基于本草学和现代研究的胡桃属废弃资源开发模式探究
2021-06-24陶爱恩陈颖志赵飞亚夏从龙钱金栿
陶爱恩,黄 茜,陈颖志,赵飞亚,夏从龙,钱金栿*
1.云南大学旅游文化学院,云南 丽江 674199
2.大理大学药学与化学学院,云南 大理 671000
3.云南省高校滇西道地药材资源开发重点实验室,云南 大理 671000
胡桃属JuglansL.为胡桃科(Juglandaceae)多年生木本植物,为我国重要的经济、药用、食用和观赏植物。《中国药典》2015年版收载胡桃Juglans regiaL.的干燥成熟种子(核桃仁)作为药用,有补肾、温肺、润肠之功[1]。核桃在中国有2000 多年的栽培历史,被称为木本油料、铁杆庄稼,是中国开发山区林业生产的重要经济树种。我国25 个省、市、自治区均有分布,以云南、山西、陕西、河北等省最多。核桃全身是宝,除核桃仁被药典收载使用外,其余部位包括核桃枝皮、核桃叶、核桃青皮(外果皮、青龙衣)、核桃分心木、核桃花、核桃壳(内果皮)均可作为药用[2],对泌尿系统结石、慢性气管炎、皮炎、湿疹和痢疾等疾病有很好的疗效[3]。《中华本草》记载桃枝皮(楸皮)具有清热燥湿、泻肝明目等功效,主湿热下痢、常下黄稠、目赤肿痛、迎风流泪和骨结核;《全国中草药汇编》记载核桃叶具有解毒,消肿之功,可用于象皮种、白带过多、疥癣。而分心木具有涩精缩尿、止血止带、止泻痢之功,用于遗精滑泄、尿频遗尿、崩漏、带下、泄泻、痢疾等症;《山东中草药手册》记载核桃青皮具有止痛、止咳、止泻、解毒、杀虫之功,主要用于脘腹疼痛、痛经、久咳、泄泻久痢、痈肿疮毒、顽癣、秃疮、白癜风等疾病;核桃花为核桃花柱,又称核桃纽、长寿菜、龙须菜,在民间可作为食材,《重庆草药》记载其泡酒可除疣;核桃壳在民间验方中煮水可治疗胃溃疡和咽炎等。其主要含有皂苷、黄酮、醌类等化学成分,具有抗氧化、抗菌、调脂、抗肿瘤等药理活性[4],开发潜力巨大。
近年来,随着许多省份将核桃作为地方促进农民增收的主导产业之一,种植面积广阔。然而,在应用上核桃仁是核桃的主要应用部位,为我国40余种中成药、80 余种中药处方和110 余种国产保健食品的主要原料,其次还为多种休闲食品和食用油的重要原料,产业化程度已经非常成熟。但其余部位在种植、生产和加工过程中基本全部被作为废弃物丢弃,这些部位长期的堆积、腐烂、变质,本身存在的化感物质严重破坏了土壤结构和植物多样性,产生有毒物质,对环境造成了严重的污染。开展核桃废弃部位产业化开发关键技术研究已经成为非常迫切的问题。本研究主要在胡桃属植物的本草应用和现代研究进行系统梳理分析的基础上,对其废弃资源的开发模式与策略提出探讨,以期为后期其废弃部位开发利用提供参考。
1 胡桃属植物的本草应用
核桃使载于《博物志》,张骞使西域还,乃得胡桃种,故以胡羌为名[5],首次以胡桃记载于《神农本草经》“不得多食之,记日月,渐渐服食,调经络气,润血脉,黑人鬓发、毛落生也”;其后《七卷食经》记载“其味甘,温,去积气”;《食疗本草》记载“能除风,另人能食,通经脉,润血脉,黑发......常服,骨肉细腻光润,能养一切老痔疾”;《本草拾遗》记载“其味甘,平,无毒,食之令人肥健壮,润肤黑发,去野鸡病”;《日华子本草》记载“其能润鸡肉,易发”;《开宝本草》记载“可用于痔疮,拔白须发,多食利小便,去五痔”;《本草纲目》“胡桃壳,烧存性,入下血、崩中药”,《本经逢原》“核桃壳可治疗乳痈”。上述结果表明核桃自我国古代就开始种植,并且作为药用。
2 胡桃属植物的现代应用
胡桃属植物在现代应用中除核桃仁外,其余部位均有应用。《本草求原》记载“核桃壳能通郁结”;《重庆草药》记载“核桃花泡酒可除疣”;《贵州草药》记载胡桃枝可杀虫解毒;《山西中草药》记载“核桃枝可治食管癌、乳腺癌、胃癌、淋巴系统肿瘤”;《甘肃中草药手册》记载“胡桃枝皮具有清热燥湿、泻肝明目,主治湿热下俐,妇女白带,目赤、肿痛,迎风流泪等症”。《陕甘宁青中草药选》记载“胡桃枝皮具有清热燥湿,止痛,名目。主泊肠炎,喇疾,湿热带下,急性结膜炎”;《方脉正宗》记载“核桃青皮可治水痢不止”;《中华本草》记载“核桃花具有除疣作用”。《卫生部药品标准中药材》记载核桃青皮具有止痛,解毒消肿之功,用于治疗胃腹疼痛、水痢、痈肿疮毒、顽癣。《黑龙江省中药材标准》记载“核桃青皮具有清热消肿、敛疮之功,用于治疗疮疖、脓肿和皮肤病”。《维吾尔药材标准》记载“核桃青皮具有抗癌、定痛、止痒杀虫之功,用于治疗各种癌症和胃脘痛症,外用治疗神经性皮炎”。通过查阅《卫生部药品标准中药成方制剂》《中国药典》《国家中成药标准汇编》《新药转正标准》《注册标准》《国家药监局单页标准》《外科学讲义》等收载中药方剂的相关著作,发现核桃枝皮为复方木鸡冲剂、复方木鸡合剂、复方木鸡颗粒的主要原料,该制剂能提高T淋巴细胞的免疫活性及巨噬细胞的吞噬能力,对甲胎蛋白有选择性的抑制作用,对肿瘤细胞有直接杀伤和抑制作用,用于甲胎蛋白低浓度持续阳性,慢性活动性肝炎及早期或中期原发性肝癌;核桃壳(烧灰存性)为“简易圣灵丹”的主要原料,主治杨梅初起;分心木为“清宫寿桃丸”的主要原料,主要用于补肾生精、益元强壮。用于肾虚衰老所致头晕疲倦、记忆力衰退、腰膝酸软、耳鸣耳聋、眼花流泪、夜尿多、尿有余沥等症。综上所述胡桃的壳、花、青皮、楸皮、枝并非废弃物,主要可能是由于产业化水平滞后导致。
3 胡桃属废弃部位主要化学成分研究
目前针对胡桃属植物废弃部位主要化学成分的研究集中在壳、青皮、分心木、枝皮、花和叶,其化合物为皂苷、黄酮、醌类、酚酸、酯类、二芳基庚烷类、多糖等。
3.1 皂苷及其衍生物
常仁龙等[6]从核桃楸Juglans mandshuricaMaxim叶中分离纯化得到β-谷甾醇(1);令狐晨[7]从核桃J.regiaL.分心木中分离纯化得到Jugnaphtalenoside A(2);杨明珠等[8]从核桃分心木中分离纯化得到齐墩果酸(3);殷田田等[9]从核桃青皮中分离纯化得到熊果酸(4);卢四平等[10]从核桃壳中分离纯化得到菜油甾醇(5);张建斌[11]从核桃青皮(青龙衣)分离纯化得到β-胡萝卜苷(6)、白桦脂酸(7)、泰国树脂酸(8)、羽扇豆醇(9)、24-羟基-羽扇豆醇(10)。结果见图1。
图1 皂苷类化合物的结构Fig.1 Structure of saponins
3.2 黄酮及其衍生物
彭友伦等[12]从漾濞泡核桃J.sigillataDode 壳中分离纯化得到二氢槲皮素(11);林君阳[13]研究表明该属植物叶中含有甜味化合物二氢黄酮苷(12);陆瑶[14]从核桃花分离纯化得到槲皮素苷(13)、槲皮素-3-O-β-D-木糖苷(14)、异槲皮苷(15)、槲皮素-3-O-β-D-阿拉伯糖苷(番石榴苷)(16)、槲皮素-7-O-β-D-葡萄糖苷(17)、山柰酚-7-O-β-D-葡萄糖苷(18);常仁龙等[6]从核桃楸叶中分离纯化得到山柰酚(19)、槲皮素(20)、山柰酚-3-O-β-D-半乳糖苷(21)、山柰酚-3-O-β-D-葡萄糖苷(22)、槲皮素-3-O-β-D-半乳糖苷(23)、淫羊藿苷C(24);贾忠等[15]从核桃花中分离纯化得到山柰酚-3-α-L-吡喃阿拉伯糖苷(25)、山柰酚-3-O-α-L-鼠李糖苷(26);景援朝[16]从核桃分心木中分离纯化得到儿茶素(27)、槲皮素-3-O-(6′′-没食子酰基)-β-D-半乳糖苷(28);胡钰[17]从野核桃J.cathayensisDode 叶中分离纯化得到槲皮素-3-O-吡喃葡萄糖苷(29);杨明珠等[18]从核桃分心木中分离纯化得到柚皮素(30);赵焕新等[19]从核桃分心木中分离纯化得到紫杉叶素-3-O-α-L-呋喃阿拉伯糖苷(31)、槲皮素-3-O-(4″-O-乙酰基)-α-L-鼠李糖苷(32);韩艳春[20]从核桃分心木中分离纯化得到5,7,8,3′,4′-黄酮醇-3-O-α-D-鼠李糖苷(33);朱青梅[21]从核桃分心木中分离纯化得到异樱花素(34);杨犇[22]从核桃花中分离纯化得到芦丁(35);宋倩[23]从核桃壳中分理纯化得到5-羟基-4′-甲氧基-7-甲基黄酮(36);司传领等[24]从核桃楸树皮中分离纯化得到短叶松素(37)、花旗松素(38)、蛇葡萄素(39)、杨梅素(40)、阿福豆苷(41)、紫云英苷(42)、杨梅苷(43);王宗芳[25]从野核桃叶中分离纯化得到5,7,8,4′-四羟基黄酮(44);王丹[26]从核桃分心木中分离纯化得到金丝桃苷(46)。林君阳[13]从山核桃青皮中分离纯化得到乔松酮(47)、黄卡瓦胡椒素(48)、5-羟基-4′,7-二甲氧基黄烷酮(49)、5-羟基-6,7-二甲氧基黄烷酮(50)。结果见图2。
图2 黄酮类化合物结构Fig.2 Structure of flavonoids
3.3 醌类及其衍生物
胡钰[17]从野核桃叶中分离纯化得到2-乙氧基胡桃醌(51)、胡桃醌(52);杨明珠等[8]从核桃分心木中分离纯化得到大黄素(53);王丹[26]从核桃分心木中分离纯化得到4,8-二羟基-1-四氢萘醌(54);李冬梅等[27]从漾濞泡核桃青皮中分离纯化得到5,8-二羟基-4-甲氧基-α-四氢萘醌(55)、核桃酮(56)、4,5-二羟基-α-四氢萘醌(57)、4,5,8-三羟基-α-四氢萘醌(58)、5-羟基-4-甲氧基-α-四氢萘醌(59)、5-羟基-2-甲氧基-1,4-萘醌(60);张建斌[11]从核桃青皮(青龙衣)分离纯化得到2-丙氧基核桃醌(61)、4-甲氧基-α-四氢萘醌-5-O-α-葡萄糖苷(62)、4,5-O-异丙叉基-α-四氢萘醌(63)、4-甲氧基-α-四氢萘醌-5-O-α-葡萄糖苷(64);杨犇[22]从核桃花絮中分离纯化得到4,5,8-三羟基-α-萘满酮5-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(65)、4,5-二羟基-α-萘满酮4-O-D-吡喃葡萄糖苷(66);石建辉[28]从核桃楸皮中分离纯化得到8-羧基蒽醌-1-羧酸(67)、3,3-双胡桃醌(68)、3,6′-双胡桃醌(69)、环三胡桃醌(70)。结果见图3。
图3 醌类化合物结构Fig.3 Structure of quinone compounds
3.4 酚酸、醛及其苷类化合物
张建斌[11]从核桃青皮(青龙衣)分离纯化得到琥珀酸(71)、丁香酸(72)、二氢红花菜豆酸(73);石建辉[28]从核桃楸树皮(枝皮)中分离纯化得到香草醛(74)、香草酸(75)、没食子酸(76)、丁香酸(77),王丹等[26]从核桃分心木中分离纯化得到原儿茶酸(78)、对羟基苯甲酸(79),景援朝[16]从核桃分心木中分离纯化得到原儿茶酸(80);何春梅等[29]研究表明核桃壳中分离纯化得到咖啡酸(81);刘传水等[30]从核桃的种皮中分离纯化得到红景天苷(82)、(6S,9S)-长寿花糖苷(83);彭友伦等[12]从漾濞泡核桃中分离纯化得到酚苷类化合物它乔糖苷(84);李冬梅等[27]从漾濞泡核桃青皮中分离纯化芥子醛(85)。结果见图4。
图4 酚酸类化合物结构Fig.4 Structure of phenolic acid compounds
3.5 二芳基庚烷类化合物
Liu 等[31]从核桃核桃壳中分离纯化得到胡桃素(86)、胡桃素B(87)、李冬梅等[32]从漾濞泡核桃中分离纯化得到枫杨素(88);Liu 等[33]从核桃分心木中分离纯化得到 jugeathayenin A(89)、myrieatomentogenin(90)。结果见图5。
图5 二芳基庚烷类化合物结构Fig.5 Structure of diarylheptane compounds
3.6 其他类化合物
吴威等[34]从山核桃壳中分离纯化得到(7R,8S,8R)-4,4′,9-trihydroxy-7,9′-epoxy-8,8-lignan(91)、carayensin-A(92)、carayensin-B(93)、carayensin-C(94)、(E)-3-[(2S,3R)-2,3-dihydro-2-(4′-hydroxy-3'-methoxyphenyl)-3-hydroxyl methyl-7-methoxy-1-beneo[b]furan-5-yl]-2-propenal(95)、(E)-3-(2R,3S)2,3-dihydro-2-(4′-hydroxy-3′-methoxyphenyl)-3-hydroxymethyl-7-methoxy-1-benzo[b]furan-5-yl]-2-propenal(96)、evofolin-B(97)、ligballinol(98)、3-(4′-hydroxy-3′-methoxyphenyl)-2-propenol(99);胡钰[17]从野核桃J.cathayensis叶中分离纯化得到6,7-二羟基香豆素(100);Meng 等[35]从核桃分心木中分离纯化得到多糖DJP-2,从核桃中分离纯化得到均一多糖WKPP-70-1-1[36]。此外核桃花絮、壳和叶中含有挥发油,含有许多的醇和酯类化合物,如愈创木醇、茅苍术醇、α-松油醇、苯甲酸叶醇醋、叶醇。结果见图6。
图6 其他类化合物结构Fig.6 Structure of other compounds
4 胡桃属植物废弃部位的主要药理活性
4.1 抗氧化作用
抗氧化活性是核桃属植物的一个主要活性,主要与其酚酸类和黄酮类成分有关。令狐晨[7]表明核桃分心木中总皂苷、总黄酮和总多糖均具有较好的DPPH 自由基、羟基自由基、超氧阴离子自由基清除能力,并在一定质量浓度范围量效关系;郑忠培[37]研究表明核桃楸树皮中,以黄酮类化合物为主的化学成分,具有较高的抗氧化活性,可对机体的氧化产生抑制作用,降低机体过氧化氢(H2O2)以及丙二醛(MDA)含量;汤慧民等[38]研究表明核桃壳多糖对羟基自由基和超氧阴离子自由基均表现出较好的清除能力,且在一定范围内对二者的清除作用呈现良好的量效关系;Labuckas等[39]研究表明核桃总酚具有抗氧化能力;Liu 等[33]表明核桃分心木中总黄酮提取物有抗衰老作用。
4.2 抗菌作用
Oliveira 等[40]研究表明核桃壳水提物具有抗革兰阳性菌作用,多糖DJP-2 有明显的抗菌作用。刘安军等[36]表明均一多糖WKPP-70-1-1 对大肠杆菌有抑菌作用;杨霞等[41]研究表明胡桃醌对马尾松溃疡病具有抗菌作用;吴莹等[42]研究表明核桃青皮总酚和总黄酮具有抗菌活性;Fernandez-Agulló等[43]表明核桃壳提取物具有抗革兰阳性菌的作用;尉芹等[44]研究表明核桃壳总酚具有抑菌作用。林君阳[13]研究表明核桃青皮中化合物5-羟基-6,7-二甲氧基黄烷酮、乔松素在供试质量浓度为0.1 mg/mL 时对玉米大斑病菌孢子萌发的抑制率均在90%以上,对水稻稻瘟病菌孢子萌发的抑制率在90%以上;化合物2,6-二羟基-3-苯基-4-甲氧基苯并呋喃苯丙烯酮对玉米大斑病菌和水稻稻瘟病菌孢子萌发的抑制率分别为95.8%。
4.3 抗肿瘤作用
王宗芳[25]研究表明化合物3-羟基环丁基羧酸、5,7,8,4′-四羟基黄酮具有抗肿瘤活性;高杨等[45]研究表明核桃青皮提取物能抑制胃癌细胞增殖和转移,其机制可能与调控白介素-6(IL-6)/Recombinant Signal Transducer And Activator Of Transcription 3(STAT3)的表达有关;张仲卫[46]表明核桃青皮中没食子酸对食管癌细胞系的增殖有抑制作用;令狐晨[7]研究表明核桃分心木具有抗肿瘤作用,主要单体化合物为苯二甲酸二甲酯、槲皮苷、Jugnaphthalenoside A。郑莹等[47]研究表明核桃楸皮中总黄酮具有抗肝SMMC-7721 肿瘤细胞作用;吴威等[34]从山核桃壳醇提物中分离的得到的化合物carayensin-B、(E)-3-(2R,3S)-2,3-dihydro-2-(4′-hydroxy-3′-methoxyphenyl)-3-hydroxymethyl-7-methoxy-1-benzo[b]furan-5-yl]-2-propenal 的中、高剂量给药组表现出显著的抑制人结肠癌细胞HT-29 和人结肠癌细胞 HCT-116 增殖的活性,化合物(7R,8S,8R)-4,4′,9-trihydroxy-7,9′-epoxy-8,8-lignan、carayensin-B、(E)-3-(2R,3S)-2,3-dihydro-2-(4′-hydroxy-3′-methoxy phenyl)-3-hydro xymethyl-7-methoxy-1-benzo[b]furanyl]-2-propenal、3-(4′-hydroxy-3′-methoxyphenyl)-2-ropenol 表现出较强的抑制人乳腺癌细胞MCF-7 的增殖作用,且抑制作用与给药剂量成明显的正性相关。欧阳瑾等[48]等研究表明核桃青皮提取物对鼠Lewis 肺癌的生长有明显的抑制作用;殷田田等[9]研究表齐墩果酸对人肝癌HepG-2 细胞的增殖显示了较强的生长抑制活性。
4.4 其他作用
王丹[26]建立脂多糖(LPS)诱导RAW264.7 细胞炎症模型,对核桃分心木中单体化合物抑制细胞炎症因子NO 表达进行研究,结果表明没食子酸、4,8-二羟基-1-四氢萘醌、(+)-去氢催吐萝芙木醇、槲皮素、2-乙氧基胡桃醌和胡桃苷A 对于炎症模型NO 的表达具有显著的抑制作用。张坤等[49]等研究表明山核桃叶总黄酮苷元具有明显的抗炎镇痛作用;李煦等[50]研究表明脱脂核桃粉乙醇提取物具有较好的体内外的降血压作;姚焕英等[51]研究表明具胡桃苷具有抗消化道溃疡等作用,而胡桃醌具有治疗便泌、头癣、牛皮癣等作用;金晟等[52]研究表明核桃油具有抗肝损伤的作用。纪学师等[53]研究表明核桃仁对CCl4 所致大鼠急性肝损伤有保护作用;杜侃莹[54]研究表明核桃多肽具有降血糖作用;李丽等[55-56]研究表明核桃蛋白与多肽均表现出一定降糖活性,并且核桃多肽的活性优于蛋白。陈阳等[57]研究表明山核桃叶总黄酮苷元对四氧嘧啶诱导的高血糖动物有明显的降低血糖及血清果糖胺和增加小鼠体质量的作用,但对正常动物血糖和体质量基本无影响。
5 胡桃属植物资源综合开发路径分析
本研究对核桃非药用部位的本草应用、开发应用和现代研究进行综合分析,通过本草研究发现,胡桃壳、胡桃花、胡桃枝、青龙衣、胡桃楸皮均有药用记载,可用于乳痈、郁结、除疣、肿瘤、绦虫、迎风流泪、细菌性摘疾、骨结核等疾病。现代研究表明核桃废弃资源中主要含有黄酮、酚酸、醌类、皂苷、多糖,主要具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤等活性,针对各种药效均已经纯化得到单体化合物和均一多糖。综上所述,核桃非药用部位并非是不可回收资源。针对核桃的种植主要存在2 种形式:第一是企业(合作社)+农户种植,第二是政府推动+农户连片种植(退耕还林),人人能种,不分门槛。但存在的问题是核桃应用上主要以核桃仁为主,其他部位在生产、回收、加工中均作为废弃资源丢弃。如何在我国脱贫攻坚阶段,发挥以核桃为代表的亲民品种,仅围绕日化、保健、肥料和、燃料和工业原料的开发,创新研发废弃物资源的回收关键技术体系,对促进国家“绿色”发展和实现脱贫攻坚战略具有重要价值。
6 核桃资源废弃资源开发利用模式
6.1 基于核桃废弃物资源中主要功能活性化合物的开发模式
笔者针对核桃废弃资源的应用记载和现代研究综合分析,基于绿色、可持续利用的思路,提出核桃废弃资源的综合开发模式,可全面提高农户核桃种植利润,发挥废弃物回收带动农户脱贫路径。其综合开发模式如下,见图7。
图7 核桃的综合开发模式Fig.7 Walnut comprehensive development model
桃枝皮、核桃叶、核桃青皮(外果皮、青龙衣)、核桃分心木、核桃花、核桃壳(内果皮)在肿瘤(乳腺癌,胃癌)、镇痛、结核、皮肤病等方面有明确的功用记载。目前已经从中分离纯化得到100 余种化合物,主要具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤、抗消化道溃疡、降糖、治疗便泌、头癣、牛皮癣等作用,其中部分单体化合物已经证明具有确切药效。要加大特有活性成分的开发,如胡桃醌、核桃酮。此外,该属植物中许多化合物虽为在本属植物中报道活性,但是为其他属植物的主要活性成分,而且能够买到标准品。如黄酮类的二氢槲皮素、槲皮素苷、异槲皮苷、番石榴苷、槲皮素-7-O-β-D-葡萄糖苷、山柰酚、淫羊藿苷C、儿茶素等化合物;皂苷类的齐墩果酸、熊果酸等化合物,酚酸类的香草醛、没食子酸、儿茶酸、δ-生育酚、红景天苷、(6S,9S)-长寿花糖苷、它乔糖苷、芥子醛等化合物;芳香类的愈创木醇、茅苍术醇、α-松油醇等化合物;醌类中大黄素等化合物。应加大对这些化合物回收利用,形成标准品,或开发相应的保健品、化妆品,提高核桃废弃物的利用价值。
6.2 基于核桃废弃资源不同部位功能特点的开发模式
6.2.1 核桃叶废弃物的资源化利用 核桃叶是在核桃种植过程中产生的废弃物,存在化感物质,长期堆积容易抑制其他植被的生长。本研究通过本草和现代应用分析发现核桃叶有毒,外用,可用于象皮种、白带过多、疥癣,可开发外用制剂和日化品。主要含有黄酮和醌类化合物。其醌类化合物具有治疗头癣、牛皮癣等作用[51],可开发外用癣剂。有研究表明核桃叶中总黄酮中单体成分具有一定的抗痛风性关节炎的作用,其作用机制可能与Pyrin Domain Containing Protein 3(NLRP3)炎性体及其激活过程相关[58];还具有较强的抗氧化活性[59],对H9c2 细胞氧化损伤的保护[60],对金黄色葡萄球菌有较好的抑菌效果[61],可开发抗菌皂、洗手液、洗发露和外用痛风洗剂等。
6.2.2 核桃花废弃物的资源化利用 核桃花又名核桃纽、长寿菜、龙须菜,是民间天然的食材。研究表明桃花中蛋白质含量高达21%,在18.22%的总氨基酸中,必需氨基酸41.2%,谷氨酸23%,色氨酸8.7%,支链氨基酸的含量也较高,K、Fe、Mn、Zn、β-胡萝卜素、维生素B2、维生素C、维生素E 的含量高[62]。其含有丰富的磷脂,有益于增强人体细胞活力,促进人体造血功能,能有效降低血脂,胆固醇,预防动脉硬化。可开发为休闲食品。本研究通过本草分析发现,外用适量,浸酒涂搽,可以软坚散结,除疣,可开发成相应的洗剂。
6.2.3 核桃青皮废弃物的资源化利用 核桃青皮是核桃外果皮,其废弃物在核桃成熟以后掉落和初加工过程中容易产生。核桃青皮具有治疗胃腹疼痛,水痢,痈肿疮毒,顽癣,疮疖、脓肿和皮肤病,各种癌症和胃脘痛症,外用治疗神经性皮炎,可开发治疗癣、疮疖、脓肿和皮肤病的外用洗剂或者日化品。现代研究发现核桃青皮含有丰富酚类、黄酮和醌类化合物。其中的黄酮和酚类成分具有很好的清除体内自由基和抗衰老的作用[63]和抗菌作用,提取物可开发成面膜、洗手液、抗菌皂等日化品。有研究表明核桃青皮染色的真丝织物皂洗牢度可达3级以上[64],优化染色工艺为染液pH 值4.0,时间2.0 h,温度90 ℃,染液质量浓度44 g/L[65],可开发成色素染料。亦有研究表明核桃青皮为原料的植物性杀虫剂,可实现安全高效的防治玉米蚜[66],并且其不同溶剂提取物对烟青虫也具有一定的毒杀作用[67]。其中的活性物质P4-2 对烟草花叶病毒还有抗病毒作用。因此,可将开发作为植物杀虫剂、抗菌剂或其他农药。另外在常温和低温环境下5%的核桃青皮乙醇提取物对无花果果实的保鲜效果仅次于0.3 mol/L CaCl2化学处理组,且无花果果实的品质和风味均能得到较好的保持[68],其青皮乙醇提取液浸泡处理樱桃可以减缓樱桃在贮藏过程中的失重率、腐烂率、维生素C 含量、可滴定酸含量、可溶性固形物含量和感官评价等各指标的变化速度,延长樱桃的保鲜期,其中80 mg/L 的处理保鲜效果最好。因此,核桃青皮提取物可开发植物源保鲜剂[69]。此外核桃青皮热解碳化制备生物质活性炭,呈现堆积状,炭与炭之间有大小不一的空隙,具有中空结构,中空部分的尺寸较大,主要为中、大孔结构,有很好的吸附性能[70]。因此可制备活性炭。同时,这些废弃资源可借鉴农林废弃物生物碳、木醋液、可燃气回收模式,创建关键技术体系,实现产业化利用。
6.2.4 核桃壳废弃物的资源化利用 核桃壳是核桃深加工过程产生废弃物。通过本草分析发现核桃壳在民间验方中煮水可治疗胃溃疡和咽炎,其烧灰存性为“简易圣灵丹”的主要原料,主治杨梅初起。核桃壳中主要含有酚酸、皂苷、黄酮、酯类和多糖等化学成分,具有抗氧化、抗菌等作用,可开发面膜、抗菌皂等日化品。鲁秀国等[71]研究表明核桃壳生物炭能够对Cd 污染土壤起到钝化修复作用。可通过生物炭转化技术开发核桃壳生物炭。刘振等[72]研究表明核桃壳作为制备活性炭的原料,具有固定碳含量高、挥发性成分多、灰分含量少等优点,通过正交实验优化工艺条件,结果表明在400 ℃炭化30 min 后,用KOH 在600 ℃高温活化50 min,剂料比为3∶1 时,制备的核桃壳基活性炭的吸附性能最好。该活性炭能吸附水中铁、铬、铅、铜等元素。因此核桃壳可通过碳化开发活性炭产品和污水处理设备。
6.2.5 核桃分心木废弃物的资源化利用 核桃分心木是核桃在深加工过程中容易产生的废弃物。主要含有黄酮、皂苷和酚酸类成分,具有抗氧化和抗衰老作用。令狐晨[7]研究表明核桃分心木中总皂苷和总黄酮均具有较好的DPPH 自由基、羟基自由基、超氧阴离子自由基等的清除能力和铁还原能力,并在一定的质量浓度范围内成量效关系。本草分析发现,核桃分心木具有健脾固肾、补肾涩精,用于治疗肾虚遗精、滑精和遗尿的作用。令狐晨[7]研究表明核桃分心木能提高小鼠的记忆力,王艳等[74]研究核桃分心木95%乙醇提取物、正丁醇提取物以及水提取物各剂量组均不同程度地改善了小鼠模型肾阳虚症状,验证分心木治疗肾虚遗精的功用。因此,核桃分心木可进一步开发成功能性保健食品。石建春等[75]对桃分心木袋茶的工艺进行研究确定核桃分心木原料经45 ℃干燥、粉碎后,采用木浆纸泡茶袋包装,粉碎度20 目,每袋装3 g,制成的袋泡茶冲泡效果最佳;冲泡时间对冲泡液中黄酮含量的影响最大。加水量次之,冲泡温度最小,冲泡时间9 min、冲泡温度95 ℃、用水量160 mL、冲泡2 次,冲泡效果最佳,冲泡液中实际黄酮含量达到 51.311 mg/g,接近预测值 52.488 mg/g。综上所述,核桃分心木开发功能性茶具有很好的价值。
6.2.6 核桃枝皮废弃物的资源化利用 核桃枝皮是指核桃楸皮,主要为种植过程中容易产生废弃物。主要含有皂苷、黄酮、酚酸类化合物,具有抗氧化、抗肿瘤、抗菌等活性。现代应用分析发现其制剂具有提高T淋巴细胞的免疫活性及巨噬细胞的吞噬能力,对甲胎蛋白有选择性的抑制作用,对肿瘤细胞有直接杀伤和抑制作用,用于甲胎蛋白低浓度持续阳性,慢性活动性肝炎及早期或中期原发性肝癌。闫明雪等[76]表明核桃楸皮总黄酮具有较好的体外抗氧化活性,金黎明等[77]表明核桃楸皮多糖溶液对羟自由基、DPPH 自由基、超氧阴离子自由基的清除率分别为70.59%、75.82%、68.65%,对金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌、沙门氏菌、弧菌、白色念珠菌都不具有抑菌活性;梁启超等[78]研究表明桃楸皮甲醇提取物可以影响SMMC-7721细胞周期分布和有效抑制SMMC-7721 细胞生长;谭甜霞[79]研究表明核桃楸皮中黄酮、鞣花酸、二芳基庚烷类化合物对对酚氧化酶(PO)有抑制作用。由于PO 抑制剂在医农药、食品、化妆等领域有着广泛的应用,研究意义较大。梁启超等[80]研究表明核桃楸皮多糖JMPS-1 对SMMC-7721 细胞具有较强抑制作用,流式细胞实验发现JMPS-1 将SMMC-7721 细胞的阻滞在G2/M 期和 S 期。JMPS-1 具有抗癌活性,可用作天然的抗癌物质;罗庆东等[81]研究表明桃楸树皮提取物的有效成分对人胃癌细胞SGC-7901 具有抑制作用。因此,核桃楸皮可开发抗氧化剂、医农药、食品、化妆品和抗肿瘤相关制剂。
7 展望
核桃是我国重要的经济和药用植物,产业价值巨大。本研究主要从核桃的本草沿革、本草应用分析、产业开发现状分析、化学成分、药理研究、发展途径和策略进行系统分析。结果发现核桃自古以来在我国就作为药用,并且核桃壳、花、青皮、楸皮、枝均可作为药用。现代应用表明核桃仁、壳、花、楸皮和枝为中成药、中药方剂和保健品的主要原料,现代研究表明,目前已从该属植物中分离纯化得到100 余种化合物,主要包括多糖类、黄酮类、酚酸类、皂苷类、肽类,具有降血糖、抗氧化、抗菌、抗肿瘤、抗肝损伤等多种药理活性。药用部位来源主要为壳、枝、楸皮、青龙衣和分心木。通过上述分析表明核桃壳、花、青皮、楸皮、枝并废弃资源,存在大量资源废弃物原因主要是由于这些部位产业化程度较低,利用较少,而核桃种植面积广阔,主要应用以核桃仁为主,导致其他部位生产过剩。笔者针对核桃的本草应用和现代研究,围绕日化、保健、肥料、农药、活性炭和燃料等产品开发,提出了核桃的综合性发展路径和废弃资源的开发策略,以期为其废弃资源的综合开发利用提供参考。
利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突