李春煥 王曉琴

(華僑大學化工學院 華僑大學油脂及天然產(chǎn)物研究所，廈門 361021)

芍藥屬油用植物種質(zhì)資源及研究進展

李春煥 王曉琴

(華僑大學化工學院 華僑大學油脂及天然產(chǎn)物研究所，廈門 361021)

在關(guān)于芍藥屬油用植物研究的文獻統(tǒng)計分析基礎(chǔ)上，結(jié)合本課題組的已有研究成果，綜述了芍藥屬油用植物種質(zhì)資源及牡丹組的研究現(xiàn)狀，同時為了全面匯總芍藥屬油用植物的研究進展，本文介紹目前研究較為有限的芍藥組。主要包括芍藥屬油用植物種質(zhì)資源簡介及分布，芍藥屬油用植物種籽結(jié)實特性、生化成分、活性物質(zhì)以及含油率，籽油主要理化指標、油脂提取工藝、脂肪酸組成、營養(yǎng)保健功能及所提油脂的加工利用、籽粕化學成分及功能特性。最后總結(jié)芍藥屬油用植物研究現(xiàn)狀中存在的問題，并對其應(yīng)用前景進行了展望。

芍藥屬油用植物 種質(zhì)資源 種籽 籽油 籽粕

芍藥屬(Paeonia)隸屬毛茛科，包括牡丹組、北美芍藥組和芍藥組，共有30個種。在我國有2個組，牡丹組和芍藥組，共有14個種[1]。由牡丹籽和芍藥籽提取的植物油是中國特有的木本和草本堅果油，不飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)高達94.58%[2]，尤其難能可貴的是其中α-亞麻酸質(zhì)量分數(shù)超過40%[3-4]，是橄欖油的140倍[5]，被有關(guān)專家稱為“植物油中的珍品”。近年來我國食用植物油供需形勢日益嚴峻，自給率只有40%左右[6]，因此芍藥屬油用植物的研究對緩解我國油料緊缺局面有重要戰(zhàn)略意義。油用牡丹和芍藥良種的發(fā)現(xiàn)，填補了我國芍藥屬油用植物的空白。本文主要綜述了芍藥屬油用植物種質(zhì)資源及研究概況的最新進展，以期為芍藥屬油用植物的深入開發(fā)應(yīng)用提供有益參考。

1 種質(zhì)資源簡介及分布

在我國芍藥屬油用植物分為牡丹組和芍藥組。牡丹組為該屬的木本類型，是該屬中最原始的組，共有6種，全部種類都限于我國，從云南的中部(景東，24.4°N)和西藏東部(扎囊，90°E)向東北至安徽巢湖(117.7°E)和陜西延安(36.5°N)[1]。其中，已被報道的牡丹組油用植物品種有鳳丹、紫斑和滇牡丹。鳳丹是牡丹野生種楊山牡丹的栽培品種，屬江南品種群[7]；紫斑則是我國中西部地區(qū)的特有植物，為珍貴的花卉種質(zhì)資源，野生于海拔1 100～2 800 m山坡林下灌叢中，被列為國家珍稀瀕危三級重點保護植物[8]；滇牡丹則是6個種中分布最廣的一種，為國家三級保護植物[9]。芍藥組是該屬的草本類型，為該屬種類最多、分布范圍最廣的組，包括22種，從亞洲溫帶東部的色丹島(146.6°E)，至歐洲最西部的葡萄牙和非洲西北部的摩洛哥Demnat省，向南至我國云南的寧南，北緣進入北極圈[1]。它在中國、日本、蒙古、韓國、朝鮮、新西蘭、土耳其、歐洲、北美洲以及俄羅斯西伯利亞等很多國家和地區(qū)被廣泛種植[10-12]，其中山東菏澤是我國芍藥栽培品種的集中地，是世界上芍藥種植面積最大、資源最豐富、品種最齊全的地區(qū)[13]。目前結(jié)合芍藥種子結(jié)實性、含油率及脂肪酸含量，篩選出最具推廣和油用價值的芍藥種或品種2個：野生芍藥和‘杭白芍’[14]。芍藥屬油用良種的類別、野生種以及栽培種主要分布地如表1所示。

2 種籽研究現(xiàn)狀

目前，全國油用牡丹種植面積已達30.4萬畝，牡丹籽年產(chǎn)量高達4萬t左右[25]。牡丹種籽胚乳肥大富含油脂、糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)和維生素等。已有研究表明，油用牡丹鳳丹籽主要生化成分如下：粗脂肪質(zhì)量分數(shù)為34.31%，淀粉為19.42%，可溶性糖為12.29%，蛋白質(zhì)氮為2.01%(即粗蛋白為12.56%)[26]。而紫斑牡丹種仁中含有粗脂肪的質(zhì)量分數(shù)較高，達37.83%[19]。另有研究表明，牡丹種籽含水量接近大豆，為10.02%；粗蛋白為20.17%，顯著高于油茶；粗脂肪為29.38%，高于大豆但略低于油茶；灰分為2.38%，與花生等作物接近[27-28]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)牡丹籽含有齊墩果酸、常春藤皂苷元、山奈酚、木犀草素、芹菜素、柯伊利素、白藜蘆醇、β-谷甾醇、豆甾醇、β-胡蘿卜苷等多種化學活性成分[29]。

表1 芍藥屬油用植物的種類、主要分布地、繁殖方式及含油率[3-4，14-24]

有關(guān)芍藥籽基本成分及活性物質(zhì)的研究報道極少，目前只有提取其種籽中白藜蘆醇的報道[30-31]。但對于其結(jié)實能力的研究已取得初步成果，由已有研究結(jié)果可知，目前有7個結(jié)實性較好的芍藥品種，分別為野生芍藥、‘杭白芍’、‘鶴落粉池’、‘萬壽紅’、‘盤托絨花’、‘蓮臺’和‘朱砂判’。其中野生芍藥的結(jié)實率最高，單株產(chǎn)量達50.4～150 g，藥用栽培品種‘杭白芍’在栽培品種中結(jié)實能力最強，單株產(chǎn)量在53.8～121 g之間[4]。可見野生芍藥的結(jié)實能力明顯優(yōu)于芍藥栽培品種。

3 籽油研究現(xiàn)狀

3.1 理化指標

牡丹籽油屬木本油脂，常溫下呈液體狀態(tài)，具有牡丹籽油特定的清香味。關(guān)于其理化指標，已有學者對其進行了研究報道，研究結(jié)果如表2所示。

表2 牡丹籽油理化指標[3，28，32-33]

注：以上理化指標是綜合了所有報道的研究結(jié)果，因此范圍較寬。余同。

在眾多的研究報道中，牡丹籽毛油中的酸值、碘值、皂化值、過氧化值等指標，大多數(shù)集中在良好的范圍內(nèi)。這些性質(zhì)決定了牡丹籽油穩(wěn)定性較好，不易酸敗變質(zhì)。而芍藥籽油理化指標的相關(guān)研究鮮見報道。

3.2 提取工藝

關(guān)于牡丹籽油和芍藥籽油的提取，傳統(tǒng)工藝以及現(xiàn)代技術(shù)均得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)工藝索氏提取牡丹籽油，出油率為27.00%～27.99%[15-16，19，32，34]；壓榨法提取牡丹籽油出油率較低，為21.00%[33]，色澤較深?，F(xiàn)代技術(shù)超聲波可輔助傳統(tǒng)工藝提取籽油，超聲波輔助溶劑法提取牡丹籽油的出油率為24.12%[35]，而超聲波輔助溶劑法提取芍藥籽油的出油率高達28.85%[36]；超聲波輔助水代法提取牡丹籽油的出油率也達28.85%[37]。此外，亞臨界、超臨界等現(xiàn)代技術(shù)也在牡丹籽油提取中開始廣泛使用，亞臨界流體萃取牡丹籽出油率為24.52%，提取率達98.1%[38]，為牡丹籽油工業(yè)化生產(chǎn)提供了新的途徑；超臨界CO2萃取牡丹籽出油率在24.22%～30.70%，該方法提取率較傳統(tǒng)提取法高，且具有“高效、不易氧化、純天然、無化學污染”等優(yōu)點[17，28，39-40]。

3.3 含油率、籽油脂肪酸組成

關(guān)于牡丹籽含油率及籽油中脂肪酸的組成，很多學者進行了分析報道。隨產(chǎn)地和提取工藝的不同，牡丹籽出油率有所變化，在21.00%～30.70%[16-17]之間波動。測定的各脂肪酸含量雖有差異，但種類大致相同，其組成如表3所示，總結(jié)分析各試驗結(jié)果表明：牡丹籽油中主要含有5種脂肪酸，分別為α-亞麻酸、亞油酸、油酸、棕櫚酸以及硬脂酸，這5種脂肪酸的含量占全部脂肪酸的97.01%～98.20%。此外，還含有微量環(huán)狀結(jié)構(gòu)的脂肪酸如2-己基環(huán)丙烷辛酸、2-辛基環(huán)丙烷辛酸，占0.38%～0.66%，此類成分在植物油中非常少見。

不同產(chǎn)地牡丹籽出油率以及脂肪酸組成和含量不同，對于河南洛陽[17，28，32，34-35，39]、山東菏澤[3，16，33，40]、安徽亳州、重慶墊江、湖南邵陽和湖南邵東[15]，同樣采用索氏萃取牡丹籽油，出油率最高的產(chǎn)地是重慶墊江，為27.99%。所測脂肪酸5～17種不等，種數(shù)最多的產(chǎn)地是河南洛陽，含有17種脂肪酸，以不飽和脂肪酸為主。α-亞麻酸和亞油酸含量最高的產(chǎn)地均是山東菏澤，質(zhì)量分數(shù)分別為57.93%和34.90%。油酸質(zhì)量分數(shù)最高的產(chǎn)地是河南洛陽，為27.73%。由此可以看出，分布地區(qū)對種子含油率和脂肪酸成分具有很大影響。這已被Ayerza[41-42]在對鼠尾草含油率和脂肪酸成分與環(huán)境條件影響關(guān)系研究中證實，認為α-亞麻酸含量與植物生長海拔高度顯著相關(guān)，其結(jié)果與Yanivet等[43]和Aparicio等[44]對橄欖油脂肪酸成分與環(huán)境因素關(guān)系的結(jié)果相一致。由表3還可得到，亞油酸和油酸的質(zhì)量分數(shù)之和較穩(wěn)定，在40%～50%粗提油左右，這符合亞油酸和油酸相互轉(zhuǎn)化的代謝過程。

此外，牡丹籽出油率和脂肪酸組成還受到提取工藝的影響，其中采用超臨界CO2萃取出油率最高，為30.70%[17]。對于河南洛陽的牡丹籽分別采用不同提取工藝提取后，發(fā)現(xiàn)采用索氏提取得到的脂肪酸種類最多，說明索氏提取工藝對牡丹籽油中的成分萃取比其他萃取工藝條件完全。

目前對芍藥籽含油率及籽油脂肪酸組成的研究報道不多，但也取得初步成果。譚真真[4]利用索氏提取法對37個不同觀賞芍藥品種以及野生芍藥的種子含油率進行測定后發(fā)現(xiàn)10個含油率超過21.00%的芍藥品種，分別為“雪蓋黃沙”、“野生芍藥”、“趙園粉”、“奇花露霜”、“錦山紅”、“碟落粉池”、“墨紫含金”、“盤托絨花”、“山河紅”和“杭白芍”。其中“雪蓋黃沙”含油率最高，達33.77%。GC分析結(jié)果表明，芍藥籽油中共測出15種脂肪酸成分[4]，主要組成成分與牡丹籽油中檢測出的相同，但各脂肪酸含量有差異，不飽和脂肪酸仍占主要地位，脂肪酸組成如表3所示。其中芍藥‘紅瑪瑙’總不飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)最高，達94.58%。在不飽和脂肪酸中，野生芍藥中的α-亞麻酸質(zhì)量分數(shù)最高，達41.84%。

此外，還有研究表明，芍藥籽油中含有大量的生育酚，包括α-生育酚、γ-生育酚以及δ-生育酚，總含量為210.42～467.41 μg/g。其中γ-生育酚在3種生育酚中含量最多，處于191.12～435.03 μg/g之間，大約占總生育酚的92.97%[2]。已有研究證明γ-生育酚比α-生育酚具有更強的抗氧化能力[46-47]，因此芍藥籽油可以被開發(fā)成一種新的天然抗氧化植物資源。

表3 牡丹籽油、芍藥籽油脂肪酸組成[2-3，15-17，19，28，32-35，39-40，45]

綜合相關(guān)研究資料可見，芍藥屬油用植物籽油富含不飽和脂肪酸，其含量和組成符合我國健康食用油的標準，因產(chǎn)地和提取方法不同，質(zhì)量分數(shù)為70.81%～94.58%。主要成分為α-亞麻酸、油酸、亞油酸等，這些都是具有一定生物活性保持人體健康的必須脂肪酸，尤其是α-亞麻酸(占總脂肪酸的13.59%～57.93%)。

3.4 營養(yǎng)保健功能及油脂的利用

牡丹籽油和芍藥籽油富含的α-亞麻酸是全順式9，12，15-十八碳三烯酸(9，12，15-18∶3)，屬于n-3系列的多烯不飽和脂肪酸，是n-3長鏈多不飽和脂肪酸的前體物質(zhì)，是人體不能自身合成但大腦和神經(jīng)活動必需的脂肪酸。它在人體內(nèi)通過去飽和酶和碳鏈延長酶的催化作用，最后合成多不飽和脂肪酸EPA(二十碳五價不飽和脂肪酸)和DHA(二十二碳六價不飽和脂肪酸)[48]。其中DHA是神經(jīng)系統(tǒng)細胞生長及維持的一種主要元素，也是大腦和視網(wǎng)膜的重要構(gòu)成成分。英國腦營養(yǎng)化學家Crawford于1990年在東京“國際DHA研討會上”強調(diào)DHA是腦神經(jīng)不可缺少的部分。DHA具有改善大腦機能、提高智力、記憶能力及學習能力等功效。而EPA在疏導、清理心臟血管方面有著不可替代的作用，可以幫助降低膽固醇和甘油三脂的含量。具有降低血脂、防止脂肪在血管壁沉積的作用，能夠有效預(yù)防腦血栓、腦溢血、高血壓等心血管疾病[49]。因此籽油中的α-亞麻酸對人體有重要的生理作用，可以全面提升人體的生命活力，是構(gòu)成人體腦細胞和組織細胞的重要成分，有“血液營養(yǎng)素”和“植物腦黃金”之稱[50]。

另有研究表明，亞麻酸和亞油酸是人體必須脂肪酸，可以在人體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榛ㄉ南┧?，對于合成磷脂，形成細胞結(jié)構(gòu)，維持一切組織正常功能以及對合成前列腺素都是必要的[51]。

此外，牡丹籽油具有上述營養(yǎng)保健功能，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于食品加工工業(yè)中，α-亞麻酸牡丹籽油、牡丹籽油微膠囊、牡丹籽油軟膠囊、牡丹籽油營養(yǎng)保健食品[52]等一系列牡丹籽油相關(guān)產(chǎn)品已相繼問世。牡丹籽油中α-亞麻酸的功效以及含有抗癌活性很強的奇數(shù)碳脂肪酸如C15、C17等[32]，被應(yīng)用于醫(yī)藥加工工業(yè)中。牡丹籽油在200～420 nm波長區(qū)間有強吸收峰，能夠有效吸收波長320～400 nm的UVA和波長275～320 nm的UVB，因而具有一定的防曬美白功效[53]，可延緩皮膚衰老[54]，是可添加應(yīng)用于防曬護膚品的一種優(yōu)良天然植物基底油，被廣泛應(yīng)用于高級化妝品工業(yè)中。因此，牡丹籽油不僅可供食用，還具有較高的醫(yī)療、保健、美容護膚等價值。

4 籽粕研究現(xiàn)狀

牡丹籽粕是牡丹種籽榨過油后的固體渣粕，從目前對牡丹籽粕的研究可知，可以從牡丹籽粕中分離得到苯甲酸、白芍苷R1、6′-O-β-D-葡萄糖芍藥內(nèi)酯苷、對羥基苯甲酸、氧化芍藥苷、咖啡酸、齊墩果酸、芍藥苷、蔗糖、β-胡蘿卜苷、β-谷甾醇11種化合物[55]。其中氧化芍藥苷具有抗調(diào)理素，穩(wěn)定紅細胞膜，抗血栓形成的作用[49]。芍藥苷具有抗自由基損傷、抑制細胞內(nèi)鈣超載和抗神經(jīng)毒性等活性，對心血管和中樞神經(jīng)免疫系統(tǒng)，以及平滑肌等有積極作用[56]。白芍苷R1只在白芍研究中有過報道，其具有一定的抗腫瘤和抗炎免疫抑制等生物活性[57]。此外，還有研究表明從紫斑牡丹籽餅粕的丙酮提取物中分離得到 10個低聚芪類化合物，其中有4個化合物為首次從芍藥科中分離得到[58]。這些低聚芪類化合物是從抗菌活性較好的部位分離得到，有必要對該類成分的抗菌作用進行深入研究。目前芍藥籽粕的相關(guān)研究鮮見報道。

5 總結(jié)與展望

通過對芍藥屬油用植物研究現(xiàn)狀的分析，可以看出芍藥屬油用植物種籽成分豐富，其提取物中包括多種組分。籽油中不飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)超過94%，以亞麻酸、油酸和亞油酸等有益健康的多不飽和脂肪酸為優(yōu)勢成分，表明其作為食用油脂極具營養(yǎng)和保健價值。此外，籽油中還含有獨特的皂苷、酚、多糖、甾醇等多種重要活性成分[59]，具有減少體內(nèi)自由基含量，“智能調(diào)節(jié)”人體激素水平，實現(xiàn)抗氧化、抗衰老、增強機體活力的功效。2011年3月牡丹籽油已被國家衛(wèi)生部批準為新資源食品，芍藥與牡丹同屬，部分芍藥品種在遺傳特性、外觀形態(tài)、種籽含油量以及籽油脂肪酸組成等方面與油用牡丹都有很大的相似性，具有一定的開發(fā)潛力。由于目前芍藥組各方面的研究較少，同油用牡丹相比，并未引起大家的廣泛關(guān)注，因此科研工作者可在目前研究基礎(chǔ)上，對芍藥組進行全面深入研究，以便為油用芍藥的開發(fā)及利用提供借鑒。

目前人們已利用各種方法提取籽油，但種籽榨油后的油粕，并沒有深入的開發(fā)利用，造成產(chǎn)油后大量油粕被浪費。因此，有必要開展芍藥屬油用植物油粕的相關(guān)研究，一方面可以提高芍藥屬油用植物油粕的產(chǎn)品附加值，另一方面，可能為開發(fā)新型的生物活性制劑提供原材料。此外，目前人們對籽油的研究主要集中在脂肪酸組成上，對其它生物活性物質(zhì)的研究較少，因此科研工作者可在此研究基礎(chǔ)上進一步開展其它生物活性成分的組成、機理、提取及應(yīng)用等方面的研究。

當前我國權(quán)威機構(gòu)推薦的中國居民膳食脂肪適宜攝入量ω-6∶ω-3=4∶1，而我國居民的平均攝入量均衡失調(diào)，達到17∶1[60]，普遍存在ω-6∶ω-3較高的現(xiàn)象[61]，而ω-6PUFAs與ω-3PUFAs又存在競爭抑制，為達到營養(yǎng)均衡，選用牡丹籽油和芍藥籽油等α-亞麻酸含量高的食用油，是增加ω-3PUFAs攝入量、調(diào)整ω-6/ω-3比值的一種非常實用有效的途徑，這對于利用芍藥屬油用植物資源開發(fā)植物n-3系多不飽和脂肪酸具有重要的指導意義。其次在主要油料作物受制于國外的背景下[62-64]，芍藥屬油用植物的大面積種植，還可作為我國乃至世界高級食用油大量生產(chǎn)，可以為國家糧油安全發(fā)揮“正能量”效應(yīng)，是夕陽產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的最佳選擇。因此，可以從戰(zhàn)略高度把我國所獨有的原生態(tài)植物—芍藥屬油用植物種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展納入國家植物油料產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，進一步明確發(fā)展芍藥屬油用植物產(chǎn)業(yè)對于保障我國糧油生產(chǎn)的重要作用。

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Plant Germplasm Resources and Research Progress of Oily Paeonia

Li Chunhuan Wang Xiaoqin

(Institute of Oil and Natural Product，College of Chemical Engineering，Huaqiao University，Xiamen 361021)

Based on the analysis of literatures statistical of oily Paeonia，combined with the research results of our group，this review summarized the plant germplasm resources of oily Paeonia and recent researches of Section Moutan.Meanwhile，in order to summarize comprehensively the research progress of oily Paeonia，this paper would also introduce Section Paeonia that research was relatively limited,including brief introduction and distribution of the plant germplasm resources.Seed setting characteristics，biochemical components，active material and the percentage of oil of seeds.Main physical and chemical index，extraction technology of oil，composition of fatty acid and nutritional and health protection function and processing and utilization of extracted oils and fats.And chemical composition and functional properties of seed meal.Moreover，the existing problems of oily Paeonia research were summarized，and the future development tendencies of its application were proposed.

oily paeonia，germplasm resources，seed oil，seed meal

華僑大學研究生科研創(chuàng)新能力培育計劃(140021 5009)

2015-10-23

李春煥，女，1991年出生，碩士，油脂及天然產(chǎn)物研發(fā)

王曉琴，女，1977年出生，副教授，油脂及天然產(chǎn)物研發(fā)

TS225.1

A

1003-0174(2017)05-0138-09