一种多酚类化合物_白藜芦醇的开发研究

收稿日期:2003-11-21作者简介:刘大川(1943-),男,教授;主要从事油脂和植物蛋白的科研与教学工作。

文章编号:1003-7969(2004)04-0009-03 中图分类号:T Q64519 文献标识码:A一种多酚类化合物———白藜芦醇的开发研究刘大川,刘　强(武汉工业学院,430023武汉市常青花园中环西路特1号) 摘要:为了促进白藜芦醇资源的开发,介绍了白藜芦醇的性质、生理活性作用、提取方法及以红外光谱、高效液相色谱为主的分析检测方法。

并对传统工艺加以改进,提出了以花生资源为原料,超声波辅助提取及使用纳滤膜过滤并回收溶剂的新工艺。

关键词:白藜芦醇;生理功能;提取;检测 随着食品工业的迅速发展和人们消费水平的提高,食品消费趋势逐渐转向具有合理营养和保健功能的营养保健食品,保健食品被誉为“21世纪食品”。

有关专家认为:预防心、脑血管疾病、癌症、动脉硬化、延缓衰老等的保健食品将有着广阔的市场[1]。

而白藜芦醇正是这种心、脑血管疾病及癌症的天然化学预防剂[2],同时,它还被美国专著《抗衰老圣典》一书列为“100种最热门有效抗衰老物质之一”。

因此,人们对其关注、研究程度日益加深,使得它在食品、医药等工业上的应用也越来越广,市场价值极高。

迄今美国宇航局已将花生定为航天食品,花生油、花生酱等富含白藜芦醇的食品将会成为21世纪营养健康的新时尚[3];在日本,已将含白藜芦醇的植物提取物作为食品添加剂使用;在我国,也有将白藜芦醇的植物提取物制成降脂、美容、减肥和抗癌的天然保健食品及胶囊[4]。

另外,还可以将其添加到各种酒中,以增加酒的品质。

由于白藜芦醇所具有的这些重要的天然活性保健作用,利用我国丰富的原料资源(如葡萄、虎杖、花生及种皮等),大力开发相关的保健产品能够充分、合理、有效地利用资源,并具有广阔的市场前景及良好的经济效益。

1　白藜芦醇的结构 白藜芦醇(Resveratrol ,简称Res ),又称芪三酚,化学名称为3,4’,5-三羟基二苯乙烯,起初在葡萄中发现,被认为它的产生与葡萄植株对真菌的感染或非生物刺激(如紫外辐射)有关[5]。

它是含有芪类结构的非黄酮类多酚化合物,其分子式为C 14H 12O 3,相对分子质量为228.25,具有顺式和反式两种结构,为白色针状晶体,易溶于乙醚、氯仿、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂。

在自然界中,白藜芦醇主要存在于葡萄、虎杖、花生、桑椹、买麻藤、朝鲜槐等植物中,尤其在种皮中含量较高。

其存在形式主要有4种:顺式白藜芦醇、反式白藜芦醇以及顺式白藜芦醇糖苷、反式白藜芦醇糖苷,主要以反式形式存在,后两种形式能够在人体中糖苷酶的作用下释放出白藜芦醇。

其反式异构体的生理活性要强于顺式异构体,单体强于糖苷。

而在紫外线的照射下,反式白藜芦醇能够转化为顺式结构[6]。

其结构式见图1。

图1　白藜芦醇的结构式2　白藜芦醇的生理功能2.1　影响脂类及花生四烯酸代谢、抗血小板凝集和抗炎、抗过敏作用白藜芦醇可阻止血小板凝集,而血小板凝集造成血栓病是由多种刺激因子引起的,其中一个机制是由花生四烯酸代谢物尤其是TX A 2所介导,TX A 2易转变为TX B 2,白藜芦醇能抑制花生四烯酸代谢物TX B 2的形成,而TX B 2与多种炎症有关,因而它具有抗炎、抗过敏的作用[7]。

2.2　抗血栓作用由于血栓病是血小板凝集等因素引起的,而白藜芦醇苷对胶原、肾上腺素、花生四烯酸ADP 等诱导的血小板凝集有抑制作用,故其具有抗血栓的作用。

从其衍生物的抗栓活性来看,3位和5位的游离羟基的存在提高了它的抗栓活性,且反式的活性大于顺式,单体的活性大于糖苷。

2.3　抗动脉粥样硬化和冠心病、缺血性心脏病、高92004年第29卷第4期 中　国　油　脂血脂症的防治作用许多含白藜芦醇的植物作为抗高血脂症、抗动脉粥样硬化等药物在民间应用已久,如法国人高血脂发病率低便是与多饮葡萄酒有关(葡萄中白藜芦醇含量丰富)。

从虎杖中提取的白藜芦醇能够抑制大鼠肝脏中TG和总胆固醇的沉积,静注或口服可减少小鼠肝脏由软脂酸合成TG,但不影响组织中TG的合成[7]。

2.4　抗氧化、抗自由基的作用人体内的活性氧基团会引发多种疾病,如心脏病、脑溢血、老化加速等,这些都和自由基有关。

目前,人类各种疾病约89%起因于活性氧基团。

研究发现,白藜芦醇具有显著的抗氧化和诱除自由基的作用[7]。

2.5　抑制肿瘤的作用反式和顺式白藜芦醇都具有抗癌活性,能抑制蛋白质-酪氨酸激酶的活性。

Jang等[2]发现白藜芦醇对肿瘤细胞的起始、促进、发展3个阶段均有抑制作用,这与其抗氧化、抗突变、抑制环氧化酶及对癌细胞的诱导分化等作用有关。

3　白藜芦醇的制备方法3.1　从天然植物中提取目前,国内外大多采用葡萄皮、虎杖等植物为原料,先将原料经过处理(粉碎),用有机溶剂(如甲醇、乙醇、乙酸乙酯等)进行浸提或回流萃取,经过滤后将滤液浓缩,即得白藜芦醇粗品,再经过层析分离、提纯得到纯度较高的白藜芦醇。

此方法可获得纯度达99%的白藜芦醇。

3.2　化学合成化学合成十分困难,步骤复杂,且需要较高的成本,得率也不高。

目前,国内对这一方法的研究还比较少。

李晓光等[8]以3,5-二甲氧基苯甲醛和对甲氧基苄基溴(可由对甲氧基苯甲醛为原料制得)进行Witting反应、顺反异构化和去保护基3步反应,并分离提纯,制得98%的白藜芦醇。

3.3　利用细胞培养技术西北大学生命科学院论证了植物组织培养生产白藜芦醇的方法在理论上的可行性:白藜芦醇的生产不受季节的限制,可以人为地影响或控制植物组织的生长周期。

在此基础上,郭斌等[9]通过利用He -Ne激光辐照用根癌农杆菌株感染过的葡萄皮脱皮化组织,进行诱变处理,来进一步提高白藜芦醇的产量。

4　提取白藜芦醇的新工艺4.1　原料花生资源在我国极其丰富,白藜芦醇在花生红衣及种仁中含量丰富(据美国农业部专家证实,白藜芦醇的含量是2.57mg/100g),同时,在花生蛋白粉、蛋白酱生产厂中有大量的废红衣有待开发利用,另外,花生红衣中含大量的止血特效成分(维生素K)和原花色素(其抗氧化能力是维生素C的20倍,维生素E的50倍),可提高产品的附加值,因而研究从花生及红衣中提取白藜芦醇的可能性,合理、有效地利用花生资源及花生制品厂的副产品资源将具有深远的意义及良好的经济效益。

4.2　提取工艺从天然植物中提取白藜芦醇的传统方法中,浸提所需的时间较长,溶剂用量大,提取效率不高;而回流所需的温度较高,易造成活性成分的分解或挥发(白藜芦醇热稳定性不好,70～80℃下加热30 min,有部分分解),对白藜芦醇的提取不利。

相对于这些传统的提取方法,用超声波技术辅助提取白藜芦醇具有较多的优点:能够提高提取率,缩短提取时间,缩短生产周期。

同时,考虑到分离时杂质对白藜芦醇纯度的影响及定量检测时,杂质峰对白藜芦醇峰的影响,应尽可能地除去杂质。

可选择纳滤膜过滤来除去杂质,并回收溶剂(透过液)。

4.3　工艺路线主要工艺路线如图2所示。

图2　工艺流程图5　白藜芦醇的检测5.1　定性检测通常采用红外光谱对白藜芦醇进行定性检测,所得到的白藜芦醇红外图谱在3250cm-1处有酚羟基吸收峰,在1620cm-1、1540cm-1、1500cm-1处有苯环吸收峰,在965cm-1处有反式—C=C—特征吸收,700cm-1处为顺式—C=C—的特征吸收。

由此可判断白藜芦醇的结构[10]。

也可将样品的测定和标准样混合液交叉进行,比较标准样的出峰时间来加以定性。

5.2　定量检测定量检测的方法主要有:高效液相色谱、气相色谱、气相色谱/质谱法、二次微分简易示波伏安法等。

01中　国　油　脂 2004年第29卷第4期在色谱法中常用荧光检测器或紫外-可见光检测器对物质进行定量分析。

5.2.1　高效液相色谱法[11]　高效液相色谱是目前对白藜芦醇进行定量分析使用的最广泛的方法,具有灵敏度高、重现性好、结果可靠等优点。

不仅可以用于葡萄中的白藜芦醇的定量检测,而且可以用于葡萄酒中的白藜芦醇的定量检测。

而由于白藜芦醇具有的顺、反异构具有不同的吸收光谱,所以其顺、反异构体具有不同的线性,故在用高效液相色谱进行定量时,需要顺、反异构体的两个标准样品[12]。

5.2.2　气相色谱法　气相色谱应用也较广泛,其优点是分离效能高、选择性高、速度快。

但其应用的范围要小于高效液相色谱,只能对葡萄等中的白藜芦醇进行分析,而不适合于葡萄酒中的白藜芦醇的定量分析[12]。

检测时,由于顺、反异构体对火焰离子检测器、电子捕获检测器的响应不同,也需要顺、反结构的两个标准样品[13]。

5.2.3　气相色谱/质谱法[14]　气相色谱是很好的分离装置,但不能对化合物定性;质谱仪是很好的定性分析仪器,但要求纯样品,而将色谱、质谱联合起来就可分离、鉴定同时进行。

故气相色谱/质谱法对混合物的分析是很理想的方法,它能同时定量检测葡萄酒中的顺、反式白藜芦醇。

5.2.4　二次微分简易示波伏安法[15]　该法具有仪器装置简单、操作简便、分析速度快等优点。

而且由于白藜芦醇的顺、反异构体示波特性相同,所以利用此法测定白藜芦醇的总量时,只需反式(或顺式)的标准样即可。

6　结　论 白藜芦醇所具有的这些重要的天然活性保健作用使得对它的开发研究具有深远的意义,利用我国丰富的花生资源及花生制品厂的副产品资源———花生红衣来提取、制备白藜芦醇将是21世纪最重要的营养课题之一。

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