（化学工程与技术专业论文）高纯度莱菔硫烷的制备及其工业化放大研究.pdf

北京化工大学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者签名：j 虱地 日期： 丝! ：蔓：2 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规 定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大 学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可 以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在土年解密后适用本授 权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 导师签名： 日期： 学位论文数据集 中图分类号t q 4 6 4 9学科分类号 5 3 0 6 4 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 1 1 1 2 2 6 密级公开 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名闰旭学号 2 0 0 8 0 0 1 2 2 6 获学位专业名称化学工程与技术获学位专业代码 0 8 17 2 0 课题来源国家自然科学基金研究方向天然产物分离 论文题目高纯度莱菔硫烷的制备及其工业化放大研究 关键词莱菔硫烷，粉碎，反相制备色谱，高聚物反相色谱 论文答辩日期 2 0 1 1 一0 5 2 3论文类型 应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师袁其朋教授北京化工大学 制药工程 评阅人l 郑国钧教授北京化工大学药物合成 评阅人2梁浩副教授北京化工大学天然产物分离 评阅人3 评阅人4 评阅人5 答敝员蝴陈劲春教授北京化工大学分子生物学 答辩委员l 郑国钧 教授 北京化工大学药物合成 答辩委员2王雅琴副教授北京化工大学生物化学 答辩委员3杨晶副教授北京化工大学生物材料 答辩委员4赵会英副教授北京化工大学药物制剂 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 9 ) 学科分类与代码中 查询 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 研究只针对于其药效和作用机理，对其制备的研究比较有限。本文对高纯 度莱菔硫烷的制备和工业化放大进行了研究。 研究了粉碎对西兰花种子中莱菔硫烷生成的影响。结果表明，小粒径 种子粉末的吸水能力( o 3 3 5 g o 5 4 4 g ) 、 蛋白含量 ( 5 4 9 l m g 2 3 1 8 3 m g 儋) 、g l u c o r a p h a n i n 含量( 3 1 3 3 m g 儋- 4 0 3 6 m g ) 、葡萄 糖生成量( 7 8 o o n m o l 一2 0 0 5 3 n m 0 1 ) 、莱菔硫烷含量( 5 8 5 m g 一1 4 0 4 m g 儋) 都 有显著的提高，但对酶活力没有影响。本实验提供了一种简单廉价的方法 来提高莱菔硫烷的生成量。 考察了粉碎粒径和p h 值对西兰花种子粉末水解液过滤性能的影响。 采用恒压过滤的方式，测定了水解液的特性参数和过滤常数，计算了滤饼 比阻、滤饼阻力。结果表明，粒径为2 8 5 5 l 岬时水解液具有最好的过滤 性能，其滤饼比阻和滤饼阻力分别为2 1 5 1 0 1 2 舭g 和1 5 9 7 1 0 1 2m - 1 其次 为6 4 6 5 岬，其滤饼比阻和滤饼阻力分别为3 4 5 1 0 1 2 舭g 和2 6 7 6 1 0 1 2 m 1 。最佳p h 值均为2 5 3 。 对反相制备色谱纯化莱菔硫烷的工艺放大进行研究，分别对 1 9 3 0 0 伽n ，c 1 8 ，1 5 m ；3 2 3 0 0 i i l 】【i l c 1 8 ，5 0 p m ；4 4 3 0 0 删m ，c 1 8 ，5 0 肛l 三根制备柱的分离莱菔硫烷条件进行优化并确定了最佳条件。在最佳分离 北京化t 人学硕i ：研究生学位论文 条件下，莱菔硫烷纯度分别为9 6 5 ，8 7 7 ，8 5 5 ，回收率分别为9 5 7 ， 9 2 1 ，8 0 5 。对三根制备柱分离性能进行了比较，结果表明，随着填 料粒径和柱尺寸的增大，受扩散和传质阻力的影响，分离效果逐渐下降。 采用高聚物反相填料装填的半制备柱( p s t 1 0 3 0 0 m m ，3 0 岬) 对莱菔 硫烷进行分离纯化，优化了色谱分离条件，确定最佳流动相为3 0 乙腈一 水溶液，流速为2 m l m i n 等度洗脱，进样量不超过2 0 m g 时，纯度可达 9 0 以上。随着进样量增加，分离效果逐渐下降，为了增加生产能力，可 在上样过载的条件下进行纯化，采用中心切割的方式进行收集，以提高产 品纯度。 关键词：莱菔硫烷，粉碎，反相制备色谱，高聚物反相色谱 i n h 印a t i c ，b r e a s t ，c o l o n ，g a s m c ，e t c t h ep r 印a r a t i o ns t u d i e s o f s u l f o r a p h a n ea r e1 i m i t e d ，w h i l et h em o s to fs t u d i e sa r ec o n c e m e dt o p h a n n a c o l o g y a n dt h em e c h a n i s m t h e p r 印a r a t i o n a 1 1 d i n d u d t r i a l i z a t i o no ft h eh i 曲p u r i t ) rs u l f o m p h a n ew a si n v e s t i g a t e di n t h i sp a p e r e 仃e c to f 鲥n d i n g0 nt h ef o m a t i o no fs u l f o 砷h a n ei nb r o c c o l i s e e d sw a si n v e s t i g a t e d 晰t h d e c r e a s i n g t h ep a n i c l es i z eo fm e b r o c c o l is e e dp o w d e r s ，t h cw a t e ra b s o 叩t i o nc a p a c i 锣( 丘i o mo 3 3 5 gt o 0 5 4 4 g ) ，p r o t e i nc o n t e n t ( 肋m 5 4 9l m 眺t o2 31 8 3 m 眺) ， g l u c o r 印h a m nc o n t e m ( f 如m31 3 3 m gt o4 0 3 6 m g ) ，t h e 锄o u mo f g l u c o s ef o m e d ( 7 8 o o n m o lt o2 0 0 5 3 衄0 1 ) a n dt h es u l f o r a l p h a n e c o n t e n t ( f 如m5 8 5 m g 儋t 01 4 0 4 m g ) w e r ei l l c r e a s e ds i g i l i f i c a n t l y h o w e v e r t h em y r o s i n a s ea c t i v 时w 弱n o ta 虢c t e db y 鲥n d i n g t h e 北京化t 人学硕i ：研究生学位论文 i n n u e n c eo ft h ep a n i c l es i z ea n dp ho nt h eb r o c c o l is e e dh y d r o l y z a t e f i l t r a t i o nf e a m r e sw a ss t u d i e d t h ef i l t r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so ft h e h y d r o z a t e w e r em e a s u r e d ；t h es p e c i f i cc a k er e s i s t a n c ea n dt h e c a k e l a y e rr e s i s t a n c ew e r e c a l c u l a t e d t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a t 2 8 5 51 mh a dt h eb e s tf i l t r a t i o nc h a r a c t e r i s t i ca n dt h es p e c i f i cc a k e r e s i s t a n c ea n d c a k e 1 a y e r r e s i s t a n c ew e r e 2 1 5 1 0 1 2 1 1 1 k g a n d 1 5 9 7 1 0 1 2m 1 ，r e s p e c t i v e l y t h en e x ti s6 4 6 5 眦l ；t h es p e c i f i cc a k e r e s i s t a n c ea n d c a k e 1 a y e r r e s i s t a n c ew e r e 3 4 5 1 0 1 2 州k g a n d 2 6 7 6 1 0 1 2n 1 1 ，r e s p e c t i v e l y t h eo p t i n m mp hi s2 5 3 i l l e p u r i f i c a t i o no fs u l f o r a p h a n eu s i n gp r e p a m t i o nh p l cw a s s c a l e du p t h e s 印a r a t i v ec o n d i t i o n so ft h r e ep r e p a r a t i o nc o l u i l u l s ( 1 9 3 0 0 m m ，c 1 8 ，1 5 岫；3 2 3 0 0 m i l l c 1 8 ，5 0 岬l ；4 4 3 0 0 m m ，c 1 8 ， 5 0 w e r eg r o p e d t h ep u r i t yo fs u l f - o r a p h a i l ew e r e9 6 5 ，8 7 7 ， 8 5 5 a n dt h er e c o v e 巧w e r e9 5 7 ，9 2 1 ，8 0 5 ，r e s p e c t i v e l y t h e s 印删i v ee 街c i e n c yo ft l l e c o l u h m sw a sa l s o c o i n p a r e di nt h i s p a p e r t h er e s u l t si n d i c a t e dt 1 1 a tm es 印删i v ee 珩c i e n c yw 弱d e c r e a s e d w i mm ei n c r e a s eo ft h ep a c l 【i n gp a n i c l es i z e s 锄dc o l u i n nd i 锄e t e r s t h e s u l f o r a p h a n e w a sa l s o s 印a r a t i o n a n d p u r i f i e db y p o l y s t y r e n e - b a s e dr e s i nr e v e r s e dp h a s ec h r o m a t o 罂a p i h y ( 1 0 3 0 0 m m ， 3 0 h m ) t h es 印a r a t i o nc o n d i t i o n sw e r eg r o p e da i l dt h e 叩t i m u m p 锄m l e t e 玛w e r e3 0 a c e t o n i 仃i l ei i lw a t e r 勰n l em o b i l ep h a s e ，2 l i l l m i no ft h ef l o w - m t ei ni s o c m t i ce l u t i o nn l o d e t l l eh i g h e s tp 血够o f a b s t r a c t s u l f o r 印h a n ew a so v e r9 0 a tt h ec o n d i t i o no f2 0 m gl o a d i n g 一锄o u n t t h es 印a r a t i v e e 佑c i e n c yw a sd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo ft h e l o a d i n ga m o u n t t or a i s ep r o d u c t i o na b i l i t y ，p r e p i a r a t i v el cc a nb e o p e i a t e d a tt h eo v e r 。l o a d i n gc o n d i t i o n ，a n dh e a r t c u t t i n gs h o u l db e u s e df o ri m p r o v i n gt h ep u r i 够o f s u l f o r a p h a n e k e yw o i m s ： s u l f o r 印h a i l e ，g r i n d i n g ，p r e p a r a t i v er p - h p l c ， p o l y s t y r e n e - b a s e dr e s i nr e v e r s e dp h a s ec h r o m a t o g r 印h y v 北京化t 人学硕l ：研究生学位论文 1 3 2 2 莱菔硫烷在抗心脑血管疾病方面的活性7 1 3 2 3 莱脏硫烷的抗氧化活性8 1 4 莱菔硫烷的分析检测方法8 1 5 莱菔硫烷的制备方法9 1 5 1 化学合成法。l0 1 5 2 生物转化法l o 1 5 3 天然产物提取法j 1 l 1 5 3 i 水解条件对莱菔硫烷生成的影响。l l 1 5 3 2 莱菔硫烷的分离纯化12 1 6 研究内容与意义l3 第二章粉碎对莱菔硫烷含量及提取液过滤性能的影响 l s 2 1 实验材料和仪器1 6 2 1 1 实验材料1 6 2 1 2 实验仪器1 6 2 2 实验方法l6 2 2 1 西兰花种子粉碎及粒径测定1 6 2 2 2 持水能力测定1 6 2 2 3 蛋白含量测定1 7 2 2 4g r a 含量测定。1 7 2 2 5 葡萄糖和酶活的测定1 7 2 。2 6 莱菔硫烷含量测定1 8 2 2 7 过滤性能参数测定18 2 2 7 1 滤液密度测定。l8 2 2 7 2 滤液粘度测定l8 2 3 实验结果与讨论1 9 2 3 1 持水能力测定。1 9 2 3 2 蛋白含量测定2 0 2 3 3g r a 含量测定2 0 2 3 4 葡萄糖生成量和酶活力的测定2 l 2 3 5 莱菔硫烷含量2l 2 3 6 粉碎粒径对提取液过滤性能的影响2 2 i 北京化t 人学顾i ：研究生学位论文 2 3 6 1 过滤基本理论一2 2 2 3 6 2 恒压过滤。2 3 2 3 6 3 过滤的影响因素2 4 2 3 6 4 提取液性能参数测定结果2 5 2 3 6 5 过滤常数k 值和滤饼平均比阻a 值的测定2 5 2 3 6 6 滤饼阻力的测定2 7 2 4 提高过滤性能的途径2 8 2 5 本苹小结2 9 第三章反相制备色谱纯化莱菔硫烷放大研究3 l 3 1 材料与仪器3 2 3 1 1 实验材料。3 2 3 1 2 实验仪器3 2 3 2 实验方法3 2 3 2 1 莱菔硫烷粗品的制备3 2 3 2 2 莱般硫烷含量测定3 2 3 2 2 1 色谱条件3 2 3 2 2 2 莱菔硫烷对照品的配制3 2 3 2 3 制备色谱柱的装填3 2 3 3 实验结果。3 3 3 3 1 柱1 分离条件的优化3 3 3 3 1 1 流动相的优化。3 3 3 3 1 2 流速的优化。3 4 3 3 1 3 进样量的优化3 4 3 3 2 柱2 分离条件的优化3 6 3 3 2 1 流动相的优化3 6 3 3 2 2 流速的优化3 6 3 3 2 3 进样量的优化3 7 3 3 3 柱3 分离条件的优化。3 8 3 3 3 1 流速的优化3 8 3 3 3 2 进样量的优化。3 8 3 3 4 不同色谱柱之间分离性能的比较。3 9 3 3 5 色谱柱的维护4 3 3 4 本章小结4 3 第四章高聚物反相填料在分离纯化莱菔硫烷中的应用 4 1 材料与仪器。4 4 4 1 1 实验材料4 4 4 1 2 实验仪器。4 5 4 2 实验方法4 5 4 2 1 莱菔硫烷粗品的制备。4 5 4 2 2 莱菔硫烷含量测定4 5 4 2 2 1 色谱条件。4 5 4 2 2 2 莱菔硫烷对照品的配制4 5 4 3 实验结果4 5 参考文献 附录一 附录二 研究成果及发表的学术论文 致谢 6 2 6 4 6 5 第一章丈献综述 1 1 概述 第一章文献综述 蔬菜是人们只常饮食中必不可少的食物，蔬菜可提供人体所必需的多种维生素和 矿物质。据国际粮农组织1 9 9 0 年统计和研究，人体必需的维生素c 的9 0 、维生素 a 的6 0 来自蔬菜，人每天至少要食用l o o o 克左右的蔬菜。在越来越关注健康饮食 的现代社会，蔬菜不仅是低糖、低盐、低脂的健康食物，在满足人类基本生活需要的 同时，同时蔬菜中富含的大量化学物质具有各种生物活性，对人类多种疾病起到治疗 和预防的作用。如豆类蔬菜中含有大量的黄酮、异黄酮、皂甙等物质，对降低血胆固 醇调节血糖，减低癌症发病及防治心血管、糖尿病有良好作用；胡萝卜中含有大量类 胡萝卜素及可溶性膳食纤维，有益于保护眼睛提高视力，降低血胆固醇，可预防癌症 与心血管病发病；葱蒜类蔬菜，含有丰富的二丙烯类化合物，甲基硫化物等功能植物 化学物质，有利于防治心血管疾病，常食可预防癌症，还有消炎杀菌等作用；茄果类 蔬菜，番茄中丰富的番茄红素是高活性抗氧化剂，不仅能抗氧化，还可降低前列腺癌 及心血管疾病的发病，茄子中含有多种生物碱，有抑癌、降低血脂、杀菌、通便作用； 辣椒、甜椒含丰富辣椒多酚，能增强血凝溶解，有天然阿司匹林之称。 在众多蔬菜中，十字花科类蔬菜是人们普遍经常食用，且被广泛认为具有良好的 预防和抵抗癌症作用的一类蔬菜。大量研究表明，十字花科蔬菜中含有丰富的硫代葡 萄糖苷( g l u c o s i n o la _ t e s ) 、异硫氰酸酯( i s o t h i o c y 锄a t 髓，1 1 r c ) 类化合物，对防治癌症、心 血管疾病具有良好的作用。 硫代葡萄糖苷普遍存在于十字花科等1 5 种双子叶植物中。目前，从植物中发现 的硫代葡萄糖苷已经超过上百种，根据侧链连接基团的不同，可以分为脂肪类硫代葡 萄糖苷、吲哚类硫代葡萄糖苷、芳香类硫代葡萄糖苷三类。虽然植物的各个组织均能 检测到硫代葡萄糖苷的存在，但是不同植物所含硫代葡萄糖苷的种类、含量都不尽相 同，同一种植物受到发育阶段、品种、地域等多种因素的影响，其含量变化也较大。 如莱菔子和萝卜籽中主要含g l u c o r 印h e i l i n ( g r e ) ，而西兰花种子中以g l u c o r a p h 锄i n ( g r a ) 为主；一般种子中硫代葡萄糖苷的含量是其它部位的几倍甚至几十倍。植物采 后的处理会造成硫代葡萄糖苷的损失，一个原因是在酶的作用下发生水解，另一原因 是硫代葡萄糖苷易溶于水，在采后加工和烹调过程中极易造成流失【。 异硫氰酸酯( i s o t h i o c y 姐a t 懿) 类化合物是硫代葡萄糖苷( g l u c 0 s i n o l a t 懿) 的水解产 北京化t 人学硕i ：研究生学位论文 物。在黑芥子酶( m y r o s i n a s e ，e c 3 2 2 3 1 ) 存在条件下，硫代葡萄糖苷被酶催化水解生 成相应的异硫氰酸酯( i s o t h i o c y a l l a t e s ，i t c ) ，腈类化合物和葡萄糖、硫酸盐等小分子。 反应如图1 1 所示。硫代葡萄糖苷及其降解产物有抗菌的作用，是植物的一种自我防 御机制，同时赋予蔬菜特殊的风味。近来研究表明，异硫氰酸酯类化合物具有很强的 抗癌抗氧化活性。目前对甲基亚磺酰烷异硫氰酸酯，又称为莱菔硫烷( s u l f o r a p h a n e ， s f ) 、苯甲基异硫氰酸酯( b e i l z y li s o t l l i o c y 锄a t e ，b i t c ) 、苯乙基异硫氰酸酯( p h e l l e t h y l i s o t l l i o c y a i l a t e ，p e i t c ) 的生物活性研究较多【3 】。其中莱菔硫烷( s u l f o r p h a l l e ，s f ) 被公认为 目前已知的防治癌症效果最好天然产物之一，成为研究的热点，受到人们的广泛关注。 r 。吣n o s 0 3 如o i 脚m s i 一 r - 町】+ d r - n _ c = s r - c 三nr - s c 三n i s o t h i o c y a 瑚怆s n i t r i l e s t h i o c y a n a t e s r - c h 3 s o c h 2 c h 2 c h 2 c h 2 时，产物为莱菔硫烷 图1 1 硫代葡萄糖苷酶催化生成异硫氰酸酯 n gl - l 脚a t i c 鲫吖铘i o no f 酉u c o s i n o l a t 鹤t 0i s o t h i o c y a 加t e s 1 2 莱菔硫烷在植物中的分布 莱菔硫烷在十字花科芸薹属蔬菜中的含量比较丰富，人们普遍食用的白菜、卷心 菜、花菜等都属于这一类蔬菜。“趾gh a 0 【4 】测定了十字花科芸薹属、萝卜属蔬菜种子 中莱菔硫烷的含量，结果表明不同属之间，同属不同品种蔬菜种子之间莱菔硫烷的含 量存在比较大的差异，其中以芸薹属西兰花种子中含量最高，同时西兰花不同部位( 种 子、花、茎、叶) 莱菔硫烷含量也有显著不同，种子中莱菔硫烷的含量最高，其次是 花和茎，而叶子中莱菔硫烷的含量最低。 受到育种、地域、气候、耕种习惯等多种因素的影响，不同品种、不同产地西兰 花种子中的莱菔硫烷含量也有差异，具体见表1 2 所示。因此，在提取制备莱菔硫烷 2 第一章义献综述 时，应广泛筛选西兰花种子原料，充分考虑含量、成本等各种因素。同时，农业育种 工作者也应充分考虑莱菔硫烷等活性成分的含量，以培育出营养价值更高的品种。 在植物中，莱菔硫烷主要以其前体葡萄糖莱菔硫烷( g l u c o r a p h a n i n ，g r a ) 的形式 存在。在完整植物细胞中，葡萄糖莱菔硫烷存在于液泡中，当植物细胞被咀嚼、切割、 烹调等发生破损时，葡萄糖莱菔硫烷释放出来与黑芥子酶( m m s i n a s e ，e c 3 2 2 3 1 ) 发 生接触，进而发生水解反应，生成葡萄糖、硫酸盐类和一系列不稳定的葡萄糖配基中 间体，这些中间体经过分子重排，生成莱菔硫烷和腈类化合物。在西兰花中，葡萄糖 莱菔硫烷( g l u c o r a p h a n i n ，g r a ) 含量约占总硫代葡萄糖苷( g 1 u c o s i n o l a t e s ) 的9 0 以上， 可以水解产生大量的莱菔硫烷。人经常食用的部分是西兰花的花球，虽然莱菔硫烷含 量不如种子高，但相比其它部位莱菔硫烷的含量还是比较高的。因此，西兰花被认为 是一种预防、抵抗癌症效果极佳的蔬菜，受到人们的青睐。 表卜1 十字花科蔬菜种子中莱菔硫烷的含鼙【4 5 】 t a b l el - ln ec o n t e n t so fs u l f o r a p h a n ei ns e e d so fc 朋c 谵m 淞p l a n t 表l - 2 不同品种西兰花种子中莱菔硫烷的含量 t a b l el 一21 l l ec o n t e n t so fs u l f o r a p h a l l ei nv 撕o u ss p e c i e sb r o c c o l is e e d s 3 北京化t 人学硕i j 研究生学位论义 1 3 莱菔硫烷的性质与功能 1 3 1 莱菔硫烷的物理化学性质 莱菔硫烷( s u l f o r a p h a i l e ，s f ) ，又称为萝卜硫素、莱菔硫素，其化学式如下： o c h 3 - s - c h 2 c h 2 - c h 2 一c h 2 - n = c = s 相对分子质量为1 7 7 3 ，其高纯度样品呈淡黄色油状液体，易溶于二氯甲烷、乙酸乙 酯等有机溶剂。 莱菔硫烷是一种不稳定的化合物，尤其是p h 值、温度对其影响比较明显。肖倩 【6 】等研究表明，莱菔硫烷在酸性和中性p h 值下相对比较稳定，当p h 值调为碱性时， 莱菔硫烷迅速分解，可能的降解机理如下： c h 3 一s c h 2 一c h 2 一c h 2 一c h 2 一n 仃 i 、斤 o = s c h 3 一s c h 2 一c h 2 一c h 2 一 l lh 2 0 i h 2 s + c 0 2 o u 吗一c h 2 一n = c = s h 未；二荨荨= 荨= sc p ；一c h 2 - 吣昕嘶斟尸 0 图1 2 莱菔硫烷在碱性条件下的降解 f i g 1 - 2t h e 妇跏驴豳0 no fs u l 细a p h 姐ei nb a s i cc o n d i t i 衄 莱菔硫烷对温度比较敏感，高温放置一定时间即出现明显的降解作用。肖倩【6 j 等 人研究了温度对莱菔硫烷稳定性的影响，结果表明如表1 2 所示，莱菔硫烷降解速度随 温度升高而加快，在室温环境下，1 2 天左右即有l o 莱菔硫烷降解；在加热环境下， 莱菔硫烷的降解反应更加明显，6 0 加热9 h 即有近2 0 的莱菔硫烷得到降解。 y ij 甜7 】等采用g c m s 研究了莱菔硫烷水溶液加热到5 0 及l o o 时的影响及其降 解产物，结果表明，温度越高其降解程度越严重，可能的降解产物主要有： ( 1 ) d i r 嘣h y ld i s u l f i d e ，( 2 ) s m e d 叫娥蛳s u l 丘n 舭，( 3 ) s m e m y l 删l i o s u l 如n a t e ， ( 4 ) m e t l l y l ( m 砒y l t l l i o ) - m 劬y ld i 砌矗d e ，( 5 ) 4 - i s o t l l i o c y 觚a t o 1 一( m e m y l n l i 砂1 - b u t 黜。 4 = 一一 h n 一吼一 也 盯 c d 卅卜 哑 一 吃 一 o i 一 吼 第一章义献综述 此外，空气中的氧气对莱菔硫烷具有一定的氧化作用，而光照对莱菔硫烷并没有 明显影响。因此，莱菔硫烷必须要低温冷冻环境中密闭保存，才能有效保证不会分解。 表l - 3 温度对莱菔硫烷含量的影响 t a b i el - 31 1 1 ee 行e c to ft 锄p e r a t u r eo ns u l f o r a p h 锄ec o n t 锄t o 冒 明3 i i _ s h 玛 。i i 。 c h 3 一s s - c h 3 c h 3 。s - s c h 3o ( 1 )( 2 )( 3 ) f c h 3 s o c h 2 c h 2 j 户 c h 2 c h 2 n = s c h r s - s c h 2 s - c h l c h 3 - s - c h 每c h - c h 2 - c h 2 小- = c = s ( 4 )( 5 ) 图1 3 莱菔硫烷受热降解主要产物 f i 俨r el - 3 r kc 0 玎叩o u n d sg c n e m t e d 缸nt h e 肋a ld e 铲a d 撕o f 姐l f o m p h 锄e w u h 瑚h u a 【8 】等采用羟丙基一b 一环糊精( h p b c d ) 为辅料，成功制备了莱菔硫烷包合 物( s f h p b c d ) 固体，包合物在热、氧气、碱环境中的稳定性得到显著的增加，此方 法在莱菔硫烷保存、运输与制剂制备等方面提供有利帮助和参考。 西兰花中，通常供人食用的部分是花球，其中含有的硫代葡萄糖苷可生成大量莱 菔硫烷。但是在人们的烹调加工过程会对莱菔硫烷造成很大的影响。v e 咖e u l e l l 【9 】等人 研究表明西兰花生吃与经微波处理相比后，前者血和尿中莱菔硫烷的浓度显著高于后 者，r u n g a p 锄e s 叫1 0 】等人的研究发现，西兰花经微波处理2 m i i l 后，与5 l i l i n 相比，莱 菔硫烷在人体内的吸收高大约3 倍左右，表明长时间的微波烹调会抑制莱菔硫烷的生 成。g a l l g a 【1 1 】等研究发现，经过蒸、煮各1 5 m i n 和2 3 m i i l 后，西兰花中没有明显检测 到莱菔硫烷的生成，而采用高压烹饪2 m m 后，有1 7 的莱菔硫烷损失。r b j 伽c s 【1 2 】 5 北京化t 人学硕i ：研究生学位论义 研究了蒸、煮、微波处理对西兰花中莱菔硫烷生成的影响，结果表明，三种常用烹饪 方式都会影响莱菔硫烷的含量，但是相对于蒸的方式，煮和微波处理造成的损失更大。 1 3 2 莱菔硫烷的生理活性 莱菔硫烷被公认为抗癌效果最好的天然产物之一，对动物体内的多个靶点产生活 性作用，如表1 3 所示。如对致癌物代谢过程的酶进行调节，阻断致癌物质的作用过程； 延缓或消除克隆扩增的启动、转化，从而抑制肿瘤细胞的增殖，诱导细胞凋亡；抑制 良性肿瘤向恶性肿瘤的转化和发展。通过多种机制的共同作用，莱菔硫烷在动物体内 表现出多种优良的生物活性。 表1 - 4 莱菔硫烷的作用靶点【1 3 ，1 4 】 t a b l e l 4t h em o l e c u l a rt a 唱e t so fs u l f o r a p h a n e 1 3 2 1 莱菔硫烷的抗癌活性 大量的研究表明，莱菔硫烷对食道癌、乳腺癌、结肠癌、胃癌、肺癌等具有良好 的防治效果。许多致癌物质的代谢都与i 相酶和i i 相酶的作用密切相关，i 相酶使化 学致癌物质活化为亲电子物，促进其与d n a 的结合，而i i 相酶将亲电子物转化为低毒 而易于排泄的物质，抑制了致癌物质与d n a 的结合，改变致癌物质的代谢途径。莱菔 硫烷并不直接与致癌物质发生反应，而是能够诱导i i 相酶的产生，同时抑制i 相酶的 生成和作用，对代谢实现调控，达到抗癌效果。在莱菔硫烷诱导鼠肝细胞防御基因表 达实验中发现莱菔硫烷增强了i i 型解毒酶的基因表达，能够降低外源的致癌毒素和内 6 第一章义献综述 源的活性氧族所引起的伤害，并增加受损细胞的存活率【1 5 1 。其他一些实验表明，莱菔 硫烷可以诱导老鼠谷胱甘肽转移酶( g s t s ) 和乳腺醌氧化还原酶的活性，在较低浓度下 就可以降低致癌物质对动物细胞的危害【l6 1 。 莱菔硫烷可以对癌细胞直接进行作用，导致癌细胞的生长受到抑制，诱导细胞凋 亡。j i a l l gh a o 【1 7 】等研究了白藜芦醇( r e s v e r a t r 0 1 ) 与莱菔硫烷联合使用作用于人u 2 5l 神 经胶质细胞肿瘤，发现混合试剂在很低的浓度下就对肿瘤细胞的增殖、转移产生抑制， 降低肿瘤细胞的生存能力；l a u r e l l c e 等【1 8 】实验表明莱菔硫烷可以抑制结肠癌细胞h t 2 9 的再生长和降低细胞活力，对于增殖期的结肠癌细胞，莱菔硫烷还可以诱导产生细胞 周期生长阻滞的现象，从而导致癌细胞死亡；c f i m o 印撕【冯】发现使用阿霉素治疗骨 肉瘤及乳腺癌时，p 5 3 s e f 2 2 0 突变细胞会降低药效甚至产生抗药性，而治疗中加入莱菔 硫烷能够诱导p 5 3 s e r 2 2 0 突变细胞的程序化死亡，这是一种细胞自杀性死亡行为，对周 围正常细胞及组织伤害很小，从而对骨肉瘤及乳腺癌的治疗起辅助作用。 端粒酶( t e l o m e r a s e ) 是一种逆转录酶，由蛋白质和r n a 两部分组成核糖蛋白复合 体，可将端粒d n a 加至真核染色体术端。端粒在不同物种细胞中对于保持染色体稳 定性和细胞活性有重要作用，端粒酶能延长缩短的端粒( 缩短的端粒其细胞复制能力 受限) ，从而增强体外细胞的增殖能力。端粒酶在正常人体组织中的活性被抑制，其 活性受到相当严密的调控，只有在造血细胞、干细胞和生殖细胞等必须不断分裂的细 胞之中，才可以检测到具有活性的端粒酶。而在癌细胞中端粒酶被重新激活，可能会 参与恶性转化。 s v e dm m e 一2 0 】等研究发现，莱菔硫烷在乳腺癌细胞m c f 7 和m d a m b 2 3 1 中可以抑制端粒逆转录酶m t e l m 及其催化调控基团的活性，同时，在莱菔硫烷处+ 理细胞内，d n a 甲基转移酶( 明叮m t s ) ，尤其是d n m 陌l 和d v 盯3 a 的活性降低， 由此推断莱菔硫烷可能影响核外遗传途径，进而对端粒逆转录酶邮e r 活性产生抑 制作用。d o n 争o hm o o n 【2 1 】等研究了在肝癌细胞内，莱菔硫烷可以抑制细胞活力和端 粒逆转录酶( ”e i 汀) 的表达，同时，莱菔硫烷还可以抑制灿咄s e 7 3 ) 的磷酸化，从而 抑制端粒逆转录酶e r t ) 的磷酸化。 1 3 2 2 莱菔硫烷在抗心脑血管疾病方面的活性 莱菔硫烷除对肿瘤有明显的抑制作用外，在心脑血管疾病方面也有显著的疗效。 c h gs 1 l ip i 【2 2 】等研究表明，莱菔硫烷可以通过抗氧化途径和线粒体k 册通道对心 脏起到保护作用，避免心脏因局部缺血引起损伤。z l l a 0j i n g 【2 3 】等研究了莱菔硫烷对鼠 类脑动脉梗塞的缓解作用，发现莱菔硫烷能够诱导n i 乜响应基因的表达，增强r 试a 及n 咆响应亚铁血红素加氧酶，由此而降低因脑局部缺血导致梗塞体积量达3 0 。 s h a n gy 画u a n 【2 4 】等研究发现莱菔硫烷在一定剂量下抑制了人血管内皮细胞中由脂多糖 7 北京化- t 人学硕i ：研究生学位论义 ( l i p o p o l y s a c d l 撕d el p s ) 激活的c o x 2 和i n o s 的表达，另外，莱菔硫烷还可以抑制 由脂多糖促进的e r k l 2 ，k 和p 3 8 的磷酸化，采用另一种p 3 8 和j n k 的激活剂茴 香霉素( a n j s o m y c i n ) 代替脂多糖( l i p o p o l y s a c c h 撕d el p s ) 对细胞重新处理过后，莱菔硫 烷对c o 2 和i n o s 的表达抑制依然没有解除，由此表明，莱菔硫烷在抑制人血管 内皮细胞炎症方面扮演重要角色。 高密度脂蛋白( h i 曲d e i l s i t yl i p o p r o t e mh d l ) 是由肝脏和肠合成的一种抗动脉粥样 硬化的血清蛋白，它可以促进胆固醇转化为胆汁酸或直接通过胆汁从肠道排出，俗称 “血管清道夫 ，对动脉粥样硬化和冠心病防治有重要的作用。甘油三酯脂肪酶族 ( t r i a c y l g l y c e r o l l i p a u s e ) 中的内皮脂肪酶( e n d o m e l i a ll i p a s e ，e l ) 可以降低高密度脂蛋白 ( h i 曲d e l l s i t yl i p o p r o t e i nh d l ) 的含量，从而增加患动脉粥样硬化和冠心病的风险。 a n n u k k a m k i v e l 越2 5 】等研究发现，莱菔硫烷在人脐静脉内皮细胞( h u v e c ) 中，可以抑 制n f k b 因子，进而抑制了内皮脂肪酶( e n d o t h e l i a ll i p a l s e ，e l ) 在细