板栗苞理化性质与综合利用研究进展

李秀红，吕平会

(西北农林科技大学林学院，陕西杨凌 712100)



板栗苞理化性质与综合利用研究进展

李秀红，吕平会*

(西北农林科技大学林学院，陕西杨凌 712100)

我国是板栗生产大国，因此具有大量的板栗苞资源。作为含碳有机物，板栗苞主要用作制备基质以栽培菌类或制备活性炭等产品。化学成分分析表明，板栗苞含有多种有效化合物如多酚、单宁等，具有广泛的应用前景。板栗苞在我国历史上曾作为抗菌、抗炎的药物，研究发现其水浸液和有机溶剂提取液具有不同程度的抑菌、抗氧化等药理学作用，具有药用价值。板栗苞的研究有助于综合利用农林废弃物，为工业、医疗等领域提供原料。

板栗苞；基质；活性炭；化学成分；抑菌作用

板栗(CastaneamollissimaBlume)属于壳斗科(Fagaceae)栗属(CasatnaeMiller)植物，在我国种植广泛。板栗苞即板栗坚果壳外面密被针刺的球形总苞，又名栗毛球(《滇南本草》)、栗刺壳(《日用本草》)、栗毛壳(《唐本草》)、栗蓬、栗蒲壳或壳斗，带刺且不易腐烂。我国板栗年产量约80万t，占世界板栗总产量的约70%，也是世界上最大的板栗出口国[1]，随之产生的板栗苞量约为板栗产量的60%～90%(干重)[2]。在板栗产业中，板栗苞通常被当做农林废弃物而丢掉，这不仅造成了农林副产物资源的浪费，而且构成了环境污染，如能合理利用，则能变废为宝。因此，研究板栗苞的性质并加以开发利用就具有现实意义。

1 板栗苞的利用现状

1.1 板栗苞制作有机肥料目前绝大多数板栗苞被人们无意识或有意识地当做有机肥料使用，板栗成熟后的收获期间，其外表的苞壳自行脱落或人为剥落，如果不进行收集处理，板栗苞将在地面上自行降解，但是板栗苞中含有大量的木质纤维素，不易降解，因此大多情况下采用堆积腐熟的方式加速其分解，即便如此，分解过程仍旧经历很长时间。牛俊玲等使用奶牛粪便混合板栗苞进行堆肥腐熟，在高温条件下腐熟40 d，虽能很大程度上降解板栗苞中的粗纤维，但堆肥中仍残存有形的板栗苞，需经进一步处理才能分解[2]，显然这种传统的处理方式并不是板栗苞的最佳利用方式。

1.2 板栗苞栽培菌类食(药)品板栗苞作为基质栽培菌类是其作为有机肥料用途的延伸，菌类食(药)品目前已经成为人们日常生活中不可或缺的部分，这类可食用菌栽培一般以木屑作为栽培基质。试验证明，板栗苞完全可以代替木屑，板栗苞经过收集后粉碎，再混合玉米芯、麸皮、白糖、石灰等，发酵后灭菌，栽培榆黄蘑的生物学效率高达99.8%，而且其成本比使用杂木屑降低了0.4元/kg，投入产出比达到1∶2.8[3]。经过对比生物发酵、石灰水浸泡、直接拌料装袋3种处理板栗苞的方式栽培茶薪菇，发现生物发酵方式栽培的茶薪菇菌丝生长旺盛、生物转化率较高[4]。

此外，一系列的试验也证实了板栗苞壳栽培香菇[5]、平菇[6]、秀珍菇[7]、灵芝[8]等食(药)用菌是可行的，并且具有很高的生物学转化率。而栽培技术的关键在于原料处理、栽培配方、菌种选择、栽培方式以及后续的栽培管理[9]。

1.3 板栗苞制备炭产品板栗苞自然含碳量大约为40%，是可再生的富碳资源，因此可以用来制备活性炭等炭产品。活性炭是高效的吸附剂和载体，其制备前体来源广泛，众多含碳有机物和无机物均可用来制备活性炭，如煤、木材、椰壳、竹，甚至植物废料、农果壳渣等[10]。随着活性炭需求量的日益增大，关于利用廉价易得原料、降低生产成本的研究近年来深受关注。

杨俊等研究了利用板栗苞制备获得吸附脱色性能最佳活性炭的条件为[11]：活化时间45 min、活化温度550 ℃、液固比1.5、活化剂质量分数40%，在此条件下生产周期较短，消耗能源少，得到的活性炭孔隙结构多为中孔结构，总孔容积可达到0.86 cm3/g，比表面积为1 300.3 m2/g，其吸附和脱色性能都超过了活性炭质量国家标准GB/T13803.1-1999。

另外，板栗苞作为富碳生物质资源，还可以制成木炭系列产品，如将板栗苞加工成柱状木炭可用作加热和取暖的燃料。使用制炭专用设备，在合适的温度、压力条件下，将板栗苞中的纤维素、木质素压制成型，然后进行炭化得到的固型炭可达到国家GB/T17644-1999阔叶木炭一级炭的质量标准[12]。2 板栗苞的化学成分分析与应用

2.1 板栗苞的化学成分通过分析板栗苞的化学成分，可以为板栗苞的综合利用提供更加广阔的前景。金秀梅等使用硅胶柱色谱、凝胶柱色谱以及制备型HPLC等多种分离方法对板栗苞体积分数为95%乙醇溶液回流提取物进行了分析，发现了包括山柰酚(kaempferol)、苹果酸二丁酯(dibutylmalate)、大黄素(emodin)、乌索酸(ursolic acid)、原儿茶酸(3, 4-dihydroxybenzoic acid)、没食子酸(gallic acid)、齐墩果酸(oleanolic acid)等在内的十多种化合物，其中多数化合物是首次从板栗苞中发现的[13]。张琳等利用正-反相硅胶柱色谱和制备型HPLC分离和鉴定板栗苞中的化学成分，共得到9个化合物，并进行了醛糖还原酶(Aldose Reductase, AR) 抑制试验以确定其是否具有抗糖尿病活性，结果发现这些化合物均具有不同程度的抑制活性，其中尤其以鞣花酸(ellagic acid)和苯甲基-6-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(benzyl-6-O-β-D-glucopyranoside)2种化合物作用最为显著[14]。

焦启扬较为系统地研究了板栗苞的化学成分，组分经反复分离纯化，获得25个化合物，并鉴定了21个化合物的结构[15]。其中部分化合物有抑制HIV-1整合酶活性，并在欧洲申请专利，用于治疗HIV感染，如8-(3, 5-dihydroxyphenyl)-1-propyloctyl 2, 4-dihydroxy-6-undecylbenzoate[16]，该化合物是首次从栗属植物中分离得到。

2.2 板栗苞中单宁的提取与利用单宁酸(Tannins)存在于多种树木的树皮和果实中，具有抗氧化、捕捉自由基、抑菌、衍生化反应等特征，在食品加工、果蔬加工、贮藏、医药、水处理和化妆品生产等方面有广泛的应用价值[17]。传统的单宁资源已渐渐不能满足市场需求，板栗苞恰恰是富含单宁的自然资源，使用聚砜膜的截留或大孔树脂吸附可以获得质量分数大于62%的单宁[18]。以单宁为主要成分的栲胶也可以使用板栗苞为原料来制备，栲胶的得率可达到22%[19]，但板栗苞制备栲胶的缺点是颜色较深。

2.3 板栗苞中多酚的提取和应用多酚本身具有抗氧化功能，同时它能延长机体内其他抗氧化剂的作用时间，从板栗苞中提取多酚的最佳条件是：乙醇浓度30%，提取温度80 ℃，液料比18∶1(ml∶g)，提取时间140 min，多酚提取得率可达22.6l%，多酚含量51.23%，该多酚产物具有较好的清除自由基功能和抗氧化能力，基本与维C、维E的功能相当[20-21]，HPLC-MS分析显示，板栗苞多酚主要成分为含量18.64%的鞣花酸[22]。Vazquez G证实了板栗苞提取物中的总酚含量随着提取溶剂的极性降低而减少[23]。

黄酮是多酚家族中的重要一员，黄酮除了具有强大的抗氧化能力外，还具有抗菌、抗炎、美白、提升免疫力等作用，因此备受青睐。叶君等利用聚酰胺富集纯化的方法得到了纯度较高的黄酮类物质，其在板栗苞中的含量为2.7 mg/g[24]。

2.4 板栗苞有机溶剂提取物的抑菌性能板栗苞的药用价值首见唐代的《新修本草》，可以治疗火丹疮、毒肿等疾病，原因可能是板栗苞浑身布满毛刺，故能以“象形法”发挥破瘀散结的作用而入药，板栗苞在民间常作为抗菌、抗炎的药物而被使用[25]。现代药理学研究表明，其水煎液、醇溶物、乙酸乙酯提取物等均具有不同程度的抗菌能力，故被载入《中药大辞典》。

有机溶剂能够很大程度上溶解板栗苞中的活性有机物，焦启扬等使用95%乙醇溶解板栗苞中的有效成分，发现其总浸膏及水层对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及藤黄微球菌均有不同程度的抑制作用[26]。此外，采用牛津杯法测定板栗苞提取物抑制思茅松毛虫3龄和5龄幼虫肠道细菌的作用，发现不同有机溶剂提取液抑菌能力从大到小分别是乙酸乙酯、乙醇、氯仿、正丁醇、石油醚，且具有质量浓度效应，因此板栗苞提取物具有新型植物源生物农药开发价值[27]。

2.5 板栗苞水浸液的作用板栗苞水浸液同样具有显著的抑菌作用，体外抑菌试验表明，板栗苞水提浸膏对志贺痢疾杆菌(Shigelladysenteriae)、鲍氏志贺菌(Shigellaboydii)、弗氏志贺菌(Shigellaflexneri)及痢疾杆菌等均有杀灭作用，临床统计结果显示，由上述痢疾杆菌引起的急慢性和耐药性痢疾，板栗苞水提浸膏与同类药物相比，疗效更为显著[28]。同时，板栗苞水浸液还具有抗氧化作用[29-32]、抗糖尿病活性[33-34]、抗自由基[35]、抗衰老作用[36]以及抗血糖、抗血脂作用[37]。与化学合成药物不同，中药提取药物往往不含毒性或毒性较小，连续服用板栗苞浸膏6个月，即使剂量相当于成人临床用量的5倍、10倍、50倍量，大鼠也未见明显毒性反应，因此临床剂量的板栗苞浸膏是相对安全的[38]。

另外，通过淋洗板栗苞促使其释放化感物质，可对不同受体作物的种子萌发和幼苗生长产生影响。研究表明，板栗苞的水浸液对5种受体作物(白菜、小麦、小米、高粱、绿豆)的种子萌发、幼苗生长均有不同程度的抑制作用，该作用随水浸液质量浓度增加而增强，反之抑制作用则逐渐减弱或消失，乃至转变为促进作用[39]。如能在生产中充分利用板栗苞的化感效应，调节其质量浓度使其促进作物生长并抑制杂草，则能有效促进种植生产效率。

2.6 板栗苞液化制备酚醛树脂利用强酸作为催化剂，板栗苞和甲醛在适宜条件下反应可以生成酚醛树脂，强酸的催化效果随着催化剂酸度和剂量的增加而变好，尤其以150 ℃下4%的浓硫酸催化效果最好，液化率可以达到92.11%。所得的酚醛树脂符合国标GB/T14732-93的要求[40]，因此板栗苞液化制备酚醛树脂是可行的，这也是板栗苞规模化利用的又一方向。

3 结语

随着我国农林生产方式趋向集约化，板栗苞作为林业副产品，其可观的数量将逐渐引起人们的重视。使用板栗苞制作营养基质栽培菌类食(药)品和制备活性炭，将是近期利用板栗苞的主要途径。化学成分分析表明，板栗苞含有多种有效成分如多酚、单宁等，其水浸液和有机溶剂提取液具有抑菌、抗氧化等作用，具有广泛的应用前景。研究板栗苞的特性并加以开发利用，不仅可以为工业、医疗等领域提供原材料，同时对综合利用农林废料、增加农民收入也具有现实意义。

[1] 安玉发，刘红禹，曹新星.世界板栗的贸易格局分析[J].国际贸易问题，2005(3):21-25.

[2] 牛俊玲，梁丽珍，兰彦平.板栗苞和牛粪混合堆肥的物质变化特性研究[J].农业环境科学学报，2009，28(4):824-827.

[3] 王德芝，周颖.板栗苞栽培榆黄蘑配方筛选及效益比较研究[J].湖北农业科学，2011，50(18):3737-3738,3750.

[4] 王德芝，周颖.板栗苞生物发酵栽培茶薪菇研究[J].北方园艺，2011(12):152-153.

[5] 陶佳喜，肖全福，陈年友，等.利用栗蒲壳栽培香菇[J].资源开发与市场，2003，19(6):361-362.

[6] 覃宝山，覃勇荣.板栗苞壳栽培平菇的试验[J].食用菌，2009，31(4):38-39.

[7] 覃宝山，覃勇荣，杜义，等.板栗苞壳栽培平菇和秀珍菇的比较试验[J].中国食用菌，2009(3):25-27.

[8] 覃宝山，覃勇荣，陆曾龙，等.利用板栗苞壳栽培灵芝的试验[J].北方园艺，2010(2):217-219.

[9] 覃宝山，覃勇荣.板栗苞壳栽培食用菌的关键技术[J].湖北农业科学，2010，49(3):615-616,619.

[10] 董宇，申哲民，王茜，等.生物质活性炭制备的比较研究[J].安徽农业科学，2011，39(6):3444-3448,3453.

[11] 杨俊，闫绍宏，袁孝友，等.板栗苞制备活性炭及性能研究[J].安徽大学学报：自然科学版，2008(4):73-76.

[12] 杨志斌，杨柳.板栗苞壳的固型炭加工技术研究[J].林业实用技术，2006(11):30-31.

[13] 金秀梅，吴迪，黄健，等.板栗总苞化学成分的分离与鉴定(Ⅱ)[J].沈阳药科大学学报，2010(8):630-634.

[14] 张琳，高慧媛，马场正树，等.板栗总苞中的抗糖尿病活性成分[J].沈阳药科大学学报，2010(7):530-532，538.

[15] 焦启扬.板栗总苞的化学成分研究[D].沈阳：沈阳药科大学，2009.

[16] SINGH S B，ZINK D L，BILLS G F，et al.Discovery，structure and HIV-1 integrase inhibitory activities of integracins，novel dimeric alkyl aromatics fromCytonaemasp[J].Tetrahedron Letters，2002，43(9):1617-1620.

[17] 杜运平，秦清，徐浩，等.板栗苞单宁提取物用于锗离子络合剂的研究[J].林产化学与工业，2012，32(2):66-70.

[18] 杜运平，秦清，徐浩，等.板栗苞单宁纯化的研究[J].林产化学与工业，2012，32(2):61-65.

[19] 谭文英，方桂珍.板栗壳中栲胶的提取工艺[J].东北林业大学学报，2006，34(2):60-61.

[20] 石恩慧，郭凯军，李红，等.板栗总苞多酚提取工艺优化及其抗氧化性研究[J].动物营养学报，2013，25(2):406-414.

[21] ZHAO S，LIU J Y，CHEN S Y，et al.Antioxidant potential of polyphenols and tannins from burs ofCastaneamollissimaBlume[J].Molecules，2011，16(10):8590-8600.

[22] 石恩慧.板栗总苞多酚的提取、纯化及其抗氧化性能研究[D].北京：北京农学院，2013.

[24] 叶君，孙博航，黄健，等.板栗总苞中总黄酮提取工艺及含量测定[J].现代中医药，2010，30(6):102-104.

[25] 焦启扬，吴立军，黄建，等.板栗总苞化学成分的分离与鉴定[J].沈阳药科大学学报，2009(1):23-26.

[26] 焦启扬，吴立军，孙博航，等.板栗总苞的化学成分及其抗菌活性[C]//2008中国药学会学术年会暨第八届中国药师周论文集.石家庄，2008:1-6

[27] 刘绍雄，王明月，王金华，等.板栗苞壳提取物对思茅松毛虫肠道细菌的抑菌作用[J].南方农业学报，2012(12):1968-1972.

[28] 吴龙云，凌桂生，许学健.板栗毛壳的抗菌活性成分[J].中草药，1991，22(8):370.

[29] 陈思玉.板栗壳斗总酚的提取纯化以及高脂糖尿病大鼠的降脂效果研究[D].北京：北京林业大学，2012.

[30] BARREIRA J，FERREIRA I C，OLIVEIRA M，et al.Antioxidant activities of the extracts from chestnut flower，leaf，skins and fruit[J].Food Chemistry，2008，107(3):1106-1113.

[32] MUJIC＇ A，GRDOVIC＇ N，MUJIC＇ I，et al.Antioxidative effects of phenolic extracts from chestnut leaves，catkins and spiny burs in streptozotocin-treated rat pancreatic β-cells[J].Food Chemistry，2011，125(3):841-849.

[33] 匙丹丹.板栗种皮多酚的提取、纯化及其相关性质的研究[D].天津：天津商业大学，2011.

[34] 赵珊.板栗壳斗总酚降糖活性及其机制研究[D].北京：北京林业大学，2012.

[35] 黄宏妙，李灵，郭占京，等.板栗毛壳水提液对大鼠脑缺血再灌注损伤后羟自由基、NO和GSH-Px的影响[J].时珍国医国药，2010(11):2917-2918.

[36] 周丽霞，黄宏妙，李灵，等.板栗毛壳水提液对大鼠脑缺血再灌注后过氧化氢酶和单胺氧化酶的影响[J].中国老年学杂志，2010(12):1699-1700.

[37] YIN P，ZHAO S，CHEN S，et al.Hypoglycemic and hypolipidemic effects of polyphenols from burs ofCastaneamollissimaBlume[J].Molecules，2011，16(11):9764-9774.

[38] 李爱媛，贝伟剑，赵一，等.板栗毛壳长期毒性的实验研究[J].湖南中医药导报，1996(4):33-34.

[39] 刘绍雄，朱丽丽，王金华，等.板栗苞壳水浸液对5种作物种子萌发的化感效应[J].西北农业学报，2012(11):118-123.

[40] 梁丽珍，牛俊玲，兰彦平，等.板栗苞液化技术研究[J].安徽农业科学，2011，39(29):18177-18179.

Research Progress of Physicochemical Properties and Comprehensive Utilization on Chestnut Bud

LI Xiu-hong, LV Ping-hui*

(Forestry College, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100)

China has a huge chestnut production, and also a lot of chestnut bud resources. As a carbon containing organic compounds, the chestnut bud is mainly used in the preparation of the matrix for fungi cultivation, activated carbon and other products. Analysis of chemical constituents showed that the chestnut bud contains a variety of active compounds such as polyphenols, tannins, etc., with a wide range of applications. The chestnut bud has served as an antibacterial and anti-inflammatory drug in our history. It was found that aqueous extracts and organic solvent extracts of the chestnut bud have pharmacology effects of antibacterial, antioxidant, etc., in different degree. Research on the chestnut bud contributes to the utilization of agricultural and forestry wastes, and provides raw materials for industrial, medical and other fields.

Chestnut bud; Matrix; Activated carbon; Chemical composition; Antibacterial effect

西北农林科技大学专项基金项目(Z222021316)。

李秀红(1980-)，女，海南海口人，讲师，硕士，从事林产化工的教学与科研。*通讯作者，副研究员，从事板栗育种及高效栽培技术研究。

2014-11-13

S 664.2

A

0517-6611(2015)01-239-03