苧麻屬植物黃酮類化合物研究進(jìn)展

肖呈祥，崔國賢，孫敬釗，曹 詣，張小龍，白玉超

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)苧麻研究所，長沙410128)

苧麻屬(BoehmerianiveaL.Gaudich)植物在中國廣為分布，儲量豐富，現(xiàn)存已建圃保存的有16個種、5個變種［1］。我國是栽培種苧麻的起源地，其韌皮纖維是紡織原料中的上品天然纖維。苧麻屬植物自古以來即為中藥配方，其中它們的多種重要藥用功能和黃酮類化合物有緊密關(guān)系。目前，國內(nèi)還沒有系統(tǒng)地開展苧麻屬植物黃酮類化合物生物活性和藥效機(jī)理的研究，也未開展培育藥用苧麻的育種研究?，F(xiàn)對苧麻屬植物黃酮類化合物的種類與功能，提取、純化和檢測工藝等方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，以為進(jìn)一步開發(fā)利用苧麻藥用價值提供科學(xué)依據(jù)。

1 苧麻屬植物黃酮類化合物的種類

黃酮類化合物是指以C6－C3－C6碳骨架為母核，連有多種官能團(tuán)的一大類化合物的總稱。黃酮類化合物存在于多種植物中，據(jù)目前統(tǒng)計總數(shù)約有8000個;由于母核上連接的羥基、甲基等取代基的數(shù)量和位置不同導(dǎo)致種類豐富，其大多在植物體內(nèi)以糖苷的形式存在，少數(shù)以游離體形式存在。

苧麻屬植物葉、莖、根都含有黃酮類化合物。目前已經(jīng)報道的有11種，主要集中在苧麻葉和根兩個部位，與多糖形成糖苷［2～10］。已經(jīng)確定了結(jié)構(gòu)的如表1所示。

表1 苧麻屬植物黃酮類化合物種類

2 苧麻屬植物黃酮類化合物的功能

歷來苧麻屬植物的根作為中藥成分，其性甘、寒;歸心、肝、膀胱經(jīng);功用為涼血止血，清熱安胎，利尿，解毒;主治血熱妄行所致的咯血、吐血、血淋、紫癜、胎動不安、小便淋瀝、癰瘡腫毒、蟲蛇咬傷等。

20世紀(jì)70年代以來，我國醫(yī)學(xué)上對苧麻葉和根的化學(xué)成分和藥理作用進(jìn)行了研究?，F(xiàn)代研究表明，在苧麻葉、根提取液中，其活性成分主要包括有機(jī)酸、生物堿、黃酮類物質(zhì)等，其中黃酮類化合物種類豐富，作用突出。早期盛忠梅等人通過離體子宮觀察實驗，研究得出苧麻根黃酮提取液對懷孕子宮具有抑制作用，對未懷孕的子宮機(jī)能具有興奮作用［11］。最近有研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素對乙肝表面抗原(HBsAg)的抑制率達(dá)到64.3%。郭姍姍等通過體內(nèi)外抗乙肝病毒實驗，發(fā)現(xiàn)一枝蒿總黃酮在體外能抑制HBsAg、HBeAg的分泌和乙肝病毒DNA復(fù)制，在體內(nèi)能抑制鴨血中的HBsAg、HBeAg分泌和乙肝病毒DNA復(fù)制，效果很明顯［12］。邵立軍研究表明，苧麻提取物具有抑制病毒復(fù)制的作用［13］。

除此以外，黃酮類化合物依靠其4位羰基、2、3雙鍵以及3位或5位羥基而具有抗氧化和清除自由基的能力［14，15］。這類化合物也被應(yīng)用在治療心血管系統(tǒng)疾病方面，主要作用是抗心肌缺血、抗心律失常、降血脂、抗心絞痛等。在臨床上，黃酮類化合物還具有抗炎作用。也有研究發(fā)現(xiàn)，黃酮類化合物具有明顯的抗癌、抗腫瘤作用，但因為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，作用位點多，不同黃酮類化合物具有不同的作用機(jī)理，如大豆異黃酮具有抑制某些癌細(xì)胞系的生長和增殖的作用。關(guān)于黃酮類化合物的鎮(zhèn)痛作用和降血糖的作用也有研究。

3 苧麻屬植物黃酮類化合物生物合成途徑

黃酮類化合物生物合成研究興起于對花朵顏色遺傳方面的研究，隨后，對黃酮類化合物碳骨架形式方面的化學(xué)推測逐漸展開。1957年左右，示蹤元素技術(shù)被應(yīng)用于研究這類問題，找到了生物合成黃酮類化合物的某些細(xì)節(jié)。目前，研究者們大致認(rèn)為莽草酸途徑和多酮化途徑共同參與了黃酮類化合物的生物合成，3個丙二酰輔酶A和1個香豆酰輔酶A通過生物合成組成了黃酮基本骨架。實驗證明，3個丙二酰輔酶A來源于多酮化途徑并通過環(huán)化作用生成黃酮類化合物骨架A環(huán)，B環(huán)來自香豆酰輔酶A。香豆酰輔酶A是通過苯丙氨酸和酪氨酸(源自莽草酸途徑)為前體合成的。參與生物合成過程的相關(guān)酶有肉桂酸－4－羥化酶、對－香豆酸輔酶A連接酶、苯丙氨酸解氨酶，此外還有酚酶和甲基轉(zhuǎn)移酶等。之后3個丙二酰輔酶A和1個香豆酰輔酶A通過查耳酮合成酶的作用產(chǎn)生查耳酮，查耳酮異構(gòu)酶的作用下形成黃烷酮，黃烷酮在各種酶的作用下合成其他黃酮類化合物［16］。

4 苧麻屬植物黃酮類化合物的提取工藝研究

常見的從植物中提取黃酮類化合物的方法在苧麻屬植物黃酮提取應(yīng)用中不多，目前有報道的主要是下列提取方法。

4.1 乙醇加熱回流法

乙醇穿透植物細(xì)胞能力強(qiáng)，毒性較小，價格便宜，國內(nèi)大多采用乙醇溶液浸提植物中的黃酮類化合物。賀波等以“華苧4號”苧麻葉為原料，采用此法通過單因素和正交試驗得出該法的最佳工藝:乙醇濃度70%，料液比1∶60，提取時間1.5h，提取溫度80℃，提取1次，黃酮得率為3.76%［17］。

4.2 酶輔助提取法

黃酮類化合物大多包含在細(xì)胞內(nèi)，通過酶解法將細(xì)胞壁或細(xì)胞膜破壞使其釋放出來，最大效率地提取分離。此法更為溫和，提取率相對較高，成本低廉。但酶法對酶解溫度、酶解時間和溶液的pH值有嚴(yán)格要求。劉朝霞等人用纖維素酶對苧麻葉進(jìn)行預(yù)處理，通過單因素和正交試驗找到提取的最佳工藝為:酶解pH值5.0，酶解后在乙醇濃度70%，料液比1∶20，提取溫度70℃，提取時間2.0h，提取2次的條件下，得到苧麻葉總酚酸最佳提取率為0.05%，影響提取率4個因素的順序為提取時間＞料液比＞酶解pH＞提取溫度［18］。

4.3 超聲波提取法

超聲波產(chǎn)生空化作用可以破壞細(xì)胞膜，這樣有助于黃酮類化合物的釋放與溶出，同時超聲波使提取液不斷震蕩，加速了溶質(zhì)擴(kuò)散，此外超聲波熱效應(yīng)有利于水溶作用，有效縮短了提取時間。賀波等以“華苧4號”苧麻葉為原料，采用此法通過單因素和正交試驗得出該法的最佳工藝:超聲功率60W，乙醇濃度70%，料液比1∶30，提取時間30min，提取溫度60℃，提取1次，黃酮得率為4.94%。相比有機(jī)溶劑提取法，黃酮類化合物的提取率和提取效率都大大提高，同時提取成本卻降低了［19］。

5 苧麻屬植物黃酮類化合物的分離純化工藝研究

黃酮類化合物的分離純化方法很多，主要原理是根據(jù)化合物極性和吸附性差異，利用吸附層析分離;由于分子大小的差別，采用凝膠層析分離;根據(jù)黃酮類化合物酸性強(qiáng)弱的不同，利用pH萃取法分離。目前應(yīng)用較多的分離純化方法主要是聚酰胺、硅膠和葡萄糖凝膠柱層析、液滴逆流層析、梯度pH萃取等。在苧麻屬植物黃酮類化合物分離純化中主要采用柱層析法、高效液相色譜法這2種方法。

5.1 大孔吸附樹脂分離

常用的吸附劑有硅膠、大孔吸附樹脂和聚酰胺。大孔吸附樹脂的吸附原理是依靠范德華引力或生成氫鍵的強(qiáng)弱來選擇，其本身多孔性結(jié)構(gòu)決定它的篩選能力。這類樹脂具有物理、化學(xué)穩(wěn)定性高、解析條件溫和、吸附性選擇性好、不受無機(jī)物存在的影響，再生簡單、使用周期長、節(jié)約成本，在苧麻黃酮類化合物分離純化中有廣泛的應(yīng)用。賀波等利用苧麻粗提取液研究AB－8、聚酰胺、D101和S－8這4種大孔樹脂靜態(tài)吸附和解吸動力學(xué)特性，得出AB－8樹脂綜合性能較佳，有較高的吸附率和解吸率，其最佳洗脫條件為:上樣液濃度為1.508mg/mL，洗脫pH值為4，70%乙醇洗脫量與樹脂體積比2∶1，洗脫速率為1mL/min條件下分離完全。同時苧麻黃酮粗提取液過AB－8樹脂后黃酮含量達(dá)到29.85%，是上柱前的5.3 倍［19］。

5.2 高效液相色譜法

高效液相色譜法用于黃酮類化合物的分離純化以及定量定性分析已有許多研究，但在苧麻上應(yīng)用不多。賀波利用苧麻粗提取液通過HPLC分析，最佳的HPLC流動相為水(pH=3)－甲醇(0.45∶0.55);乙酸乙酯，LH－20葡聚糖凝膠柱洗脫得到兩種純度大于90%的產(chǎn)物［19］。

6 苧麻屬植物黃酮類化合物結(jié)構(gòu)確定及檢測方法研究

目前苧麻屬植物黃酮類化合物的測定方法主要是化學(xué)分析法、紫外分光光度法、可見光光度法和高效液相色譜法，由于大多數(shù)黃酮類化合物分子中存在桂皮?；捅郊柞；徊婀曹楏w系，其MeOH譜200～400nm區(qū)域內(nèi)存在2個紫外吸收帶，即峰帶Ⅰ(300～400nm)和峰帶Ⅱ(220～280nm)。張賢取適量苧麻根樣品溶液和蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品溶液，分別在200～400nm波長范圍內(nèi)全波段掃描，發(fā)現(xiàn)兩者在216、279nm處有相同的吸收峰，且在312nm處也有相似的吸收峰，初步判定苧麻根樣品液中含有黃酮類化合物。并且他利用顯色反應(yīng)檢測出樣品液中含有黃酮成分。同時利用蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品繪制濃度曲線，通過722型可見光光度儀在510nm下測定苧麻根樣品液黃酮類化合物濃度［20］。

苧麻屬植物黃酮類化合物結(jié)構(gòu)確定可以直接利用核磁共振技術(shù)，如張賢等利用1H－NMR核磁共振數(shù)據(jù)鑒定出苧麻根中的表兒茶素、兒茶素等。也可以通過紅外光譜吸收及高效液相色譜與標(biāo)準(zhǔn)品譜圖對照來確定具體化合物種類。

7 苧麻屬植物黃酮類化合物的研究前景

在高等植物中已提取和鑒定出的黃酮類化合物非常豐富，但苧麻屬植物體內(nèi)黃酮類化合物的分離與鑒定研究還處于起步階段，僅僅找出了11個黃酮類化合物，利用先進(jìn)分離和純化手段得到單一黃酮類化合物的研究還需要深入。苧麻藥用價值的開發(fā)在于闡述苧麻屬植物黃酮類化合物的生物活性和藥用機(jī)理，這一方面的研究工作還很有限，目前已開發(fā)的藥品主要集中在保健方面，而在抗病毒、抗細(xì)菌、抗癌癥方面的新藥開發(fā)還未成功，因此深入研究其藥用機(jī)理非常關(guān)鍵，以為開發(fā)苧麻特效藥用產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。

雖然苧麻屬植物黃酮類化合物的研究方面已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但苧麻屬黃酮類化合物提取純化工藝研究還不夠。目前，提取率、提取效率、回收效果等方面較好的提取方法應(yīng)用于苧麻屬植物黃酮類化合物的提取中的主要有超臨界萃取法和高效氣液聯(lián)用色譜法。隨著提純技術(shù)的發(fā)展，選擇性較好的吸附劑的開發(fā)為獲得純度更高的單一苧麻屬植物黃酮類化合物提供了條件。此外，在深入研究苧麻藥效的同時做好苧麻藥用專用品種的育種方面研究意義重大。

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