牡丹功能物質提取及綜合利用研究進展

朱威巍，陳鳳真，趙貴紅，王 波，梁新排，阮 帝，鄭昀昊

（1.菏澤學院牡丹學院，山東 菏澤 274000；2.云南農業大學食品科學技術學院，云南 昆明 650000）

牡丹（Paeonia suffruticosaAndr.）在我國歷史上曾被作為“國花”，如今又被稱為作為國花的推選之一[1]。牡丹是多年生落葉灌木，別名鹿韭、白茸、木芍藥、鼠菇，為芍藥科芍藥屬，具有較好的觀賞、藥用和食用價值[2-3]。

牡丹的不同部位所含生理活性成分不同，如牡丹根的主要功能物質為丹皮酚、芍藥苷；牡丹籽中的主要功能物質為芍藥苷；牡丹籽粕中的主要功能物質為多酚；牡丹花中的主要功能物質為黃酮和多酚，牡丹葉中的主要功能物質為沒食子酸。本文對牡丹根、籽、花、葉四個部位所含功能物質及提取方法進行了論述，旨在為牡丹產業的發展以及進一步應用提供參考。

1 牡丹功能物質提取及綜合利用研究進展

1.1 牡丹根

牡丹根可分為兩部分，外皮稱為牡丹根皮、牡丹皮、丹皮，中間稱為牡丹木心。壽秉榮[4]研究表明，牡丹根皮與牡丹木心化學成分基本相似，但具體含量和種類是否一致還有待研究。伍淳操等[5]研究發現木心中含有被測成分芍藥苷；而范旭航等[6]研究了不同產地不同部位牡丹皮中的6 種活性成分，結果表明牡丹皮栓皮中各成分質量分數均較高，木心中也含有一定的活性成分；牡丹根皮在中藥中被作為一味中藥使用，利用其含有的獨特成分，用于治療跌撲傷痛等病癥[7]。牡丹根皮化學成分種類較多，從它含有的成分上來看，其中以沒食子酸、氧化芍藥苷、兒茶素、丹皮酚、芍藥苷、牡丹皮苷C、苯甲酰基氧化芍藥苷等成分含量較高，為其主要活性成分[8]。有研究表示沒食子酸對大鼠肝纖維化具有保護和抗氧化作用[9]；而兒茶素能夠減少人體對膽固醇的攝取，從而降低細胞內膽固醇含量[10]。

活性物質丹皮酚，目前的提取方式有多種。孫志鋒[11]研究表明，丹皮酚的提取方法可分為水蒸氣蒸餾法、超臨界CO2法、溶劑提取法。吳歡[12]研究表明，將常壓SO3微熱爆技術與水蒸氣蒸餾提取工藝相結合，能使丹皮酚提取率大幅提升。唐一梅等[13]用離子液體輔助提取牡丹皮中丹皮酚，結果得出該法操作簡單、提取率高、損失小，環保且節約能源。伍淳操等[5]采用乙醇溶解超聲輔助提取了墊江產牡丹皮、木心、粗皮中的丹皮酚與芍藥苷，為牡丹皮飲片的制備提供參考。范旭航等[6]采用甲醇溶解-超聲輔助提取法研究了不同部位牡丹皮中沒食子酸、芍藥苷、苯甲酸、苯甲酰氧化芍藥苷和丹皮酚中的活性成分。

目前，關于丹皮酚的藥理研究較多。如孫志鋒[11]研究表明，丹皮酚的藥理活性可分為為抗菌作用、抗氧化作用、抗腫瘤作用。翟春梅等[8]研究表明，丹皮酚具有激活機體免疫系統的作用，而且還有抑菌抗炎、抗腫瘤、抗心律失常等作用，除此之外，它還有降糖和保護心血管的作用。曹麗麗等[14]研究表示，將丹皮酚用于抗腫瘤具有較好的發展空間。丹皮酚可以通過增加射線誘導腫瘤細胞死亡以及抑制腫瘤細胞對自身遭受射線而損傷部分的修復，從而擴大放射的療效，以達到更好的治療腫瘤作用。同時有研究表示丹皮酚對大鼠的自發性高血壓具有一定改善作用，同時可增加腦血流速度，這為治療高血壓提供了一個新的理論依據[15]。羅婧等[16]研究表示，經過對丹皮酚進行系統深入的毒理學安全實驗，發現丹皮酚不但對線蟲的運動和生殖能力未發現毒效作用，而且對線蟲運動能力有一定的提升作用，進而表明丹皮酚在功能性保健品開發應用方面具有一定潛在價值。因此，丹皮酚的應用領域會越來越廣泛。

1.2 牡丹籽

牡丹籽是牡丹開花之后結的種子，牡丹籽呈黑色，外形大部分為圓形，小部分為橢圓形。牡丹籽中油脂含量豐富，約為29%～34%[17]，蛋白質含量為26.85%。牡丹籽中所含功能成分種類較多，主要有芪類、單萜苷類、三萜類以及黃酮類、甾體類、脂肪酸類等[18]。

1.2.1 牡丹籽殼

牡丹籽殼是將牡丹籽仁外面所包圍的一層黑色硬殼，目前，對于牡丹籽殼的應用較少，多是作為垃圾被處理，這大大浪費了資源。姚歡歡[19]研究表示，牡丹籽殼中所含主要有效成分為芍藥苷和丹皮酚。對于丹皮酚目前已經有較多研究，但芍藥苷的研究報道較少。張育貴等[20]研究發現，芍藥苷可用于抗抑郁。芍藥苷作為中藥成分之一，其副作用較小，且成分單一，而且芍藥苷具有降壓作用，與美托洛爾一起能用于治療高血壓，具有協同作用，可提高兩者功效，但目前對其抗抑制機制研究尚不充分[21]。

趙連飛等[22]采用微波輔助提取方法，在最適條件下提取芍藥苷，得率為2.88 mg/g，通過實驗發現微波提取是一個穩定可靠的提取方法，且提取得率較高。Bi 等[23]采用乙醇提取法，通過正交實驗確定了最佳提取工藝，在牡丹籽殼提取物中檢測到白藜蘆醇（0.014%）和芍藥苷（1.40%）。Liu 等[24]采用超聲波輔助提取，建立了最佳提取條件，即超聲提取溫度64.0 ℃，提取時間25.0 min，液固比25.0∶1 mL/g，乙醇濃度66.0%；在此條件下，總低聚二苯乙烯提取物TOE 的提取率為20.5%；牡丹籽殼提取物還具有良好的抗菌和抗腫瘤活性，可以作為一種高附加值產品來制備。

1.2.2 牡丹籽仁

當前對牡丹籽仁研究較少，而對牡丹籽油的研究較多。作為一種新興植物油脂，牡丹籽油提取方法目前主要采用壓榨法和浸出法。壓榨法從牡丹籽中提取牡丹籽油，提取率很低，僅有18.73%，遠遠低于其他提取方式，且提取出的牡丹籽油中，主要脂肪酸含量較低[25]。浸出法發展了多種工藝，如超臨界CO2萃取法、有機溶劑提取法，這兩種提取工藝都未采用其他輔助方法。而用不同提取方法進行提取牡丹籽油，提取率差別較大。如易軍鵬等[26]采用超聲波輔助提取牡丹籽油，得出牡丹籽油提取率為24.12%；而張鈺[27]采用微波輔助提取方法，得出牡丹籽油提取率為27.7%；賈玉良[28]比較了機械壓榨法、有機溶劑浸提法和超聲波輔助提取法對牡丹籽油提取率的影響，得出超聲波輔助方法提取率最高，可達36.72%。宋媛媛[29]采用乙醇輔助水酶方法提取牡丹籽油，發現該方法工藝繁瑣，但提取比較徹底，能使牡丹籽油得率達到92.25%。

作為植物油脂之一，牡丹籽油中亦含有大量的α-亞麻酸，而α-亞麻酸作為人體必需脂肪酸之一，由于人類自身不能合成只能從外界獲取，所以日常食用牡丹籽油能增加必需脂肪酸的攝入。目前有研究表明植物來源的α-亞麻酸（ALA），在人體內可能發揮心臟保護的作用，從而能為心血管疾病的預防和治療提供幫助[30]。牡丹籽油可以作為涼拌用油，其營養價值甚至在橄欖油之上；由于牡丹籽油煙點高于其他油類，進行煎、炸、烤等，不會破壞食物原有的營養物質，反而能在原有基礎上使食物帶有牡丹籽油的獨特風味。此外，牡丹籽油也可用來制作醬料，食用時，不會掩蓋食物原有的味道，能很大程度上保護醬料的顏色[31]。可以說，牡丹籽油未來前景廣闊，值得進行深入研究。

1.2.3 牡丹籽粕

牡丹籽粕是牡丹籽榨油之后所剩物質，一直沒有被很好地利用。長久以來，造成了很大的資源浪費。昝麗霞等[32]研究表示，牡丹籽粕蛋白質中氨基酸含量高達89.69%，高于菜籽粕、芝麻粕，且營養種類齊全，組分較為平衡，可配合芝麻粕、豆粕等其他富含氨基酸的籽粕應用到牲畜飼養中；牡丹籽粕中所含物質種類較多，其中粗多糖7.67%，粗脂肪6.19%，粗蛋白28.12%，粗纖維3%。戴玉等[33]研究也表明，牡丹籽粕中能量為16.68 MJ/kg，經過實驗分析，粗蛋白27.57%、粗脂肪5.59%、粗纖維26.41%,蛋白質含量最高，纖維次之，微量元素鈣、鐵、錳含量最多。

宋艷秋等[34]發現了一種從牡丹籽粕中提取牡丹籽蛋白的提取工藝，可使提取率達到62.95%。陳曉菲等[35]使用堿提酸沉法提取牡丹籽蛋白質，然后對所提取出的牡丹籽蛋白質進行分析，發現提取的牡丹籽蛋白質分子量大多在66.2～18.4 kDa 區間內。牡丹籽粕中也含有多酚，采用顧仁勇等[36]的方法從牡丹籽粕中提取多酚，提取量為18.58 mg/g，且對提取的多酚進行還原力檢測發現，牡丹籽粕多酚對DPPH·和ABTS+·的清除能力均顯著強于維生素C。以上研究說明牡丹籽粕營養豐富，且具有抗氧化性。因此，積極探索牡丹籽粕中功能物質的提取方法，可以廢物利用，擴大其利用范圍，如作為天然食品抗氧化劑等，從而提高牡丹籽粕的附加值，節約資源，保護環境。

1.3 牡丹果莢

牡丹果莢作為包裹牡丹籽的部位，通常在取出牡丹籽后被當作薪柴使用。Zhang 等[37]采用超聲輔助提取法從牡丹果莢中提取多糖，發現牡丹果莢中所含多糖主要有半乳糖和半乳糖醛酸兩種，經過實驗發現，牡丹果莢多糖具有中等抗氧化性。Wang 等[38]用微波輔助萃取技術從牡丹果莢中提取黃酮類成分芹菜素和木犀草素，得出在最佳條件下芹菜素提取為104 μg/g，木犀草素提取為151 μg/g，實驗還發現木犀草素具有高抗氧化性。

1.4 牡丹花

牡丹花可分為牡丹花瓣和牡丹花蕊兩部分。

1.4.1 牡丹花瓣

牡丹花瓣中含有豐富的微量元素、蛋白質、黃酮類化合物、揮發油等[39-40]。趙偉等[41]通過實驗發現牡丹花瓣里黃酮類化合物多達9 種。竇勇博等[42]使用超聲波輔助法從牡丹花中提取黃銅，發現黃酮提取率達到2.998%，這種方法大大提高了黃酮的提取率，是一種高效的提取方法。牡丹花黃酮抗氧化活性較強，但黃酮的還原力要低于同質量的抗壞血酸和蘆丁的[43]。對于牡丹花瓣中的多酚，孟欣欣等[44]用超聲輔助提取法提取，經過實驗發現多酚的提取率達15.10%。當花瓣顏色不同時，深色系牡丹花花瓣中多酚含量較高，且此多酚氧化能力較強，具有較強氧化性[45]。

牡丹花瓣可做成茶，目前牡丹花茶種類可分為三種：白茶型、紅茶型、烏龍茶型[39]。牡丹花具有特殊的香味，將這些香味物質進行分離純化，可制成牡丹精油。余輝攀等[46]對菏澤鳳丹牡丹花精油進行成分分析，發現精油主要成分有誘蟲烯、肉豆蔻酸乙酯、杜鵑酮、4-苯基-4,4a,5,6,7,8-六氫-2(3H)-萘酮。郭耀東等[47]用頂空固相微萃取法提取商洛油用牡丹花精油，然后用氣相色譜質譜對牡丹花精油進行分析，發現牡丹花精油中順式氧化芳樟醇含量較高，為25.36%。

1.4.2 牡丹花蕊

牡丹花蕊茶以雄性牡丹花蕊為原料制成，研究發現牡丹花蕊茶對人體具有較好的保健功能，還具有較強的體外抗氧化能力和抗衰老活性[48]。羅磊等[49]對牡丹花蕊醇提物進行分析，通過H2O2誘導HUVEC 細胞建立損傷模型，發現牡丹花蕊醇提物能夠提高HUVEC 細胞的抗氧化能力。張孟琴等[50]通過對不同牡丹品種花粉中所含成分進行分析，發現不同品種花粉具有不同的成分。

1.5 牡丹葉

牡丹葉通常作為副產物被焚燒，利用率極低。付中香等[51]分析比較了目前市面上兩種牡丹葉茶的制作方法，這兩種方法分別為先萎蔫后烘干和直接烘干，經過實驗發現，先萎蔫后烘干要比直接烘干能保留更多有益物質。馬曉等[52]采用超聲輔助方法提取‘鳳丹’牡丹葉軸多糖，發現葉軸多糖得率為（11.328 8±0.525 3）mg/g；牛曉方等[53]采用乙醇回流法提取牡丹葉中的多糖。李佩艷等[54]采用酶法提取牡丹葉中的黃酮，并通過正交實驗建立了最佳的提取條件。牡丹葉中的黃酮對亞硝酸鹽具有較好的清除作用。牡丹葉還可用于治療疾病，張慶甲等[55]研究發現，牡丹葉用于治療慢性GA（慢性痛風性關節炎）療效較好，可縮短治療時間。牡丹葉中含有沒食子酸，將牡丹葉用于臨床治療菌痢能獲得較好的治療效果[56]。

2 展望

牡丹利用價值較高，牡丹茶可以極大限度地保留牡丹中的活性成分，經常飲用有益身體健康。牡丹含有丹皮酚、芍藥苷、黃酮、多酚等多種活性物質，如丹皮酚和芍藥苷都具有抗腫瘤、降血壓等作用，因此未來可向醫藥方向拓展，以期能為治療癌癥提供新方法。隨著牡丹種植面積的增大，牡丹產業發展迅速。但由于牡丹籽油，一直以來價格太高，導致人們無法將其作為日常用油。所以，需要改善牡丹籽油的提取工藝，以降低生產成本，使更多人能消費得起；并要加深對牡丹籽粕和牡丹果莢中的功能性成分研究，提高牡丹籽油副產物的綜合利用率，獲得牡丹產業的更大經濟效益。