坚果果壳色素生物功能研究

张亚亭 李琦 黄武峰 刘浩帆 李德海

摘要 坚果果壳色素是一类天然植物色素，性质较稳定，且具有很好的营养价值和保健功能，目前我国学者也越来越青睐于对坚果果壳色素的研究。对坚果果壳色素的抗氧化性、抑菌性、抗癌以及其他的保健功能进行综述和总结，方便学者对坚果果壳色素进行更深的研究与开发。

关键词 坚果果壳；色素；抗氧化性；抑菌性

中图分类号 S664 文献标识码

A 文章编号 0517-6611（2014）31-11102-03

Study on the Biological Functions of Nut Shell Pigment

ZHANG Yating，LI Qi，HUANG Wufeng，LI Dehai* et al （Food Science and Engineering Major，School of Forestry，Northeast Forestry University，Harbin，Heilongjiang 150040）

Abstract Nut shell pigment is a kind of natural plant pigment，and nature is stable，it is highly nutritious and has health care function，at present scholars in China also pay special attention to the study of nut shell pigment.The antioxidant，antibacterial，anti-cancer and other health functions of nut shell pigment were reviewed and summarized，which is convenient for scholars further study and development of nut shell pigment.

Key words Nut shell； Pigment； Antioxidant activity； Antibacterial activity

隨着人们对食品安全的要求越来越高，人工合成色素越来越被排斥，天然色素因其着色自然，常含有保健、抗癌，抑菌等作用而越来越被人们所重视^[1-2]。坚果果壳色素是以坚果果壳为原料进行提取加工的一类天然色素，如榛子壳色素、板栗壳色素、橡子壳色素、山竹果壳色素、松子壳色素、山核桃色素以及腰果壳色素等。而坚果果壳在加工生产过程中一般都被当作废物处理，这不仅造成了资源上的浪费，还对环境产生很大污染，同时坚果果壳色素属于天然植物色素，大都具有抗衰老、药理保健等功能，具有广阔的开发前景，受到很多研究学者的青睐^[3]。笔者主要从坚果果壳色素的抗氧化功能、抑菌性以及抗癌功能等方面进行研究，为坚果果壳色素在医药、食品等领域的开发和研究奠定基础，提高我国坚果资源的利用率。

1 坚果果壳色素具有抗氧化性

坚果果壳色素大都属于多酚类化合物，例如板栗壳色素、榛子壳色素、橡子壳色素等，酚类物质因其化学结构决定了其有较好的清除自由基的能力、对心血管系统有维护作用，同时具有抑菌和抗癌的作用，因而被作为天然色素而广泛用于食品、医药、化妆品等各领域中^[4]。现在很多学者针对坚果色素的抗氧化性进行研究。板栗壳^[5-6]色素属于一种黄酮类色素，性质较稳定，日光和紫外光照射对其基本不影响，具有很好的耐光性，既是良好的着色剂，又具有较强的清除自由基、抗脂质过氧化能力，其抗氧化性比BHT和VE强。黄永芳等对板栗壳色素抗油脂氧化能力的研究表明，板栗壳色素具有抗油脂氧化作用^[7]。当色素的添加量分别为猪油和花生油质量的0.03%和0.01%时抗氧化作用最好，而且柠檬酸与抗坏血酸对色素的抗氧化性有协同增效作用。榛子壳色素也是一种性质稳定的黄酮类色素，王静通过对其抗氧化活性的研究表明，该色素对清除羟基自由基的能力优于抗坏血酸的22.9%，对超氧阴离子自由基也有很好的清除效果，同时也具有抗油脂氧化的作用，表明了榛子壳棕色素也可以作为一种天然的抗氧化剂^[8]。毛绍春等对山竹果壳色素的抗氧化性进行研究发现，其对羟自由基的清除率为50.40%，对超氧阴离子自由基的清除率为 62.10%，对 DPPH自由基的清除率是 25.30%，对脂质过氧化的抑制率是 58.90%，该数据表明山竹果壳色素也具有一定的抗氧化性^[9]。林建委等利用山竹果壳色素的抗氧化性将该色素添加到卷烟中，可达到烟气修饰，降低刺激性的作用^[10]。周玮婧对不同品种荔枝壳花青素的抗氧化性进行研究，发现不同品种的荔枝壳色素对清除自由基、螯合金属离子形成的惰性化合物、还原金属离子以及对诱导体系DNA损伤的保护作用都不相同，但是都表现出较强的抗氧化活性，其抗氧化活性的大小与花青素呈量效关系^[11]。T.J.A.S.Andrade等采用DPPH清除法和黄嘌呤氧化酶法，以及在酿酒酵母检测体内评价腰果壳棕色液的抗氧化活性，结果显示1 000 μg/ml的腰果壳提取液对DPPH自由基的清除率为88.9%，并对羟基自由基有显著的清除作用（IC50=702 μg/ml）^[12]。此外，当酵母细胞暴露于百草枯或H2O2中，在100～500 μg/ml的浓度范围内腰果壳液对酵母细胞的氧化应激有很好的保护作用，该试验采用了体外和体内2种方法对腰果壳棕色液的抗氧化性进行了评价，显示出该色素具有较强的抗氧化作用。张长贵对蚕豆壳原花色素进行提取，并研究了其抗氧化性，结果显示，该色素的还原能力和对各种自由基的清除力都比VC强，同时该色素对芝麻油的抗氧化能力比BHT还要强，表明了蚕豆壳色素也是一种抗氧化能力较强的天然色素^[13]。刘运荣对从油菜籽皮中提取的原花色素的抗氧化性进行研究，发现该色素对羟自由基、超氧阴离子自由基均有一定的清除作用，对猪油、脂质过氧化产物也有一定的抗氧化作用^[14]。

综上所述，很多坚果果壳色素都具用抗氧化作用，对坚果果壳色素抗氧化性的研究，主要是以色素对羟自由基、超氧阴离子自由基、DPPH自由基的清除作用，以及对油脂抗氧化能力、还原力的大小等为主要研究内容，通过色素与其他较好的抗氧化物质（VC、VE、BHA等）进行比较，来判断色素的抗氧化能力。

对具有抗氧化性色素的研究，并不只局限于对体外清除自由基等的研究，有些学者还采用体内抗氧化试验指标来判断坚果壳色素的抗氧化活性。许卫军等采用动物体内试验研究表明，板栗壳水提物能使缺氧小鼠血清SOD 活力上升、MDA 含量下降； 且与色素剂量呈相关性，以此说明板栗壳色素在体内仍有较明显的抗氧化作用^[15]。山核桃壳提取物具有清除自由基的能力^[16]，郝慧娟对核桃提取物的抗氧化性研究就分别采用了体外、体内抗氧化试验，体外试验表明，核桃壳提取物对DPPH自由基和超氧阴离子自由基的清除能力较强，对羟自由基、H2O2也具有一定的清除能力^[17]。体内试验通过试验小鼠肝脏、肾脏、心脏、血清中MDA的含量、TAOC能力、SOD活性、GSHPx活性和CAT活性的检测发现，核桃壳提取物可明显降低MDA的含量，同时也可提高TAOC能力、SOD活性、GSHPx活性和CAT的活性。丁梦影等通过建立小鼠亚急性衰老模型来研究花生壳提取物的抗衰老作用^[18]，结果得出，花生壳提取液可提高模型组血清、肝组织及脑组织中SOD活性（P<0.01）；MDA含量明显降低（P<0.01）；胸腺指数和脾脏指数也显著增大（P<0.01），表明了花生壳提取液具有抗衰老作用。通过对坚果果壳色素的体内抗氧化特性进行研究，使其作为食用级添加剂在体内仍具有抗氧化能力，从而起到抗衰老、保健等作用。

2 坚果果壳色素具有抑菌性

食物中的天然抗菌化合物使用已被消费者和食品行业关注，大多数天然色素对枯草芽孢杆菌、藤黄微球菌、大肠杆菌等腐败菌的生长表现出抑制作用，具有抑菌性的天然色素逐渐被人们所发掘，其中就包括很多坚果壳色素^[19-20]。周国艳对板栗壳抑菌性的研究表明，板栗壳色素提取液对食品中几种常见的腐败菌种都有抑制作用，抑菌顺序为枯草芽孢杆菌>青霉>大肠杆菌>黑曲霉^[5]。其中对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、青霉的抑制作用強于 5% 的苯酚溶液。质量浓度 30 mg/ml 的色素提取液应用到苹果汁中可有 99.86% 的抑菌率，且无毒副作用，因此可作为天然的抑菌剂。陶希婧等对榛子壳色素的抗氧化性及抑菌性的研究发现，榛子壳色素具有抗氧化性，同时也对金黄色葡萄球菌有明显的抑制作用，最小抑菌浓度是0.05 g/ml^[21]。彭文书等对山竹果壳提取液抑菌性的研究发现，该色素对霉菌、细菌、酵母菌都有较强的抑菌效果且与质量浓度呈相关性，其抑菌作用依次为藤黄球菌>八叠球菌>枯草芽孢杆菌>啤酒酵母>根霉>痢疾杆菌>大肠杆菌^[22]。该试验表明，山竹果壳色素具有较强的抑菌性，可应用于食品、医药等行业。李军红等对板栗壳、葵瓜子壳、花生壳这3种提取物的抑菌性进行研究，试验表明，这3种提取物都对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、米根霉、黑曲霉、啤酒酵母、枯草芽孢杆菌有较好的抑制性，其抑菌性易受pH的影响，但有较好的热稳定性，可以用作防腐剂^[23]。Ana Cristina等对山核桃果壳提取物（没食子酸、绿原酸、表没食子儿茶素和表儿茶素没食子酸酯）的抗氧化性及抑菌性研究发现，该提取物不仅具有抗氧化活性，还对单核细胞增生李斯特氏菌、金黄色葡萄球菌、副溶血性弧菌、蜡样芽胞杆菌均有抑菌作用^[24]。

以上结果表明，很多坚果壳色素在具有抗氧化性的同时还具有抑菌作用，天然坚果果壳色素的抑菌作用可以当作防腐剂应用在食品中。但是对坚果抑菌性开发还不太充分，通过对坚果色素抑菌性的研究可以更深地开发坚果壳色素的活性功能，可以使坚果果壳色素在医药、食品等中得到更广泛的应用。

3 坚果果壳色素的抗癌功能

坚果壳色素的抗氧化性和抑菌性使坚果果壳色素在抗癌、抑制肿瘤等方面得到了发展。杨青对山竹壳原花青素粗提物的活性进行研究表明，该色素不仅具有抗氧化功能，还显著抑制小鼠腹水瘤 S180细胞的增殖，同时也一定程度地抑制了人乳腺癌细胞 Bcap37细胞的增殖^[25]。该试验表明，山竹壳色素有较好的抑制肿瘤活性的作用。苏晓雨对红松种壳多酚提取物的活性分析显示，红松种壳提取物具有抗氧化性，中、高剂量的提取物可显著抑制小鼠的亚急性衰老反应，松壳多酚还可以有效地修复由γ射线辐射引起的氧化损伤^[26]，且松壳多酚能够有效抑制 HT29、H460、SCG7901及 MCF7肿瘤细胞的增殖，这说明松壳多酚具有诱导肿瘤细胞分化及凋亡的作用。同时，松壳多酚在能体内发挥抗肿瘤作用与其能够抑制肿瘤细胞的糖代谢过程有关。

4 坚果果壳色素的其他功能

坚果果壳色素具有保健功能，山核桃壳提取物有抗氧化活性，常用于治疗毒性疾病。Luiz Carlos Santos Porto对山核桃壳提取物的毒性及致突变作用进行研究，结果表明，100 mg/kg的剂量有显著降血脂作用，并且基本无毒性，该试验辨明山核桃壳提取物有降血脂、降血压的作用^[27]。山核桃壳提取物对吸烟所引起的氧损伤也有修复作用，可以帮助人们戒烟，同时，它也对乙醇诱导的肝损伤有治疗作用，可以用作保肝、护肝产品^[28-29]。荔枝壳花青素也是一种具有很好的医药保健价值的坚果色素，研究表明，荔枝皮色素具有抗氧化能力和清除亚硝酸盐的作用，同时还具有很多医疗作用^[30]。邹宇晓等对荔枝壳花青素（LPA）对大鼠佐剂性关节炎治疗作用的研究表明，高剂量的LPA可显著降低大鼠左侧继发性足肿胀厚度，降低血清中 NO、细胞白介素 IL1β和 MDA 的含量，提高机体血清的GSHPx、SOD 活力水平^[31]。说明LPA 在一定程度上可缓解大鼠佐剂性关节炎症状，而且其作用机制可能与 LPA 具有抗氧化能力和抗炎水平有关。同时，荔枝壳花青素还对动脉粥样硬化有保护作用^[32]。闫文亮对花生壳提取物体内、外给药对血小板活化因子（PAF）诱导家兔血小板聚集的影响进行研究，结果表明，花生壳提取物在体内、外对PAF诱导的血小板聚集都有抑制作用^[33]。张成中等对山竹果壳提取物的抗紫外线辐射的研究发现，山竹壳正丁醇提取物在浓度大于0.40 mg/ml时具有很好的抗紫外线防晒的作用，其抗紫外线的作用优于TiO2，可以用作防晒化妆品^[34]。

5 小結与展望

随着人们生活水平的提高，对天然色素的需求越来越高，大多数天然色素提取工艺较复杂，成本较高，而坚果果壳资源丰富、成本低廉、多为棕色素且性质较稳定，能用于面包、啤酒、冰淇淋等食品的着色，是一类具有很大开发潜力的天然植物添加剂，它的开发和应用现在已经受到国内外的重视。现在对坚果色素的开发主要是对其抗氧化性和抑菌性的研究，坚果色素常具有抑菌、消炎、抗癌等作用而被应用于食品、医药等领域，其抗氧化性也常被应用于日常化妆品中，对坚果果壳色素的开发与研究将是对植物资源的又一充分利用。

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