文冠果的資源開發與應用研究

王曉禹，張柂儇，吳國泰

（甘肅中醫藥大學，甘肅蘭州 730000）

文冠果為無患子科文冠果屬（Xanthoceras sorbifoliaBunge）落葉灌木或小喬木，是我國特有的藥用植物和珍貴的木本油料植物，也是我國北方地區需重點保護的植物之一。文冠果生態適應性較強，資源分布較廣，在我國華北、華東及西北等地區均有天然林和人工種植，在藥用、食用、能源、生態以及人文等領域具有重要的研究價值，并被譽為“21 世紀最具開發潛力的植物資源”。本文對文冠果的種質資源、化學成分、藥理作用及產品研制等方面進行了總結分析，以期為文冠果資源保護、綜合利用和產業開發提供參考依據。

1 文冠果資源研究

1.1 植物學特征

文冠果又名文冠花、龍瓜、木瓜，為蒙古族常用藥材，植株高2～5 m，葉連柄長15～30 cm，小葉對生，兩側稍不對稱，葉呈披針形或近卵形，基部楔形，頂端漸尖，葉腹面深綠色，葉背面鮮綠色，邊緣有銳利鋸齒，側脈纖細，兩面略凸起；花瓣白色，基部為紫紅色或黃色，花梗長1～2 cm，苞片長0.5～1 cm，萼片長6～7 mm；花盤有角狀附屬體，長4～5 mm，為橙黃色；花絲無毛，雄蕊長約1.5 cm；蒴果長約6 cm，種子有光澤，黑色，長約1.8 cm。

1.2 生長環境

文冠果春季開花，秋初結果，生態適應性很強，具有耐旱、耐寒及耐鹽堿等特點，在荒山荒地以及沙化土壤等惡劣條件下均可生長[1]，對水土保持具有重要作用。文冠果常與灌草共生，形成穩定的植被結構，在肥沃、深厚、濕潤、疏松而通氣良好的土壤中生長較好，以黃綿土最佳，在黑壚土、風沙土、山地褐土、栗鈣土等土壤中也能生長，背風向陽、光照充足，為最佳生長環境[2]。

文冠果在我國主要分布在海拔700～1 800 m、年平均氣溫3.3～15.6 ℃的暖溫帶氣候區內[3]。其生長性狀受多種氣候因子的綜合影響，其中溫度、光照和水分的影響最為關鍵[4]，增加緯度、經度和海拔，對文冠果的樹高、地徑、冠幅、葉面積等性狀產生較大影響[5]。

1.3 產地分布

文冠果長期處于野生狀態，較集中分布于黃土高原地區。野生文冠果資源有限，因此應對其加以保護并適度采種[6]。賀曉慧等[7]調查得出文冠果，主要分布于新疆、西藏、青海、甘肅、內蒙、寧夏、陜西、四川、山西、湖北、河南、河北、北京、天津、安徽、江蘇、山東、遼寧、吉林等19省（區、市），其中，最適宜在陜西、山西和甘肅等省。張殷波等[8]通過物種分布模型對文冠果適宜生境及空間遷移趨勢進行預測，結果顯示在未來氣候變化條件下，文冠果整體的適宜生境基本不變，高適宜生境范圍略有縮減，且生境呈現向東遷移的趨勢。

1.4 人工栽培

文冠果是庭園裝飾的珍貴花木，原產于我國，世界各國多有引種。近代文冠果的栽培經歷兩次潮起，在二十世紀六七十年代，為確保糧油安全及解決食用油問題，我國政府提出“向林業要油，向荒山要油”的號召，掀起了第一次發展文冠果的熱潮。改革開放以后，隨著人民溫飽問題的基本解決和生活水平的逐步提高，文冠果作為食用油料的用途逐漸消失，發展一度停滯，甚至受到一定程度的破壞[9]。然而近年來，由于能源危機和全球氣候變暖，各國紛紛制定可再生的清潔能源發展規劃，我國政府將文冠果確定為“生物能源樹種”重點發展，再次掀起了大面積造林的熱潮[10]。內蒙阿魯科爾沁旗的6.67萬hm2文冠果能源林，是當時打造全國最大的文冠果能源林基地和種苗繁育基地[11]。在文冠果育苗方面，逐步建立了從苗圃地的選擇到種子的處理、播種，再到苗期管理、苗木出圃等技術體系；在文冠果造林方面，從造林地的選擇、栽植技術的完善、果實采收、種子貯藏等方面都有較大的技術進步。目前全國文冠果林約5.33 萬hm2（含野生林0.67 萬hm2）。雖然文冠果的種植面積不斷增加，但由于優良品種有限，其產量和效益仍不能滿足發展需要[12-13]。

2 文冠果的化學成分

文冠果全株化學成分復雜，主要含有黃酮類、萜類、香豆素類等成分，不同部位的化學成分在種類和含量上差異較大。宋楠楠等[14]利用UHPLC-QTOF/MSE 的代謝組學技術對文冠果木、根、葉3 個部位的化學成分研究發現，文冠果木中黃酮苷元類化合物含量較高，但這類化合物在根和葉中含量均較低；而根中三萜皂苷類化合物含量較高，葉中黃酮苷類化合物含量較高。

2.1 黃酮類

文冠果含有大量的黃酮類物質，以二氫黃酮為主，是文冠果調節免疫的主要有效成分之一。二氫黃酮類化合物是從文冠果中較早分離鑒定的一類化合物，也是文冠果黃酮類化合物的重要組成，主要有（2α,3β）-二氫楊梅樹皮素、（2α,3β）-二氫槲皮素、dl-白蘞素等[15]。楊倩等[16]從文冠果木提取物的乙酸乙酯層和正丁醇層分離并鑒定得到山奈酚、楊梅素、柚皮素、槲皮素、圣草酚及其衍生物，還含有五羥基二氫黃酮、原兒茶酸、七葉內酯、表沒食子兒茶素、表兒茶素、表兒茶素吡喃葡萄糖苷、β-谷甾醇、胡蘿卜苷等化合物。

研究發現，文冠果中還含有以槲皮素、楊梅樹皮素和山奈酚等為代表的黃酮醇類化合物，以表兒茶素、表沒食子兒茶素、表阿夫兒茶素等為代表的黃烷醇類化合物，以及以楊梅樹皮苷、蘆丁等為代表的黃酮苷類化合物[17]。王亞靜等[18]從文冠果木的乙醇提取物乙酸乙酯層中分離純化得到(2α,3β)-二氫楊梅樹皮素、槲皮素、(-)表兒茶素和(-)表沒食子兒茶素。

2.2 萜類

自1971 年首次從文冠果果實中分離得到一個三萜皂苷，至今已經從文冠木、文冠果果殼、果柄、葉等部位分離得到70 多個三萜類成分，并對其進行了更深入的機制研究[19]。萜類化合物是文冠果主要化學成分之一，其中三萜類化合物報道較多，主要存在于文冠果的果殼及果柄等部位[19]。文冠果含有的三萜類化合物母核主要為齊墩果烷型五環三萜[15]，尤其以saniculagenin C 類型化合物居多，且多有當歸酰基取代[20]，包括16-O-乙酰基-21-O-(3’,4’-二-O-當歸酰基)-β-D-吡喃巖藻糖基原七葉樹苷元、22-O-乙酰基-21-O-(4’-O-當歸酰基)-β-D-吡喃巖藻糖基茶皂苷元B、文冠果殼苷等多種成分[10]。三萜類化合物結構母核除最主要的齊墩果烷骨架結構的玉蕊醇型（A、B）外，還有羽扇豆烷型（C）、甘遂烷型（D）、環阿屯烷型和羊毛脂烷型等[21]。

2.3 甾類和香豆素類

文冠果含有甾體類化合物和香豆素類化合物[10]，其中甾類化合物主要有β-谷甾醇、豆甾醇、膽甾醇等；香豆素類化合物主要有七葉內酯、東莨菪堿、文冠木素等。相關研究表明，文冠果油中甾醇平均含量為130.35 mg/100 kg，在最優條件下，提取出的谷甾醇和豆甾醇共占甾醇總量的85.31%～90.98%，為主要組分，并廣泛存在于動植物體內[22-24]。李信[25]通過微波預處理對文冠果油的植物甾醇含量進行分析檢測，探究了微波預處理對文冠果油品質的影響，結果顯示甾醇含量隨微波時間的延長呈現先增后減的趨勢，預示時間過長可能導致植物甾醇發生降解而使含量降低。

3 文冠果的藥理活性

文冠果藥用歷史悠久，明代的《救荒本草》和《本草綱目》中均記載了文冠果的醫學價值[26]；《中藥大詞典》記載了文冠果木材、枝、莖、葉的藥性，其性甘、平，無毒，主治風濕性關節炎；《北方常用中草藥手冊》記載文冠果“甘，平，無毒”；文冠果載入1977 年的中國藥典。歷代中醫認為文冠果甘、苦、平，歸肝經，祛風除濕、消腫止痛，主治筋骨疼痛與風濕熱痹[27]。用文冠果仁治療小兒遺尿癥，效果顯著。

3.1 抗炎抗風濕

從文冠果莖中提取的正丁醇、黃酮類化合物抗炎效果較好，常被用來治療類風濕性關節炎等疾病。匡榮等[28]采用二甲苯致小鼠耳腫脹、蛋清致大鼠足腫脹、角叉菜膠致小鼠足腫脹等模型研究文冠果正丁醇提取物的抗炎作用，發現其能夠明顯抑制炎癥早期的水腫癥狀。崔承彬等[29]對文冠果木乙酸乙酯提取物研究發現，其鎮痛抗炎作用顯著，且活性強于阿司匹林。鄒莉波等[30]發現文冠果果殼可抑制干擾素（Aβ25-35/IFN-γ）誘導的炎癥因子生成。Yoon 等[31]通過體外培養人臍靜脈內皮細胞觀察到文冠果提取物可以預防血管炎癥及相關并發癥，其作用機制可能與抑制NF-κB/ROS 通路、激活Nrf-2/HO-1 通路相關。張嚴磊等[32]采用MTT法篩選抑制肝癌細胞HepG2增殖的活性部位，并證實文冠果殼提取物在體外抑制HepG2 增殖具有良好的生物活性。艾如娜[33]通過動物實驗測定離體指標，得出文冠果的木醇提物具有明顯的抗風濕性關節炎作用。周秀萍等[34]總結了目前含文冠果在內的具有抗風濕性關節炎的民族藥，有益于民族藥資源的開發和應用。

3.2 改善記憶

文冠果對記憶功能具有改善作用，其總皂苷是文冠果改善記憶障礙的有效成分。孫靜麗[35]研究發現文冠果皂苷對正常小鼠的學習記憶功能有促進作用，可以拮抗化學藥物對小鼠刺激造成的學習記憶功能障礙，其作用機理主要與文冠果皂苷上調海馬內AchE 活性、增加腦內Ach 含量相關。劉鵬等[36]通過動物實驗并考察相關蛋白，提示文冠果對阿爾茲海默癥（AD）具有抑制作用，可改善記憶障礙，其機制可能與其調節突觸結構相關蛋白BDNF-TrkB 及功能維持相關蛋白CamKⅡ-GluR1，進而提高海馬突觸結構和功能可塑性有關。劉新霞等[37-38]通過不同動物的實驗，分別證明文冠果果殼提取物對小鼠和大鼠學習記憶功能具有改善作用，進一步表明文冠果對AD 的防治作用。

3.3 毒性與抗腫瘤活性

現代藥理學研究表明，文冠果提取物有一定的抗腫瘤活性。陸昕等[39]以不同劑量文冠果油對大鼠灌胃，通過解剖觀察受孕大鼠胚胎毒性指標和胎鼠生長發育指標，發現文冠果各劑量組未出現中毒癥狀。蔡婷婷[40]利用4T1 乳腺癌小鼠模型對文冠果皂苷E 的鈉鹽進行抗腫瘤活性體內外藥效學驗證實驗，發現鈉鹽在提高皂苷E 的水溶性同時還抑制了腫瘤細胞的活性，提示皂苷E 鈉鹽具有一定抗乳腺癌活性。張志宇[41]采用MTT 法檢測文冠果種仁總皂苷對HepG2 細胞增殖的影響，發現文冠果種仁總皂苷明顯抑制HepG2 細胞增殖，并通過觀察相關蛋白變化，分析出PI3K/Akt 信號通路通過調節Bcl-2/Bax比值誘導細胞凋亡。

3.4 抗HIV 活性

文冠果的甲醇提取物可以降低HIV 蛋白酶活性，是已發現的治療艾滋病的有效途徑之一。Ma 等[42]研究發現文冠木甲醇提取物具有抗HIV-1 蛋白酶活性，其中三萜類化合物、兒茶素類化合物縮合而成的高相對分子質量鞣質活性較高。李在留等[43]利用多種分離技術對文冠果種皮甲醇提取物的乙酸乙酯和正丁醇萃取部分進行分離純化得到香豆素類化合物，通過抗HIV-1 活性研究表明化合物Ⅰ（臭矢菜素B）具有較強的體外抗HIV-1 活性，為文冠果的開發利用提供了一定理論依據，更進一步說明文冠果的潛在藥用價值，同時為抗HIV-1 新藥的研發積累經驗。

3.5 抑菌及抗氧化

文冠果中豐富的生物活性成分具有抑菌、抗氧化等方面的能力。王志玲等[44]對文冠果果殼提取物中活性成分進行分析，結果顯示文冠果果殼乙醇提取物具有較強的抑菌活性，其中富含的單寧和皂苷為多數植物病原菌的影響因子。王慧芳等[45]在單因素試驗基礎上，應用響應面法優化了提取工藝，發現文冠果葉總黃酮提取液對DPPH·、ABTS·均有較強的清除能力，表明文冠果葉總黃酮的抗氧化能力較強。張旭輝等[46]通過飼養肉兔監測其血清等指標，發現肉兔飼糧中添加15%發酵文冠果葉能提高肉兔生長性能，增強機體免疫及抗氧化功能。

4 文冠果產品開發研究

文冠果是木本油料植物，其含油量高，質量好，可食用，也可用于醫療保健[47]及化妝品生產等，具有較高的開發利用價值。

4.1 食用油

文冠果油是一種高級食用油，種子含油量為35%～40%，素有“北方油茶”之稱。孫萍等[2]檢測表明，文冠果籽出油率為30.8%，去殼后種仁含油率高達66.39%，含蛋白質25.75%，粗纖維1.6%，非氮物質3.73%；文冠果油中不飽和脂肪酸含量高達94%，其飽和脂肪酸含量比橄欖油低1.78 倍，比花生油低1.9 倍。由于不飽和脂肪酸更有利于健康[48]，所以其保健作用比色拉油、橄欖油更強。

4.2 營養保健品

相比其他一般油料，文冠果油具較強浸透力，因而在高級美容護膚品生產過程中可用作首選原料油。同時，文冠果油所含不飽和脂肪酸具有降血脂、減輕免疫損傷、抑制血栓形成、改善認知功能和抑制腫瘤生長等作用[49]，近年來不飽和脂肪酸含量高的油料被人們用來預防心血管疾病。也有研究發現，文冠果果殼在抗氧化活性方面具有顯著優勢，能夠防治心腦血管疾病，可應用于保健食品或藥品領域的開發利用[50-51]。目前市場上以文冠果為制作原料的藥品有益壽寧、亞油酸滴丸、小兒尿速停膠囊以及腦癱靈等[13]。

4.3 其它

文冠果種子及種仁含油率高，目前由文冠果油脂提煉成的生物柴油被我國認定為21 世紀最具開發潛力的可再生綠色能源。文冠果提煉出的柴油可代替石油[52]。另外，文冠果也可以作為制作高級潤滑油、增塑劑、食品添加劑的工業原料[53]。由于文冠果木的木質堅硬，木紋美觀，肌理感強，還可做木雕、根雕、家具以及手串等木藝品，具有較高的觀賞性和藝術性[54]，也具明顯的經濟價值。文冠果種皮經過簡單的粉碎后可以作為生物吸附劑用于印染廢水處理，種皮和果殼還可以作為制備活性炭的原料[55-56]。

文冠果具有很強的生態適應性，發展文冠果林不但增加了農民收入，還可減少水土流失，實現經濟效益、生態效益、社會效益的統一，體現了其在生態、能源、食用、藥用等方面的綜合價值。