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杜仲翅果综合开发及药理作用

  • 石洪峰 1 ,
  • 刘贺贺 2 ,
  • 袁洋 2
展开
  • 1铜仁市科技情报所,贵州 铜仁 554300
  • 2铜仁市农业科技园区管理中心,贵州 铜仁 554300
刘贺贺(1987—),男,河南周口人,硕士,高级农艺师,从事药用植物综合开发利用工作。

石洪峰(1994—),女,贵州铜仁人,农艺师,从事农业技术推广工作。

Copy editor: 李媛

收稿日期: 2024-05-02

  网络出版日期: 2024-10-14

基金资助

贵州省科技计划项目(黔科合支撑〔2020〕4Y065号)

铜仁市科技计划项目(铜市科研〔2021〕1号)

铜仁市科技计划项目(铜市科研〔2023〕69号)

Comprehensive development and pharmacological action of Eucommia ulmoides key fruit

  • SHI Hongfeng 1 ,
  • LIU Hehe 2 ,
  • YUAN Yang 2
Expand
  • 1Tongren Science and Technology Intelligence Institute, Tongren 554300, China
  • 2Tongren Agricultural Science and Technology Park Management Center, Tongren 554300, China

Received date: 2024-05-02

  Online published: 2024-10-14

摘要

为进一步总结分析杜仲翅果在用于杜仲有性繁殖外的综合开发利用情况,本研究对其生物学形态、主要化学成分、杜仲籽油、杜仲胶、相关行业应用及其药理作用等进行了概述。杜仲翅果的生物学形态丰富;主要的化学成分包括木脂素类、环烯醚萜类、黄酮类和酚酸类化合物等,还含有多种氨基酸、粗纤维和微生物;目前有关杜仲翅果的应用主要是利用其分离纯化得到杜仲籽油和杜仲胶,实现其在食品、化妆品、化工和医药方面的广泛应用;该植物中含有脂肪酸、绿原酸和桃叶珊瑚苷等活性成分,具有预防骨质疏松,抗炎抑菌镇痛,降压降血脂,增强免疫力,抗氧化和利尿利胆等药理作用,是重要的药用和食用资源之一。研究为杜仲翅果的综合开发利用提供参考。

本文引用格式

石洪峰 , 刘贺贺 , 袁洋 . 杜仲翅果综合开发及药理作用[J]. 安徽农学通报, 2024 , 30(19) : 90 -95 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.19.019

Abstract

To further summarized and analyzed the comprehensive development and utilization of Eucommia ulmoides key fruit for sexual reproduction, its biological morphology, main chemical components,Eucommia ulmoides seed oil, Eucommia ulmoides gum, related industry applications, and pharmacological effects were investigated. The biological morphology of Eucommia ulmoides key fruit was rich, the main chemical components included lignans, iridoids, flavonoids,and phenolic compounds, which contain various amino acids, crude fibers, and microorganisms. At present, the application of Eucommia ulmoides key fruit mainly relied on the separation and purification of Eucommia ulmoides key fruit to obtain Eucommia ulmoides seed oil and Eucommia ulmoides gum, realizing its wide application in food, cosmetics, chemical industry, and medicine. This plant contains fatty acids, chlorogenic acid, and aucubin, which have pharmacological effects such as preventing osteoporosis, anti-inflammatory, antibacterial, analgesic, lowering blood pressure and blood lipids, enhancing immunity, antioxidant, diuretic, and choleretic effects, and is one of the important medicinal and edible resources. This research provided a reference for the comprehensive development and utilization of Eucommia ulmoides key fruit.

杜仲是杜仲科杜仲属植物,树高可达20 m[1],是落叶乔木植物[2],具有保护肝脏组织[3]、抗氧化[4]、抗骨质增生和抗炎镇痛[5]等作用,广泛分布于华中、华西、西南及西北各地,其中陕西等地是杜仲的主要种植区。
杜仲果实富含脂肪酸、桃叶珊瑚苷和杜仲胶等天然成分和活性物质[6-7]。随着杜仲产业发展和标准化管理的推行,其种子的产量极大提高[8],经过长时间的药用实践,杜仲皮、叶等的药用研究已初具规模,而杜仲翅果的开发利用仍需进一步探索[9]。本文总结分析了杜仲翅果的生物学形态、主要化学成分、杜仲籽油、杜仲胶、药理作用及其相关产业的研究进展,旨在为杜仲翅果的综合开发利用提供参考。

1 杜仲翅果生物学形态分析

杜仲翅果呈扁平的长椭圆形,长3.0~3.5 cm,宽1.0~1.3 cm,先端2裂,基部楔形状,呈棕黄色,成熟后变成深褐色,周围薄翅,顶端微凹,种壳含种仁[10-11]。杜仲种子被包裹在种皮中,大多扁平呈线形,内含大量胚乳。周强等[12]对湘西24个翅果的形态特征、胶和油脂含量进行分析,结果表明,杜仲翅果的形态多样,其杜仲胶和油脂含量差异较大,果形指数、百粒重与杜仲胶和油脂含量呈正相关,可作为种质资源筛选的参考指标。杜红岩等[13]研究了不同产区杜仲翅果性状多样性,发现不同产地杜仲翅果的形态存在明显差异,果实的大小变化没有明显的规律,果形指数随着纬度增加呈逐步增大的变化规律。
杜仲翅果的形态丰富多样,这与杜仲分布区域较广,受不同地理因素影响有关。杜仲翅果中的杜仲胶和油脂含量与其形态有一定的关联,形态多样性分析可用于杜仲优质种质资源的选育条件。

2 杜仲翅果主要化学成分分析

刘星[14]基于液相色谱和高分辨质谱联用技术,从杜仲的皮、叶、雄花和种子等部位中共检测到222种化合物,主要包括木脂素类、黄酮类、环烯醚萜类、苯丙素类、有机酸以及其他类化合物。种子中主要化学成分是环烯醚萜类化合物。

2.1 木脂素类化合物

木脂素类成分多以糖苷形式存在于杜仲皮中,而杜仲种子中主要含有3种木脂素类化合物[15],其中松脂醇二葡萄糖苷含量是杜仲皮质量评价的一项重要指标。黄琪[16]研究表明,杜仲木脂素可通过抑制氧化应激水平,以发挥其对糖尿病肾损伤的保护作用。

2.2 环烯醚萜类化合物

杜仲种子中含有14种环烯醚萜类化合物[15]。赵娜[17]选取脱脂杜仲籽为研究对象,分离得到环烯醚萜类化合物7种。桃叶珊瑚苷是具有药理活性的天然化合物,刘建斌等[18]、杨小梅等[19]使用高效液相色谱法测定了杜仲不同部位的桃叶珊瑚苷含量,其桃叶珊瑚苷含量最高。

2.3 黄酮类化合物

黄酮类化合物含量以杜仲叶片最高,雄花次之,种子中含量较低[20]。高梦珂等[21]研究表明,杜仲雄花粉总黄酮提取物具有较好的延缓衰老的作用。

2.4 酚酸类化合物

杜仲中酚酸类成分主要以绿原酸为代表,绿原酸对细菌、酵母菌和霉菌等具有抗菌活性[22]。杜仲中酚酸类化合物主要存在于根皮和叶片中,其种子主要含有绿原酸、咖啡酸等[23]。陈雁聪[24]研究指出,杜仲翅果皮中绿原酸在9月初提取时含量较高。

2.5 萜类和甾体类化合物

杜仲种子中含有三萜类、倍半萜和降倍半萜类化合物[25];含有甾体类化合物1种(胡萝卜苷)[26]
综合资料显示,杜仲翅果中主要的化学成分包括环烯醚萜类化合物,有14种,其次是酚酸类化合物。

3 杜仲翅果中的氨基酸、粗纤维和微生物研究

邓金星[27]研究发现,杜仲翅果中仅有少量的游离氨基酸,主要是以蛋白质的形式存在,其蛋白质含量可达20%。舒象满等[28]从杜仲籽蛋白中检出18种常见氨基酸,段小华等[29]将粗蛋白酸水解后,获得的17种氨基酸,其中含量最高的是谷氨酸,其次是天冬氨酸。杜仲翅果中包括8种人体必需氨基酸,是一种高质量的植物蛋白。
杜仲翅果中粗纤维含量达29.24%[27]。种子作为微生物的携带者之一,在自身特殊的生存环境中形成独特的内部微生物群落,这些特殊的微生物群体能够为宿主植物提供保护功能[30]。刘辰露[31]和张青青等[32]从杜仲种子中共分离获得真菌40株,其中优势属为曲霉属;细菌142株,其中优势属为土壤芽孢杆菌属。杜仲翅果含多种内生细菌和真菌,在功能注释中显示杜仲种子携带多种有益功能的菌种以及潜在致病菌。

4 杜仲翅果的杜仲籽油

杜仲翅果富含油脂,α-亚麻酸含量较高[33];杜仲果仁的含油率较高,在33%~40%,是一种优质的木本食用油料资源[34]。徐燕茹等[35]研究发现,在杜仲种子发育过程中,其棕榈酸、油酸和脂酸含量随着籽粒的发育成熟而下降,亚油酸和α-亚麻酸含量则随着籽粒发育成熟逐渐上升。
赵德义等[36]对比研究了杜仲籽油与紫苏籽油脂肪酸的含量和理化性质,发现杜仲籽油脂肪酸含量与紫苏籽油基本相当。杜仲籽油的含有多种活性成分,具有较高的开发利用价值,开发潜力大[37]

4.1 杜仲籽油脂肪酸成分

杜仲籽油含有11种脂肪酸成分,主要包括亚麻酸、油酸、亚油酸和棕榈酸等[38],不饱和脂肪酸含量达91.26%,其中α-亚麻酸含量约占60%,远高于橄榄油和核桃油。α-亚麻酸是人体的必需脂肪酸,适量摄入α-亚麻酸具有预防脂肪肝、高血压和心血管疾病等功效,是维持人体健康的重要物质之一[39]。杜仲籽油具有较高的药食用价值,综合利用潜力高。α-亚麻酸的衍生物DHA、EPA是大脑、视网膜细胞的主要成分,其能够促进核酸新蛋白质的合成,增强大脑发育。

4.2 杜仲籽油功能性成分及矿物质元素

杜仲籽油含有多种功能性营养成分。杜菡等[40]研究发现,杜仲籽仁和杜仲籽壳含有大量的矿质元素,包括钠、镁等常量元素,以及锌、硒等微量元素。杜仲籽油中还含有一定的植物甾醇和生育酚,生育酚有较好的抗氧化作用,具有保护细胞DNA,避免损伤的作用,是植物中一种重要的内源生育酚[41]

4.3 杜仲籽油的提取方法

杜仲籽油常规的提取工艺包括压榨法、浸出法、微波法、超临界萃取法和水酶法等方法。目前提取杜仲籽油所用的溶剂具有一定毒性,可能会造成环境污染;王小媛等[42]对提取杜仲籽油的不同方法进行比较后发现,超临界CO2法和微波辅助萃取法相较于溶剂提取法在杜仲籽油提取率、主要理化指标以及脂肪酸组成等方面表现优越;超临界萃取法的设备相对复杂且价格较高。压榨法和水酶法等绿色油脂提取技术能够被应用,但需要根据杜仲籽特性进一步完善相关工艺。绿色提取技术要求难以通过单一提取方法实现,因此可以通过发展复合工艺来推动杜仲籽油现代绿色提取技术的工业应用。
杜仲籽油具有较高的营养价值,可以作为优质的油料资源之一,根据化学成分来看,其具有较高的药用和保健作用,进一步优化提取工艺后,其开发应用前景广阔。

5 杜仲翅果的杜仲胶

5.1 杜仲胶

杜仲是天然橡胶资源,杜仲胶呈白色丝状,有一定韧性,具有较好的绝缘、耐磨、耐酸碱、低生热、低滚动阻力和抗撞击性等特点,在医疗器械、体育用品等领域均有使用[43]
杜仲胶主要沉积于细胞中,其中杜仲籽壳是杜仲胶含量较为丰富的部位,含量在10%~15%[44]。陈雁聪[24]研究发现,杜仲翅果皮中杜仲胶含量在8月上旬最高。

5.2 提取工艺

杜仲胶的主要提取方法包括机械法、有机溶剂法和碱浸法等。机械法是工业提取杜仲胶的常用方法,但机械强力搅拌可能会使得胶丝被破坏、流失,进而导致提取率下降,含杂质较多[24]。有机溶剂法主要是利用胶在有机溶剂中溶解度好,使其从细胞中溶解到有机溶剂中,其提取时间较长,可能会污染环境且杂质含量较多[45]。碱浸法主要利用强碱破坏含胶细胞结构,使得杜仲胶暴露出来[46],能除去大部分的杂质,但使用的强碱溶液可能会造成环境污染,且强碱溶液无法回收再利用,生产成本较高。综合法通常利用强碱破坏细胞的木质纤维结构使杜仲胶暴露出来,然后利用具有良好溶解度的有机溶剂提取杜仲胶,该方法不仅可以缩短提取时间、增加提取率,还能提高杜仲胶的纯度。
许振川[43]研究表明,通过H3PO4/H2O2预处理提取的杜仲胶产物纯净,无大分子杂质,提取率38.82%,比未处理提高了24.85%;冀经伦等[47]利用微波辅助提取杜仲胶,提取率达到34.33%。

6 杜仲翅果的应用

杜仲翅果中的化学和生物活性成分使其在保健品、化妆品和工业中的应用前景广泛。

6.1 杜仲翅果在保健品中的应用

王宏涛等[48]研究了杜仲油对大鼠血脂水平的调节作用,结果表明,杜仲油软胶囊降低了大鼠血清中总胆固醇和三酰甘油水平。邓小莲等[49]将中草药提取物添加至经过精炼的杜仲籽油中,使其具备了药用价值和保健功效。随着相关研究和产业的发展,杜仲籽将会开发出更多的保健产品。

6.2 杜仲翅果在化妆品中的应用

杜仲籽油因其含有多种功能性物质,可以作为化妆品用油,其在596 nm处有较强吸光度,能够较好地亲和人体皮肤,是一种天然的护肤品原料[50]

6.3 杜仲翅果在化工行业中的应用

实验室测定杜仲籽油属于半干性油,在空气中的干燥速度比干性油慢,可用作乳化剂和成型助剂,经过氢化处理后可用于生产保湿霜等产品,同时杜仲籽油具有良好的表面活性,可作为增稠剂[51]

7 杜仲翅果的药理作用

7.1 预防骨质疏松

杜仲翅果中总苷的主要成分是环烯醚萜苷类化合物,具有提高骨密度,增强股骨的抗压和抗折能力,增强股骨中的钙、磷和铁等元素含量等作用,能够有效预防大鼠睾丸切除引起的骨质疏松[52]。李森等[53]在治疗糖皮质激素引起的骨质疏松症时发现,杜仲籽总苷对骨骼生物力学性质和骨密度均有提高。

7.2 抗炎抑菌镇痛

宋林奇等[5]研究发现,杜仲籽总苷可明显缓解肿胀,表现出较强的抗炎、镇痛作用。杜仲中分离得到的桃叶珊瑚苷展现出抗菌作用,能够明显抑制细菌生长[54],抑制乙型肝炎病毒的复制,并减轻肝脏受损的程度[55],开发潜力较大。

7.3 降压、降血脂

郭美丽等[56]给小鼠灌胃杜仲籽油,发现小鼠的高血脂症和脂肪肝均得到了明显缓解,组织病理学检查表明,给予杜仲籽油的小鼠肝脏细胞排列完好,脂肪性病变降低。李家实等[57]进行了小白鼠降压试验,发现使用杜仲籽水提取物能够起到明显的降压作用,其作用可能与提取物中含有的绿原酸和桃叶珊瑚苷有关。肖娟等[58]研究表明,以杜仲籽油为主要成分的降脂滴丸能明显降低大鼠血清中的总胆固醇、甘油三酯含量,具有良好的降血脂作用。

7.4 增强免疫力

杜仲中含有的木质素、苯丙素及环烯醚萜类化合物具有增强免疫力的作用[59]。徐诗伦等[60]研究表明,杜仲可激活单核巨噬细胞系统,提高巨噬细胞系统的吞噬活性,进一步增强机体的非特异免疫功能提升免疫力。薛程远等[61]研究指出,杜仲醇提取物有助于增强细胞免疫功能,同时发现其对非特异性免疫功能也有影响。

7.5 抗氧化

杜仲翅果具有提高机体抗氧化能力和延缓衰老的作用。向志钢等[62]研究发现,杜仲籽油具有清除超氧阴离子自由基和羟自由基能力,有利于降低红细胞氧化溶血和肝组织自发性脂质过氧化。周华珠等[63]探究杜仲对试验小鼠抗衰老的影响,观察到杜仲提取物可以增强小鼠肺组织和红细胞中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽的活性。

7.6 利尿、利胆

臧友维[64]通过试验证实,杜仲籽的水提物制剂对麻醉小白鼠有利尿作用,桃叶珊瑚苷是起到利尿作用的主要有效成分,其作用机制是刺激副交感神经中枢,促进生理功能活跃,加速尿酸的转移和排泄,从而达到利尿的效果。杜仲籽具有利胆作用,这主要归因于其含有的绿原酸,能够促进胆汁的分泌[65]
综合杜仲翅果的药理研究情况来看,其果中具有药理作用的成分包括脂肪酸、绿原酸和桃叶珊瑚苷等,这与其主要成分相对应。
杜仲翅果在食品、保健品、化妆品及医药等领域应用广泛,但产量受季节影响较大。该果中主要的化学成分包括木脂素类、环烯醚萜类、黄酮类和酚酸类化合物等,且含有多种氨基酸、粗纤维和微生物等。目前有关该果的应用主要是利用其中分离纯化得到杜仲籽油和杜仲胶,实现其在食品、化妆品、化工和医药方面的广泛应用;杜仲翅果中含有脂肪酸、绿原酸和桃叶珊瑚苷等,具有预防骨质疏松,抗炎抑菌镇痛,降压降血脂,增强免疫力,抗氧化和利尿利胆等作用,是重要的药用和食用资源之一。进一步加大杜仲翅果品质研究,优化杜仲籽油提取方法,加速品种选育工作,深入研究杜仲翅果中独特的营养功能成分,研发新型高附加值食用油,能够有效改善食用油营养结构,对充分开发和利用杜仲翅果,推动相关产业发展具有重要意义。
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