牡丹籽及其榨油废弃物籽粕、籽皮化学成分的研究进展

李洁 张国强 石晓峰，，3 沈薇 马趣环

1.甘肃中医药大学，甘肃 兰州730030；2.甘肃省医学科学研究院，甘肃 兰州730050；3.兰州市食品药品检验所，甘肃 兰州730050

牡丹系芍药属（Paeonia）牡丹组（Sect.Moutan）多年生落叶灌木［1]，是我国四大传统名卉之一，除了其观赏性外，花、籽、根、花粉、叶均有很高的食药、经济价值［2]。油用牡丹籽特指紫斑牡丹Paeoniarockii（S.G.Haw.et.Laeuner）T.Hang et.T.J.Li 和丹凤牡丹Paeonia ostiiT.Hong et J.X.Zhang 开花后结出的种子［3]，其籽油中含有丰富的亚麻酸和亚油酸等［4-7]，不饱和脂肪酸含量达到90%左右，除此之外，还有人体必需的多种氨基酸、维生素、多糖和微量元素等［8-9]，具有抗氧化、抗心律失常、降血压和抗肿瘤等药理作用［10-11]。随着国家卫生部将牡丹籽油列为新资源食品和国家粮食局关于《牡丹籽油行业标准》的颁布，促进了油用牡丹产业的快速发展。在牡丹籽油的生产过程中，籽壳和饼粕作为其废弃物，如何对它们进行综合利用是产业成熟的标志，为此本文通过查阅国内外研究文献，归纳总结了牡丹籽及其榨油废弃物籽皮、籽粕化学成分的研究现状，以期对牡丹籽及其榨油废弃物籽皮、籽粕的综合开发利用提供参考。

1 牡丹籽

牡丹籽为牡丹干燥成熟的种子，民间常用来医治腰腿疼痛等疾病，具有一定的医疗保健功效［12]。有关牡丹籽油脂部分化学成分的研究报道甚多，其核心是不同提取方法得到的籽油富含不饱和脂肪酸及亚麻酸［13-17]，也发现其中含有芹菜素、柯伊利素、山柰酚、木犀草素黄酮化合物［18]及谷甾醇、角鲨烯等化合物［19]。有关牡丹籽非油脂部分化学成分主要涉及芪类、单萜苷类、三萜类、黄酮类、甾体类等成分，其中韩国学者Satyajit D.Sarker 等［20]首次从牡丹Paeonia suffruticosa种子甲醇提取物中分离得到4 个芪类成分：suffruticosol A～C 和顺式白藜芦醇和1 个单萜苷类成分芍药苷；Hyo Jin Kim 等［21]从Paeonia lactiflora种子中分离得到6 个芪类成分：顺式葡根素、反式白藜芦醇、gnetin H、反式葡根素、suffruticosols A 和suffruticosols B，其中顺式葡根素为新化合物，并报道了它们对5 种肿瘤细胞的体外活性。国内学者易军鹏等［22]从牡丹Paeonia suffruticosa种子甲醇提取物中分离得到2 个三萜类成分：齐墩果酸、常春藤皂甙元；4 个黄酮类成分：木犀草素、山柰酚、芹菜素和柯伊利素；3 个芪类成分：反式葡根素、顺式葡根素和反式白藜芦醇；3 个甾体类成分：β-谷甾醇、豆甾醇和β-胡萝卜苷及1 个有机酸：12，13-dehydromicromericacid，所有13 个化合物均为首次从牡丹种子部位中得到。何春年等［23-24]从牡丹Paeonia suffruticosa成熟种子的乙醇提取物中分离鉴定出了11个芪类成分：顺式白藜芦醇、反式白藜芦醇、顺式葡根素、反式葡根素、suffruticosol A～C、cis-gnetin H、gnetin H、cis-suffruticosol D 和trans-suffruticosol D，11 个单萜苷类成分：6’-O-β-D-葡萄糖芍药内酯苷、芍药苷、氧化芍药苷、芍药内酯苷、8-去苯甲酰芍药苷、β-gentiobiosylpaeoniflorin、8-debenzoylpaeonidanin、debenzoylalbiflorin、pyridylpaeoniflorin、piperitone-4-en-9-O-β-Dglucopyranoside、1-O-β-D-glucopyranosylpaeonisuffrone，4 个黄酮类成分：芹菜素、木犀草素、槲皮素和山萘酚；5 个其他类成分：对羟基苯甲醛、1-O-α-D-乙基甘露糖苷、苯甲酸、蔗糖和1-O-β-D-对羟基苯甲酰葡萄糖苷，所有31 个成分中的3 个低聚芪类成分［25]cisgnetinH、cis-suffruticosol D、trans-suffruticosol D 及pyridylpaeoniflorin、β-gentiobiosylpaeoniflorin 和piperitone-4-en-9-O-β-D-glucopyranoside 都是新化合物。吴静义［12]从牡丹Paeonia suffruticosa 籽中共分离出17 个化合物（乙酸乙酯部位11 个，正丁醇部位6 个），鉴定出5 个单萜苷类成分：芍药苷、芍药内酯苷、白芍苷R1、6’-O-β-D-葡萄糖芍药内酯苷和氧化芍药苷；2 个芪类成分：反式葡根素和反式白藜芦醇；3 个有机酸：对羟基苯甲酸、咖啡酸和苯甲酸；2 个甾体类成分：β-胡萝卜苷和β-谷甾醇，1 个三萜类成分：齐墩果酸以及蔗糖共14 个化合物，首次从牡丹Paeonia suffruticosa中分离出白芍苷R1，从其种子部位中分离出咖啡酸、对羟基苯甲酸。

整合以上的文献资料，研究牡丹籽中的化学成分，主要是从其甲醇、乙醇、乙酸乙酯和正丁醇等部分进行提取分离，研究显示其含有11 个芪类成分：suffruticosol A～C、顺式白藜芦醇、反式白藜芦醇、gnetin H、顺式葡根素、反式葡根素、cis-gnetin H、cis-suffruticosol D 和trans-suffruticosol D；13 个单萜苷类成分：芍药苷、芍药内酯苷、6’-O-β-D-葡萄糖芍药内酯苷、白芍苷R1、氧化芍药苷及6’-O-β-D-葡萄糖芍药内酯苷、βgentiobiosylpaeoniflorin、8-debenzoylpaeonidanin、8-去苯甲酰芍药苷、pyridylpaeoniflorin、1-O-β-D-glucopyranosylpaeonisuffrone、debenzoylalbiflorin、piperitone-4-en-9-O-β-D-glucopyranoside；2 个三萜类成分：齐墩果酸、常春藤皂甙元；5 个黄酮类成分：木犀草素、芹菜素、山柰酚、柯伊利素，槲皮素；3 个甾体类成分：β-谷甾醇、豆甾醇和β-胡萝卜苷；4 个有机酸：12，13-dehydromicromericacid，对羟基苯甲酸、咖啡酸和苯甲酸；5个其他类成分：苯甲酸、对羟基苯甲醛、蔗糖、1-O-α-D-乙基甘露糖苷、1-O-β-D-对羟基苯甲酰葡萄糖苷。

另外，吴悠［26-27]以经脱脂处理后的凤丹籽为原料，优选得到的超声辅助提取总黄酮的最佳工艺条件为：乙醇浓度75%、料液比1∶21g/mL、超声功率240W、超声提取时间49min，该工艺总黄酮平均得率为9.015 mg/g。陈君红［28]以超声辅助反胶束萃取牡丹籽蛋白，在最佳的超声提取条件下，蛋白萃取率为84.34%；并以牡丹籽蛋白质为原材料，选用碱性蛋白酶制备牡丹籽多肽，其蛋白水解度为26.78%。

2 牡丹籽粕

牡丹籽粕为牡丹籽榨油后的生产剩余物，含有大量的芪类成分、营养成分和黄酮类成分等。彭安芳等［29]对牡丹籽粕的急性和亚急性的研究结果表明，其LD50＞15g/kg·bw，属于实际无毒类物质，因此具有较大的开发前景。李亮［30]从凤丹Paeonia ostii 籽饼的正丁醇部位中分离得到8 个单萜苷类成分：白芍苷R1、白芍苷、芍药苷、4"-羟基白芍苷、氧化芍药苷、牡丹酮-1-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、β-gentiobiosylpaeoniflorin、6’-O-β-D-葡萄糖白芍苷，4 个芪类成分：suffruticosol A～C 和虎杖苷，3 个其他类成分：木犀草-7-O-β-D-葡萄糖苷、蔗糖、对羟基苯甲酸-D-葡萄糖-（1→6）-D-葡萄糖酯，所有15 个化合物均为首次从凤丹牡丹种子中分离得到，其中对羟基苯甲酸-D-葡萄糖-（1→6）-D-葡萄糖酯是1 个新化合物；刘普等［31]从凤丹籽饼粕的正丁醇层分离得到除6’-O-β-D-葡萄糖白芍苷外的上述7个单萜苷类成分。吴静义等［32]从牡丹Paeoniasuffruticosa籽粕中分离得到4 个单萜苷类成分：白芍苷R1、6’-Oβ-D-葡萄糖芍药内酯苷、氧化芍药苷和芍药苷，3 个有机酸：咖啡酸、苯甲酸、对羟基苯甲酸，2 个甾体类成分：β-胡萝卜苷和β-谷甾醇，以及2 个其他类成分：齐墩果酸和蔗糖。刘普等［33-35]首次从紫斑牡丹Paeonia rockii 饼粕的丙酮提取物分离得到11 个低聚芪类化合物，包括5 个对革兰氏阳性菌有很强的抗菌活性的白藜芦醇三聚体rockiiol C、suffruticosol A～C 、trans-εviniferin、cis-ε-viniferin、gnetin H，pauciflorol E、（+）-ampelopsin B、vitisinol C 和hopeafuran；从紫斑牡丹饼粕的乙醇提取物的醋酸乙酯部分分离得到了2 个对革兰氏阳性菌有很强抗菌活性的新型白藜芦醇三聚体rockiol A 和rockiol B；卢宗元［36]从紫斑牡丹饼粕中分离得到除上述13 个低聚芪类化合物外，还分离得到2个单萜苷类成分：4-O-Methylpaeoniflorin 和Paeonidanin，2 个三萜类成分：齐墩果酸和常春藤皂苷元，以及4 个其他类成分：4，9-二羟基-8-10-去氢百里香酚-1-O-β-D-葡萄糖苷、白桦脂酸、对羟基苯甲醛、β-胡萝卜苷，所有21 个化合物中Rockiol A～C 以及4，9-二羟基-8-10-去氢百里香酚-1-O-β-D-葡萄糖苷为新化合物，剩余的17 种化合物均为从该植物中首次分离得到。秦爱霞等［37-38]从牡丹Paeonia suffruticosa 籽粕的醇提物中分离纯化得到芍药苷、6’-O-β-D-葡萄糖芍药内酯苷、β-gentiobiosylpaeoniflorin 和芍药内酯苷4 个单萜苷类成分。

总结以上文献资料，牡丹籽粕的研究主要是对其正丁醇和丙酮部位进行提取分离，包括14 个芪类成分：suffruticosol A～C、白藜芦醇三聚体rockiol A～C、cis-εviniferin、虎杖苷、trans-ε-viniferin、gnetin H、vitisinol C、pauciflorol E、hopeafuran 和（+）-ampelopsin B；12 个单萜苷类成分：白芍苷R1、白芍苷、芍药苷、4"-羟基白芍苷、氧化芍药苷、6’-O-β-D-葡萄糖白芍苷、牡丹酮-1-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、β-gentiobiosylpaeoniflorin、6’-O-β-D-葡萄糖芍药内酯苷、4-O-Methylpaeoniflorin和Paeonidanin、芍药内酯苷；2 个三萜类成分：齐墩果酸和常春藤皂苷元；3 个有机酸：咖啡酸、对羟基苯甲酸、苯甲酸；2 个甾体类成分：β-胡萝卜苷和β-谷甾醇；6 个其他类成分：4，9-二羟基-8-10-去氢百里香酚-1-O-β-D-葡萄糖苷、蔗糖、白桦脂酸、对羟基苯甲酸-D-葡萄糖-（1→6）-D-葡萄糖酯、对羟基苯甲醛和木犀草-7-O-β-D-葡萄糖苷。

除了以上对化学成分的研究外，秦爱霞等［37-38]对牡丹Paeonia suffruticosa 籽粕的醇提物利用了HPD-200A 型大孔吸附树脂，以上样液浓度（芍药苷）8.0mg/mL、上样体积4.5BV，流速1/16BV/min，50%乙醇溶液（v/v），洗脱体积为4BV，流速为1/16BV/min 的吸附分离条件，得到含芍药苷32.3%、含芍药内酯苷16.5%、6’-O-β-D-葡萄糖芍药内酯苷8.02%和β-gentiobiosylpaeoniflorin 6.63%的提取物。余洪智等［39]通过LC-MS方法发现牡丹籽粕中含有芍药苷成分，并确认其含量为15.6mg/g 左右，芍药苷同族物总含量为26.6mg/g；确立的最优提取工艺为用10倍于原料的70%乙醇溶液在50℃超声处理30min；最优纯化工艺为用HPD200A型大孔吸附树脂进行吸附，50%乙醇3.5BV 进行洗脱，在此条件下芍药苷收率为61.6%，芍药苷纯度为50.26%，芍药苷同族物的总含量占84.2%（HPLC 法）；洗脱馏分用半制备型高效液相色谱分离纯化得到了97%纯度的芍药苷。庞雪风等［40]发现，提取牡丹籽油后的牡丹籽粕中的粗蛋白含量高达26.98%，采用超声波辅助提取法优化了从牡丹籽粕中制备蛋白的条件，其最佳得率为23.12%。陈君红［28]采用了高效液相色谱法测得牡丹籽粕中含有芍药苷1.54mg/g、丹皮酚0.01mg/g。施君君［41]从牡丹籽粕中分离得到4 个多糖组分：CASS（半乳糖、阿拉伯糖和葡萄糖组成）、DASS（阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖组成）、CHSS（半乳糖和阿拉伯糖组成）和HBSS（甘露糖和葡萄糖组成），分子量分别为56、229、4677 和3467kDa。陈程等［42]采用超声辅助提取牡丹籽粕中多酚，在液料比20∶1，乙醇体积分数80%，超声功率300W，超声温度50℃，超声提取时间98min 的最佳工艺条件下多酚提取量为17.42mg/g。刘普等［43]利用响应面分析法优化得到的油用牡丹籽饼粕中低聚芪类化合成分的提取条件为乙醇体积分数70%、液料比40∶1（mL／g）、水浴温度70℃、超声时间40min，在此条件下低聚芪类总提取率达到6.39%。马文涛等［44]采用响应面法优化得到的牡丹籽粕总黄酮类物质超声波提取工艺条件为乙醇浓度50%、超声功率120W、提取温度50℃、超声时间30min，其提取率为1.44%。李秉建［45]通过响应面优化得到的从籽粕中提取丹皮酚和芍药苷的最佳超声波辅助提取工艺条件为浸提温度74℃、浸提时间是2.3h、料液比1∶16、超声时间为60min、乙醇浓度为70%，测得芍药苷得率为2.804mg/g，丹皮酚得率为0.418mg/g。

3 牡丹籽皮

牡丹籽皮（壳）系提取牡丹籽油前进行脱皮去苦处理［46]产生的副产物。籽皮作为牡丹种子结构的重要组成部分，它含有大量的芪类成分、营养成分和黄酮类成分等。何春年等［47]采用HPLC-DAD 法，选择种子中含量相对较高的10 种芪类成分suffruticosol A～C，transresveratrol，cis-ε-viniferin，cis-gnetin H，trans-εviniferin，cis-suffruticosol D，trans-gnetin H 和transsuffruticosol D 进行含量测定，发现牡丹种子中的芪类成分主要集中于种皮部位（总质量分数高达16.7%以上），种皮提取物富含芪类成分，总含量达到了75%以上。张红玉等［48]采用硅胶色谱柱将牡丹籽壳70%乙醇提取物的乙酸乙酯萃取部位进行分离，得到纯度为96.25%的白藜芦醇单体。陈君红［28]采用高效液相色谱法对牡丹种皮中的芍药苷和丹皮酚的含量进行测定，测得结果分别为0.49mg/g、0.06mg/g。孟庆焕［49]通过酶辅助匀浆法提取了牡丹籽皮中黄酮类成分，所得黄酮浓度和木犀草素含量最高分别达74.66mg/g 和3.20mg/g；以D101 大孔树脂进行黄酮类成分纯化，在上样流速为1mL/min、上样液浓度为4mg/mL、上样液的pH 为6用80%的乙醇洗脱、洗脱速率控制在1.2mL/min 的最优纯化条件下，将牡丹种皮提取物中总黄酮和木犀草素的含量增加到纯化前的6倍。程雪芬等［50]采用大孔树脂法对牡丹籽皮中总黄酮的提取方法进行了优化，提高了牡丹籽皮提取液中总黄酮的含量。李婉仪等［51]采用超声波法提取牡丹籽壳中的总黄酮，在乙醇体积分数60%、料液比1∶50、超声功率250W、超声时间50min、提取温度40℃的最佳工艺条件下，牡丹籽壳总黄酮得率为13.66%。

从以上的研究可以看出，对牡丹籽皮中化学成分的研究尚浅。对其中化合物的提取分离研究少，发现的单体化合物数量较少，没有对其中含量较高的化合物进行最佳提取工艺等方面的研究，也没有对其含有的单体化学成分含量进行整体的评价，对于其不同极性提取物的药理作用研究较少，对于牡丹籽榨油副产物的其他相关产品研究甚少，不能把产学研有机结合在一起。所以，建议从以上不足之处展开探索，以填补对其研究的空缺，更好地实现牡丹籽榨油副产物的废物再利用。

4 展望

牡丹籽具有抗氧化、消炎止痛的功效［5]，可作为潜在的药用植物资源。牡丹籽由种皮、胚和胚乳等组成，其种皮（籽皮）在榨油时需先行脱除，籽粕为胚和胚乳等榨油后的剩余物，它们的化学成分十分相似，主要包括蛋白质、脂肪、膳食纤维、多糖、微量元素以及芪类、单萜苷类、三萜类、黄酮类、甾体类等成分。榨油废弃物籽粕、籽皮的主要化学成分的种类差异不大，但相对含量存在差异，其中蛋白质、微量元素、粗多糖含量在牡丹籽粕中较高，脂肪、膳食纤维、丹皮酚的含量在牡丹种皮中较高；单萜苷类成分含量在牡丹籽粕中较高，芪类成分的含量在牡丹种皮中较高。其中，单萜苷类化合物具有抗菌、抗肿瘤、抗炎、保肝、降血糖等的药理作用［52]，芪类化合物具有抗肿瘤［53-54]、抗菌［30]、抗氧化［47]及杀虫、抗炎、抗病毒、保护肝细胞、抗老年痴呆、降血脂、调节免疫力等生理活性［55]，由于它们多样的生物活性而倍受关注。此外，牡丹籽粕中蛋白质和氨基酸含量丰富，具有较大的开发利用价值。

纵观国内外有关牡丹籽及其榨油废弃物籽皮、籽粕的研究成果发现，其化学成分的研究日趋深入，但是提取纯化工艺尚以实验室研究为主，产业化研究有待进一步深入。其未来开发前景包括：①对其活性成分的提纯工艺进行优化，寻求最佳生产工艺；②对其功能性物质组分的药理活性研究，开发研究新药；③原料药及食品、饲料添加剂的开发与应用。总之，牡丹籽的榨油废弃物籽皮、籽粕作为一种含有多种生物活性的天然原料，具有潜在的较大开发利用价值，对这些榨油剩余物开发利用可提高牡丹籽的附加值，延长牡丹籽的产业链。