)性脂質(zhì)過氧化[17]，表明其具有顯著的體外抗氧化能力，且存在明顯的量效關(guān)系。綜合分析結(jié)果顯示，含羥基的黃酮類和酚酸類單體化合物抗氧化能力明顯優(yōu)于其它物質(zhì)。小鼠體內(nèi)實驗（指標(biāo)：體重、臟器系數(shù)、小鼠肝臟和血清中超氧化物歧化酶活力和丙二醛含量）與體外實驗互相印證了分心木酚酸類物質(zhì)高效的抗氧化能力[17]。另有研究發(fā)現(xiàn)，分心木的黃酮類化合物可以使D-半乳糖誘導(dǎo)后的衰老小鼠腦組織的不飽和脂肪酸含量較之模型組有明顯增加，尤其是二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸，可抑制小鼠的衰老[43]。

2.3 鎮(zhèn)靜催眠作用

據(jù)報道，在世界范圍內(nèi)，大約9%～15%的總?cè)丝诨加惺卟橛邪滋彀Y狀[44]。通常使用藥物治療失眠，但這類藥物會帶來諸如過量中毒、耐受性和成癮性等弊端。長期使用處方藥（如苯二氮卓類藥物）會導(dǎo)致習(xí)慣化和戒斷癥狀[45]。面對這些限制，人們傾向于尋求天然藥物來治療或減輕失眠癥狀。中草藥是最受歡迎的治療失眠的中藥療法之一[46-47]，其含有的黃酮、多糖類、木脂素類等成分均有鎮(zhèn)靜催眠的作用[48]，故含有此類成分的分心木可能在鎮(zhèn)靜催眠方面具有良好的療效。趙煥新[30]發(fā)現(xiàn)分心木能縮短戊巴比妥鈉誘導(dǎo)的小鼠入睡潛伏時間、延長睡眠持續(xù)時間、趨勢性降低小鼠自主活動，具有一定的鎮(zhèn)靜催眠活性。分子水平研究顯示，分心木提取物通過增加腦內(nèi)相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸的含量、降低去甲基腎上腺素和多巴胺的含量發(fā)揮鎮(zhèn)靜催眠的功效，與陽性藥地西泮的作用趨勢一致[30]。另有研究發(fā)現(xiàn)分心木醇提物和水提物鎮(zhèn)靜催眠效果有所差異，與水提物相比，醇提物能顯著縮短睡眠潛伏時間，并與戊巴比妥鈉協(xié)同作用提高睡眠發(fā)生率，大幅度延長睡眠時間[49]。上述研究為分心木應(yīng)用于治療失眠提供了理論支持，為其后續(xù)的保健品開發(fā)、鎮(zhèn)靜助眠功效的臨床應(yīng)用奠定了一定基礎(chǔ)。

2.4 降血糖作用

2 型糖尿病是一種代表性的長期代謝性內(nèi)分泌疾病，會導(dǎo)致許多嚴(yán)重的健康問題，包括心臟病、中風(fēng)、糖尿病視網(wǎng)膜病變、腎功能衰竭等[50]。分心木中的水溶性多糖DJP-2 在體外劑量依賴性地抑制α-淀粉酶和α-D-葡萄糖苷酶的酶活，降低鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠的血糖，體內(nèi)外實驗表明其對餐后高血糖有良好的調(diào)節(jié)作用。此外，DJP-2 還能有效地抑制晚期糖基化終產(chǎn)物形成的3 個階段，有助于DJP-2 應(yīng)用于氧化應(yīng)激和年齡相關(guān)的各種疾病的治療[51]。程艷剛等[52]發(fā)現(xiàn)分心木總黃酮亦可顯著競爭性抑制這兩種酶的酶活，且對二者的抑制作用是可逆抑制，可開發(fā)成治療糖尿病的藥物，增加其價值。有研究發(fā)現(xiàn)分心木水提物和乙醇提取物可分別調(diào)節(jié)鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠[6]以及四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病大鼠[53]的血糖水平，抑制肝損傷，減輕血脂異常參數(shù)，表明分心木是一種潛在的降血糖劑，且在一定程度上可以預(yù)防糖尿病患者常見的心血管并發(fā)癥。

2.5 抗腫瘤、免疫增強作用

核桃分心木的提取物以及所分離的部分單體化合物，與抗腫瘤作用密切相關(guān)，因此推測其具有抗腫瘤、免疫增強的作用。水溶性多糖DJP-2 能有效抑制人肝癌細(xì)胞HepG-2 和人胃癌細(xì)胞BGC-82 的增殖，顯著增強吞噬作用；刺激一氧化氮、腫瘤壞死因子-α和白細(xì)胞介素（interleukin，IL）（IL-6 和IL-1β）的產(chǎn)生，并以劑量依賴的方式促進其相應(yīng)的mRNA 表達[54]。分心木水提物在一定濃度范圍（50 μg/mL～400 μg/mL）內(nèi)，對人直結(jié)腸癌細(xì)胞HCT-116d 增殖抑制效果顯著，且該效果呈劑量依賴性，其IC50值為（208.78±4.22）μg/mL，與結(jié)腸癌臨床一線化療藥物5-氟尿嘧啶有協(xié)同作用[13]；分心木水提物和醇提物均能顯著抑制小鼠體內(nèi)宮頸癌細(xì)胞（U27）的生長，抑瘤率分別為48.8%和30.5%，而且通過蘇木精-伊紅染色顯微鏡下的組織學(xué)形態(tài)發(fā)現(xiàn)水提物的活性比醇提物強[16]。單體化合物4，8-二羥基-1-四氫萘酮明顯抑制人乳腺癌細(xì)胞MCF-7 和人口腔鱗癌細(xì)胞BHY 的生長增殖，其通過半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶caspase-3 通路來誘導(dǎo)MCF-7 細(xì)胞的凋亡[55]；胡桃醌對HepG-2 和人骨髓性白血病細(xì)胞HL-60 的增殖細(xì)胞具有明顯的抑制作用[56]，對于人胃癌細(xì)胞MGC-803、人肺癌細(xì)胞A549、人骨髓性白血病細(xì)胞K562 和人宮頸癌細(xì)胞HeLa 均有較好的細(xì)胞毒性[57]。

2.6 其它作用

核桃分心木中的黃酮類、酚酸類、醌類以及甾體類等化合物使其具有上述功能活性外的其它功能。分心木中的沒食子酸、沒食子酸乙酯和（+）-去氫催吐蘿芙木醇在25 μmol/L 濃度時抑制了脂多糖刺激的RAW 264.7 細(xì)胞的一氧化氮的產(chǎn)生，表明分心木具有抗炎作用，可用于治療炎性相關(guān)疾病[58]。分心木水提物可以顯著增加曠場實驗中小鼠穿越方格數(shù)和后肢直立次數(shù)，降低水迷宮實驗中逃避潛伏期時所用時間，表明其能改善小鼠記憶力，提高運動探究能力[59]。

3 應(yīng)用

目前，分心木應(yīng)用于食品行業(yè)常常作為保健茶、酒、醋、湯料以及著色劑等原料，發(fā)揮其健脾補腎、利尿消腫、改善腎虛、降血糖血脂、抗氧化、抗衰老及抗疲勞等作用；在醫(yī)藥方面，分心木則常與其它中草藥復(fù)配，協(xié)同作用，或者利用其抑菌作用制成陰道栓；另外，分心木改善黑色素沉積的功能使其可應(yīng)用于化妝品行業(yè)，可作為枕頭填料發(fā)揮鎮(zhèn)靜助眠作用，還可制成貓砂、燃料、活性炭、環(huán)保涂料、染料等，提高分心木利用率，拓展以核桃分心木為原料的產(chǎn)品市場，具體見表2。

現(xiàn)如今分心木一般以原料或者粗提物應(yīng)用于食品醫(yī)藥行業(yè)，功能定位寬泛而不夠精準(zhǔn)。后續(xù)研究應(yīng)針對分心木有效功能成分的明確，其作為功能性食品基料添加到食品中，開發(fā)出具有特定功能的食品；且可與其它中藥功能成分復(fù)配直接制成膠囊類藥物，解決中藥復(fù)配煎煮麻煩耗時、不便攜帶的弊端。

表2 核桃分心木產(chǎn)品開發(fā)Table 2 Product development of Diaphragma juglandis Fructus

續(xù)表2 核桃分心木產(chǎn)品開發(fā)Continue table 2 Product development of Diaphragma juglandis Fructus

4 展望

核桃分心木具有抗氧化、抗衰老、抑菌、降血糖以及抗腫瘤等多種生理活性，具有廣闊的市場前景和經(jīng)濟價值。我國核桃分心木資源豐富，為其工業(yè)化開發(fā)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。但分心木的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)仍面臨著提取工藝落后、純化工藝不足、市面產(chǎn)品多直接以分心木為原料的問題。綜上所述，為了提高核桃分心木在市場上的利用率，需從以下幾個方面繼續(xù)努力：（1）解決分心木與殼分離的技術(shù)問題，提高原料的采集率；（2）加大提取純化以及穩(wěn)定性加工的生產(chǎn)工藝研究，提高功能成分的產(chǎn)量和質(zhì)量；（3）目前的功能研究對象多為分心木粗提物，應(yīng)對單體化合物的功效進行研究，確定其開發(fā)價值；（4）理清分心木功能組分各功效的作用機制，進一步闡明協(xié)同或拮抗作用；（5）研發(fā)產(chǎn)品的多樣性，滿足市場及消費者的需要。

如今，追求原生態(tài)健康生活理念的人越來越多，因而天然產(chǎn)物生物活性成分的開發(fā)越來越迫切。開發(fā)分心木的潛在價值會受到越來越多研究者的青睞，進而可以對其進行綜合開發(fā)，以擴大產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，增加經(jīng)濟效益。