浅谈葡萄籽提取物的理化结构葡萄是一种世界性水果,其种植面积和

浅谈葡萄籽提取物的理化结构葡萄是一种世界性水果,其种植面
积和
浅谈葡萄籽提取物的理化结构
葡萄是一种世界性水果，其种植面积和产量都居首位，被誉为“水果世界的明珠”。

在我国，葡萄资源也很丰富，每年生产的葡萄达120多万吨，其中80%以上用于酿造和其他饮料生产，每年下脚料可产葡萄籽4.2万t。

意大利和法国是世界上生产葡萄酒最多的国家，目前已使70%葡萄籽得到了应用。

葡萄籽油脂可以作为婴儿和老年人的高级营养油，高空作业和飞行人员的高级保健油。

1997 年，在美国10种植物提取物市场份额中，葡萄籽提取物名列第七位[1]。

葡萄籽是原花青素的丰富资源。

近年来在提取、分离、药理和临床等方面进行了广泛的研究,表明葡萄籽是开发天然抗氧化剂的新资源。

葡萄籽提取物(grape seed extract,EGS)中含有大量多酚类、脂质类和矿物类等有益于人体的化学成分,对多种疾病有预防和治疗作用。

葡萄籽提取物还用于增强血管功能,治疗炎症、糖尿病并发症如神经病或视网膜病,促进创伤愈合,预防虫牙、癌症、视网膜黄斑变性、夜盲症、肝硬化、过敏以及与胶原病和衰老相关的胶原损坏[2]。

随着时代的发展，各种新的研究设备不断推出，给我们的研究提供了一个很好的平台。

使用理论化学、程序模型等各种先进的方法,研究其理化结构,完善各种指纹谱图,对于更好的研究物质结构与功能的关系具有重要的意义和作用。

李淑芳等研究发现葡萄籽提取物的化学成分如下：
1、葡萄籽提取物中的化学成分
1.1、脂质类及其他化学成分
葡萄籽中约含有10% ~15%的葡萄籽油,其主要成分为亚油酸、亚麻酸等多种不饱和脂肪酸和甾醇等以及多羟基类(PHS)如白藜芦醇等。

葡萄籽油中含矿物元素钾、钠、钙和铁量较高,并含多种维生素。

酚酸类主要包括原儿茶酸、香豆酸、没食子酸、咖啡酸和丁香酸等。

1.1.2、葡萄籽油的组成及理化性质
葡萄籽的含油量在14g/100g ~17g/100g之间，葡萄籽油含有大量的不饱和脂肪酸，含量高达90g/100g 以上。

葡萄籽油的组成成分见表1，葡萄籽油的理化性质见表2。

表1 葡萄籽油的组成成分[1]
由表1 可知，葡萄籽油的脂肪酸主要是以亚油酸为主，其含量在
58g/100g~78g,100g之间。

亚油酸是人体必需的脂肪酸，曾被命名为维生素F，具有重要的功能特性，可预防动脉粥样硬化、高血压和高胆固醇等疾病，同时，亚油酸是人体合成花生四烯酸的主要原料之一，而花生四烯酸是人体合成前列腺素的主要物质，具有扩张血管、防止血栓形成的作用。

葡萄籽中含有丰富的维生素，特别是V E含量较高，达35.95mg/100g。

V E是生物抗氧化剂，又是体内自由基清除剂，其侧链与生物膜的多不饱和脂肪酸，特别是花生四烯酸的相互作用，可抑制不饱和脂质的过氧化。

从葡萄籽的组成成分看，其脂肪酸组成含量较为合理；此外，油中还含有维生素A、E、D、K、P 及多种微量元素，如钙、锌、铁、镁、铜、钾、钠、锰、钴等。

因此，葡萄籽油是一种优质的食用油脂。

表2 葡萄籽油的理化性质[1]
由表2 可知，葡萄籽油的理化指标符合有关国家标准。

从碘值可以看出葡萄籽油中含有大量的不饱和双键，因此，葡萄籽油再加工、储存、运输、加热过程中，应注意防止其发生氧化酸败。

易元芬[3]等利用超临界CO2萃取装置对酿酒后葡萄籽提取了葡萄籽油,并对其挥发性成分和脂肪酸进行了研究,结果表明,葡萄籽中脂肪酸成分以亚油酸为主,含量达81·47%,比一般食用油甚至药用油核桃油和红花油中的亚油酸含量都高。

刘建华[4]等用正己烷抽提得到葡萄籽油,然后将其皂化、甲醋化后用气相色谱-质谱法测定其中的脂肪酸,共检测出14种脂肪酸,其中亚油酸含量最高,占86·48%,其次为棕榈酸6·29%和硬脂酸4·24%。

1.2、多酚类物质
葡萄籽中含有多酚类物质(GSP),主要有儿茶素类和原花青素类。

1.2.1、儿茶素类化合物
儿茶素类化合物包括儿茶素、表儿茶素及其没食子酸酯,是葡萄籽中主要的单聚体,也是原花青素寡聚体和多聚体的构成单位。

儿茶素((+)-catechin))和表儿茶素((-)-epicatechin)作为多酚类化合物中的两种重要异构体(结构示意图见图1),由于其分子结构中多个酚羟基的存在,因而具有有效清除氧自由基和脂类自由基的作用。

在预防脂质过氧化[5],抗癌及抑制肿瘤[6],抑制DNA氧化损伤[7]等方面引起了广泛的研究兴趣。

图1 儿茶素和表儿茶素的结构示意图[8]
彭黎黎,郭勇等经过B3LYP/6-311+G(d, p)水平上的完全优化,得到的儿茶素和表儿茶素分子的理论平衡结构(见图2)。

图2 儿茶素和表儿茶素的理论优化结构[8]
由此结构计算所得到的频率没有虚频,说明相应的理论计算几何结构为稳定结构。

计算结果还表明,儿茶素和表儿茶素分子均为非平面构型,在两个苯环上共有4个OH酚基团,两个苯环通过一个非芳香环连结。

有关理论计算和实验测定键长对比
列入表3。

表3 儿茶素和表儿茶素的理论和实验结构参数(单位,埃)[8]
注:表中(-)-Epicatechin键长与(+)-catechin相对应,原子编号采用图2所示编号从表3中非氢原子的有关键长的实验和理论计算的对比来看,理论计算和实验测定的结果一致。

比较表儿茶素的理论计算构型参数和Fronczek的X射线晶体衍射结果[7],发现键长平均误差为小于
0.0344埃。

1.2.2、原花青素类化合物
原花青素呈白色粉末，溶于水、乙醇、甲醇、丙酮，也溶于乙酸
乙酯，不溶于乙醚、氯仿、
苯等溶剂，有涩味。

U V在550mm 处有强吸收。

在酸性溶液中加热可降解和氧化形成花色素（Bate-Smith反应)[1]。

它是存在于植物中的天然多酚化合物，由不同数量的单体儿茶素(catechin)或表儿茶素(epicatechin)缩合而成[10,11]见表4[12]，其化学结构中具有C6C3C6三环结构(图3)。

表4 从葡萄籽中分离出的原花青素[12]
图3 原花青素的基本结构
由图3可见，这三个环分别由A ，B ，C 命名，在两个芳香环(A 环、B 环)之间以一个三碳链(C 一2，C 一3，C 一4)相连.其中一个碳原子与A 环8a 位置上的氧原子连接成毗喃环(C 坏) [10、11]。

目前研究最广的主要是由(+)-儿茶素((+)-catechin)、
(-)-表儿茶素((-)-epicatechin)为单体聚合而成的这类化合物,其最高平均聚合度达十五聚体[13]。

二至四聚体称为寡聚体(OPC),五聚体以上称为高聚体(PPC)[14]，各聚合体中二聚体抗氧化活性最高,三聚体,单体次之[15]，其生物活性随聚合度增大、增强。

PC各单元间连接主要由C4→C6和C4→C82种方式,由于单体的构象或键合位置的不同,可有多种异构体,且各聚合体和同聚异构体之间极性相近,因此原花青素的分离分析和结构表征非常困难。

反相-HPLC能分离单体及二、三聚体的某些异构体[16],但是各成分的定性需要相应的对照品鉴定,且由于异构体繁多复杂,一般液相很难分开,得到的异构体仅有限的几种。

电喷雾质谱(ESI-MS)可以提供化合物的结构信息,可与液相色谱联用,作为一种软电离技术,可以根据产生的准分子离子直接定性，见图4[17]。

a:单体选择离子色谱图;b:峰M1的ESI-MS质谱图,c:峰M2的ESI-
MS质谱图,d:峰M3的ESI-MS质谱图
图4原花青素单体选择离子图(a)及其ESI-MS质谱图(b,c,d) 图4(a)是任其龙,魏冠红等采用ESI-MS的选择离子监测模式(SIM)对几种低聚体进行选择性的分离检测的结果，是葡萄籽提取物的3种单体C、EC、ECG(m/z 289,441)的选择离子色谱图,3个色谱峰M1、M2、M3的保留时间分别为17·0、21·1、24·2min。

其中峰M1、M2(m/z=289·0)应为(+)-儿茶素或(-)-表儿茶素,其对应的ESI质谱图4(b,c)显示两者的质谱信息相似,除m/z 289·0的准分子离子[M-H]外,均有m/z 579的偶合离子[2M-H]。

对照标样(+)-儿茶素和(-)表儿茶素的保留时间和质谱碎片离子信息,可以确定M1为(+)-儿茶素,M2为(-)-表儿茶素。

峰M3如图4(d)推测为(-)-表儿茶素没食子酸酯,因为葡萄籽中原花青素除ECG外并没有其他的酯型单体,其ESI质谱信息包括其准分子离子(m/z=441·1)、失去没食子酰基形成的离子(m/z =289·0)和其他一些碎片离子信息。

从图4可见,单体的ESI质谱图主要产生准分子离子,碎片离子相对较少。

而在各类原花青素中，二聚体分布最广，研究最多，性质最活跃，是最重要的一类原花青素[18]。

二聚体因两个单体构象或键合位置不同，有多种异构体，到目前为止，已从葡萄籽和皮中分离、鉴定了16种原花青素，其中有8个二聚体[19-20]，分
别命名为Bl一BS(图5)
图5 B型原花青素二聚体的结构
李春阳,许时婴等为验证葡萄籽原花青素的主要结构单元为原花青定即B—环含有两个羟基,将其进行醇解使之完全转化为花色素(反应式见图6)[21]
图6 原花青素在热酸醇处理下产生花色素的反应
然后在525 nm波长下对醇解后的产物进行HPLC检测分析，结果见图7：
图5 葡萄籽原花青素醇解产物色谱分析
由图7可见,醇解产物的色谱图只有1个主要的峰,其面积约占总面积的95%以上,说明原花青素醇解产物只含有一种主要的花色素。

为了对该花色素进一步定性、确定其相对分子质量,采用LC—MS 进行了分析，结果见图8：
图8 葡萄籽原花青素水解产物的LC-MS图（正、负离子选择离子峰）
由图8(a)可见,11.95 min出现一主要的峰;对该峰进行波长扫描,发现其在227、277、536 nm波长处有最大吸收,见图6(b);其正离子(M+)为287,负离子(M-)为285,见图8(c)和图8(d);通过选择分子离子峰,发现M+287出峰时间为12.10 min,M-285出峰时间为12.07 min.根据以上分析和判断,可以确定该产物为矢车菊素,相对分子质量为286,
也就是说葡萄籽原花青素水解产物主要为矢车菊素(cyanidin,见图6和图8),其B-环上含有两个羟基,从而证明葡萄籽原花青素主要结构单元为原花青定,正好与葡萄籽原花青素红外光谱图特征峰的推断结果相吻合.
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