板栗壳的化学成分、生理活性及其应用

2017-03-10宋磊肖范得跃李晓菁

河北科技师范学院学报 2017年3期

宋磊肖，范得跃，李晓菁，彭飞，牛奎，解莹

板栗属于壳斗科栗属植物，不仅具有很高的营养价值，富含蛋白质、淀粉、维生素、脂肪及矿物质元素，其可供人体吸收和利用的养分高达98%［1］，而且还具有药用价值［2］，是一种补养治病的保健品。根据最新数据统计，我国板栗总面积达到180万hm2，年产板栗195万t，占世界板栗总产量的84%［3］。近几年，随着板栗深加工技术的不断成熟，对板栗壳的研究越来越广泛。笔者对近几年板栗壳化学成分、生理活性及其应用等方面的研究进展情况进行了综述，以期为板栗壳的进一步研究提供依据。

1 板栗壳化学成分

板栗壳是板栗的种皮，其化学成分有:纤维素、木质素、多糖(或苷类)、有机酸、酚类、内酯、香豆素(或其苷类)、黄铜(或皂苷类)、植物甾醇(或三萜)和鞣质等化学成分［4～7］。

研究发现，板栗壳主要由C，O，N和Si等4种元素组成，且板栗壳中纤维素的质量分数相对较高为0.48，木质素质量分数为 0.28，且木质素可作为橡胶补强剂［8，9］。

板栗壳色素为黄酮类物质，质量分数为0.022，其棕色素天然无毒、性质稳定、着色力强，因此生产上一般将其用作染料等;还具有阻断和清除氧化损伤、保护肝脏、调节肾功能、抑菌消炎等功能和价值，因此生产上一般将其用作保健品等［4，10～12］。

研究发现，在板栗壳中也提取出了原花青素［13］。其是植物中广泛存在的一大类多酚化合物的总称。具有极强的抗氧化、消除自由基的作用，也参与磷酸、花生四烯酸的代谢和蛋白质磷酸化，保护脂质不发生过氧损伤;是强有力的金属螯合剂，可螯合金属离子，在体内形成惰性化合物;保护和稳定维生素C，有助于维生素C的吸收和利用。

2 板栗壳提取物的生理活性

2.1 抗氧化性

研究发现板栗壳提取物中有3种化学成分具有抗氧化活性，分别为鞣质、多酚和色素。郑佳欣等［14］对板栗壳中提取物鞣质进行了1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除活性的研究，结果表明:板栗壳鞣质粗提物具有较强的DPPH自由基清除能力，且随着溶液中粗提物质量浓度的增加，其对DPPH自由基的清除能力增强。当溶液中粗提物的质量浓度为0.3 g/L时，板栗壳鞣质粗提物对DPPH自由基的清除率达到85%以上。李金凤等［15，16］研究发现，板栗壳多酚在质量浓度为25～200 mg/L范围内，其还原能力和清除二苯基苦基肼(DPPH)自由基、羟基自由基、超氧阴离子自由基的能力随质量浓度升高逐渐增强。李云燕等［4，17］研究了板栗壳色素在猪油中的抗氧化活性，并对其有效的抗氧化活性成分进行了初步鉴定和氧化机理的探讨，结果表明:板栗壳色素具有良好的抗氧化活性，属于黄酮类色素，因其含有酚羟基能提供H，使R-和ROO-形成RH和ROOH，从而终止自由基连锁反应。刘平［18］研究发现，板栗壳棕色素对羟基自由基、超氧阴离子自由基和脂质过氧化物均有还原性。

2.2 抑菌性

板栗壳提取物中含有黄酮类物质，因黄酮类物质分子中一般含有邻位酚羟基，具有与蛋白质强结合以及与金属离子络合的能力，从而影响微生物对营养物质的吸收和细胞代谢活动，以此达到抑菌作用［6，19］。很多研究表明，板栗壳色素对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、黑曲霉、青霉、金黄色葡萄球菌、副溶血弧菌、啤酒酵母和赤酵母均有抑菌作用［19～25］，其中原花青素对啤酒酵母、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌抑菌效果由强到弱依次为:啤酒酵母菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌，最小抑菌浓度(MIC)依次为0.120，0.958，3.831 g/L;当棕色素浓度为35，42，53 g/L 时，其对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌和副溶血弧菌均有抑制作用。

2.3 降血糖、降血脂

赵珊［26］研究发现，大剂量板栗壳总酚(质量分数300 mg/kg)能够显著降低糖尿病大鼠的血糖值并有效控制高血糖症，控制正常大鼠体质量的增加并减轻糖尿病大鼠的体质量。陈思玉［27］研究发现，板栗壳提取物能显著改善高脂糖尿病模型大鼠的血脂水平，大剂量时能显著调节血糖水平，从而证明板栗壳提取物能够降低血脂，但未能体现改善血脂代谢的机制。

2.4 抗肿瘤活性

李金凤［13］研究发现，板栗壳原花青素对人肝癌细胞HepG20有抑制作用，其原理有2个:一是板栗壳原花青素(CSPS)可能是通过阻滞细胞周期G0向G1期过度，从而抑制细胞增殖的，且诱导细胞死亡主要以坏死为主，凋亡为辅;另一个为在诱导细胞死亡过程中CSPC使线粒体去极化和膜电位降低，从而导致细胞死亡。

2.5 抑制胃肠平滑肌

吴龙云［28］对板栗壳浸膏进行了生理活性研究，发现:在放有肠段的37℃ Tyrode液浴槽中加入乙酰胆碱(Ach)后，正常回肠均呈强直性收缩，加入板栗壳浸膏后回肠松弛，且松弛程度与用剂量有关，而此现象在组胺和BeCl2处理过程中不明显，从而表明板栗壳浸膏与Ach之间是拮抗作用，板栗壳浸膏能抑制胃肠平滑肌。

3 板栗壳的应用

3.1 在净化水质方面的应用

随着社会的发展，水污染越来越严重，对其净化十分重要。板栗作为我国丰富的资源之一，其剩余价值用途越来越广，如板栗壳可作为吸附剂来净化水资源，且研究发现板栗壳对水中的重金属离子(Zn2+，Pb2+，Cu2+，Cd2+等)和孔雀石绿、刚果红等吸附力特别强，可成为一种有效且成本低的污水处理吸附剂［29～34］。此特点也可在净化空气中应用［35］。

3.2 在食用菌生产上的应用

食用菌按生理类型可分为:腐生、寄生和共生等3类。其中腐生食用菌是分解纤维素，或木质素而生存的菌类。而我国板栗资源丰富且板栗壳中含有大量的纤维素和木质素，可为腐生食用菌提供所需物质。有文献已报道板栗壳已在香菇、平菇、茶树菇和灰树花生产中应用［36～40］。

3.3 在食品工业方面的应用

板栗壳色素是目前世界上并不多见的性质稳定的天然食用色素之一［41］，且对淀粉和蛋白质有较强染着性［42～44］，因此常被用于食品(拟巧克力蛋糕、板栗壳色素奶)中来提高其品质，同时也解决了添加巧克力原料造成的高脂肪、高能量和稳定性差的弊端［44～47］。

3.4 在印染工业方面的应用

板栗壳色素是一种水溶性好、着色力强、性质稳定的天然色素［44］，现已被用于锦纶、毛织物、羊绒纤维和棉织物的染色，且研究发现板栗壳天然染料耐皂洗色牢度与耐干摩擦色牢度均达到4级，并使被染物具有优良的防紫外线性［48～52］。

4 存在问题及展望

板栗壳化学成分多，但目前对其生理活性和应用的研究仅限于色素、多糖和木质素等几种成分，缺乏对其他化学成分的研究，同时研究所得结果在实际生产上的应用少之又少。究其原因，一方面是现阶段对板栗壳化学成分的研究大多数处于提取和生理活性的研究，未对提取的物质进行深入研究(分离纯化以及结构的分析)，如:色素［53］;另一方面，对板栗壳提取物的安全性研究以及文献报道比较少，导致人们对其安全性认识不足，是消费者对其产生怀疑。今后还需在这两方面进一步研究。

据有关报道表明板栗壳可作为新能源使用［54］，如木质素可作为生物质能源［55］。而我国是板栗生产第一大国，产量居世界首位，若加强对板栗壳的这一方面研究，这将解决我国能源缺少的问题，但目前大部分人将其当作废弃物扔掉，使其丧失这一价值。究其原因可能是现阶段人们对板栗壳的了解处于零基础或萌芽阶段，应加强对栗农的专业理论知识教育力度，使其意识到板栗壳的使用价值，促进板栗壳的开发应用，同时也能促进节能减排和提高栗农经济收入，使我国丰富的板栗资源进一步得到充分利用。

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