绿原酸的研究进展

2005,No.7

化学与生物工程

Chemistry &Bioengineering

4

　收稿日期:2005-03-14

作者简介:邓良(1980-),男,河北唐山人,硕士研究生,主要从事药物合成及天然产物提取等方面的研究工作。电话:0272

87802431,E 2mail :dengliang112@ 。

绿原酸的研究进展

邓　良,袁　华,喻宗沅

(湖北省化学研究院,湖北武汉430074)

摘　要:综述了绿原酸的分布、生物合成、理化性质、生物活性、提取纯化以及应用前景,以期为绿原酸的研究和含绿原酸类药品的生产及开发提供参考。

关键词:绿原酸;提取;生物活性;应用

中图分类号:R 28610　R 28412 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(2005)07-0004-03

绿原酸(Chlorogenic acid )是由咖啡酸(Caffeic acid )与奎尼酸(Quinic acid )组成的缩酚酸,异名咖啡单宁酸,化学名32O 2咖啡酰奎尼酸(32O 2caffeoylquinic acid ),分子式:C 16H 18O 9,分子量:354130,是植物体在有氧呼吸过程中经莽草酸途径产生的一种苯丙素类化合物。

绿原酸是一种重要的生物活性物质,具有抗菌、抗病毒、增高白血球、保肝利胆、抗肿瘤、降血压、降血脂、清除自由基和兴奋中枢神经系统等作用[1]。它是许多中药材的有效成分之一,又是某些成药的质量指标。绿原酸应用非常广泛,主要为医药、日用化工和食品等行业。作者概述了绿原酸的分布、理化性质、生物活性、提取纯化和应用前景,以期为绿原酸的研究和含绿原酸类药品的生产及开发提供参考。

1　绿原酸在植物中的分布与生物合成

绿原酸广泛存在于高等双子叶植物和蕨类植物中,主要存在于忍冬科忍冬属(L onicera )、菊科蒿属

(A rtemisi a )植物中,其中含量较高的植物主要为杜仲、金银花、向日葵、继木、咖啡、可可树等。另外,水果(如苹果、梨)、蔬菜(如土豆、马铃薯)、大豆、小麦、绿茶等日常食用品中都含有绿原酸类物质。

绿原酸是植物中的葡萄糖经过一系列的酶促反应生物合成的。葡萄糖在酶的催化下转化成莽草酸,后者再转化成苯丙氨酸,最后经合成酶的作用得到绿原酸[2]。植物中的绿原酸往往是几种异构体共存的,所以通常得到的是绿原酸类物质。也有人用化学方法合成绿原酸,如德国的Michael 等从奎尼酸经四步反应得到绿原酸,总产率为65%。但是目前还没有用化学

方法工业化生产绿原酸,绿原酸的主要来源为从天然植物中提取。从经济的角度来看,由于可供提取绿原酸的植物大多廉价易得,所以从植物中提取绿原酸比用化学方法合成绿原酸更有研究开发的前景。

2　绿原酸的理化性质

绿原酸半水合物为白色或微黄色针状结晶,在110℃时变为无水物,与稀盐酸共热产生咖啡酸,熔点208℃,比旋光度[α]D =3512°

(C =218)。绿原酸在25℃时水中溶解度约为4%,易溶于乙醇、丙酮、甲醇

等极性溶剂,微溶于乙酸乙酯,难溶于氯仿、乙醚、苯等亲脂性有机溶剂。

绿原酸是由咖啡酸与奎尼酸形成的酯,其分子结构中有酯键、不饱和双键及多元酚三个不稳定部分。在从植物提取过程中,往往通过水解和分子内酯基迁移而发生异构化。由于绿原酸的特殊结构,决定了其可以利用乙醇、丙酮、甲醇等极性溶剂从植物中提取出来,但是由于绿原酸本身的不稳定性,提取时不能高温、强光及长时间加热。绿原酸的供试液放置于棕色

瓶、冰箱(2℃

)保存时最为稳定。3　绿原酸的生物活性

绿原酸具有广泛的生物活性,现代科学对绿原酸生物活性的研究已深入到食品、保健、医药和日用化工等多个领域。3.1　抗氧化作用

绿原酸是一种有效的酚型抗氧化剂,其抗氧化能力要强于咖啡酸、对羟苯酸、阿魏酸、丁香酸、丁基羟基茵

香醚(B HA )和生育酚。绿原酸之所以有抗氧化作用,是

因为它含有一定量的R-O H基,能形成具有抗氧化作用的氢自由基,以消除羟基自由基和超氧阴离子等自由基的活性,从而保护组织免受氧化作用的损害。

3.2　抑制突变和抗肿瘤

蔬菜、水果中的多酚类如绿原酸、咖啡酸等可通过抑制活化酶来抑制致癌物黄曲霉毒素B1和苯并[a]芘的变异原性;绿原酸还可通过降低致癌物的利用率及其在肝脏中的运输来达到防癌、抗癌的效果。绿原酸对大肠癌、肝癌和喉癌具有显著的抑制作用,被认为是癌症的有效化学防护剂[3]。

3.3　对心血管作用

异绿原酸B对大鼠具有较强促进前列腺环素(P GI2)的释放和抗血小板凝集作用;对豚鼠肺碎片感应的抗体诱导SRS2A释放抑制率达6213%。异绿原酸C也有促进P GI2的释放作用。另外,异绿原酸B 对血小板血栓素的生物合成和氢过氧化物诱发的内皮素细胞损伤有极强的抑制作用。

3.4　其它生物活性

由于绿原酸对透明质酸酶(HAase)及葡萄糖262磷酸酶(Gl262Pase)有特殊的抑制作用,所以绿原酸对于创伤的治愈、皮肤健康湿润、润滑关节、防止炎症以及体内血糖的平衡调控等都有一定的疗效。绿原酸对多种致病菌和病毒还有较强的抑制和杀灭作用。绿原酸有降血压、抗菌、抗病毒、消炎、增高白血球、预防糖尿病、显著增加胃肠蠕动和促进胃液分泌等药理作用,对急性咽喉炎症及皮肤病有明显的疗效[4]。研究表明,口服绿原酸能够显著刺激胆汁的分泌,具有利胆保肝的功效;它还可有效抑制H2O2引起的大鼠红细胞溶血作用。

4　绿原酸的提取分离

4.1　石硫醇法

用质量分数为20%的石灰乳将浓缩液的p H值调至12,过滤沉淀物,加2倍量乙醇混悬,再用体积分数为50%的H2SO4将p H值调为3～4,充分搅拌、过滤,滤液用质量分数为40%的NaO H中和至中性,过滤、浓缩干燥,得绿原酸粗品[5]。粗品中绿原酸含量一般在20%～30%之间,收率较低,约为1%～2%。由于绿原酸结构中存在酯键,在碱性条件下易水解,所以绿原酸的收率低。

4.2　水提醇沉法

因为绿原酸易溶于水,所以利用这个特性,以水为溶剂加热煮沸提取,然后用高浓度醇沉淀蛋白质、粘液质、多糖体等杂质[6]。该方法工艺简单经济,但是水提液中杂质较多。醇沉除杂时,醇沉浓度越高越有利于除去杂质,但损失率随之增大,绿原酸含量反而下降。这主要是因为醇沉时夹带和吸附部分绿原酸造成的。实验证明,分次醇沉比一次醇沉效果好,所得产品纯度高。

4.3　醇提铅盐沉淀法

用乙醇提取,将提取液真空浓缩制备浸膏,再加水转溶,然后加铅盐沉淀,过滤沉淀物,加20%的硫酸溶解沉淀,析出绿原酸,用乙酸乙酯萃取,浓缩析出粗品,最后重结晶得纯品。因为铅沉法对绿原酸有一定的选择性,所以此方法可以得到较纯的绿原酸,但是由于使用了有毒的重金属铅,所以可能对绿原酸产品造成一定的污染。

4.4　超临界流体萃取法

由于绿原酸热稳定性较差,不能在高温下操作,以超临界CO2为溶剂提取绿原酸,可以通过调节压力来控制操作温度,而且超临界提取法将萃取和蒸馏合为一体,可以节省能源,制取的产品纯度高(达90%以上)[7]。鉴于高昂设备投资和维护费用,目前此方法还没有大规模应用于绿原酸工业生产。

4.5　超声波法

超声波是一种均匀的球面机械波,以独特的作用形式———空化作用在液体内部产生强烈的冲击波和微射流,能击碎细胞壁,使细胞内组分渗透到溶液中,从而达到分离的目的。该方法综合成本低、污染小,无水提法难以过滤的制约因素,也无醇提法中因使用溶剂而带来的不利之处,此外,该方法工艺简易,适于工业化生产,但目前还只限于实验室规模。

4.6　聚酰胺柱层析法

聚酰胺是通过酰氨基聚合而成的一类高分子化合物,分子中含有丰富的酰氨基,可与酚类、酸类、醌类等形成氢键结合而被吸附,而使这些有机物与不能形成氢键的化合物分离。利用聚酰胺柱的这个特性,可以将绿原酸和黄酮较好地分离和提取。吸附剂聚酰胺可反复使用,反复层析可以得到较纯的产品,但操作起来比较麻烦,且产量低、洗脱时间长,主要用于分析研究中。

4.7　超滤膜分离法

超滤法是以选择性透过膜为分离介质,在外界压力作用下,使小分子如绿原酸等透过膜,而大分子如蛋白质、多糖等则不能透过膜,从而达到分离、提纯的目的。该方法优点是能保留有效成分,操作方便,能耗低,分离效率高,无二次污染,可在常温下进行操作;缺点是对提取液预处理要求高、产量易受膜条件的制约、而且膜被污染后清洗比较麻烦。