天然产物有效成分的提取与应用

举例：大黄中的5种蒽醌苷元成分：
苷元名称 R1
R2
大黄酸 -COOH
H
大黄素 -CH3
-OH
芦荟大黄素-CH2OH H
大黄素甲醚 -CH3 -OCH3
大黄酚 -CH3
H
OH O OH
R2
R1
O
二 学科的意义和作用
1.迄今为止，临床应用的药物，三分之二左右源自天然产物。
高通量筛选、组合化学、计算机化学、基因药物研究以及基因芯片筛选能推动新药的研究，但都不能代替从天 然产物中寻找新药；因为只有从天然产物中才可找到结构新颖、生物作用独特的生物活性成分以引导新药研究， 如阿司匹林、金鸡纳霜等。
H
OH O OH
R2
R1
O
天然产物有效成分的获取途径
将有效成分从复杂的天然产物体系中分离出来以及尽可能获得更多的有效成分一直是重要的研究目 标。
一是提高提取分离手段； 二是提高天然产物中的有效成分含量，分子生物技术如细胞培养、转基因器官培养等为这一途径
提供了新的技术支持； 三是通过化学合成、改性和修饰的手段将别的化学物质改造成有效成分。
西洋参叶片 西洋参叶子中的皂甙和多糖等有效成分的含量高达10%以上,是西洋参根中含量的2倍。
西洋参花
西洋参花味甘、微苦、性凉。主要含有人参皂甙、树脂、挥发油等。 西洋参花提取物平均皂甙含量达30.09%,是参根皂甙含量的6倍
西洋参绿果
西洋红果
➢西洋参果中已分离鉴定了29种皂甙成分，全部皂甙成分均为三萜类化合物，按其甙元结构可以分为 三类：人参二醇类、人参三醇类和齐墩果酸类。 ➢因西洋参果甙中Re含量最高，美国研究人员发现，西洋参果提取物用于抑制肥胖和糖尿病治疗效 果十分显著，现在美国、加拿大等国家已经开始临床应用。
2.探索生物活性成分的作用原理
通过对天然产物的研究，可以阐明活性成分产生功效的原理，也是中药现代化的前提和物质基础。如， 现代研究证明，麻黄中的挥发油成分α-松油醇是其发汗散寒的有效成分；其平喘的有效成分是麻黄碱 和去甲麻黄碱；而利水的有效成分则是伪麻黄碱。
3.除发展药物外，天然产物化学还涉及工业和农业 天然甜味剂（甜叶菊中的甜菊苷、甘草甜素）、天然色素（栀子黄素、橘黄素、紫草素）、天然农药
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以后，青霉、链霉的代谢产物青霉素、链霉素等抗生素的发现，萝芙木（蛇根草）中抗高血压成分
利血平与长春花植物中抗癌成分长春碱与长春新碱的研究成功，进一步掀起了天然产物有效成分研 究的热潮。
第三节：天然产物新药研发的契机
一、西药(化学合成药品)目前的困境 二、天然产物药物的现状 三、天然产物药物市场 四、我国天然产物药物（中药）面临的挑战 五、我国天然产物新药的优势与机遇
开花一般在第三年的初夏，伞形花序， 共有30朵-40朵，花很小，每朵花为 5齿裂的钟形绿色花萼，与子房连生， 子房下位。果实呈扁圆的肾脏形， 大小如豆粒一般，到了秋天成熟后， 变成深红色鲜艳而美丽的浆果状核果 内含两颗扁圆形的黄白色种子。
• 人参常特指人参根，被视为百药之王，在我国有5000年使用历史。欧洲著名生命科学研究院LAT 研究证实，人参的药用价值来源于人参皂甙，花蕾的总皂甙含量超过人参根5倍以上，而导致上火 的人参皂甙Ro含量则较少，并含有几种人参根所没有的独特成分，能促进人体细胞C-C平衡，对 人体健康有重大调节作用,人参最有价值的地方并不是人参根，而是花蕾，后者的药用价值远远超 过人参根。
构、功能，并通过化学合成加以证明。
1820年，法国药剂师佩尔蒂埃和卡芳杜经过长时期的试验，终于在金鸡纳树皮中离析出一种生物 碱，就是奎宁。奎宁的人工制取成功，对于人类征服疟疾具有重大意义。1836年，法国军队在征 服阿尔及利亚之初，疟疾的流行成为法军行动的一大障碍。法国军医马约放弃了限制饮食和放血等 传统的治疗措施，采用奎宁作为治疗疟疾的主要药物，在很短的时间里取得了明显的疗效，保证了 法军的人员健康。20世纪初，奥地利有些地区疟病流行，耀雷格奔赴病区，用奎宁治疗后收到了显 著效果。奎宁从引入西方医学到第一次世界大战的300年间，是唯一有效的抗疟药。1944年，随着 化学合成的发展，奎宁在实验室合成成功。
清热解毒中草药黄连中含有生物碱、酮类、脂类等多种成分，其中有效成分为生物碱，如抗菌止痢 药黄连素就是取之于黄连中的活性成分小糪碱。
有效成分和无效成分的关系：
二者的划分是相对的，一方面，随着科学的发展和人们对客观世界认识的提高，一些过去被认为是无效成分
的化合物，如某些多糖、多肽、蛋白质和油脂类成分等，现已发现它们具有新的生物活性或药效。
天的采收期。
小知识2 —— 西洋参和人参皂甙
西洋参 • 西洋参为五加科植物西洋参Panax quinquefolium L. 的根。 植物形 态多年生草本。茎圆柱形,高约
25cm。掌状5 出复叶,通常3～4枚,轮生于茎端,小叶片广卵形至倒卵形,长4～9cm,宽2.5～5cm,先端突 尖。 • 原产于美国和加拿大,传入中国后,为与中国本土或朝鲜出产的人参及日本出产的东洋参相区别,乃命 名为西洋参 。 • 总皂甙（含量为5%～10%）是西洋参的主要药理成分，与人参相似，只是比例有所不同。它们的 总皂甙的药理作用也基本相同，只是人参总皂甙侧重抗利尿和抗疲劳，而西洋参总皂甙侧重镇静。
小知识１ ——人参和人参皂甙
野山参
园参
野山参中人参皂甙含量高于园参
人参花
人参
人参根
人参古称“神草”，人参是多年生的宿根草本 植物，地上的茎直立，为圆柱形成纺锤形， 不分枝，高度为30厘米-60厘米。被誉为药 中之王,它主要分布在我国黑龙江、吉林、 辽宁和河北北部的深山中，朝鲜、日本、 俄罗斯西伯利亚等地亦产。
识和结构鉴定方法。其次是天然产物有效成分在食品、保健品、药品等领域的应用。
3 研究对象： 本学科主要学习和研究天然产物及其中有效成分。 4 关于天然产物有效成分的复杂性：
天然产物中的有效成分是十分复杂的。某一种天然产物可能含有几种类型的有效化学成分，而每一 个类型又可能含有少则几种、多则十几种、几十种有效化学成分。一种天然产物如此，复合天然 产物就更复杂了。
成分的化合物，经研究证明是无效的。如麝香的抗炎有效成分，近年来的实验证实是其所含的多肽而不是过去
认为的麝香酮等。
天然产物有效成分的存在范围
天然产物是由各种化学成分所组成的复杂体系。 不同的天然产物在其组成和含量等方面具有生命体的一般特征，某一相同化学成分可能就广泛地分布于
各种不同的天然产物之中。 不同来源的天然产物，所含的物质成分及其含量有很大的不同，即使是同一类物质其结构和功能也存在
第二节天然产物有效成分的研究历史
16世纪初期，安地斯山脉及亚马逊高原土著即使用金鸡纳树皮(Cinchona officinalis)治疗高烧。17世纪 中期，由耶穌会传教士帶回欧洲。其后分析得知其有效成份为奎宁（alkaloid quinin），并成为今日合 成抗抗疟药物的原型。
在19世纪初欧洲化学家们就开始对鸦片中的镇痛成分吗啡进行了研究。 这些工作吸引了上百名有机化学家先后经历几十年艰苦卓绝的努力才得以阐明这些成分的化学性质、结
天然产物中成分的复杂性，即构成了天然产物功效的多样性,是天然产物常具有多方面功效或多种药理作用的物 质基础。如中药大黄中的有效成分:
举例：大黄中的5种蒽醌苷元成分：
苷元名称 R1
R2
大黄酸 -COOH
H
大黄素 -CH3
-OH
芦荟大黄素-CH2OH H
大黄素甲醚 -CH3 -OCH3
大黄Fra Baidu bibliotek -CH3
（除虫菊酯及其衍生物）等的分离、纯化、结构鉴定及生产、生产流程和产品的质量控制都需要天然产 物化学的知识和方法。
主要参考书目：
刘成梅 付桂明等: 天然产物有效成分的分离与应用.北京：中国化工业出版社，2003 宁正祥. 食品成分分析手册 .北京：中国轻工业出版社，1998 何照范等. 保健食品化学及其检测技术 .北京：中国轻工业出版社，1998 徐任生等 天然产物化学（第二版） 北京：科学出版社，2004陆蕴如等 天然产物化学 北
由于生源途径的关系，一种天然产物中往往存在母核相同、取代基不同的同一类型成分，也有不同 类型的成分，如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏叶总黄酮等，是结构相近的化合物的混合物。例 如，天然产物人参中就含有20余种三萜皂苷类成分，其都有相同或类似的母体，同时人参中又有黄 酮类、多糖及挥发油等类成分。
天然产物中成分的复杂性及中药中多种天然产物的配伍应用，即构成了天然产物功效的多样性,是天然产物常 具有多方面功效或多种药理作用的物质基础。如中药大黄中的有效成分:
天然产物是极为重要的新药来源。迄今为止，人们通过对陆地及海洋生物资源的广泛研究， 已发现了大
量具有各种生物活性的天然产物。1981至2002年上市的1031种新化学实体药物(NCEs)中，大约60%是直 接来源于天然产物、天然产物衍生物、天然产物摹仿物以及天然的生物大分子(肽类或蛋白质)，几乎涵盖 了疾病治疗的各个方面。这在防治癌症及传染类疾病领域中表现得尤为明显，大约60%和75%的药物分 别来源于天然产物。
与动物体内许多内源性成分（各种酶和激素）。 有效成分（Active compound）
在药理学和生物学角度来看是指具有生物活性、能起防病治病作用的化学成分,如黄连素。 在食品领域中，有效成分的范畴可以扩展到除生物活性成分、功效成分之外，还涉及部分食品 营养成分,如蛋白质。 无效成分（Unactive compound） 没有生物活性和防病治病作用的化学成分，如木质素、蜡质等。
很大的不同。 有效成分有的含量很高,如车前子中活性多糖行量可达20%;有的含量是微量的，如长春花碱在长春花中
含量仅为千万分之几。
关于天然产物有效成分的复杂性： 天然产物中的有效成分是十分复杂的。某一种天然产物可能含有几种类型的有效化学成分，而每一
个类型又可能含有少则几种、多则十几种、几十种有效化学成分。一种天然产物如此，复合天然产 物就更复杂了。 由于生源途径的关系，一种天然产物中往往存在母核相同、取代基不同的同一类型成分，也有不同 类型的成分，如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏叶总黄酮等，是结构相近的化合物的混合物。例 如，人参中就含有20余种三萜皂苷类成分，其都有相同或类似的母体，同时人参中又有黄酮类、多 糖及挥发油等类成分。 天然产物有效成分混合物比例有所不同，功能也不同，如人参和西洋参，均含多种总皂甙，人参总 皂甙侧重抗利尿和抗疲劳，而西洋参总皂甙侧重镇静。
另外，一些天然产物中的化学成分本身不具有生物活性、也不能起防病治病的作用，但是，它们受采收、加
工、炮制或制剂过程中一些条件的影响而产生的次生代谢产物，或它们口服后经人体胃肠道内的消化液或细菌
等的作用后产生的代谢产物，以及它们以原型的形式被吸收进入血液或被直接注射进入血液后在血液中产生的
代谢产物却具有防病治病的作用，这些化学成分无疑也应被视为有效成分。另一方面，某些过去被认为是有效
• 几年来，德国人每年从中国进口的人参花一直超过３０吨，而世界人参花每年总产量也不过几十吨， 而且主要产于中国.
• 因为美国、加拿大的西洋参只生长两三年便采收，还没有花蕾出现。 • 人参对土壤养分的吸收极其霸道，凡种植过人参的地方，２０年内几乎寸草不生，５０年内不能再
种植人参。 • 作为人参生殖器的花蕾则更为珍贵、稀有，据统计３０公斤人参才能出产一两人参花蕾，且只有几
天然产物有效成分的提取与应用
一 学科概述
1 天然产物有效成分的提取与应用的学科性质： 天然产物有效成分的提取与应用是一门结合食品科学、化学、中药学基本理论，运用现代化学分离理论和方法， 来研究天然产物有效成分的学科。
2 学习和研究内容： 天然产物有效成分的提取与应用主要研究天然产物中有效成分的化学结构、物理化学性质、提取、分离、检
京：学苑出版社，1995
第一章 绪论
❖ 第一节：概述 ❖ 第二节：天然产物有效成分的研究历史 ❖ 第三节：天然产物新药研发的契机 ❖ 第四节：天然产物有效成分的分类
第一节：概述
天然产物（Natural products）定义 存在于陆生动物、植物、海洋生物和微生物体内各类化学物质及代谢产物，甚至还可以包括人