核桃具有經(jīng)濟、營(yíng)養和藥用價(jià)值。它在世界各地廣泛種植，特別是在亞洲(中國、印度、阿富汗、伊朗、土耳其和韓國)、北美(美國和墨西哥)和南美(阿根廷、巴西和智利)、南歐(希臘、保加利亞、捷克共和國、匈牙利、波蘭、法國、意大利、瑞士和西班牙)、南非、澳大利亞和新西蘭。根據聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織 2021 年發(fā)布的統計數據，全球種植核桃 113 萬(wàn)公頃，產(chǎn)量 350 萬(wàn)噸。特別是，中國、美國和智利占總產(chǎn)量的 80%以上。與此同時(shí)，核桃產(chǎn)生的廢物急劇增加。因此，迫切需要利用這些廢棄物來(lái)增加核桃的價(jià)值。
一般來(lái)說(shuō)，核桃含有核桃青皮、核桃殼、分心木和核桃仁。除核桃仁外，其他部分通常被視為核桃副產(chǎn)物。核桃青皮和核桃殼約占鮮核桃重量的 60～70%，被認為是核桃的主要副產(chǎn)物。據報道，核桃副產(chǎn)物中存在多種有用物質(zhì)。核桃青皮含有多酚、類(lèi)黃酮、萜類(lèi)和蒽醌等化合物。核桃殼主要由纖維素、木質(zhì)素和半纖維素組成。此外，核桃粕是核桃仁壓榨提取核桃油后的殘留物，含有大量的核桃蛋白。這些副產(chǎn)品有不同的用途類(lèi)型。 核桃青皮的主要成分：在過(guò)去的核桃生產(chǎn)過(guò)程中，核桃青皮被認為是一種沒(méi)有食用價(jià)值的農業(yè)廢棄物，在核桃果實(shí)收獲后被隨機丟棄，這不僅造成了資源浪費，而且對環(huán)境造成了污染。然而，在越來(lái)越多的研究中，核桃青皮是天然酚類(lèi)抗氧化劑或其他有益化合物的重要來(lái)源。它含有多酚類(lèi)化合物、黃酮類(lèi)化合物、胡桃酮、單寧、葡聚糖和果膠等。另一方面，葡聚糖和果膠都是核桃青皮中的多糖，具有一定的生理活性和功能。核桃青皮可能是葡聚糖的極好來(lái)源。核桃青皮具有良好的乳化性能、自由基清除活性和保水保油能力。因此，核桃青皮也可以作為果膠的來(lái)源之一。使用核桃青皮作為天然植物化合物的來(lái)源將增加核桃種植的價(jià)值，并為產(chǎn)生的大量農業(yè)廢棄物確定新的用途。
核桃青皮的生物活性：核桃青皮富含天然化合物。雖然不同國家的核桃種類(lèi)不同，但每個(gè)核桃都鑒定出相同的酚類(lèi)化合物，如胡桃醌 、原兒茶酸、丁香酸、香草酸、咖啡酸、阿魏酸、綠原酸、兒茶素、表兒茶素、楊梅素、槲皮素、蘆丁等。然而，由于品種、采摘期、果園位置（緯度）以及分析方法的不同，不同核桃品種核桃青皮中酚類(lèi)化合物的含量存在差異。在核桃青皮提取物的化合物中，胡桃醌是含量較大、應用前景較好的一種。在核桃生長(cháng)過(guò)程中，產(chǎn)生的胡桃醌可以殺死或破壞周?chē)臉?shù)木（尤其是蘋(píng)果樹(shù)）、灌木、草藥和一些昆蟲(chóng)。然而，胡桃醌提取物具有抗菌和抗病毒活性，尤其是很強的抗腫瘤活性。
核桃殼的主要成分：核桃殼 是介于核桃青皮和核桃仁之間的硬質(zhì)生物質(zhì)。木質(zhì)素、纖維素和半纖維素是核桃殼 中最重要的化學(xué)成分，它們在植物細胞中相互結合。木質(zhì)素填充纖維素、半纖維素和果膠之間的空間，并與半纖維素共價(jià)連接，作為多種植物多糖的偶聯(lián)劑，最終賦予植物細胞壁完整性。核桃殼 還富含酚類(lèi)物質(zhì)，脂肪酸，氨基酸和微量元素。此外，作為一種可再生資源，核桃殼 的消耗可以在不面臨過(guò)度使用的情況下得到補充，這是其應用的一個(gè)優(yōu)勢。隨著(zhù)全球資源環(huán)境的日益緊張，核桃殼的加工和利用越來(lái)越受到重視。 核桃殼的生物活性：木質(zhì)素、纖維素和半纖維素具有良好的生物活性。它們具有很強的適應性，可以用作納米材料，材料科學(xué)中的許多研究工作都集中在從農業(yè)殘留物中提取的納米顆粒和納米結構材料的合成上，其中大多數研究與納米纖維素、納米半纖維素和納米木質(zhì)素有關(guān)。由于具有較高的生物降解性、碳中和、較低的環(huán)境風(fēng)險和較高的人類(lèi)安全性等優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)應用對植物纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的需求正在增加。研究表明，用不同來(lái)源的纖維素制成的納米材料具有良好的生物醫學(xué)優(yōu)勢，尤其是在組織和骨骼再生方面。核桃殼中酚類(lèi)化合物的性質(zhì)與從核桃青皮提取物中分離的類(lèi)似化合物的性質(zhì)相同。然而，核桃殼可以通過(guò)熱解產(chǎn)生焦木酸，其中主要化合物是有機酸和酚類(lèi)化合物。焦木酸具有良好的抗氧化活性、抑菌活性和抗毒能力。
1.3 分心木
分心木中主要的化學(xué)物質(zhì)：分心木，核桃殼和核桃仁之間的木質(zhì)隔膜，橢圓形或圓形片狀，質(zhì)量輕，易折斷。分心木的表面通常呈棕色或淺棕褐色，略帶苦味。在中國藥典的記錄中，分心木一直被用作營(yíng)養保健品和藥用材料。雖然核桃中分心木的含量少于其他副產(chǎn)品，但研究人員發(fā)現分心木含有多種活性物質(zhì)，包括多酚、黃酮類(lèi)、皂苷、生物堿、醌類(lèi)和多糖，具有很強的生物活性和藥理作用。
分心木的生物活性：分心木具有多種生理功能。如分心木中具有降血糖作用的功能成分，有不同的生育酚（其中 α-生育酚含量最高），具有抗氧化作用，有止咳作用等。
核桃粕主要成分：目前，核桃栽培的主要目的仍然是獲取核桃仁。除了一小部分核桃直接作為干果出售食用外，大量核桃主要用于加工核桃油、核桃蛋白乳飲料和其他深加工產(chǎn)品。核桃粕中蛋白質(zhì)含量超過(guò) 45%。提取物中主要的多酚類(lèi)物質(zhì)為龜甲素A、沒(méi)食子酸、鞣花酸和鞣花酸 4-O-木糖苷，這些多酚類(lèi)物質(zhì)都具有良好的抗氧化活性。研究表明，核桃比任何其他堅果都表現出更大的抗氧化能力，核桃油對核桃總抗氧化能力的貢獻小于5%，而核桃粕提供了最多的抗氧化能力。此外，核桃粕 是許多具有優(yōu)異生物活性功能的肽的來(lái)源。然而，核桃粕的應用并沒(méi)有得到相應的重視，它只作為飼料或肥料低價(jià)出售，甚至直接丟棄，這不僅會(huì )造成環(huán)境污染，還會(huì )降低核桃副產(chǎn)品的附加值。
核桃粕的生物活性：膳食纖維，這里主要是可溶性膳食纖維，在人體中起著(zhù)至關(guān)重要的作用，被稱(chēng)為益生元。研究還表明，核桃粕中的膳食纖維在控制癌癥、糖尿病和心血管疾病等慢性疾病方面具有有益效果。核桃粕含有約45%的蛋白質(zhì)，富含人體必需氨基酸。因此，核桃粕被認為是制備生物活性肽的良好原料。生物活性肽是具有多種人類(lèi)代謝和生理調節功能的蛋白質(zhì)片段。近年來(lái)，核桃粕 蛋白的利用和深加工越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
核桃副產(chǎn)品的價(jià)值不僅來(lái)源于產(chǎn)量大、價(jià)格便宜。更重要的是，核桃及其副產(chǎn)品含有高水平的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、酚類(lèi)化合物、類(lèi)黃酮、礦物質(zhì)和維生素。同時(shí)，流行病學(xué)和臨床報告表明，核桃副產(chǎn)物有益于改善多種健康疾病，如肥胖、癌癥、糖尿病、心血管疾病、阿爾茨海默病、慢性病等。此外，許多學(xué)者已經(jīng)證明，核桃副產(chǎn)品在抗菌、抗炎、抗衰老等方面具有有益的性能。因此，核桃可用于保健應用，對改善人體健康起著(zhù)至關(guān)重要的作用。另一方面，越來(lái)越多的研究表明，核桃及其副產(chǎn)品可用于食品、化妝品和生物醫學(xué)行業(yè)。
2. 從核桃副產(chǎn)品中提取、分離和純化天然產(chǎn)物
通常，不同的加工工藝會(huì )導致核桃油和核桃副產(chǎn)品的營(yíng)養成分不同。例如，在提取核桃油之前對核桃進(jìn)行烘焙，對核桃進(jìn)行冷壓或超臨界提取，都會(huì )直接影響核桃油和核桃副產(chǎn)品的營(yíng)養成分和顏色。提取技術(shù)對核桃副產(chǎn)品獲得有益的化合物具有重要意義。一般來(lái)說(shuō)，化學(xué)、物理和生物方法要么單獨使用，要么與其他現代技術(shù)結合使用，以提高目標化合物的提取效率。 溶劑是提取化學(xué)成分的關(guān)鍵。最近的研究表明，在不同的提取條件下，使用相同的溶劑，提取率會(huì )有所不同。在沒(méi)有任何外部輔助條件的情況下，用水萃取獲得最高產(chǎn)量（75.4 mg/g），其次是 60-70%的乙醇。此外，通過(guò)對革蘭氏（+）菌（金黃色葡萄球菌、糞腸球菌、hirae 腸球菌）和革蘭氏（-）菌（銅綠假單胞菌、大腸桿菌、嗜肺軍團菌亞種、嗜肺菌）的抑菌試驗，觀(guān)察到提取物的最佳抗菌活性。一般來(lái)說(shuō)，溶劑萃取遵循“相似相溶”的原則，即極性物質(zhì)在極性溶劑中更好地溶解，非極性物質(zhì)更好地在非極性溶劑中溶出?，F在的大多數研究都使用不同比例的乙醇和水的混合物，這已被證明可以提供更高的提取率。此外，微波輔助萃取、超濾膜萃取、超聲波萃取、超臨界流體萃取、酶輔助萃取、脈沖電場(chǎng)輔助萃取、固相微萃取、加壓液體萃取等都被認為是近年來(lái)的新技術(shù)。
2.1.2 酶水解
在核桃粕生物活性肽的制備中，酶水解法是常用的方法。蛋白酶具有特異性、發(fā)生反應條件溫和、效率高、易于控制、營(yíng)養損失低的優(yōu)點(diǎn)。核桃蛋白水解常用的酶有木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶和復合蛋白酶（胰酶）等。在水解過(guò)程中，需要對酶類(lèi)型、蛋白質(zhì)來(lái)源、酶特異性、酶消化程度、pH、時(shí)間、溫度、酶與底物的比例等條件進(jìn)行特殊控制。此外，可以在該過(guò)程中加入輔助手段以進(jìn)一步提高酶的效率。研究表明，超聲輔助顯著(zhù)改善了核桃粕生物活性肽的水解，其效率是對照組的1.43 倍。目前的研究?jì)H將超聲技術(shù)應用于核桃粕生物活性肽的制備，在未來(lái)的研究中，輔助技術(shù)的參與，如高壓均化技術(shù)、微波技術(shù)和酶反應器技術(shù)，應協(xié)同提高酶消化效率。
2.1.3 發(fā)酵
發(fā)酵也是獲得核桃粕生物活性肽的有效技術(shù)。目前，研究人員主要研究?jì)煞N發(fā)酵方法：固體發(fā)酵和液體發(fā)酵。微生物在發(fā)酵過(guò)程中分泌的蛋白水解酶可以從前體蛋白結構的非活性形式中釋放出加密的生物活性肽。這不僅可以降低生產(chǎn)生物活性肽的成本，而且可以有效地促進(jìn)蛋白質(zhì)資源的高效利用。例如，通過(guò)枯草芽孢桿菌固體發(fā)酵 WM 成功制備了血管緊張素 I 轉化酶（ACE）抑制肽。 2.2 創(chuàng )新技術(shù)輔助提取 超聲波和微波輔助提取、超臨界CO2 萃取、 微乳液與高壓放電萃取相結合、電子束輻照輔助提取、Ultra-Turrax 提取等。
電泳技術(shù)、色譜技術(shù)和其他分析方法?？紤]到不同的核桃副產(chǎn)品及其特殊特性，限制其規模和市場(chǎng)化的最大因素是提取技術(shù)的正確選擇。傳統的提取技術(shù)嚴重依賴(lài)溶劑，不僅不利于環(huán)境保護和資源節約，而且產(chǎn)品質(zhì)量也較低。創(chuàng )新技術(shù)的廣泛應用減少了萃取過(guò)程中有機溶劑的使用。這不僅保護了環(huán)境，而且促進(jìn)了綠色和可持續的范式轉變。然而，對這些新的提取技術(shù)和溶劑的技術(shù)經(jīng)濟評估相對缺乏，特別是在其能源消耗和經(jīng)濟成本方面。因此，應選擇適當的方法來(lái)評估這些新興技術(shù)對工業(yè)的經(jīng)濟影響，并盡量減少這種影響。另一方面，在核桃副產(chǎn)物提取物的分析中，現代分析技術(shù)在提高分析精度方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。
3. 核桃副產(chǎn)物的潛在應用
核桃副產(chǎn)品富含生物活性化合物。越來(lái)越多的研究人員發(fā)現，核桃副產(chǎn)品是寶貴的可持續資源，在獲得大量功能性和物理性食品成分方面具有巨大優(yōu)勢。
3.1 食品應用
核桃副產(chǎn)品中的許多營(yíng)養素和生物活性化合物使其成為食品配方的新興候選者，以滿(mǎn)足營(yíng)養需求并提供額外的健康益處。主要是核桃副產(chǎn)品在食品添加劑、食品加工材料（酒精飲料原料）和保鮮方面（食品保鮮膜）的應用研究進(jìn)展。無(wú)論是單獨使用還是與其他食品聯(lián)合使用，核桃副產(chǎn)品提取物都可以進(jìn)一步促進(jìn)新型功能性食品添加劑的開(kāi)發(fā)。盡管食品應用前景廣闊，但許多天然食品抗氧化劑和添加劑仍存在化學(xué)不穩定的缺點(diǎn)。因此，需要更多的研究來(lái)緩解這些挑戰。
3.2 工業(yè)應用
由于可持續性仍然是一個(gè)全球性的挑戰，循環(huán)經(jīng)濟的概念越來(lái)越受到關(guān)注?？沙掷m資源作為工業(yè)生產(chǎn)的原材料非常重要。幸運的是，核桃副產(chǎn)品是高附加值和有價(jià)值材料的天然來(lái)源。其主要產(chǎn)品是廢水吸附劑、電極材料、 染料、 除草劑、 化學(xué)添加劑和海水淡化?？偟膩?lái)說(shuō)，核桃副產(chǎn)品在工業(yè)中有許多潛在的應用。它們可以作為新的化學(xué)材料、吸附劑、染色劑、生物除草劑等，具有高效、簡(jiǎn)單、低成本、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。所有這些好處將促進(jìn)核桃副產(chǎn)品在危險廢水處理和化工生產(chǎn)中的應用。在未來(lái)的研究中，研究人員應擴大研究范圍，嘗試將核桃副產(chǎn)品應用于不同領(lǐng)域，探索核桃副產(chǎn)品在粉末、炭化和提取物等不同狀態(tài)下的價(jià)值。
3.3 生物醫藥應用
消費者對營(yíng)養價(jià)值更高、富含促進(jìn)健康的生物活性物質(zhì)的食品的要求越來(lái)越高。核桃副產(chǎn)品含有多種生物活性成分，它們的營(yíng)養潛力已被證明可以改善衰老、代謝紊亂、記憶喪失和癌癥、口腔潰瘍、糖尿病的治療等等。主要產(chǎn)品有：抗菌劑、抗腫瘤活性、酶抑制劑、抗氧化活性、血糖調節、改善記憶力減退、改善細胞等。 總之，核桃副產(chǎn)物中的生物活性成分具有廣闊的應用前景。盡管對核桃副產(chǎn)物的生物活性和化學(xué)成分進(jìn)行了廣泛的研究，但對其作用機制和藥理毒性的了解有限。因此，下一步的研究應側重于核桃副產(chǎn)物的安全性驗證，更多地關(guān)注臨床實(shí)驗中核桃副產(chǎn)物消化、吸收和代謝的數據，以及不同核桃副產(chǎn)物提取物抗氧化、抗菌、抗癌和提高細胞活性等的分子機制，如有必要，需要在細胞和遺傳水平上進(jìn)行探索。此外，還應考慮保留化合物生物活性的新趨勢，例如使用納米封裝和微膠囊技術(shù)來(lái)提高生物利用度和控制生物活性成分的釋放。建議對其提取物的生物利用度、生物活性和毒理學(xué)評估進(jìn)行進(jìn)一步研究，以評估其與其他食品成分和身體器官的相互作用，確保其供人類(lèi)食用的安全性和可靠性。
4. 結論和未來(lái)展望
核桃副產(chǎn)品作為功能性成分在開(kāi)發(fā)新型食品和藥物配方方面具有巨大潛力，如抗氧化劑、著(zhù)色劑、膳食補充劑、藥物成分和可生物降解材料。然而，仍需要對其應用要求進(jìn)行進(jìn)一步研究，以確定這些核桃衍生成分在產(chǎn)品中的功效、穩定性和安全性。一方面，在擴大工業(yè)應用、開(kāi)發(fā)基于其促進(jìn)健康特性的創(chuàng )新食品和藥物配方方面，仍需要做更多的工作。另一方面，還需要設計一種高效便捷的提取工藝，從核桃副產(chǎn)品中獲得目標生物分子。令人興奮的是，這些副產(chǎn)品的應用有助于食品、化工和生物醫學(xué)行業(yè)的可持續生產(chǎn)，是減少資源浪費及其環(huán)境影響的解決方案。 核桃副產(chǎn)品作為一種生產(chǎn)量大的農業(yè)廢棄物，近年來(lái)成為人們研究的熱點(diǎn)。一方面，這些副產(chǎn)物的應用不僅擴大了優(yōu)質(zhì)生物活性成分的來(lái)源，也補充了自然資源的短缺。另一方面，全面研究核桃副產(chǎn)品的功能，可以拓寬其應用領(lǐng)域，緩解原料和能源的短缺。最重要的是，核桃副產(chǎn)品的綜合利用不僅可以帶動(dòng)核桃產(chǎn)區的經(jīng)濟效益，還可以提高農業(yè)生產(chǎn)者的收入。這是未來(lái)研究和發(fā)展的主要方向。
