元宝枫有效成分及其应用研究进展

魏晶晶，赵善廷,2*

(1.西北农林科技大学动物医学院/元宝枫科研产业化研究中心，陕西杨凌 712100；2.国家林业和草原局元宝枫工程技术研究中心，陕西杨凌 712100)

元宝枫(AcertruncatumBunge)是槭树科槭树属植物,其果实为翅果，形状像我国古代“金锭元宝”而得名，果实包括长偏平的果翅和扁圆形的种仁(籽)两部分，果翅向两侧呈直角或钝角展开，每侧果翅长约3 cm，宽约1 cm，种仁外包一层薄的深红色的种皮，直径约0.5 cm，厚度约0.2 cm。元宝枫是我国特有的树种，目前在亚洲的其他地区、欧洲和北美洲也有少量分布，元宝枫在我国主要分布于黄河流域、东北、内蒙古、江苏及安徽等地区[1-2]。元宝枫为落叶乔木，树冠阔圆形，树冠高大，单叶对生，叶呈纸质掌状，多为五裂，春秋季多为红色或黄色，夏季为绿色，因其色彩艳丽多变，果实寓意吉祥，树形高大，所以过去主要作为绿化和景观树种。20世纪70年代以后西北农林科技大学王性炎教授通过国家“八五”、“九五”重点科技攻关林业项目研究发现，元宝枫全身是宝，其种仁内油脂和蛋白质含量都比较高，种皮含单宁达60%，叶中含有黄酮、绿原酸、强心苷等多种活性物质，均具有较高的营养价值、药用价值和广阔的工业发展前景[3]。21世纪初发现元宝枫油中含有比较丰富的神经酸，2011年3月,中国卫生部发布了“关于批准元宝枫籽油和牡丹籽油作为新资源食品的公告”，标志着元宝枫籽油正式成为中国的一种食用油，利用元宝枫种子发展新资源食品和生物质能源已列入国家发展规划中，对元宝枫产业的发展具有非常重要的意义，使元宝枫逐渐成为一种集食用、药用、观赏、生态和工业利用等多种价值于一身的重要资源植物。近年中央民族大学龙春林教授团队与美国相关实验室联合研究发现元宝枫树皮具有更强的抗氧化和抑制肿瘤细胞生长的活性，并且从该植物中首次报道63个化合物，大大丰富了元宝枫的化学成分和药理活性研究[4]。有效成分是植物提供营养和发挥药理药效作用的基础，明确元宝枫叶、籽、皮的有效成分对其营养价值和药理作用及机制的研究有重要意义。本文在系统整理国内外相关文献、资料的基础上，综述元宝枫叶、籽、皮的有效成分、营养价值、药理作用、临床应用及工业生产方面的进展情况，旨在为推进元宝枫籽的深入研究与临床合理应用奠定基础，并提供相关文献数据支撑，推动元宝枫产业的健康可持续发展。

1 元宝枫的有效成分

现代植物化学研究表明，元宝枫叶含有丰富黄酮、绿原酸、强心苷、单宁及超氧化物歧化酶等活性成分；元宝枫果翅含有单宁、黄酮类物质；种仁富含神经酸、植物甾醇、生育酚等生物活性成分。此外，元宝枫叶及种子中均含有较高的矿物质、维生素和氨基酸等营养成分。Gu R等[4]发现元宝枫树皮中含有儿茶素、原花青素B2或B3以及原花青素C1或C2等抗肿瘤活性物质，这为元宝枫“全身是宝”奠定了新的里程碑。本文针对元宝枫叶、籽、皮中的有效成分及药理作用进行综述，为后期元宝枫在药品、食品、保健品及化妆品等方面的深入研究提供参考。

1.1 脂肪酸类

脂肪酸是机体的重要能量来源之一，氧供给充足时，脂肪酸可以分解为CO2和H2O，释放大量能量为机体提供能量，部分脂肪酸还可以发挥生物活性作用。元宝枫中的脂肪酸主要集中在元宝枫种子中,元宝枫种仁含油量高达48%，油质优良，主要为不饱和脂肪酸，其中油酸和亚油酸占脂肪酸总量的60%以上，最为珍贵的是元宝枫油中含有特殊功能性脂肪酸-神经酸，含量高达5%左右。乔谦等[5]对14个不同种源的元宝枫种子脂肪酸组分进行检测与分析,共检测出15种脂肪酸成分,分别为棕榈酸(C16∶0)、硬脂酸(CC18∶0)、油酸(C18∶1)、亚油酸(C18∶2)、 亚麻酸(C18∶3)、花生一烯酸(C20∶1)、芥酸(C22∶1)、神经酸(C24∶1)、棕榈一烯酸(CC16∶1)、十七碳烷酸(C17∶0)、十七碳一烯酸(C17∶1)、花生酸(C20∶0)、花生二烯酸(C20∶2)、山嵛酸(C22∶2)及二十四碳烷酸(C24∶0)。元宝枫籽油不饱和脂肪酸含量非常高，14个种源的不饱和脂肪酸平均含量高达91.47%,其中亚油酸、油酸、芥酸、花生一烯酸、神经酸、亚麻酸平均含量分别为32.97%、25.19%、16.49%、7.90%、5.76%和2.76%，棕榈一烯酸和花生二烯酸相对质量分数均在0.5%以下，部分种源中检测不到。元宝枫籽油中饱和脂肪酸含量低，14个种源平均质量分数仅为8.52%，其中棕榈酸含量较高，14个种源平均含量为4.69%，占饱和脂肪酸总量的50%以上，硬脂酸平均含量为2.30%，十七烷酸、十七碳一烯酸、花生酸、山嵛酸、二十四碳烷酸含量较少。

1.2 酚类

酚类物质是具有独特生理活性和药理活性的天然产物，主要包括酚酸、黄酮及木质素类。黄酮类化合物是元宝枫主要的次生代谢成分之一，具有抑菌、抗肿瘤、抗氧化等药理活性，此前研究认为，元宝枫中的黄酮类成分主要集中在叶中，且量与季节相关，8月时含量达到最高，为5.86%。元宝枫籽中也富含黄酮类化合物，杜振国[6]检测出元宝枫翅果950 mL/L的乙醇提取物中多酚含量为187.80 mg/g，黄酮含量高达64.9 mg/g。张玉伟等[7]在元宝枫种仁700 mL/L乙醇提取物中分离鉴定出了12种化合物，其中黄酮类有8种，分别为槲皮素、山柰酚-3-O-α-L-吡喃鼠李糖苷、槲皮素-3-O-α-L-吡喃鼠李糖苷、槲皮素-3-O-β-D-吡喃半乳糖苷、槲皮素-3-O-α-L-吡喃阿拉伯糖苷、阿夫儿茶素、儿茶素、表儿茶素。Gu R等[4]利用UPLC-QTOF-MS技术，确定了52种用于区分元宝枫不同部位的潜在标记化合物，OPLS-DA投射得分情况表明，儿茶素、原花青素B2或B3以及原花青素C1或C2是元宝枫树皮提取物中的重要代谢产物，提示黄酮也是元宝枫树皮的重要有效成分，这对我们进一步探究元宝枫的价值提供了新视野。

单宁又称为鞣酸，是分子质量在500 u～3 000 u之间的酚类化合物，具有镇静、催眠、止痛、止泻、止血和抗凝血等生物活性，按照结构可将单宁分为水解鞣质、缩合鞣质和复合鞣质三类。目前，鞣质主要来源于植物的树皮和根皮，但由于生长周期长，采集困难；壳斗科植物虽然单宁产量高，但均为水解鞣质，质量相对较低。元宝枫种皮和果翅均含有质优量大的缩合类单宁，高达60.24%，这在植物鞣质中非常罕见[8]。研究显示，元宝枫种仁中的单宁占76.50%，纯度>80%，各项指标均符合国家规定的特级品标准[9]。此外，元宝枫叶中单宁含量也达到11.4%[10]，因此，元宝枫单宁是值得进一步开发利用的优质药用材料。

1.3 绿原酸类

绿原酸又名咖啡鞣酸，是植物在有氧呼吸过程中经磷酸戊糖途径的中间体合成的一类苯丙素类化合物，具有抗炎、抗菌解毒等作用。绿原酸在植物界的分布十分广泛，是许多中药材以及水果蔬菜中的主要有效成分，绿原酸丰富的植物有杜仲(树皮中达5%)、金银花(花中达5%)、向日葵(籽实达3%)、咖啡(咖啡豆中含2%)[11]。国外多从咖啡豆中提取绿原酸，我国多以金银花为原料,提取成本较高，目前我国使用的绿原酸大部分从国外进口。元宝枫叶中绿原酸大量存在，从4月开始到6月，元宝枫中绿原酸的含量逐渐增加，6月达到最高值(4.83%)，为抗炎抗菌药物的开发提供了新资源，值得深入研究[12]。

1.4 蛋白质

蛋白质是生命活动的重要参与者，调节人体的生理功能及维持新陈代谢，机体的所有组成部分都需要有蛋白质的参与。按照来源可以将蛋白质分为植物蛋白和动物蛋白，与动物蛋白相比，植物蛋白具有含量高、脂肪酸含量低、无胆固醇等优点。元宝枫种仁蛋白为完全蛋白，且相对含量高达27.15%，其中谷氨酸含量高达26.15%，甘氨酸含量高达13.9%。此外，元宝枫叶中的总氨基酸含量也达到11.102%,且元宝枫种仁及叶中均含有甲硫氨酸、赖氨酸、缬氨酸等8种人体必需氨基酸,其氨基酸组成合理,为完全蛋白质,含有足够的碱性氨基酸和含硫氨基酸，值得深入研究和进一步开发利用。

1.5 维生素

维生素是人和动物为维持正常的生理功能而必须从食物中获得的一类微量脂溶性维生素，在人体生长、代谢、发育过程中发挥着重要的作用。元宝枫籽油含多种维生素,包括B1、B2、B6、维生素A、维生素E、尼克酸(烟酸)、维生素Ds(胆钙化醇)等，其中尼克酸含量达到4.816 mg/100 g,天然维生素E达125.23 mg/l00 g,为植物油脂之冠，是棕榈油的8.3倍、茶籽油的4.6倍。元宝枫叶中也含有丰富的维生素C、维生素B1、B2及维生素E，其中维生素C含量达到10.4 mg/100 g,维生素E含量达到14.22 mg/100 g。维生素E具有很高的抗氧化活性，对肿瘤的防治及人体健康有良好作用。

1.6 矿物质营养素

矿物质元素是植物体生长发育所必须的营养元素，也是人体生长发育的六大营养要素之一，在机体组织的生长、修复以及免疫代谢和预防疾病的过程中都起着重要作用，矿物质元素的失调会造成骨质疏松、贫血和克山病等许多疾病的发生，严重时更会危及生命。元宝枫籽油含有矿质营养元素钙、铁、锌、镁、锰等，多为人体必需的常量元素和微量元素，元宝枫叶中的矿物质元素含量也达到10.42%。

1.7 其他

除了上述成分外，元宝枫叶中还含有丰富的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、过氧化物酶(peroxidase,POD)及强心苷等生物活性成分，SOD、CAT、POD等均对清除人体内过量的自由基、抗氧化及抗衰老有重要作用。此外，元宝枫种仁还含有少量多糖。

2 元宝枫的营养价值

多项研究表明，植物油脂能调节人体脂质代谢，降低血清中总胆固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)水平，升高高密度脂蛋白-胆固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)水平，预防和治疗高血脂、高胆固醇引发的高血压、冠心病、动脉粥样硬化等心脑血管疾病[13]。元宝枫油中不饱和脂肪酸含量均高于豆油、花生油、核桃仁油、菜籽油和橄榄油，其中亚油酸和亚麻酸含量分别为32.97%和2.76%，提示元宝枫籽油是一种富含亚油酸和亚麻酸的油脂,多项数据显示,植物油中亚油酸和亚麻酸与其抗氧化、增强记忆、免疫调节及降血脂降血糖能力相关[14]。元宝枫籽油中神经酸含量为5.76%，这在植物油中较为罕见，神经酸是神经组织的重要组成成分，对神经系统的生长发育和疾病防治具有重要意义，可以促进神经细胞再生,预防神经细胞衰老[15-16]。

元宝枫籽油中维生素含量达到125.23 mg/100 g，为目前发现植物油中含量最多的，元宝枫叶中也含有较高的维生素E[3]。维生素E作为一种脂溶性维生素,能够促进大脑发育，具有营养保健作用，还能够抑制氧化应激反应,预防冠心病和癌症,已成为当代药品和营养品研究的热点。维生素E可以改善丙烯酰胺(AA)诱导的大鼠胎儿神经元退化[17]。此外，维生素E还被证明能够预防早产儿新生儿脑室内出血的作用[18]。

植物具有脂肪酸含量低、无胆固醇等优点，元宝枫籽及叶中均含有丰富蛋白质，且含有人体必需的8种氨基酸，元宝枫籽在蛋白含量及氨基酸组成上对比常见的巴旦杏仁、榛子仁、核桃仁等存在优势[12]。作为优质食用蛋白新资源，元宝枫蛋白有助于缓解蛋白质资源不足的现状，值得进行大力开发利用。元宝枫的种子富含蛋白质，是理想的食用蛋白质资源。

黄酮类化合物具有抗氧化、抗突变、抗肿瘤、抗菌、抗病毒和调节免疫、防治血管硬化、降血糖等功能，并有毒性低、见效快等特点，长期以来一直是天然药物和功能性食品研究开发的热点。元宝枫中黄酮类如槲皮素，具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎、抗血小板聚集、免疫抑制和心血管保护等多种药理作用[18-19]。山柰酚-3-O-α-L-吡喃鼠李糖苷对神经系统、消化系统、免疫系统等都具有调节作用已经是一些保健食品的标志性成分[20-21]。另外，黄烷类化合物阿夫儿茶素、儿茶素、表儿茶素也是一类优质的天然抗氧化剂，存在于许多水果和茶叶中，其抗氧化保健作用已得到国内外医学、食品和营养界的公认[22]。以上证据均提示，元宝枫籽可以作为营养食品及保健品开发的优质原料。

3 元宝枫的药理作用

现代药理学研究表明，元宝枫多种有效成分对实验动物的神经系统、心血管系统、免疫系统、消化系统、内分泌系统都具有保护作用。如元宝枫叶的提取物具有抗肿瘤、抗氧化、抑制脂肪酸合成酶活力等多种生物活性；元宝枫果翅具有镇痛、抗凝血的功效；元宝枫籽油具有明显的抑制肿瘤细胞生长的作用。除此之外，元宝枫籽还可发挥抗炎、抗菌、抗病毒、抗衰老、改善认知功能等作用。Gu R等[4]等发现元宝枫树皮提取物具有更强的抗肿瘤活性，且不同部位差异成分分析结果表明，元宝枫树皮提取物中主要抗肿瘤活性成分与元宝枫叶提取物不同。

3.1 对神经系统的作用

元宝枫中多种成分与神经系统疾病发生及进展相关。元宝枫单宁能够延长戊巴比妥钠麻醉的小鼠睡眠时间,缩短睡眠潜伏期,起到镇静催眠的作用。此外，元宝枫籽油中的神经酸作为神经系统的重要营养因子，与神经系统发育密切相关,当机体缺乏神经酸时可以引起多种神经系统疾病和某些精神疾病，包括精神分裂症和注意力缺陷症。源于植物油中的神经酸已成为预防和治疗神经系统疾病和相关疾病(包括多发性硬化，肾上腺脑白质营养不良，Zeellweger综合征和Alzhemier's疾病)的重要突破口之一。此外，元宝枫籽及叶中均含有丰富的维生素E，研究显示，脑维生素E缺乏与成年小鼠谷氨酸水平升高和焦虑有关，补充维生素E可以调节神经递质水平，改善血清磷脂转运蛋白缺陷(phospholipid transfer protein-/-，PLTP-/-小鼠的焦虑表型[23-25]。

3.2 对心血管系统的作用

黄酮类化合物具有抗血管硬化、降血糖血压等功能，尤其是对心脏有益，多项证据表明黄酮类化合物具有抗高血压、抗炎和改善心血管疾病的活性。元宝枫籽及叶中总黄酮含量高，元宝枫叶的提取物及元宝枫油均具有明显的凝血作用，治疗低血压疗效明显，剂量比麻黄碱低4倍～6倍[26]。槲皮素可以改善动脉粥样硬化，缺血再灌注损伤，心脏毒性及高血压进程，抑制低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)氧化，扩张内皮依赖性血管，减少黏附分子和其他炎症标志物，在氧化应激条件下对一氧化氮和内皮功能起保护作用，预防神经元氧化和炎症损伤，以及血小板抗凝聚作用[20]。元宝枫叶和籽中均含有斛皮素，元宝枫籽油是一种富含亚油酸和亚麻酸抗凝血的作用，苏建辉等研究显示,植物油中的亚油酸和亚麻酸含量与其降血脂降血糖能力相关，并且有较强清除自由基作用。元宝枫籽及叶中维生素E含量高，研究显示，维生素E摄入量较高者患冠心病风险更低[27]。

3.3 对消化系统和运动系统的作用

元宝枫单宁能够减少小鼠腹泻次数，有明显的止泻作用。朱晶[28]采用元宝枫油干预运动力竭模型大鼠,结果表明,低剂量元宝枫油可明显缓解力竭运动导致的骨骼肌氧化应激损伤。赵燕[29]采用元宝枫油干预运动力竭模型大鼠,结果表明,元宝枫油能够明显延长大鼠力竭运动时间，改善大鼠心脏功能，提高机体的运动能力。

3.4 提高免疫及抗肿瘤作用

元宝枫油干预肉瘤小鼠模型的研究表明，元宝枫油对肉瘤平均抑瘤率为80%，与常用抗瘤药环磷酸胺的抑瘤作用相当,元宝枫油干预腹水型肿瘤模型后结果表明，元宝枫油可以显著延长艾氏腹水瘤小鼠寿命,用元宝枫黄酮预处理肺癌相关的GLC细胞、A549细胞、YIMLC细胞及正常KMB-17细胞，结果表明元宝枫黄酮对YILMC细胞、GLC细胞和A549细胞均具有一定抑制作用，对KMB-17细胞抑制作用较弱。Gu R等[4]等对元宝枫树皮、树枝、树根及叶4个部位的抗肿瘤活性进行对比，发现元宝枫树皮提取物显示出最高的抗肿瘤活性， 且PCA得分图分析结果表明元宝枫树皮抗肿瘤化学成分与元宝枫叶明显不同，儿茶素、原花青素B2或B3以及原花青素C1或C2等可能是抗肿瘤的主要活性成分。

3.5 抑菌、抗炎和抗氧化性

植物多酚及绿原酸类物质对多种菌类均具有抑制作用，是植物体应对外界细菌和病原体侵入的有效武器,此外,黄酮和多酚类都具有很好的抗氧化活性。元宝枫种仁油中含有多种多酚及黄酮类化合物，研究表明元宝枫油耐储存，一次精滤的原油，常温避光下保存3年不酸败变质,对常见的食品腐败菌有强且广泛的抑制作用，特别是对枯草芽孢杆菌、黄曲霉菌及大肠埃希氏菌的抑制作用较好[30]。Chen C Y等[31]和Nio D F等[32]的研究显示,斛皮素能够通过作用于TLR4信号通路改善炎症和氧化应激。

4 元宝枫籽在化妆品开发中的应用价值

利用元宝枫提取物研究开发出的系列元宝枫油护肤霜、护肤液等具有调节肌肤代谢，改善肌肤血液循环以及保护肌肤的功效。因此，可将元宝枫作为开发天然美容化妆产品的优质原料 。

5 元宝枫籽的工业生产价值

元宝枫籽中油酸含量为25.19%,油酸可以作为增塑剂、聚酰胺树脂的原料。在毛纺织中可以用作抗静电剂和柔顺剂。也可以作为农药乳化剂、润滑剂、印染助剂、脱模剂等的原料。此外,油酸的750 mL/L酒精溶液还可以用作除锈剂。

6 展望

元宝枫籽油中含有亚油酸、亚麻酸等多不饱和脂肪酸,具有辅助降血脂、降血压的作用。神经酸可以促进神经系统发育，减缓多种神经精神疾病的发病进程。 维生素E可以调节神经递质水平，改善压力、焦虑模型小鼠的焦虑抑郁状态。元宝枫籽中黄酮及酚类具有抗菌、抗炎、抗氧化作用，且具有抗疲劳、抗氧化、抗衰老、抗癌等作用，是一种极具深入开发和利用价值的优质天然“药食两用”资源，可广泛用于营养健康食用油、保健食品领域，又可用于神经系统、心血管系统及抗炎、抗菌、抗癌、抗衰老等相关药物的开发。元宝枫籽中油酸及单宁又可广泛用于工业生产中。综上所述，元宝枫籽具有极大的开发利用价值，它是集医疗、保健及工业生产于一身的纯天然优质资源，还有待于进一步开发利用。