核桃分心木化学成分及功能活性研究进展

洪茜茜，叶永丽，张银志，孙秀兰，耿树香，徐德平*

（1.江南大学食品学院，江苏无锡214122；2.云南省林业科学院，云南昆明650201）

核桃分心木（Diaphragma juglandis Fructus），属于核桃果实的木质隔膜，简称分心木，又称核桃隔膜、核桃瓣膜，呈薄片状，多弯曲体、质脆、体轻、易折断。传统中医学认为，分心木味苦、涩，性平，具有健脾固肾、固涩收敛、利尿清热等功效[1-2]，常用于遗精、尿频、带下、淋病、尿血以及暑热泻痢等疾病的治疗[3]。作为传统药物之一，分心木常被用来补肾驱寒，或按一定比例与石榴外皮配比用于染发、染布[4-5]；在伊朗传统医学中，常被用于治疗糖尿病[6]。近些年来，研究者们对分心木的研究主要集中在成分提取鉴定分析和功能活性评价两个方面，已提取出黄酮类、酚酸类以及醌类等物质，并测定了部分成分的含量[7-10]。此外，体内外研究发现分心木除了传统的补肾作用外，还具有抗氧化、抗菌[11]、抗炎[12]以及抗肿瘤[13]等作用，可用于保健食品、医药等相关领域的产品开发。

核桃分心木资源丰富，但其主要用于工业，如制作燃料或者与核桃壳烧制成活性炭，利用率不高，造成了资源的浪费。本文总结了核桃分心木的化学成分和功能活性，并分析了以分心木为主要原料的产品研发的可行性，以期为分心木的进一步研究和深加工提供参考，增加核桃资源附加值和经济收益。

1 化学成分

现代研究结果表明，分心木含有多糖、黄酮、酚类、皂苷、粗脂肪、粗蛋白及氨基酸等物质，含量分别为2.48%～5.4%[14-15]、2.54%～9.09%[16]、2.39%～3.54%[17]、1.86%～5.98%[18]、1.35%～3.12%、1.09%～2.02%、1.00%～3.21%[19]。于文蛟等[10]以没食子酸为对照品测定采自新疆伊犁巩留、阿克苏、和田的核桃分心木多酚含量，分别为1.12%、0.88%、0.63%。耿树香等研究发现核桃分心木产地不同其黄酮含量有所差异[20]；分心木的黄酮含量随海拔升高而增加[19]。这可能是因为生态环境随海拔升高而恶化，从而刺激了次生代谢产物的生成。另有研究表明，分心木总黄酮含量与外表颜色深浅无关；总皂苷含量则不同，颜色越深含量越低[21]。

分心木单体活性成分主要为黄酮类、酚酸类、木脂素类、醌类以及甾体类等，详见表1。其中，黄酮类化合物（2S，3S）-花旗松素-3-O-α-D-阿拉伯呋喃糖苷和（2S，3S）-花旗松素-3-O-α-L-a-阿拉伯呋喃糖苷是一对同分异构体，其苷元、成苷位置以及糖的种类均相同，仅在糖的绝对构型上有差异。苷元、成苷位置相同，糖基分别为吡喃型和呋喃型阿拉伯糖的黄酮苷类化合物在同一植物中较常见[22-24]，而在分心木中发现的这对异构体较为少见，其结构的完整鉴定扩大了黄酮类化合物的生物多样性。木脂素类化合物南烛木糖甙lyoniside 和nudiposide 亦是一对异构体。

表1 核桃分心木中的化学成分Table 1 Chemical composition of Diaphragma juglandis Fructus

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2 功能活性

2.1 抑菌作用

众多研究表明，从植物、动物和微生物中提取的各种多糖以及多酚类化合物具有抑菌活性，通过破坏细菌细胞壁和细胞膜来发挥杀菌作用。核桃分心木的水溶性多糖（polysaccharide fraction isolated from Diaphragma juglandis Fructus，DJP-2）可以显著抑制革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的生长，且呈现剂量依赖性（0.2 mg/mL ～1.2 mg/mL）。抑菌活性大小为：金黄色葡萄球菌＞铜绿假单胞菌＞大肠杆菌＞粪肠球菌[11]。高效液相色谱分析得核桃瓣膜中多酚类物质，主要为没食子酸、原儿茶酸、绿原酸、儿茶素、芦丁以及鞣花酸，能够有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长，且抑菌效果随浓度增加而增强，最低抑菌浓度均为59.0 μg/mL[34]。

此外，闫艳华等[39]对比分析了经不同溶剂提取得到的分心木粗提物的抑菌效果。结果显示，提取溶剂不同粗提物的抑菌效果存在差异，抑菌能力为甲醇提取物＞乙醇提取物＞水提物＞石油醚提取物，且抑菌能力随有机溶剂浓度缩小而降低。也有研究发现乙酸乙酯萃取层的抗菌谱比正丁醇萃取层窄；分离自这两个萃取层的单体化合物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、白色念珠菌以及黑曲霉这5 种菌表现为不一样的抑菌效果。酚酸类化合物抑菌活性最强，特别是没食子酸乙酯，黄酮类良好，萘酮苷类次之，二氢吐叶醇苷类最弱；黄酮类化合物成苷前后抑菌活性有所差异；苯酚成苷比成醛的抗菌谱窄[27]。结构类似的化合物不一定具有类似的抑菌活性，同一化合物并非都会抑制所有同性质菌的生长，说明化合物的抑菌活性除了与自身结构和菌种性质有关，还存在其它的影响因素，这需要进一步研究才能准确把握抑菌机制。

2.2 抗氧化、抗衰老作用

自由基是一个或多个含有活性分子的未配对电子，破坏核酸、蛋白质、碳水化合物和脂质，导致包括早期衰老、癌症和动脉粥样硬化在内的多种疾病。抗氧化剂可以清除这些自由基，通过最终减少氧化应激来防止细胞损伤，从而对人体健康产生有益的影响。探索天然抗氧化剂及其在人体健康中的作用是一个新兴的领域。一些生物来源，如药用植物、蔬菜、香料和水果，已被评估为潜在安全的天然抗氧化剂的来源[40]。核桃分心木中含有的黄酮、酚酸类等化合物赋予其显著的抗氧化能力。研究发现，核桃分心木的粗提物、纯化的多糖、多个单体化合物可以清除ABTS+·、DPPH·、羟基自由基（hydroxyl radical，OH·）、超氧阴离子自由基（superoxide radical，O2-·）、过氧化氢（hydrogen peroxide，H2O2）等[41]，还原Cu2+、Fe2+等离子[11，27]，延缓亚油酸酸败[42]，抑制大鼠肝组织匀浆自发性脂质过氧化[17]，表明其具有显著的体外抗氧化能力，且存在明显的量效关系。综合分析结果显示，含羟基的黄酮类和酚酸类单体化合物抗氧化能力明显优于其它物质。小鼠体内实验（指标：体重、脏器系数、小鼠肝脏和血清中超氧化物歧化酶活力和丙二醛含量）与体外实验互相印证了分心木酚酸类物质高效的抗氧化能力[17]。另有研究发现，分心木的黄酮类化合物可以使D-半乳糖诱导后的衰老小鼠脑组织的不饱和脂肪酸含量较之模型组有明显增加，尤其是二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸，可抑制小鼠的衰老[43]。

2.3 镇静催眠作用

据报道，在世界范围内，大约9%～15%的总人口患有失眠并伴有白天症状[44]。通常使用药物治疗失眠，但这类药物会带来诸如过量中毒、耐受性和成瘾性等弊端。长期使用处方药（如苯二氮卓类药物）会导致习惯化和戒断症状[45]。面对这些限制，人们倾向于寻求天然药物来治疗或减轻失眠症状。中草药是最受欢迎的治疗失眠的中药疗法之一[46-47]，其含有的黄酮、多糖类、木脂素类等成分均有镇静催眠的作用[48]，故含有此类成分的分心木可能在镇静催眠方面具有良好的疗效。赵焕新[30]发现分心木能缩短戊巴比妥钠诱导的小鼠入睡潜伏时间、延长睡眠持续时间、趋势性降低小鼠自主活动，具有一定的镇静催眠活性。分子水平研究显示，分心木提取物通过增加脑内相关神经递质γ-氨基丁酸的含量、降低去甲基肾上腺素和多巴胺的含量发挥镇静催眠的功效，与阳性药地西泮的作用趋势一致[30]。另有研究发现分心木醇提物和水提物镇静催眠效果有所差异，与水提物相比，醇提物能显著缩短睡眠潜伏时间，并与戊巴比妥钠协同作用提高睡眠发生率，大幅度延长睡眠时间[49]。上述研究为分心木应用于治疗失眠提供了理论支持，为其后续的保健品开发、镇静助眠功效的临床应用奠定了一定基础。

2.4 降血糖作用

2 型糖尿病是一种代表性的长期代谢性内分泌疾病，会导致许多严重的健康问题，包括心脏病、中风、糖尿病视网膜病变、肾功能衰竭等[50]。分心木中的水溶性多糖DJP-2 在体外剂量依赖性地抑制α-淀粉酶和α-D-葡萄糖苷酶的酶活，降低链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠的血糖，体内外实验表明其对餐后高血糖有良好的调节作用。此外，DJP-2 还能有效地抑制晚期糖基化终产物形成的3 个阶段，有助于DJP-2 应用于氧化应激和年龄相关的各种疾病的治疗[51]。程艳刚等[52]发现分心木总黄酮亦可显著竞争性抑制这两种酶的酶活，且对二者的抑制作用是可逆抑制，可开发成治疗糖尿病的药物，增加其价值。有研究发现分心木水提物和乙醇提取物可分别调节链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠[6]以及四氧嘧啶诱导的糖尿病大鼠[53]的血糖水平，抑制肝损伤，减轻血脂异常参数，表明分心木是一种潜在的降血糖剂，且在一定程度上可以预防糖尿病患者常见的心血管并发症。

2.5 抗肿瘤、免疫增强作用

核桃分心木的提取物以及所分离的部分单体化合物，与抗肿瘤作用密切相关，因此推测其具有抗肿瘤、免疫增强的作用。水溶性多糖DJP-2 能有效抑制人肝癌细胞HepG-2 和人胃癌细胞BGC-82 的增殖，显著增强吞噬作用；刺激一氧化氮、肿瘤坏死因子-α和白细胞介素（interleukin，IL）（IL-6 和IL-1β）的产生，并以剂量依赖的方式促进其相应的mRNA 表达[54]。分心木水提物在一定浓度范围（50 μg/mL～400 μg/mL）内，对人直结肠癌细胞HCT-116d 增殖抑制效果显著，且该效果呈剂量依赖性，其IC50值为（208.78±4.22）μg/mL，与结肠癌临床一线化疗药物5-氟尿嘧啶有协同作用[13]；分心木水提物和醇提物均能显著抑制小鼠体内宫颈癌细胞（U27）的生长，抑瘤率分别为48.8%和30.5%，而且通过苏木精-伊红染色显微镜下的组织学形态发现水提物的活性比醇提物强[16]。单体化合物4，8-二羟基-1-四氢萘酮明显抑制人乳腺癌细胞MCF-7 和人口腔鳞癌细胞BHY 的生长增殖，其通过半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶caspase-3 通路来诱导MCF-7 细胞的凋亡[55]；胡桃醌对HepG-2 和人骨髓性白血病细胞HL-60 的增殖细胞具有明显的抑制作用[56]，对于人胃癌细胞MGC-803、人肺癌细胞A549、人骨髓性白血病细胞K562 和人宫颈癌细胞HeLa 均有较好的细胞毒性[57]。

2.6 其它作用

核桃分心木中的黄酮类、酚酸类、醌类以及甾体类等化合物使其具有上述功能活性外的其它功能。分心木中的没食子酸、没食子酸乙酯和（+）-去氢催吐萝芙木醇在25 μmol/L 浓度时抑制了脂多糖刺激的RAW 264.7 细胞的一氧化氮的产生，表明分心木具有抗炎作用，可用于治疗炎性相关疾病[58]。分心木水提物可以显著增加旷场实验中小鼠穿越方格数和后肢直立次数，降低水迷宫实验中逃避潜伏期时所用时间，表明其能改善小鼠记忆力，提高运动探究能力[59]。

3 应用

目前，分心木应用于食品行业常常作为保健茶、酒、醋、汤料以及着色剂等原料，发挥其健脾补肾、利尿消肿、改善肾虚、降血糖血脂、抗氧化、抗衰老及抗疲劳等作用；在医药方面，分心木则常与其它中草药复配，协同作用，或者利用其抑菌作用制成阴道栓；另外，分心木改善黑色素沉积的功能使其可应用于化妆品行业，可作为枕头填料发挥镇静助眠作用，还可制成猫砂、燃料、活性炭、环保涂料、染料等，提高分心木利用率，拓展以核桃分心木为原料的产品市场，具体见表2。

现如今分心木一般以原料或者粗提物应用于食品医药行业，功能定位宽泛而不够精准。后续研究应针对分心木有效功能成分的明确，其作为功能性食品基料添加到食品中，开发出具有特定功能的食品；且可与其它中药功能成分复配直接制成胶囊类药物，解决中药复配煎煮麻烦耗时、不便携带的弊端。

表2 核桃分心木产品开发Table 2 Product development of Diaphragma juglandis Fructus

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4 展望

核桃分心木具有抗氧化、抗衰老、抑菌、降血糖以及抗肿瘤等多种生理活性，具有广阔的市场前景和经济价值。我国核桃分心木资源丰富，为其工业化开发提供了物质基础。但分心木的产业化开发仍面临着提取工艺落后、纯化工艺不足、市面产品多直接以分心木为原料的问题。综上所述，为了提高核桃分心木在市场上的利用率，需从以下几个方面继续努力：（1）解决分心木与壳分离的技术问题，提高原料的采集率；（2）加大提取纯化以及稳定性加工的生产工艺研究，提高功能成分的产量和质量；（3）目前的功能研究对象多为分心木粗提物，应对单体化合物的功效进行研究，确定其开发价值；（4）理清分心木功能组分各功效的作用机制，进一步阐明协同或拮抗作用；（5）研发产品的多样性，满足市场及消费者的需要。

如今，追求原生态健康生活理念的人越来越多，因而天然产物生物活性成分的开发越来越迫切。开发分心木的潜在价值会受到越来越多研究者的青睐，进而可以对其进行综合开发，以扩大产业领域，增加经济效益。