（应用化学专业论文）山奈酚抗氧化机理的电化学及光谱电化学研究.pdf

山奈酚抗氧化机理的电化学及光谱电化学研究 摘要 类黄酮化合物广泛存在于蔬菜、水果和许多植物中，具有很强的抗氧化性， 它能够削除体内过剩的超氧自由基，使d n a 和细胞免受氧化损伤，具有抗肿 瘤、抗炎、抗衰老等广泛的药理作用。山奈酚属于类黄酮化合物，是一种天然 抗氧化剂，近十年来得到了国内外研究者的广泛关注。本文以石墨石蜡碳糊电 极( g w e ) 为工作电极，以含l m o l l k c l 的b r i t t o n r o b i n s o n 缓冲溶液为支持电 解液，采用循环伏安法、微分脉冲法，原位紫外可见( u v - v i s ) 薄层长光程光谱 电化学和循环伏吸法探讨了山奈酚的电化学行氧化反应机理及与d n a 的相互 作用。 循环伏安法测试表明，山奈酚在g w e 表面有较强的吸附，在较低电势下 得到一对峰形较好的氧化还原峰。可采用微分脉冲伏安法对山奈酚进行微量检 测，线性检测范围为1 1 0 - 4 一l 10 m o l l - 1 ，最低浓度检测限为3 1 0 - 7 m o l l - 1 ( s n = 3 ) ，表明g w e 适宜用于山奈酚的电化学检测。 多酚物质常因检测方法的差异表现出不同的抗氧化能力，选取山奈酚与桑 色素作为例，采用循环伏安结合薄层紫外光谱( u v - s ) 电化学的方法研究了二 者的电氧化机理，并通过对化学氧化与不同电势下电氧化过程原位的光谱进行 比较，从反应机理上推测出了这种抗氧化能力依赖检测方法的化学原因。结果 表明，山奈酚和桑色素在较低电势下的第一步电氧化及h 2 0 2 引发的化学氧化 过程都是相同的，对应于b 环4 - o h 的氧化反应，山奈酚表现出略强的抗氧化 活性。当电势较高或者采用a b t s 叶自由基作为氧化剂时，桑色素发生了第二步 电氧化，此时其b 环2 ，4 o h 均被氧化，因而表现出两倍于山奈酚的抗氧化能 力。研究揭示了具有多个还原活性羟基基团的类黄酮化合物，在不同反应活性 的氧化体系中，可被氧化的羟基数目不同，因而表现出不同的抗氧化活性。 在3 个特征波长下测得山奈酚的循环伏吸曲线，并对时间求导得到与伏安 峰对应的伏吸峰，结果表明，预吸附的和溶液态的山奈酚都对氧化电流有贡献； 反应过程遵循e c 。仃机理，山奈酚失去1 e 一和1 h + 产生苯氧自由基中间体，再通 过不可逆均相反应转化为稳定的具有单一共轭结构的对醌亚甲基化物，该产物 再被吸附到电极表面上。多波长循环伏吸法可以为揭示包括吸附和均相化学转 化的复杂电极过程提供丰富信息。 循环伏安与紫外吸收光谱考察了山奈酚与d n a 的相互作用，结果表明 d n a 的加入引起了山奈酚峰电流的降低，同时并不改变峰电势，原因是二者生 成了一种非电活性的超分子化合物使得溶液中游离的山奈酚量减少。 关键词：山奈酚；桑色素；a b t s 一；抗氧化活性；光谱电化学 e l e c t r o c h e m i c a la n d a n t i o x i d a t i o n s p e c t r o e l e c t r o c h e m i c a ls t u d yo f m e c h a n i s mo fk a e m p f e r o l a b s t r a c t f l a v o n o i d sa r ea b u n d a n ti nv e g e t a b l e s ，f r u i t sa n do t h e rp l a n t s o w i n gt ot h e s t r o n ga n t i o x i d a n tp r o p e r t i e s ，f l a v a n o i d sc a ns c a v e n g es u p e r f l u o u ss u p e r o x i d ef r e e r a d i c a l si nh u m a nb o d y ，p r e v e n t i n gd n aa n dc e l l sf r o mo x i d a t i v ed a m a g e m o s to f t h e ms h o w p h a r m a c o l o g i c a le f f e c t si na n t i t u m o u r , a n t i i n f l a m m a t i o na n d a n t i 。s e n i l i t y , e t c a san a t u r a lf l a v o n o i da n t i o x i d a n t ，k a e m p f e r o lh a sg o tg r e a t a t t e n t i o ni nt h en e a r l yy e a r s i nt h i st h e s i st h ee l e c t r o o x i d a t i o nm e c h a n i s ma n d i n t e r a c t i o nw i t hd n ao fk a e m p f e r o lw e r es t u d i e do i lg r a p h i t e w a xp a s t ee l e c t r o d e ( g w e ) i nb r i t t o n - r o b i n s o nb u f f e rs o l u t i o n s i n v o l v i n g 1 0m 0 1 l k c la s s u p p o r t i n ge l e c t r o l y t e ，u s i n g c y c l i cv o l t a m m e t r y ( c v ) ，d i f f e r e n t i a lp u l s e v o l t a m m e t r y ( d p v ) a n di ns i t uu v - v i ss p e c t r o e l e c t r o c h e m i c a lt e c h n i q u ew i t ha l o n g - o p t i c a l - p a t ht h i n - l a y e re l e c t r o l y t i cc e l l t h ev o l t a m m e t r i cr e s u l t so ng w es h o w e daw e l l s h a p e do x i d a t i o np e a ko f k a e m f r o l ，d u et ot h es t r o n ga d s o r p t i o no fk a e m f r o lo ng w e f r o mt h ed p v m e a s u r e m e n t ，a1 i n e a rr e l a t i o nb e t w e e nt h ep e a kc u r r e n ta n dc o n c e n t r a t i o nw a s o b t a i n e di nt h er a n g eo f1 l o - 4 1 1 0 - 6m o l l - 1 w i t had e t e c t i o nl i m i to f3 1 0 m o l l - 1 ( 洲= 3 ) p o l y p h e n o l i cc o m p o u n d su s u a l l ys h o w e dd i f f e r e n ta n t i o x i d a n tc a p a c i t i e s d e p e n d i n go nt h ea s s a ym e t h o d su s e d t od e t e r m i n et h ep o s s i b l ec h e m i c a lc a u s ef o r t h i sa s s a y - d e p e n d e n c e ，k a e m p f e r o la n dm o r i nw e r es e l e c t e da st h em o d e lm o l e c u l e s f o r t h ec o m p a r a t i v ei n v e s t i g a t i o nb e t w e e ne l e c t r o c h e m i c a la n dc h e m i c a lo x i d a t i o n s t h ee l e c t r o - o x i d a t i o no ft h ef l a v o n o l sw a ss t u d i e du s i n gc y c l i cv o l t a m m e t r ya n d i n s i t uu v v i ss p e c t r o e l e c t r o c h e m i c a lt e c h n i q u ew i t hal o n g - o p t i c a l p a t ht h i n 1 a y e r e l e c t r o l y t i cc e l l t h es p e c t r a lc h a n g e sr e c o r d e di nd i f f e r e n t p o t e n t i a l sw e r e c o m p a r e dw i t ht h o s ei nt h ec h e m i c a lo x i d a t i o nb yh 2 0 2o ra b t s 。+ r a d i c a li nt h e s a m et h i n l a y e rc e l l t h e4 - o hg r o u po fe i t h e rs a m p l ew a sf i r s to x i d i z e da tl o w e r p o t e n t i a l so ri n d u c e db yh 2 0 2 ，a n di nt h i sc a s ek a e m p f e r o lw a ss o m e w h a tm o r e a c t i v et h a nm o r i n w i t ha l la d d i t i o n a l2 - o hg r o u p ，m o r i nu n d e r w e n tt h es e c o n d a r y o x i d a t i o ni nm o d e r a t e l yh i g h e rp o t e n t i a l so r b ya b t s 一，s h o w i n ga n t i o x i d a n t c a p a c i t ya b o u tt w i c eo ft h a to fk a e m p f e r 0 1 t h i ss t u d yc l a r i f i e dt h a tt h ec h e m i c a l o x i d a t i o no fap o l y p h e n o l i cc o m p o u n db yt h eo x i d a n t sw i t hd i f f e r e n tr e a c t i v i t i e s ， w h i c hc o r r e s p o n d e dt oi t se l e c t r o o x i d a t i o ni nd i f f e r e n ta n o d i cp e a k s h a da d i f f e r e n c ei nn u m b e ro fo x i d i z a b l eo h g r o u p s ，l e a d i n gt ot h ed i f f e r e n c ei n a n t i o x i d a n tc a p a c i t y c y c l i cv o l t a b s o r p t o m o g r a m sw e r er e c o r d e da tt h r e ec h a r a c t e r i s t i ca b s o r p t i o n w a v e l e n g t h sd u r i n gc vs c a nf o rk a e m p f e r o l ，a n dt h e nw e r ed i f f e r e n t i a t e dw i t h r e s p e c t t ot i m et oo b t a i nt h ew a v e f o r mc o m p a r a b l ew i t ht h ec o r r e s p o n d i n g v o l t a m m e t r i cp e a k s t h er e s u l ts h o w e dt h a tb o t ht h ep r e - a d s o r b e dk a e m p f e r o la n d t h o s ei nf r e es o l u t i o nc o n t r i b u t e dt ot h et o t a lc u r r e n t ，a n das t a b l eq u i n o n em e t h i d e w i t hau n i t e dc o n j u g a t e ds t r u c t u r ew a sg e n e r a t e dv i aa ne c i r rm e c h a n i s m k a e m p f e r o lw a sf i r s to x i d i z e dt ot h ec o r r e s p o n d i n gp h e n o x y lr a d i c a lv i a le a n d 1h + t r a n s f e r ，f o l l o w e db ya ni r r e v e r s i b l eh o m o g e n e o u st r a n s i t i o nt ot h ef i n a l p r o d u c t i ti sp r o v e dt h a tm u l t i w a v e l e n g t hc y c l i cv o l t a b s o r p t o m e t r yc a np r o v i d e s i g n i f i c a n ti n f o r m a t i o no nt h ec o m p l e xe l e c t r o c h e m i c a lp r o c e s s e sc o u p l e dw i t h a d s o r p t i o na n dh o m o g e n e o u sc h e m i c a lt r a n s i t i o n s t h ee l e c t r o c h e m i c a lb e h a v i o ro fi n t e r a c t i o no fk a e m p f e r o lw i t hd n aw a s s t u d i e db yc y c l i c v o l t a m m e t r ya n du v - v i ss p e c t r u m w h e nd n aw a sa d d e di nt h e k a e m p f e r o ls o l u t i o n ，b o t hr e d u c t i o na n do x i d a t i o np e a kc u r r e n t so fk a e m p f e r o l d e c r e a s e dw i t hn oc h a n g ei nt h ep e a kp o t e n t i a l s w ec o n c l u d e dt h a tt h er e a s o nw a s a ne l e c t r o c h e m i c a li n a c t i v es u p r a m o l e c u l a rc o m p l e xd n a k a e m p f e r 0 1 k e yw o r d s ：k a e m p f e r o l ；m o r i n ；a b t sr a d i c a l ；a n t i o x i d a n tc a p a c i t y ；u v - v i s s p e c t r o e l e c t r o c h e m i s t r y i v 山奈酚 桑色素 碳糊电极 循环伏安法 微分脉冲伏安法 循环伏吸法 导数循坏伏吸法 富集时间 富集电势 符号清单 k a e m o r g w e c v d p v c v a d c v a t a c c e a c c 插图清单 图1 1 类黄酮化合物结构母核1 图1 2 山奈酚的结构5 图2 1g w e 电极示意图1 2 图2 2 山奈酚在g w e 电极上的c v 曲线1 3 图2 3 不同吸附时间后山奈酚的c v 曲线1 4 图2 4 不同富集电势后山奈酚的c v 曲线1 5 图2 5 不同浓度山奈酚的c v 曲线一1 5 图2 6 浓度l 1 0 - 4 m 0 1 l - 1 的山奈酚在不同富集电势下的d p v 图1 6 图2 7 山奈酚在不同富集时间下的d p v 图一1 6 图2 8 不同浓度山奈酚的d p v 图一1 7 图3 1 山奈酚( k a e ) 和桑色素( m o r ) 的结构式一2 0 图3 2 光谱电化学分析系统实验示意图2 1 图3 3 长光程薄层光谱电化学池结构简图2 2 图3 4 不同折返电势下山奈酚( a ) 与桑色素( b ) 的c v 图2 4 图3 5 山奈酚( a ) 于桑色素( b ) 在不同p h 介质中的c v 2 6 图3 6 山奈酚和桑色素的第一步电氧化反应2 6 图3 7 不同扫描速度下山奈酚( a ) 、桑色素( b ) 的c v 图2 8 图3 8 不同电势下山奈酚的薄层紫外吸收光谱图3 0 图3 9 山奈酚和桑色素的e c 机理图解3 1 图3 1 0 不同电势下桑色素的薄层紫外吸收光谱图3 3 图3 1 1h 2 0 2 氧化山奈酚( a ) 桑色素( b ) 薄层紫外吸收光谱图3 4 图3 1 2 a b t s ”氧化山奈酚( a ) 桑色素( b ) 薄层紫外吸收光谱图3 5 图4 1d n a 的标准曲线3 9 图4 2 山奈酚的薄层c v 及d c v 图；4 1 图4 3 山奈酚b 环4 o h 氧化图示4 1 图4 4 山奈酚电氧化e c 机理图示4 2 图4 5 较快扫速下山奈酚的薄层d c v 图；4 4 图4 6 不同p h 值条件山奈酚与d n a 相互作用的c v 图4 5 图4 7 山奈酚中加入不同量d n a 的光谱图4 5 图4 8 薄层光谱中山奈酚与d n a 随时i 白j 变化的动力学曲线图4 6 图4 9 山奈酚扫速对数与峰电势线形关系4 8 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得合肥工业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签字砖争亳签字帆2 。d 7 年4 叫日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金筵互些太堂 有关保留、使用学位论文的规定，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，允许论文被查阅或借阅。本人 授权 金墅至些太堂 可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名：专器庆、 签字日期渐7 年干月叫日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 锯赳牝 签字啉呵年f 月功日 电话： 邮编： 致谢 本人在三年的研究生学习期间，得到了我的导师何建波教授细致入微的指 导。在何老师的辛勤指导下，才有了本论文的完成。何老师深厚的学术修养、 严谨的治学态度、丌拓的创新精神以及对待问题的一丝不苟，深深的影响了我。 不仅在读研期间，更使我在以后的生活道路中受益无穷。在此谨向何老师表示 我最由衷的感谢! 同时感谢本实验室的周园、贡晓洁、周虎林、独家启、孟凡顺、阳晶晶、 祁方、陈俊聪、潘茹、聂荣成等同学，感谢你们完成课题实验期间给予的帮助。 感谢我的父母，长期以来对我的关心、理解与支持。 感谢国家自然科学基金( n o 2 0 7 7 6 0 3 3 ) 对研究工作的经费支持。 感谢精心评阅、评议论文的各位老师! 作者：袁圣杰 2 0 0 9 年3 月10 日 第一章前言 类黄酮化合物( f l a v o n o i d s ) 是一类在自然界广泛分布的多酚类物质。现已发 现数百种不同类型的类黄酮化合物具有广泛的生物活性和药理活性。大量研究 表明类黄酮化合物具有清除自由基、抗氧化、抗突变、抗肿瘤等功能l l 。4 j 。其中 最重要的是它的抗氧化活性作用。深入了解类黄酮化合物的抗氧化机理，对天 然抗氧化剂的筛选、改进抗氧化剂的结构、获取性能更加优良的抗氧化剂具有 重要的意义。 1 1 类黄酮天然抗氧化剂简介 1 1 1 类黄酮化合物结构及分布 类黄酮化合物又称生物类黄酮，是一类广泛存在于中草药中的天然抗氧化 剂。到目前为止，已经发现有5 0 0 0 多种植物中含有类黄酮和异类黄酮化合物1 5 】。 早期是指具有2 一苯基吡喃酮结构的一类黄色素，现指具有色酮环为基本结构 的一类化合物的总称。可以分类为：类黄酮、黄酮醇类、异黄酮、黄烷酮类等， 广义的范围还包括查耳酮、嗅酮、异黄烷酮、双黄酮及茶多酚【6 j 。 由于黄酮化合物品种很多i 且具有基本相同的母体结构，仅取代基有所不 同，因此表现出非常相似的化学性质，其母体基本结构如下： 图1 1 类黄酮化合物结构母核 类黄酮化合物在植物界分布很广，广泛存在于植物的各个部位，主要存在 于芸香科、唇形科、豆科、伞形科、银杏科与菊科中。据报道，约有2 0 的中 草药中含有类黄酮化合物，可见其资源之丰富。类黄酮化合物可以直接从食物 中获得，如大豆、甜橙和洋葱，也可以从富含黄酮化合物的植物中提取【7 1 。 1 1 2 类黄酮化合物的抗氧化活性构效关系 类黄酮化合物特殊的结构赋予它一系列独特的化学性质，如能与多种金属 离发生络合或静电作用；具有还原性和捕获自由基的特性；能与蛋白质结合； 具有两亲结构和诸多衍生化反应活性等等。类黄酮物质所具有的优秀的抗氧化 活性正是这些基本化学性质的综合体现。 1 1 2 1 直接清除自由基作用与其结构关系 在类黄酮作为抗氧化剂的作用中，通过酚羟基与自由基反应生成较稳定的 半醌式自由基，从而终止自由基链式反应是其最主要的机制。抗氧化能力与其 结构，特别是芳香环上核失电子有关。事实上，当这些物质与自由基反应失电 子或供氢时，它们产生一种新的基团，此基团通过芳香核的自旋作用被稳定下 来，因此氧化链式反应的传导过程被中断，物质氧化被延缓，因而类黄酮化合 物抗氧化能力的强弱与它们形成基团的稳定性正相关。 ( 1 ) b 环邻位多酚结构的重要性 大量研究表明，b 环是类黄酮物质抗氧化、清除自由基的主要活性部位。 h u s a i n 等f 8 】实验证明，一些类黄酮化合物的抗氧化活性的顺序为：杨梅素 槲皮 素 山奈酚。这3 种物质具有相同的a 、c 环结构，只是b 环上，杨梅素有3 ，4 ，5 位3 个酚羟基，槲皮素有3 ，4 位2 个酚羟基，而山奈酚只有4 位一个羟基。有 学者就认为，清除自由基活性与b 环上羟基数目直接相关，随b 环上羟基数目 增加而增加；而p o k o r n y 【9 】却认为，芳核上的三羟基结构并不能提高它们的抗 氧化活性。这可能是由于不同研究者研究同一物质使用了不同的反应体系所造 成的。 ( 2 ) c 环3 不饱和键作用 h u s a i n 等【8 j 研究表明，类黄酮物质抗氧化活性不依赖于c 环2 位和3 位间 的双键，但m o r a 1 0 】研究指出，芹菜素c 环2 ，3 双键氢化为柑桔素后，抗氧化 活性从7 4 5 下降到4 4 ，双键对活性影响较大。w a n g l l l j 研究槲皮素结构活 性关系时也指出c 环2 ，3 双键对保护细胞抵抗h 2 0 2 诱导氧化及c a 2 + 功能紊乱 有重要作用。从理论分析，c 环2 ，3 双键延长了共轭体系，有利于b 环失电子 后自旋形成更稳定的自由基，中断链式反应。而一旦c 环2 ，3 双键被氢化后，缩 短了共轭体系，改变了分子的平面结构，降低了羟基的作用，不利于类黄酮物 质的抗氧化活性。 ( 3 ) a 环的作用 类黄酮化合物a 环也常被羟基化，部位多在c 5 和c 7 位。a 环可与过渡金 属络合，从而在抗氧化活动中发挥作用。以前人们普遍认为a 环是不易氧化的， 因此不可能直接参与抗氧化反应。但近来的一些研究表明，a 环在抗氧化、清 除自由基过程中可能也起一定的作用。黄中洪等l l2 j 采用e s r 和自旋捕获技术研 2 究了中药黄芩中的黄芩素、黄芩甙、汉黄芩素和汉黄芩甙等4 种主要黄酮的自 由基清除作用及可能的作用机理。4 种黄酮结构的主要差别在a 环酚羟基数目 及位置不同。结果表明，4 种黄芩黄酮的自由基清除活性为黄芩素 黄芩甙 汉 黄芩素 汉黄芩甙。黄芩素和黄芩甙的酚羟基比后两者多且a 环含有邻二酚羟 基结构，因而具有更强的自由基清除活性。 1 1 2 2 对体内酶的作用 酶是蛋白质分子的一种特殊形式，类黄酮化合物对一些酶有抑制作用也是 基于多酚与蛋白质的反应。类黄酮化合物富含酚羟基，属于多酚类物质，具有 多酚类物质的性质，而多酚与蛋白质的结合是其最重要的特征之一。2 0 世纪8 0 年代中期h a s l a m 1 3 j 等人对多酚蛋白质反应机理进行了科学的总结，提出多酚 类物质的大量酚羟基与蛋白质主链的n h c o ，侧链上的o h 、n h 2 以及c o o h 以氢键的形式多点结合，同时具有“手套手”反应模式，对蛋白质分子具有选择 性。反应历程是植物多酚先通过疏水键向蛋白质分子表面靠近，多酚分子进入 疏水袋，然后发生多点氢键结合，这是目前最完善的多酚蛋白质反应机理，也 是类黄酮化合物与体内酶反应的基础。 1 1 2 3 类黄酮化合物与金属离子的相互作用 类黄酮化合物可络合诱导氧化的过渡金属离子，如f e 3 + 、c u 2 + 等。b r o w n l l 4 j 研究了4 个结构相关的类黄酮物质：槲皮素、山奈酚、芦丁和木犀草素与铜离子 的相互作用，证明b 环邻3 ，4 二羟基能以氧负离子的形式与金属离子形成稳定 的五元环螯合物，影响着抗氧化活性，从而可减少金属对氧化作用的催化活性， 提高了氧化反应的活化能，从而阻碍了氧化反应。 1 1 3 类黄酮化合物的药理作用 1 1 3 1 类黄酮化合物的抗癌、防癌作用 类黄酮化合物抗癌、防癌的作用，主要是通过其抗自由基作用、直接抑制 癌细胞生长、抗致癌因子、抑制血管生长、提高机体免疫力而实现川。由于生 物类黄酮的抗氧化和清除自由基能力，它能有效地阻止脂质过氧化引起的细胞 破坏【】。田爽等1 1 7 】对染料木黄酮在人卵巢癌细胞系抑制增殖和诱导凋亡发生中 的作用进行了研究。o r a w a nk h a n t a m a t 等i l 副也研究了类黄酮化合物可以抑制宫 颈癌k b 细胞，从而可以研发治疗癌症的药物。 1 1 3 2 类黄酮化合物的抗突变性 日本人前列腺癌死亡率低，是经常食用含有多量的淡黄木樨草甙和黄豆苷 原等大豆制品的原因【l9 | 。虽然类黄酮不是人体的组成物质，但认为具有预防癌 的效果。由于人体摄入杂坏胺类物质可在人体的肝脏内激活p 4 5 0 酶，使其产生 突变从而致癌。而类黄酮物质可极大地抑制这种酶的活性。在癌细胞培养时， 若加入类黄酮化合物，即能有效抑制癌细胞的增殖。其机理是通过调节细胞生 长周期，把细胞从c 1 状态转变为正常状态，从而抑制其增长。 1 1 3 3 对心血管系统的作用 类黄酮化合物对高血压引起的头痛、头晕、耳鸣等症状有明显的疗效，尤 以缓解头痛为显著。类黄酮化合物对抑制血小板凝集有一定功效，因为类黄酮 化合物对凝血因于具有较强的抑制作用，故表现出较好的抗凝血作用。如范一 菲等【2 0 j 研究了杜鹃花总黄酮对心肌缺血损伤的保护作用。在血管功能的调节方 面，芦丁能协同增效维生素c 一起降低毛细血管脆性和通透性，实验表明不同浓 度的类黄酮化合物可以不同程度地抑制二磷酸腺苷( a d p ) 诱导的大鼠血小板凝 集，对5 一羟色胺和a d p 联合诱导的家兔和绵羊血小板凝集也有同样的抑制作 用【2 。维持毛细血管稳定性。此外，类黄酮化合物还可降低血管内皮细胞羟脯 酸代谢，使内壁的胶原或胶原纤维含量相对减少，有利于防止血小板粘附凝集 和血栓形成，进而利于防治动脉粥样硬化。 1 1 3 4 抗炎、抗菌、抗衰老作用 类黄酮化合物具有明显的消炎、抗溃疡作用。白凤梅等【l9 】研究表明天然黄 酮对小鼠急性胃溃疡有明显的消退作用，肯定了高剂量的黄酮提取物 ( 2 0 0 m g m l ) 能使胃粘液增加并且减轻胃的损伤。此外研究表明芦丁类黄酮化合 物具有抗流感病毒、脊髓灰质炎病毒的感染和复制能力。生物类黄酮具有抗炎 作用，抗炎机制可能在于其抑制了前列腺素( p g ) 生物合成过程中的脂氧化酶 ( l o x ) 。在抗衰老方面，孟宪丽等1 2 2 j 对淫羊藿总黄酮对老年大鼠神经内分泌的 调节作用进行了研究，证实淫羊藿总黄酮能提高神经内分泌系统的整体功能而 抗衰老。 1 1 3 5 雌激素作用 类黄酮化合物具有雌激素的双重调节作用。当雌激素水平较低时，表现为 雌激素作用，反之表现为抗雌激素作用。经实验发现大豆黄酮能提高f 常大鼠 及未交配过的雌性正常大鼠乳腺的重量和乳腺细胞d n a 含量，并能促进其乳 腺发育和泌乳量。但同时也可使正常雄鼠的血清睾酮、雌二醇、生长激素等水 平显著升高【23 1 。类黄酮化合物能够促使胰岛b 细胞的恢复，降低血糖和血清胆 固醇，改善糖耐量，对抗肾上腺素的升血糖作用，并能抑制醛糖还原酶1 2 4 | 。 1 1 3 6 对内分泌、中枢神经系统作用 类黄酮化合物能够促进胰岛b 细胞的恢复，降低血糖和血清胆固醇，改善 糖耐量，调节对抗肾上腺素的升血糖作用，同时它还能够抑制醛糖还原酶( 可引 起糖尿病并发症) 作用，因此可以治疗糖尿病及其并发症。谷氨酸( g l u ) 是中枢 神经系统中的主要兴奋性神经递质，但过度释放会造成兴奋性神经毒性损伤， 引起多种神经变性疾病。韩喻美等1 2 4j 采用大鼠脑分区切片培养，加入活性的黄 4 酮提取物发现，此类物质有效地抑制培养切片上由k + 引起谷氨酸释放，抑制效 应随浓度增加而增加。对记忆力的影响：通过避暗和迷宫法证实黄酮影响小鼠 记忆行为，此类物质对亚硝酸钠、乙醇、n 2 吸人及颈总动脉阻断再灌流造成的 小鼠记忆障碍均有改善作用，对d 一半乳酸所致急性衰老小鼠的记忆功能也有改 善作用【25 l 。此外类黄酮化合物可作为钙离子通道拮抗剂，能抑制k c l 、去甲。肾 上腺素、5 一羟色胺等引起的钙离子增高，从而对神经系统起到保护作用。 1 2 山奈酚概述 1 2 1 山奈酚的结构及性质 山奈酚( k a e m p f e r 0 1 ) ：3 ，5 , 7 三羟基2 ( 4 羟基苯基) 苯并吡喃4 一酮，别名：山 柰酚3 、山柰素、山柰黄酮醇、四羟基黄酮、百蕊草素i i i 。属于类黄酮醇化合 物，是来源于姜科植物山奈根、茎以及檀香科植物百蕊草的提取物1 2 引。山奈酚 分子式及：c l5 h l 0 0 6 ；分子量为2 8 6 2 3 ；黄色针晶状，熔点为2 7 6 0 c 一2 7 8 0 c 。 微溶于水，溶于热乙醇，乙醚和碱。主要用于抗癌、抑制生育、抗癫痫、抗炎、 抗氧化剂、解痉、抗溃疡、利胆利尿剂、止咳等方面。 h o 1 2 2 山奈酚的研究概况 图1 2 山奈酚的结构 o h 由于山奈酚属于天然成分，所以含有山奈酚的制剂越来越被人们广泛接受。 对山奈酚的研究也越来越来引起关注，研究方法及方向也多种多样，目前大致 可分为以下三个方面： ( 1 ) 电化学行为考察：电化学方法具有试样准备时间短，操作简便易行， 成本低及试剂用量少，灵敏度高等优点，是研究山奈酚的不可缺少的有力手段。 刘爱林等1 26 j 等在玻碳电极上考察了山奈酚的电化学行为，探讨了山奈酚可能的 电化学氧化机理。 ( 2 ) 抗氧化活性研究：山奈酚特殊的结构使其具有了优秀的抗氧化活性， 5 能和许多药物相互作用，促进了有效成分在体内吸收：对细胞神经的调节、抗 癌、抑制酶的活性等方面有着广泛的应用。如林小聪等【27 】研究表明山奈酚在抑 制一种有潜在致癌活性的蛋白激酶c k 2 方面非常有效；刘东英等1 28 j 考察了山 奈酚调节细胞色素p 4 5 03 a 4 转录表达，表明山奈酚对p x r 的活化有可能影响这 些代谢酶和相关因子的调节，从而使药物在体内的代谢和清除发生改变，对临 床应用方面具有非常重要的意义。 ( 3 ) 分离及含量检测：山奈酚存在于多种天然植物中，对山奈酚的分离、 检测和提取也是一个研究热点。如潘娓婕等【2 9 j 用高效液相色谱一电化学法测定 四季青叶中山奈酚的含量；田薇等【3o 】用分光光度法测定无味沙棘胶囊中总黄酮 含量，卢艳花【3 l 】运用薄层扫描法在中药有效成分提取分离了山奈酚。傅亮等【3 2 j 毛细管电泳电化学检测法测定蜘蛛香中多元酚类化合物的含量。李丽【33 j 等用化 学发光的方法检测山奈酚，表明其抗氧化能力能够抑制h 2 0 2 氧化鲁米诺，减 弱鲁米诺发光强度。 1 3 国内外采用电化学方法研究天然抗氧化剂的现状及发展方向 抗氧化剂的抗氧化活性可以认为实质上是一种电化学性质，因此电化学方 法在天然抗氧化剂的研究中具有十分广泛的应用。主要的研究方向大致可归纳 为电化学分析、抗氧化活性的电化学评价、与d n a 相互作用的电化学研究、 电极过程动力学探讨等。 1 3 1 天然抗氧化剂的电化学检测 近10 余年来，天然抗氧化剂的电化学分析的研究很广泛。循环伏安法作为 一种简便快速的电化学方法被许多研究者用于检测抗氧化剂【34 | ，此外，差分脉 冲伏安法【35 1 、示波极谱法【36 1 、流动注射安培法【3 7 】也有应用。选用适宜的方法 对提高检测灵敏度很有影响，v o l i k a k i t 3 8 】等在流动注射体系采用吸附反萃耿伏 安法研究了对12 种类黄酮化合物进行检测的可行性，考察了p h 、富集电势和 时间、其它物质的存在等因素的影响，结果表明，分析的适宜浓度范围为10 一 l0 一m o l - l ，并与黄酮分子的种类、电极类型的测量有关。这种方法使所需的 样品量大大减少；电极材料的选择和修饰也是提高选择性和灵敏度的重要途径 之一，徐青等【39 】采用脉冲伏安法在利用分子自组装技术制备的氨基乙硫醇修饰 金电极上直接测定芦丁的含量，由于抗坏血酸在该电极上的氧化电势出现显著 负移，因此，可避免抗坏血酸对芦丁检测的干扰。电化学方法也常与其它分离 方法结合起来加以运用。m a n a c h a 等【4o 】在高效液相色谱系统中采用电化学检测 器，对人的血浆中槲皮素含量进行检测，发现在饭前水解血浆中槲皮素的浓度 6 为2 8 1 4 2 n m o l l 一，饭后3 h 增加到平均3 7 3 n m o l l ，饭后7 h 开始降低，2 0 h 恢复基础水平。c h e n 等【4 】采用毛细管电泳电化学检测的方法，对黄豆苷原芩 根中提取的3 种类黄酮化合物进行了有效的分离和检测，在3 个浓度数量级范 围内呈线性响应。 1 3 2 天然抗氧化剂抗氧化活性的化学评价 电化学方法对天然抗氧化剂抗氧化活性的研究大体有两类，即针对天然抗 氧化剂测量电化学参数( 如氧化还原电势等) ，或针对活性氧组分测量电流信号， 并获得天然抗氧化剂的添加对信号的削弱程度。 1 3 3 天然抗氧化剂与d n a 相互作用的电化学研究 通过药物分子与d n a 相互作用的研究，可以更深入地认识某些疾病的致 病机制和药物在人体内的作用机理。如h s i n 等研究发现染料木素可以减轻甲基 乙二醛诱导的氧化性d n a 损伤从而保护人体单核细胞【42 | 。目前对天然抗氧化 剂与d n a 相互作用的研究还很不充分，如多数学者认为槲皮素作为一种类黄 酮分子，具有抗癌和防d n a 氧化损伤的效用1 4 引，但也有报道认为它是一种致 癌物，对d n a 具有损伤作用。 1 3 4 天然抗氧化剂的电极过程动力学探讨 运用电化学理论方法，从相应数据中可以获知反应的可逆性，求得电子转 移数、速率常数、交换电流密度、传递系数等表观动力学参数，结合中间粒子 和生成物的检测，可以获知反应历程的细节信息。如张秀琦等用极谱法研究了 染料木素，认为在酸性介质中染料木素的还原属于其中性分子的两电子、单质 子不可逆的阳离子型吸附过程【3 引。对天然抗氧化剂进行电极过程动力学研究的 意义在于，能够揭示其抗氧化机理，并有助于了解其在体内的代谢过程。但迄 今为止这方面的研究还不多。 1 3 5 发展方向 我国有着丰富的含天然抗氧化成份的植物资源，而抗氧化又是一种电化学 性质，所以电化学方法和技术将继续发挥着重要作用。在今后的研究中，应该 着重注意以下几个方向的研究开发： ( 1 ) 对现有测试方法进行改进和提高，找出一套更准确、更快捷的测定天 然抗氧化物活性的方法，从而正确评估各种天然抗氧化剂的性能，这样可以改 变现在测定方法多，不宣统一评定的尴尬局面。 ( 2 ) 抗氧化协同效应：单体的抗氧化活性往往没有多组分的抗氧化活性高， 因此，应在研究多组分抗氧化协同作用的基础上，通过不同类型抗氧化剂的复 配，研制高效、安全的复合型抗氧化剂，以适应医药和食品工业的需要。 f 3 ) 自由基、抗氧化剂、营养与健康的关系己成为自由基与营养的“核心” 学术领域。这一领域发展至今，已经囊括了生物学，医学和药学、营养学等学 术领域以及资源开发等技术领域。由其发展趋势可以预测，若干年后，此领域 可以成为营养与医疗保健学的重要内容之一。 1 4 现场紫外可见薄层光谱电化学方法简介 1 4 1 光谱电化学简介 光谱电化学是6 0 年代发展起来的交叉学科。单纯的电化学测量技术仅能获 得电极溶液界面结构和反应历程的间接信息。其主要缺点是只有纯粹的电化学 测量而缺乏电极反应分子的特性，没有关于反应产物或中间体的有用的信息。 而光谱电化学是把光谱技术和电化学方法结合起来，在一个电解池内同时进行 测量的一种方法。 通常光谱电化学以电化学为激发信号，而体系对电激发信号的响应则以光 谱技术进行监测，两者密切结合，发挥了各自的优点。这样，多种信息可同时 获得，对于研究电极过程机理、电极表面特性、鉴定反应过程的中间体、瞬间 状态和产物性质、测量某些电化学参数等提供了十分有力的研究手段。 1 4 2 光谱电化学分类 光谱电化学发展到今天，已衍生出多种方法从不同的角度可以对光谱电化 学进行如下分类： 按是否在电极溶液界面状态和过程进行的同时进行观测，可分为非现场型 ( e xs i t u ) 和现场型( i ns i t u ) 按照光的入射方式可以分为透射法，反射法以及平行 入射法；按照电极附近溶液的厚度又可以分为薄层光谱电化学法和半无限扩散 光谱电化学法。 根据光学性质的不同，光谱电化学又可以分为紫外和可见光谱、红外光谱、 偏振光谱、拉曼光谱、光热和光声光谱、荧光光谱、圆二色光谱等多种方法。 这些方法在测试技术和理论研究方面都有极大的发展【4 4 1 。 1 4 3 紫外一可见薄层光谱电化学技术在药物化学中的应用 药物在体内的氧化还原反应常难以进行研究，根据药物化学的研究特点， 人们常选择电化学技术来研究药物的电子转移性质，以期模拟或辅助探索药物 在体内的氧化还原过程。 8 药物分子的化学反应经常分多步进行，反应机理复杂，用一般的方法难以 对其进行准确测定。而紫外一可见光谱电化学在鉴别反应物质，特别是反应的 瞬间态和中间体方面具有独到的优越性。