牡丹的化学成分研究及概况综述

北京化工大学北方学院NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OFCHEMICAL TECHNOLOGY牡丹的化学成分研究及概况综述院系：理工学院专业：应用化学班级：1005 班学号：100130148姓名：谢胜波牡丹的化学成分研究及概况谢胜波摘要：牡丹是我国特有的木本名贵花卉，花大色艳、雍容华贵、富丽端庄、芳香浓郁，而且品种繁多，素有“国色天香”、“花中之王”的美称，长期以来被人们当做富贵吉祥、繁荣兴旺的象征。

牡丹不仅是我国的传统名花，在全世界同样享有盛誉。

此外，牡丹的根皮还是我国传统中药——“丹皮”，具有清热凉血，活血散瘀的功效，而且牡丹花含有多种营养成分，开发美容保健品有很大发展潜力。

中国不仅是牡丹的原产地和多样性中心，也是栽培牡丹的发源地，是品种起源、演化和发展的中心。

中国特有的野生牡丹一直被国内外视为珍贵的种质资源。

因此，开展野生牡丹系统和进化的研究以及栽培牡丹起源的研究对阐明牡丹的起源以及培育和改良栽培品种具有重要的理论和实践价值关键词：牡丹花；综合利用；品质特征；开发前景一前言牡丹为毛茛科芍药属木本植物，素有“花中之王，国色天香”的美誉，象征着富贵吉祥，历来为世人所珍爱．广泛分布于河南洛阳、山东荷泽、安徽铜陵、陕西汉中、河北柏山、四川、甘肃、浙江等地．据统计，我国牡丹的种植面积已达2万hm2［１］。

目前，牡丹花除作为重要的观赏花卉之外，主要利用其根皮（即丹皮）作为中药材，具有清热凉血、活血散瘀的作用。

但由于受到花期和气候条件的限制，导致花开时经贸、旅游活动繁荣，花落时惨淡经营的不良局面，且受制于深加工技术落后，每年有大量的牡丹花白白地浪费掉。

近年来，为了改变这种现象，许多专家学者先后对牡丹花的成分和应用性展开了全方位的研究，以期对牡丹花进行深度的开发利用，作为生产丹皮的副产品———牡丹花、牡丹籽的保健价值也越来越被人们重视。

二研究概况1 化学成分研究1.1 牡丹皮的化学成分丹皮含有牡丹皮原苷( 酶解后生成丹皮酚和丹皮酚苷) 、芍药苷、芍药酚、挥发油、甾醇生物碱以及植物甾醇等。

吴少华等[2]从丹皮中分离出白桦脂酸、白桦脂醇、齐墩果酸、芍药苷元、丹皮酚、6-2-羟基香豆素、没食子酸等9个化合物。

丹皮酚是牡丹皮中的主要活性成分, 化学名为2,2-羟基-2,4,2-甲氧基苯乙酮（ Phenanthro [1, 2-b]furan-10, 11-dione, 6, 7, 8, 9-tetrahydro-1, 6, 6-trimethyl ），具有挥发性, 一定蒸气压下可随水蒸气馏出, 常温下为无色针状结晶, 在水中的溶解度很低。

孟庆华等[3]对天然的丹皮酚进行结构修饰, 制备出丹皮酚的乙酸酯、烟酸酯、阿司匹林酯3 个衍生物。

此外, 赵帜平等[4]又从牡丹皮中分离出丹皮多糖, 筛选出了降血糖的有效成分PSM2b 。

COCH 3OHOCH 3图1 丹皮酚结构式 图2 丹皮酚的一步合成法图3 丹皮酚葡萄糖苷衍生物的合成1.2 牡丹花的化学成分 1.2.1 挥发油成分牡丹花挥发油已鉴定出49种成分(表1)[5]，主要是含有天然香味物质，如香茅醇、香叶醇、芳樟醇等；同时还含有丰富的萜烯及烃类化合物，如十四烷酸、十六酸、3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇，3,3-二甲基-双环[2,2,1]-庚烷-2-酮等.周海梅等[6]用固相微萃取装置（SPME ）顶空提取牡丹花的挥发性成分，通过分析10个品种的牡丹花，共检测出34种化学成分，其中多数是烷烃，且所含烷烃种类基本相同，但不同品种所含的天然香味物质如香茅醇、烯类、酯类等不同，导致其香味各异。

这些天然化合物在食品、饮料及日用化工产品中可作为纯天然添加剂加以利用。

表1 挥发油化学成分1.2.2 牡丹花色素目前国内从牡丹花中提取色素的生产工艺主要有溶剂萃取法、超临界流体萃取法和酶法提取等。

在实验室中超声波辅助萃取法、微波辅助萃取法也得到较好的应用，吴龙奇等[7]研究确定牡丹花色素为花青素类色素，提取牡丹花红色素适宜的条件为：浸取剂为盐酸体积分数为1 %的酸性无水乙醇，浸取温度50℃，浸取时间3 h 。

该方法的不足之处在于成本高，提取速度慢. 朱文学等[8]和刘耀玺等[9]改进了提取方法及工艺，将牡丹花、水和甲醇在不锈钢容器内加热后，经框板过滤机过滤，滤液置回收塔内加温回收甲醇至膏状，放干燥箱内烘干至水含量适中时取出，即为牡丹花色素。

牡丹花色素属于类黄酮化合物，主要有花色苷、黄酮和黄酮醇等。

花色苷（anthocyanin ） 是花色素（anthocyanidin ）与糖以糖苷键结合而成的一类化合物，存在于植物的花、果实和叶中，使其呈现由红、紫红到蓝等不同颜色. 王晓[10]利用高速逆流色谱结合柱色谱分离纯化牡丹花的化学成分，检测出9种化合物：芹菜素-7-O-β-D- 芦丁糖苷、木樨草素-7-O-β-D- 葡萄糖苷、芹菜素-7-O-β-D- 葡萄糖苷、山奈酚-7-O-β-D- 葡萄糖苷、山奈酚、芹菜素、木樨草素、苯甲酸、没食子酸. 樊金玲等[11-12]利用高效液相色谱与二极管阵列检测器和电喷雾电离质谱联用技术研究了牡丹花中的花色苷类化合物，分离检测了5 种花色苷，结合紫外吸收光谱和质谱信息分别鉴定为：矢车菊-3，5-O- 二葡萄糖苷、矢车菊-3-O- 葡萄糖苷、芍药-3，5-O- 二葡萄糖苷、芍药-3-O- 葡萄糖苷和天竺葵-3，5-O-二葡萄糖苷。

研究表明牡丹花中含有6 种花色苷（见表1）。

其基本结构式为3，5，7－三羟基－2－苯基苯并吡喃（见图1）。

牡丹中所含花色苷种类和含量的多少也与牡丹五彩缤纷的颜色有很大的关系，这有待于进一步深入研究。

表2 牡丹花色苷元类型图4 牡丹花色苷基本结构式樊金玲等[11-12]对牡丹花色苷的热稳定性和降解动力学进行了研究.结果表明，牡丹花色苷的热降解符合一级反应动力学模型. 在70～90℃条件下，当pH 值为2.6、3.0、3.6、4.0、4.6 时，牡丹花色苷的半衰期分别为27.0～7.9、32.1～8.5、27.9～8.9、35.9～9.4、27.3～10.7 h. 提高温度，花色苷降解反应速率增大；降解反应速率常数与温度的关系符合Arrhenius公式，反应活化能为48.4～69.4 kJ/mol。

牡丹花色苷单体的降解速率依次为：矢车菊-3-O-二葡萄糖> 芍药-3-O- 葡萄糖苷> 矢车菊-3,5-O- 二葡萄糖苷> 芍药-3,5-O - 二葡萄糖苷。

牡丹花色苷降解生成褐色物质，褐变指数随加热时间的延长、加热温度的升高、pH 值的增大而增大。

这为牡丹花的工业化应用提供了理论上的依据。

1.2.3 营养成分通过牡丹花瓣中脂肪酸组成的定性和定量测定以及不同时期花瓣中脂肪酸组分和含量变化的研究表明[13]：花瓣中含有多种重要的高级脂肪酸，主要以棕榈酸（C16:0）、亚油酸（C18:2）和亚麻酸（C18:3）为主。

不饱和脂肪酸具有降低血脂，防止动脉硬化的功效，如亚油酸是人体必需脂肪酸，在人体内可以转变为花生四烯酸，对于合成磷脂，形成细胞结构，维持一切组织的正常功能，以及合成前列腺素，都是必要的。

亚麻酸是人体重要的营养素,具有抑制肿瘤转移、降低冠心病发病率、提高免疫力等功效。

对牡丹花中的蛋白质、脂肪、氨基酸、矿物质元素和维生素等营养成分进行分析测定，并与脱水蕨菜和脱水白菜的营养成分进行比较。

结果显示：蛋白质、K、Ca、Mg、P、Se 等元素及维生素B1、维生素B2和类胡萝卜素等含量较高，是一种较好的天然营养保健资源。

史国安等[14]选5个牡丹花品种，采用紫外分光光度计、荧光分光光度计、氨基酸自动分析仪和原子吸收分光光度计，测定了牡丹花中多酚类物质、维生素、氨基酸和10 种矿物元素的含量。

结果表明：5个牡丹品种花瓣中含有丰富的多酚类物质、维生素、蛋白质和矿物质；所含氨基酸种类齐全，必需氨基酸和呈味氨基酸含量较高。

用原子吸收光谱法测得牡丹花中主要含6种金属元素[15]：铜、铁、锌、锰、钴、镍，其含量分别为54.53、19.16、29.98、3.71、1.15、0.25/g，这些是人体必需的微量元素。

因此，从营养保健角度分析，牡丹花瓣具有较高的营养价值，是可利用的食疗资源。

1.3 牡丹籽的化学成分牡丹籽油于2011年3月22日由卫生部《卫生部关于批准元宝枫籽油和牡丹籽油作为新资源食品的公告》（2011年第9 号）批准为新资源食品。

从牡丹种子甲醇提取物中分离得到13个化合物，通过理化性质及波谱分析鉴定为齐墩果酸、12,13-dehydromicromeric acid、常春藤皂甙元、山奈酚、木犀草素、芹菜素、柯伊利素、反式葡根素、顺式葡根素、反式白藜芦醇、β-谷甾醇、豆甾醇和β-胡萝卜苷。

在牡丹籽油中共有17 种脂肪酸成分，主要为亚麻酸、油酸、亚油酸等，不饱和脂肪酸占83.05％，饱和脂肪酸占14.33％；牡丹籽油的酸值(KOH)为1.784mg/g，碘值(I)为176.2g/100g，皂化值(KOH)为194.4mg/g，相对密度0.930 7[16]。

说明牡丹籽是一种良好的油料资源，适宜开发利用。

在牡丹籽油提取方面，邓瑞雪等[17]采用单因素和正交试验法讨论超临界CO2 萃取牡丹籽油，并采用GC-MS 技术对油脂成分进行分析，最佳油脂的萃取率为30.7％，萃取液中不饱和脂肪酸的相对含量可达70.81％。

而王昌涛[18]的研究结果显示，牡丹籽油最高提取率为27.11％，不饱和脂肪酸含量达到90％。

易军鹏[19]采用超临界萃取仪在较优提取条件下，牡丹籽油得率可达到24.22％，且富含不饱和脂肪酸，其中亚油酸和亚麻酸的含量分别为23.34％和66.85％。

他采用超声波辅助提取牡丹籽油得率也可达24.12％，牡丹籽油中同样富含不饱和脂肪酸，其中亚油酸和亚麻酸的质量分数分别为22.78％和64.14％。

对牡丹籽油精制研究方面，认为采用活性白土二次脱色效果较好，脱色率高，所得产品油透明澄清、颜色为淡黄色，并且脱色过程使过氧化物含量降低，同时也使磷脂含量降到很低水平。

油脂精炼过程中碘价、皂化价和折光指数基本不变，对脂肪酸组成成分及含量影响不大。

2 生物活性成分研究2.1 丹皮酚的药理作用2.1.1抗动脉粥样硬化作用多种动物实验发现，丹皮酚具有明显的抗动脉粥样硬化的作用。

戴敏等以鹌鹑做实验发现：丹皮酚可以显著减少鹌鹑的主动脉壁及肝脏总胆固醇(TC)含量，缩小斑块面积，抑制主动脉脂质斑块形成，进而抑制AS的发生与发展。

以家兔做实验发现：丹皮酚可以通过抑制TNF一Oc水平，调控家兔动脉粥样硬化过程中炎症反应和血管平滑肌细胞增殖[20]。

实验数据显示，丹皮酚可以通过调节血清中一氧化氮，血浆中内皮素与前列腺素含量起到保护高脂血症大鼠动脉内皮细胞的作用。