中药中硫苷化学成分研究进展

1、 中药中硫苷化学成分研究进展摘要：硫代葡萄糖苷（Glucosinolates简称硫苷），也称芥子油苷。是一种重要的含氮硫阴离子亲水性植物次生代谢产物。本文主要针对于硫苷的主要化学成分及其药理作用的研究进展进行概述。关键词： 硫苷 十字花科 化学结构硫苷为次生代谢产物,它们在植物抗昆虫和病原体方面的作用有显著的癌症预防性1。在植物中，硫苷是较稳定的，而且完整的硫苷并没有生物活性。流行病学和生理学研究均表明十字花科蔬菜中含有硫苷，如饮食十字花科蔬菜可明显降低患癌的机率。但其在胃肠道细菌酶或内源芥子酶的作用下会水解并且产生多种不同的水解产物组成的糖苷配基、硫酸盐和葡萄糖。且配基部分是不稳定的，能够重

2、新排列得到异硫氰酸酯（ITC）、腈、硫氰酸盐、吲哚等2，异硫氰酸酯盐是迄今为止蔬菜中发现的抗癌效应最好的生物活性物质3-4。目前，对于硫苷的研究已经引起了广大医药、食品、畜牧学等科学家的兴趣。1.硫代葡萄糖苷的分布硫苷广泛分布于高等植物、红藻类等植物中5。最早发现是1840年从芥菜中分离的硫苷-丙烯基硫苷（Sinigrin），已经被分离鉴定的硫苷大约有120余种。其中以十字花科植物硫代葡萄糖苷含量最多，主要存在于种子中6。据统计已有11个种属不同的双子叶被子植物含有硫苷7，有芸薹科(Cruciferae)、白花菜科（Capparaeae）、多须草科（Tovariaceae）、木犀草科（Rese

3、daeeae）、辣木科（Moringaeceae）、番木瓜科(Caricaceae)、池花科(Limnanthaceae)、旱金莲科(TroPaeolaceae)、环蕊木科（Gyrostemonaceae）、刺茉莉科（Salvadoraceae）和大戟科（Euphorbiaceae）。已发现植物中硫代葡萄糖苷含量最高的是十字花科中的芸薹属植物8-9，所有十字花科植物均可通过生物学途径合成硫苷。2.硫代葡萄糖苷的结构研究通过使用X射线对硫苷进行解析，最终发现所有的硫苷均具相同的母核结构10，此结构中硫苷是由一分子的葡萄糖和一个含S的非糖侧链R基经-糖苷键连接而成（见图1）。根据侧链R基氨基酸的来

4、源不同将其分为吲哚族硫苷（Indole glucosinolates侧链R来源于苯丙氨酸与络氨酸）、脂肪族硫苷(Aliphatic glucosinolates侧链R来源于丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸与异亮氨酸）、与芳香族硫苷(Aromatic glcosinolates侧链R来源于色氨酸）三类。（图1-硫苷的基本结构）表1-主要硫苷的化学组成及其名称类别序号侧链R的结构中文名称英文名称脂肪族硫代葡萄糖苷芳香族硫代葡萄糖吲哚族硫代葡萄糖苷1-67-1415-1819-2021-2223-2829-3132-333435-3839-4748-5657585960-6364-6566-67686970-

5、7879-8384-8687-8990919293949596979899-105106107108- 109110111112113114115116117118119H(CH2)n-(n=1-6)CH3(CH2)nC(CH3)(CH2)m-(n=1,2,3;m=0,1,2,3) CH2=CH-(CH2)n-（n=1-3）CH2=C(CH3)(CH2)n-(n=1-2)CH2=C(CH3)(CH2)n-(n=1-2)H(CH2)n(CHOH) (CH2)m- (n=0,1,3;m=1,2,3) CH2OHCH(M) (M=-CH3,-C2H5) MC(OH)(CH3)CH2- (M=-CH3

6、,-C2H5) CH3(CH)(CHOH)4(CH2)2- CH2=CH-OH-(CH2)n-(n=1-2)CH3-S-(CH2)n- (n=2-11)CH3-SO-(CH2)n-(n=3-11)CH3-SO2-(CH2)n-(n=3)CH3-SO-CH=CH-CH2-CH2- CH3-SO-CH2-CH-CH=-CH2-CH3S(CH2)CO(CH2)2- (n=3-5)CH3SO(CH2)nCHOH(CH2)2- (n=2-3) CH3SO2(CH2)nCHOH(CH2)2- (n=2-3) CH3(CH2)4O(CH2)2CH3CH3-(CH2)2CH(OH)(CH2)2SO2CH3 C

7、H3SO2(CH2)nCH2-(n=3-6/8-10)C6H5(CH2)n-(n=0-4)HOC6O4CH2-(OH-邻、间、对）CH3O6H4CH2-(CH3O为邻、对、间位) C6H5CH2OHCH2-3,4-(HO)2-C6H3CH2-3,4-(CH3O)2-C6H3CH2-P-CH3O-C6H4CHOHCH22(R)C6H5CHOHCH2-3,4,5-(CH3O)2-C6H3CH2-P-CH3O-C6H4CHOHCH2-P-CH3O-C6H4CH(CH3)2CH2-C6H5COO(CH2)n-(n=1-6) C6H5COOCH2CH(CH3)-C6H5COOCH2CH(C2H5)-(R

8、1=R2=H) (R1=OCH;R2=H) (R1=H;R2=OH)(R1=H;R2=OCH3)(R1=SO3;R2=H) 烷基(直链)硫代葡萄糖苷烷基(支链)硫代葡萄糖苷烯基硫代葡萄糖苷 烯基硫代葡萄糖苷烯基硫代葡萄糖苷羟基烷基硫代葡萄糖苷4,5,6,7-四羟基癸基硫糖苷羟基烯基硫代葡萄糖苷甲硫基烷基硫苷 甲基亚砜基硫苷 3-甲基亚砜基丙基硫苷 4-甲基亚砜基-3-烯丁基硫苷4-甲硫基-4-丁烯基硫苷 4-甲硫基-3-丁烯基硫苷 甲硫基羰基烷基硫代葡萄糖苷 羟基甲亚砜基烷基硫代葡萄糖苷羰基甲亚砜基烷基硫代葡萄糖苷羰基甲磺酰基烷基硫代葡萄糖苷5-氧代辛基硫苷3-羟基-5-戊基硫苷苄基烷基硫代葡

9、萄糖苷羟基苄基硫代葡萄糖苷甲氧基苄基硫代葡萄糖苷2- 羟基-2-苯基乙基硫代葡萄糖苷 南葶苈苷3,4-二羟基苄基硫代葡萄糖苷3,4-二甲氧基苄基硫代葡萄糖苷2-羟基-2-对甲氧苯基乙基硫代葡萄糖苷2-(R)-2-羟基-2-苯基乙基硫代葡萄糖苷3,4,5-三甲氧基苄基已基硫苷2-羟基-2-对甲氧苯基乙基硫苷2,2-二甲基-2-对甲氧苯基乙基硫苷苯甲酸基烷基硫代葡萄糖苷1- 甲基-苯甲酸基乙基硫代葡萄糖苷1-乙基-苯甲酸基乙基硫代葡萄糖苷苄基硫代葡萄糖苷(邻与对)4-(4-O乙酞-a-L-鼠李糖基)苄基硫代葡萄搪昔2-L-阿拉伯糖基-2-苯基乙基硫苔4-甲亚磺酞-3-丁烯基硫代-6-(3,5,-二

10、甲氧基-4,-羟基肉桂酞)葡萄糖昔吲哚-3-甲基硫代葡萄糖苷1-甲氧基吲哚-3-甲基硫苷4-羟基吲哚-3-甲基硫苷4-甲氧基吲哚-3-甲基硫苷N-磺酸基吲哚-3-甲基硫苷Glucocapparin(n=1) Glucoputranivin(n=0,m=0) Glucocochlearin(n=1,m=0)Sinigrin(n=1)Gluconapin(n=2)Glucobras-sicanapin(n=3) Progoitrin(n=1) Gluconapoloiferin(n=2) Glucoiberverin(n=3) Glucoerucin(n=4) Glucoilberin(n=3)G

11、lucoraphanin(n=4)Glucoalyssin(n=5) Glucocheirolin(n=3) Glucoerysolin Dehydroerucin glucocappasalinGlucotropaeolin(n=1) Gluconasturtlin(n=2) Glucosinalbin（对） GlucobarbarindescurainosideGlucomatronalinGlucobarbarin Glucomalcomiin(n=3)Glucobenzosisymbrin Glucobenzsisaustricin Glucobrassicin Neoglucobra

12、ssicin 4-hydroxygluco-brassicinN4-Methoxygluco-brassicinSulfogluco-brassicin 91号化合物结构式 107-111号化合物结构式 吲哚类化合物结构式3.硫代葡萄糖苷的合成硫苷的合成方式主要有两种，即生物合成与化学合成。由于硫苷具有独在的生物学性能，研究者对硫苷的合成途径进行了广泛的研究。通过对模式植物拟南芥的序列检测与分析，发现硫苷的生物合成途径主要是以氨基酸为底物，过程可分为三个阶段：氨基酸侧链的延长、核苷核心结构的合成以及葡萄糖配基侧链的二级修饰11-12。如图2所示4.硫代葡萄糖苷的降解硫苷主要存在于植物细胞的液泡

13、中，不作为植物中单一成分存在。植物细胞有一种特定的蛋白酶，即葡萄糖苷酶，也称为黑芥子酶。二者都存在于特定的蛋白质体内且分离。当组织细胞被破坏时，黑芥子酶被释放，并且它们彼此接触并水解硫苷。初始酶解产物是D-葡萄糖及其不稳定的苷元，并且由于不同的侧链，重排产生异硫代氰酸盐、腈类、硫代氰酸盐等化合物。如图3所示在无酶的条件下，例如高温或高压下，硫苷也会降解，并且在降解的过程中非常复杂。其降解率和产物的差异主要与外部环境密切相关13。腈类和异硫氰酸脂化合物主要在无酶条件下生成。高温、高压、过渡金属离子和碱性化学物质都会加速硫苷的降解。丁艳等14使用GC-MS 法测定七种十字花科种子中黑芥子酶降解的油

14、菜籽中芥子油苷的组分与含量，结果表明：在相同条件下，不同来源的黑芥子酶产生的芥子油苷类型和相对含量在降解油菜籽中存在显著差异，油菜籽中黑芥子酶有六种降解产物。且在芥菜籽黑芥子酶1-丁烯-4-异硫氰酸酯的含量最高。图35. 硫代葡萄糖苷的提取分离由于黑芥子酶的存在硫苷会被水解，所以在提取硫苷时应先去除酶，一般可通过加热使其失活的方法。Kuang P等将十字花科植物种子置于烘箱中，并将温度调至120使酶失活。因硫苷具有水溶性特点，常用溶剂法提取，采用的溶剂一般有甲醇、乙醇以及醇-水混合物。陈新娟15等采用70%甲醇75 水浴条件下提取硫苷，同时达到杀灭酶与提取的目的。John K等16等通过采用通

15、过反相色谱法（IPC）和互补正相亲水作用（HILIC）方法相互作用，采用核磁共振光谱分析植物中的完整硫苷，结果表明：这两种方法的结合是对植物中完整硫代葡萄糖苷综合评估的有利方法。赵振东等17建立了超高效液相色谱-串联质谱法测定十字花科植物中硫代葡萄糖苷的含量，并用70%甲醇水溶液从白芥种子中提取硫苷，反相C18柱分离，电喷雾离子阱TOF分析测定，总共鉴别出了5种硫苷，结论表明：该方法对于十字花科植物的开发与利用具有重要意义。何洪巨18利用加入煮沸的甲醇，使芥子酶失活，并80水浴15min以达到提取的目的。6.芸薹属中常见硫苷化学成分芸薹属是在十字花科植物的主要食用植物。陈新娟等研究19芸薹属植

16、物中富含硫苷。廖永翠等20对129份中国卷心菜采用HPLC法进行硫苷含量检测。检测到8种硫苷，包括3种脂肪族硫苷，1种芳香族硫苷和4种吲哚族硫苷。通过对主成分分析表明：3-丁烯基硫苷（NAP）、4-戊烯基硫苷（GBN）和 2-羟基-3-丁烯基硫苷（PRO）是大白菜中硫苷的主要成分，是总硫苷含量的60%。周胜军等21分析了中国3个地方品种芜菁肉质根硫苷成分和含量，并检测出12种硫苷成分，结果表明3-丁烯基硫苷、顺-2-羟基-3-丁烯基硫苷、4-戊烯基硫苷和苯乙基硫苷为芜菁中主要硫苷组分，占总硫苷比例的90.13%。张丽华等22测定了6个萝卜肉质根中的硫苷的组分及含量，并检测出了5 种硫苷，且所有

17、硫苷都以4-甲硫基-3-丁烯基硫苷为主，占总含量的70.5 %-87.5 %。7硫代葡萄糖苷的主要药理活性7.1抗癌作用研究表明，食用十字花科蔬菜可以减少多种癌症的患病率23。申树芳等24研究萝卜硫素是一种异硫氰酸酯。是硫苷经黑芥子硫酸苷酶 (myrosinase) 酶解或者酸解产生的，用于结肠癌、食道癌 乳腺癌、肝癌、大肠癌及其肺癌等都有很好的防治效果。于欣等25以白芥子中的硫苷为研究对象，并采用MTT法研究不同浓度的硫苷提取物对不同时间下的肿瘤细胞的增殖抑制作用，且随着给药时间的延长，细胞的增殖抑制作用增强。结果表明，硫苷提取物对三种肿瘤细胞如NCI-H446、HepG2等均具有明显的抑制

18、作用表明该硫苷具有广泛的抗肿瘤效果。7.2动物抗营养作用硫苷的降解产物对动物具有毒性和抗氧化作用，由于不同的植物种类、农艺措施和气候条件，硫苷的含量和组成也不同。在热带地区油菜籽粨中硫苷的含量普遍较高26-27，而异硫氰酸盐主要产生苦味，降低了菜籽饼粕的适口性，以及反刍动物对食用硫苷的敏感度较低，导致动物下痢，而且猪与家兔、家禽和鱼类相比较，受饮食过程中硫代葡萄糖酸盐的影响较高。它对动物皮肤、消化器官与黏膜表面均具有破坏作用，导致甲状腺肿大并降低动物的生长速度；而腈类化合物对肝肾功能均有影响28，并可导致严重的肝出血和坏死。7.3风味形成作用植物独特风味形成的主要来源是硫苷的降解产物异硫氰酸酯

19、。不同的异硫氰酸脂构成了植物不同的风味。例如鲜味、苦味、刺激味及其辛辣味都与这类物质有关，李鲜等研究29使用高效液相色谱法定量花椰菜中硫代葡萄糖苷与其苦味强度相关性的研究，并发现1-甲氧基-3-吲哚甲基硫苷和2-丙烯基硫苷是植物中苦味的主要来源。8.展望硫代葡萄糖苷主要存在于双子叶被子植物中，且大量流行病学说和动物体内体外的实验研究均表明硫苷具有良好的抗癌功效。根据现有文献报道，目前关于硫苷的研究主要集中在十字花科的蔬菜上，而很少有人对中草药中的硫苷进行分析和研究。面对国内外广阔的市场条件，中药现代化面临着良好的机遇，中药材、中药制剂的需求不断的增加，中国医药行业是一个尚未在硫苷中真正开发的领

20、域，因此，深入研究中草药中硫苷化学成分和药理作用，充分利用其易获取、资源丰富等优势，更好地发挥其在药物治疗和医疗保健方面的作用，将具有广泛的开发前景。参考文献1 Kliebenstein D,Pedersen D, Barker B,et al. Comparative analysis of quantitative trait loci controlling glucosinolates, myrisubase and insect resistance in Arabidopsis thaliana J. Genetics, 2002,161(1):325-332.2 Adarsh P

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