芍药属油用植物种质资源及研究进展

李春焕 王晓琴

(华侨大学化工学院 华侨大学油脂及天然产物研究所，厦门 361021)

芍药属油用植物种质资源及研究进展

李春焕 王晓琴

(华侨大学化工学院 华侨大学油脂及天然产物研究所，厦门 361021)

在关于芍药属油用植物研究的文献统计分析基础上，结合本课题组的已有研究成果，综述了芍药属油用植物种质资源及牡丹组的研究现状，同时为了全面汇总芍药属油用植物的研究进展，本文介绍目前研究较为有限的芍药组。主要包括芍药属油用植物种质资源简介及分布，芍药属油用植物种籽结实特性、生化成分、活性物质以及含油率，籽油主要理化指标、油脂提取工艺、脂肪酸组成、营养保健功能及所提油脂的加工利用、籽粕化学成分及功能特性。最后总结芍药属油用植物研究现状中存在的问题，并对其应用前景进行了展望。

芍药属油用植物 种质资源 种籽 籽油 籽粕

芍药属(Paeonia)隶属毛茛科，包括牡丹组、北美芍药组和芍药组，共有30个种。在我国有2个组，牡丹组和芍药组，共有14个种[1]。由牡丹籽和芍药籽提取的植物油是中国特有的木本和草本坚果油，不饱和脂肪酸质量分数高达94.58%[2]，尤其难能可贵的是其中α-亚麻酸质量分数超过40%[3-4]，是橄榄油的140倍[5]，被有关专家称为“植物油中的珍品”。近年来我国食用植物油供需形势日益严峻，自给率只有40%左右[6]，因此芍药属油用植物的研究对缓解我国油料紧缺局面有重要战略意义。油用牡丹和芍药良种的发现，填补了我国芍药属油用植物的空白。本文主要综述了芍药属油用植物种质资源及研究概况的最新进展，以期为芍药属油用植物的深入开发应用提供有益参考。

1 种质资源简介及分布

在我国芍药属油用植物分为牡丹组和芍药组。牡丹组为该属的木本类型，是该属中最原始的组，共有6种，全部种类都限于我国，从云南的中部(景东，24.4°N)和西藏东部(扎囊，90°E)向东北至安徽巢湖(117.7°E)和陕西延安(36.5°N)[1]。其中，已被报道的牡丹组油用植物品种有凤丹、紫斑和滇牡丹。凤丹是牡丹野生种杨山牡丹的栽培品种，属江南品种群[7]；紫斑则是我国中西部地区的特有植物，为珍贵的花卉种质资源，野生于海拔1 100～2 800 m山坡林下灌丛中，被列为国家珍稀濒危三级重点保护植物[8]；滇牡丹则是6个种中分布最广的一种，为国家三级保护植物[9]。芍药组是该属的草本类型，为该属种类最多、分布范围最广的组，包括22种，从亚洲温带东部的色丹岛(146.6°E)，至欧洲最西部的葡萄牙和非洲西北部的摩洛哥Demnat省，向南至我国云南的宁南，北缘进入北极圈[1]。它在中国、日本、蒙古、韩国、朝鲜、新西兰、土耳其、欧洲、北美洲以及俄罗斯西伯利亚等很多国家和地区被广泛种植[10-12]，其中山东菏泽是我国芍药栽培品种的集中地，是世界上芍药种植面积最大、资源最丰富、品种最齐全的地区[13]。目前结合芍药种子结实性、含油率及脂肪酸含量，筛选出最具推广和油用价值的芍药种或品种2个：野生芍药和‘杭白芍’[14]。芍药属油用良种的类别、野生种以及栽培种主要分布地如表1所示。

2 种籽研究现状

目前，全国油用牡丹种植面积已达30.4万亩，牡丹籽年产量高达4万t左右[25]。牡丹种籽胚乳肥大富含油脂、糖类、氨基酸、蛋白质和维生素等。已有研究表明，油用牡丹凤丹籽主要生化成分如下：粗脂肪质量分数为34.31%，淀粉为19.42%，可溶性糖为12.29%，蛋白质氮为2.01%(即粗蛋白为12.56%)[26]。而紫斑牡丹种仁中含有粗脂肪的质量分数较高，达37.83%[19]。另有研究表明，牡丹种籽含水量接近大豆，为10.02%；粗蛋白为20.17%，显著高于油茶；粗脂肪为29.38%，高于大豆但略低于油茶；灰分为2.38%，与花生等作物接近[27-28]。此外，还有研究发现牡丹籽含有齐墩果酸、常春藤皂苷元、山奈酚、木犀草素、芹菜素、柯伊利素、白藜芦醇、β-谷甾醇、豆甾醇、β-胡萝卜苷等多种化学活性成分[29]。

表1 芍药属油用植物的种类、主要分布地、繁殖方式及含油率[3-4，14-24]

有关芍药籽基本成分及活性物质的研究报道极少，目前只有提取其种籽中白藜芦醇的报道[30-31]。但对于其结实能力的研究已取得初步成果，由已有研究结果可知，目前有7个结实性较好的芍药品种，分别为野生芍药、‘杭白芍’、‘鹤落粉池’、‘万寿红’、‘盘托绒花’、‘莲台’和‘朱砂判’。其中野生芍药的结实率最高，单株产量达50.4～150 g，药用栽培品种‘杭白芍’在栽培品种中结实能力最强，单株产量在53.8～121 g之间[4]。可见野生芍药的结实能力明显优于芍药栽培品种。

3 籽油研究现状

3.1 理化指标

牡丹籽油属木本油脂，常温下呈液体状态，具有牡丹籽油特定的清香味。关于其理化指标，已有学者对其进行了研究报道，研究结果如表2所示。

表2 牡丹籽油理化指标[3，28，32-33]

注：以上理化指标是综合了所有报道的研究结果，因此范围较宽。余同。

在众多的研究报道中，牡丹籽毛油中的酸值、碘值、皂化值、过氧化值等指标，大多数集中在良好的范围内。这些性质决定了牡丹籽油稳定性较好，不易酸败变质。而芍药籽油理化指标的相关研究鲜见报道。

3.2 提取工艺

关于牡丹籽油和芍药籽油的提取，传统工艺以及现代技术均得到了广泛应用。传统工艺索氏提取牡丹籽油，出油率为27.00%～27.99%[15-16，19，32，34]；压榨法提取牡丹籽油出油率较低，为21.00%[33]，色泽较深。现代技术超声波可辅助传统工艺提取籽油，超声波辅助溶剂法提取牡丹籽油的出油率为24.12%[35]，而超声波辅助溶剂法提取芍药籽油的出油率高达28.85%[36]；超声波辅助水代法提取牡丹籽油的出油率也达28.85%[37]。此外，亚临界、超临界等现代技术也在牡丹籽油提取中开始广泛使用，亚临界流体萃取牡丹籽出油率为24.52%，提取率达98.1%[38]，为牡丹籽油工业化生产提供了新的途径；超临界CO2萃取牡丹籽出油率在24.22%～30.70%，该方法提取率较传统提取法高，且具有“高效、不易氧化、纯天然、无化学污染”等优点[17，28，39-40]。

3.3 含油率、籽油脂肪酸组成

关于牡丹籽含油率及籽油中脂肪酸的组成，很多学者进行了分析报道。随产地和提取工艺的不同，牡丹籽出油率有所变化，在21.00%～30.70%[16-17]之间波动。测定的各脂肪酸含量虽有差异，但种类大致相同，其组成如表3所示，总结分析各试验结果表明：牡丹籽油中主要含有5种脂肪酸，分别为α-亚麻酸、亚油酸、油酸、棕榈酸以及硬脂酸，这5种脂肪酸的含量占全部脂肪酸的97.01%～98.20%。此外，还含有微量环状结构的脂肪酸如2-己基环丙烷辛酸、2-辛基环丙烷辛酸，占0.38%～0.66%，此类成分在植物油中非常少见。

不同产地牡丹籽出油率以及脂肪酸组成和含量不同，对于河南洛阳[17，28，32，34-35，39]、山东菏泽[3，16，33，40]、安徽亳州、重庆垫江、湖南邵阳和湖南邵东[15]，同样采用索氏萃取牡丹籽油，出油率最高的产地是重庆垫江，为27.99%。所测脂肪酸5～17种不等，种数最多的产地是河南洛阳，含有17种脂肪酸，以不饱和脂肪酸为主。α-亚麻酸和亚油酸含量最高的产地均是山东菏泽，质量分数分别为57.93%和34.90%。油酸质量分数最高的产地是河南洛阳，为27.73%。由此可以看出，分布地区对种子含油率和脂肪酸成分具有很大影响。这已被Ayerza[41-42]在对鼠尾草含油率和脂肪酸成分与环境条件影响关系研究中证实，认为α-亚麻酸含量与植物生长海拔高度显著相关，其结果与Yanivet等[43]和Aparicio等[44]对橄榄油脂肪酸成分与环境因素关系的结果相一致。由表3还可得到，亚油酸和油酸的质量分数之和较稳定，在40%～50%粗提油左右，这符合亚油酸和油酸相互转化的代谢过程。

此外，牡丹籽出油率和脂肪酸组成还受到提取工艺的影响，其中采用超临界CO2萃取出油率最高，为30.70%[17]。对于河南洛阳的牡丹籽分别采用不同提取工艺提取后，发现采用索氏提取得到的脂肪酸种类最多，说明索氏提取工艺对牡丹籽油中的成分萃取比其他萃取工艺条件完全。

目前对芍药籽含油率及籽油脂肪酸组成的研究报道不多，但也取得初步成果。谭真真[4]利用索氏提取法对37个不同观赏芍药品种以及野生芍药的种子含油率进行测定后发现10个含油率超过21.00%的芍药品种，分别为“雪盖黄沙”、“野生芍药”、“赵园粉”、“奇花露霜”、“锦山红”、“碟落粉池”、“墨紫含金”、“盘托绒花”、“山河红”和“杭白芍”。其中“雪盖黄沙”含油率最高，达33.77%。GC分析结果表明，芍药籽油中共测出15种脂肪酸成分[4]，主要组成成分与牡丹籽油中检测出的相同，但各脂肪酸含量有差异，不饱和脂肪酸仍占主要地位，脂肪酸组成如表3所示。其中芍药‘红玛瑙’总不饱和脂肪酸质量分数最高，达94.58%。在不饱和脂肪酸中，野生芍药中的α-亚麻酸质量分数最高，达41.84%。

此外，还有研究表明，芍药籽油中含有大量的生育酚，包括α-生育酚、γ-生育酚以及δ-生育酚，总含量为210.42～467.41 μg/g。其中γ-生育酚在3种生育酚中含量最多，处于191.12～435.03 μg/g之间，大约占总生育酚的92.97%[2]。已有研究证明γ-生育酚比α-生育酚具有更强的抗氧化能力[46-47]，因此芍药籽油可以被开发成一种新的天然抗氧化植物资源。

表3 牡丹籽油、芍药籽油脂肪酸组成[2-3，15-17，19，28，32-35，39-40，45]

综合相关研究资料可见，芍药属油用植物籽油富含不饱和脂肪酸，其含量和组成符合我国健康食用油的标准，因产地和提取方法不同，质量分数为70.81%～94.58%。主要成分为α-亚麻酸、油酸、亚油酸等，这些都是具有一定生物活性保持人体健康的必须脂肪酸，尤其是α-亚麻酸(占总脂肪酸的13.59%～57.93%)。

3.4 营养保健功能及油脂的利用

牡丹籽油和芍药籽油富含的α-亚麻酸是全顺式9，12，15-十八碳三烯酸(9，12，15-18∶3)，属于n-3系列的多烯不饱和脂肪酸，是n-3长链多不饱和脂肪酸的前体物质，是人体不能自身合成但大脑和神经活动必需的脂肪酸。它在人体内通过去饱和酶和碳链延长酶的催化作用，最后合成多不饱和脂肪酸EPA(二十碳五价不饱和脂肪酸)和DHA(二十二碳六价不饱和脂肪酸)[48]。其中DHA是神经系统细胞生长及维持的一种主要元素，也是大脑和视网膜的重要构成成分。英国脑营养化学家Crawford于1990年在东京“国际DHA研讨会上”强调DHA是脑神经不可缺少的部分。DHA具有改善大脑机能、提高智力、记忆能力及学习能力等功效。而EPA在疏导、清理心脏血管方面有着不可替代的作用，可以帮助降低胆固醇和甘油三脂的含量。具有降低血脂、防止脂肪在血管壁沉积的作用，能够有效预防脑血栓、脑溢血、高血压等心血管疾病[49]。因此籽油中的α-亚麻酸对人体有重要的生理作用，可以全面提升人体的生命活力，是构成人体脑细胞和组织细胞的重要成分，有“血液营养素”和“植物脑黄金”之称[50]。

另有研究表明，亚麻酸和亚油酸是人体必须脂肪酸，可以在人体内转变为花生四烯酸，对于合成磷脂，形成细胞结构，维持一切组织正常功能以及对合成前列腺素都是必要的[51]。

此外，牡丹籽油具有上述营养保健功能，现已被广泛应用于食品加工工业中，α-亚麻酸牡丹籽油、牡丹籽油微胶囊、牡丹籽油软胶囊、牡丹籽油营养保健食品[52]等一系列牡丹籽油相关产品已相继问世。牡丹籽油中α-亚麻酸的功效以及含有抗癌活性很强的奇数碳脂肪酸如C15、C17等[32]，被应用于医药加工工业中。牡丹籽油在200～420 nm波长区间有强吸收峰，能够有效吸收波长320～400 nm的UVA和波长275～320 nm的UVB，因而具有一定的防晒美白功效[53]，可延缓皮肤衰老[54]，是可添加应用于防晒护肤品的一种优良天然植物基底油，被广泛应用于高级化妆品工业中。因此，牡丹籽油不仅可供食用，还具有较高的医疗、保健、美容护肤等价值。

4 籽粕研究现状

牡丹籽粕是牡丹种籽榨过油后的固体渣粕，从目前对牡丹籽粕的研究可知，可以从牡丹籽粕中分离得到苯甲酸、白芍苷R1、6′-O-β-D-葡萄糖芍药内酯苷、对羟基苯甲酸、氧化芍药苷、咖啡酸、齐墩果酸、芍药苷、蔗糖、β-胡萝卜苷、β-谷甾醇11种化合物[55]。其中氧化芍药苷具有抗调理素，稳定红细胞膜，抗血栓形成的作用[49]。芍药苷具有抗自由基损伤、抑制细胞内钙超载和抗神经毒性等活性，对心血管和中枢神经免疫系统，以及平滑肌等有积极作用[56]。白芍苷R1只在白芍研究中有过报道，其具有一定的抗肿瘤和抗炎免疫抑制等生物活性[57]。此外，还有研究表明从紫斑牡丹籽饼粕的丙酮提取物中分离得到 10个低聚芪类化合物，其中有4个化合物为首次从芍药科中分离得到[58]。这些低聚芪类化合物是从抗菌活性较好的部位分离得到，有必要对该类成分的抗菌作用进行深入研究。目前芍药籽粕的相关研究鲜见报道。

5 总结与展望

通过对芍药属油用植物研究现状的分析，可以看出芍药属油用植物种籽成分丰富，其提取物中包括多种组分。籽油中不饱和脂肪酸质量分数超过94%，以亚麻酸、油酸和亚油酸等有益健康的多不饱和脂肪酸为优势成分，表明其作为食用油脂极具营养和保健价值。此外，籽油中还含有独特的皂苷、酚、多糖、甾醇等多种重要活性成分[59]，具有减少体内自由基含量，“智能调节”人体激素水平，实现抗氧化、抗衰老、增强机体活力的功效。2011年3月牡丹籽油已被国家卫生部批准为新资源食品，芍药与牡丹同属，部分芍药品种在遗传特性、外观形态、种籽含油量以及籽油脂肪酸组成等方面与油用牡丹都有很大的相似性，具有一定的开发潜力。由于目前芍药组各方面的研究较少，同油用牡丹相比，并未引起大家的广泛关注，因此科研工作者可在目前研究基础上，对芍药组进行全面深入研究，以便为油用芍药的开发及利用提供借鉴。

目前人们已利用各种方法提取籽油，但种籽榨油后的油粕，并没有深入的开发利用，造成产油后大量油粕被浪费。因此，有必要开展芍药属油用植物油粕的相关研究，一方面可以提高芍药属油用植物油粕的产品附加值，另一方面，可能为开发新型的生物活性制剂提供原材料。此外，目前人们对籽油的研究主要集中在脂肪酸组成上，对其它生物活性物质的研究较少，因此科研工作者可在此研究基础上进一步开展其它生物活性成分的组成、机理、提取及应用等方面的研究。

当前我国权威机构推荐的中国居民膳食脂肪适宜摄入量ω-6∶ω-3=4∶1，而我国居民的平均摄入量均衡失调，达到17∶1[60]，普遍存在ω-6∶ω-3较高的现象[61]，而ω-6PUFAs与ω-3PUFAs又存在竞争抑制，为达到营养均衡，选用牡丹籽油和芍药籽油等α-亚麻酸含量高的食用油，是增加ω-3PUFAs摄入量、调整ω-6/ω-3比值的一种非常实用有效的途径，这对于利用芍药属油用植物资源开发植物n-3系多不饱和脂肪酸具有重要的指导意义。其次在主要油料作物受制于国外的背景下[62-64]，芍药属油用植物的大面积种植，还可作为我国乃至世界高级食用油大量生产，可以为国家粮油安全发挥“正能量”效应，是夕阳产业转型的最佳选择。因此，可以从战略高度把我国所独有的原生态植物—芍药属油用植物种植产业发展纳入国家植物油料产业规划，进一步明确发展芍药属油用植物产业对于保障我国粮油生产的重要作用。

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Plant Germplasm Resources and Research Progress of Oily Paeonia

Li Chunhuan Wang Xiaoqin

(Institute of Oil and Natural Product，College of Chemical Engineering，Huaqiao University，Xiamen 361021)

Based on the analysis of literatures statistical of oily Paeonia，combined with the research results of our group，this review summarized the plant germplasm resources of oily Paeonia and recent researches of Section Moutan.Meanwhile，in order to summarize comprehensively the research progress of oily Paeonia，this paper would also introduce Section Paeonia that research was relatively limited,including brief introduction and distribution of the plant germplasm resources.Seed setting characteristics，biochemical components，active material and the percentage of oil of seeds.Main physical and chemical index，extraction technology of oil，composition of fatty acid and nutritional and health protection function and processing and utilization of extracted oils and fats.And chemical composition and functional properties of seed meal.Moreover，the existing problems of oily Paeonia research were summarized，and the future development tendencies of its application were proposed.

oily paeonia，germplasm resources，seed oil，seed meal

华侨大学研究生科研创新能力培育计划(140021 5009)

2015-10-23

李春焕，女，1991年出生，硕士，油脂及天然产物研发

王晓琴，女，1977年出生，副教授，油脂及天然产物研发

TS225.1

A

1003-0174(2017)05-0138-09