栀子属药用植物研究进展

栀子属药用植物研究进展

栀子可以在《神华经》中找到。这是紫草科的一种常见的绿色灌木。据《本草衍义补遗》、《本草纲目》等记载,栀子性苦寒、无毒,常用来清热泻火、解玉支毒、清胃脘血等。现代药理学研究表明,栀子具有解热镇静、保肝利胆等功效,临床上用于治疗急性黄疸性肝炎、止痛、扭挫伤、冠心病等。1logica-rpaz.w.规划设备栀子主要分布于热带和亚热带地区,全世界约有250种。我国栀子属植物约有10个品种。按照果实、花和叶的形状及大小,可分为山栀子(G.jasm-inoidesEllis)、水栀子(G.jasminoidesEllis.f.logica-rpaZ.W.XieetOkada.)、大黄栀子(G.sootepensisHutchins.)、大花栀子(G.jasminoidesEllis.Var.grandifloraWakai.)、重瓣栀子(G.jasminoidesEllisVar.fortuniana(Lindl.)Hara)、雀舌栀子(G.jas-minoidesEllis.Var.radicans(Thunb.)Makino)、海南栀子(G.hainanensisMerr.)、狭叶栀子(G.stenophyllaMerr.)、匙叶栀子(G.angkorensisPitard)和花叶栀子(G.varigataeCarr.)等。2子属植物分离鉴定化合物栀子的化学成分较为复杂,达100多种。到目前为止,已从栀子属植物中分离鉴定的化合物有环烯醚萜类、黄酮类、有机酸酯类、多糖类、醛类、醇类、长链烷烃类等。虽然栀子的化学成分较为复杂,但目前对栀子的利用主要是从栀子果中提取栀子黄色素和栀子甙。2.1栀子红花素虽然从藏红花中提取黄色素的工艺已经相当成熟,但是由于其价格较高,限制了它的广泛应用。因而寻找其它更易得的资源从中提取相同色素就显得尤为重要。栀子中含有含量较高的黄色素,其主要成分就是藏红花素(Crocin)和藏红花酸(Crocetin),并且全世界栀子资源非常广泛,因而是藏红花的较好的替代品。藏红花素和藏红花酸水溶性好(常温下藏红花素在水中的溶解度为7g/100g),对酸、碱、盐等稳定性强,无毒性,国内外已广泛应用为食品添加剂和工业染料,诸如面类、糖类、酒类着色以及作为调味品等。虽然栀子中存在多种藏红花素的衍生物,但含量较高的只有三种:CrocinⅠ、CrocinⅡ和CrocinⅢ。其结构式如下:不同产地、不同品种的栀子中藏红花素的含量差别较大,大约在0.1～0.6%之间(表1)。2.2不同产地栀子黄色素的含量栀子中含有大量的环烯醚萜甙类化合物,有9～11种之多,包括环稀醚萜甙羟异栀子甙(gardeno-side),羟栀子甙(京尼平甙,geniposide),山栀子甙(shanzhiside),栀子酮甙(gardoside),京尼平龙胆二糖甙(genipin-1-β-genitiobioside)等(图1)。环烯醚萜甙对酸较敏感,易被酸水解断裂,因此应减少其与酸的接触。不同产地的栀子中环烯醚萜甙的含量有所不同,约在5～6%之间,除姜炙外炮制后环烯醚萜甙的含量有所下降。栀子甙是栀子的环烯醚萜甙中的主要成分。高效液相色谱法测定不同产地栀子甙的平均含量如表2。目前我国准许使用的天然色素有44种,蓝色素只有5种,可用于提取天然蓝色素的资源不多。栀子甙可以用来制造栀子蓝色素。栀子蓝色素是以栀子甙为底物经过β-葡萄糖苷酶的作用所制得的天然色素新品种(图2),在日本已经商业化。将栀子蓝色素与其它天然品系的天然色素调和或调整反应条件如时间、温度、pH等能产生一系列蓝绿变化的色调,弥补了天然蓝绿色素开发的不足。同时,在栀子黄色素生产的过程中会产生大量的废液,其中的主要成分是栀子甙。利用酶促反应将其转化为栀子蓝色素,不仅可以解决排放所造成的污染,而且可以变废为宝,减少资源浪费。3在栀子黄色素和栀子磺酸的分离和精制中3.1提取方法的选择栀子黄色素和栀子甙等都有较好的水溶性和醇溶性,因此可以采用水提法或醇提法进行提取。但由于水提法所含杂质的含量较高,不利于有效成分的分离,所以采用醇提法为宜。醇提法又包括常温浸泡、加热回流、超声提取等(表3和表4)。3.2栀子黄色素与栀子酰的分离和精制3.2.1栀子黄色素的分离和精制3.2.1.1.使用栀子黄酮存在以下问题(1)冷藏过程中容易产生沉淀栀子黄色素在冷藏过程中容易产生沉淀。产生沉淀的原因主要是2价和3价金属离子特别是Ca2+的存在容易引起溶液中部分成分的聚沉。(2)优雅的味道栀子黄色素存在一种特征气味,有苦涩感。这是栀子中苦藏红花素等产生的。(3)颜色为绿色当栀子黄色素用于食品着色时,易发生绿变,而且稳定性不高。主要是由于食品中的糖化酶和蛋白质的存在,可使栀子甙生成绿色至蓝色化合物。3.2.1.黄色素的质量要求(1)OD值当栀子黄色素水溶液在238nm(栀子甙的最大吸收波长)的吸光度值和440nm(藏红花素的最大吸收波长)的吸光度值小于0.3时,可以避免绿变现象的发生。国际市场出口的质量要求A238/A440在0.2左右甚至更低。(2)色价我国对栀子黄色素色价的要求为:E(1%,1cm)≥24,浸膏产品E(1%,1cm)≥15。日本等对栀子黄色素的色价要求较高,远高于我国的要求。3.2.1.黄色素的生产目前,国内用于提取、精制栀子黄色素的方法主要有:无机膜提取法,凝胶层析法,超临界二氧化碳流体技术,活性炭吸附法,中性氧化铝除杂法等。但真正用于生产的方法却很少,主要原因在于:(1)所用方法虽然使栀子黄色素的纯度得到了一定程度的提高,但离国际标准还有一定的差距。如无机膜提取机膜法所含杂质仍然较高。(2)所用方法虽然取得了较好的效果,但花费高,不宜工业生产。如凝胶层析法A238/A440=0.16,但凝胶价格较高。国外用于精制栀子黄色素并已投入生产的方法有大孔树脂法等,日本已可以生产A238/A440小于0.2且色价高的栀子黄色素液。我国市场上销售的栀子黄色素A238/A440较大,未能解决着色时绿变现象的发生这一主要问题(表6)。3.2.1.4栀子黄色素的最终产品形式栀子黄色素常制备成含乙醇的溶液,这样不仅可以防腐,也可以减少沉淀的产生。也有经喷雾干燥后将栀子黄色素制备成粉末状。3.2.2栀子茯苓、栀子茯苓研究表明,虽然栀子具有保肝利胆、抗炎等作用,但有效成分主要为栀子甙。目前对高纯度栀子甙的生产方法报道的不多,主要有乙酸乙酯结晶法、富盐相萃取法、大孔树脂法等(表7)。4栀子药活性研究4.1藏红花素抑制剂的抑菌作用栀子黄色素是一种理想的纯天然色素,同时,正如同其它的类胡萝卜素,具备多种生物学功能。目前相关的研究表明,藏红花素具有类胡萝卜素的许多特性,具有抗氧化、淬灭自由基和抑癌活性。体外试验表明,在一定的浓度范围内,藏红花素随着浓度的增加,其抗氧化性的活性也增强。然而,在较高的浓度下,其抗氧化性的活性反而降低。藏红花素能够抑制小鼠以及鸡肿瘤细胞的增殖和扩散、对黄曲霉素B1(AFB1)所致的肝损伤有保护作用、在大鼠体内及体外细胞培养中能够抑制C-6瘤细胞的形成。藏红花素以剂量依赖的方式抑制苯并芘诱导的新生瘤的形成和转移,可以成倍地降低苯并芘与DNA的共价连接以及大幅度的提高谷胱甘肽-S-转移酶(GST)的活性,初步认为其抗癌机制在于一方面提高GST活性,抑制毒物与DNA的共价联接,另一方面它具有淬灭自由基、抗氧化的功能,可以降低毒物对细胞的氧化损伤,再者它具有提高免疫球蛋白的能力,可以增强机体的免疫力,提高了机体对毒物的抵抗力。目前,对其抑癌机制无深入研究,仅认为可能与它能提高GST的活性、淬灭自由基和提高机体免疫力有关。栀子提取物有镇痛、镇静、抗炎作用,有人研究了栀子藏红花总甙对神经、心血管及呼吸系统的影响,结果表明栀子藏红花总甙高剂量时对神经系统具有明显的抑制作用,可能与栀子提取物的药效学活性有关。4.2栀子合成监克单元作为栀子的主要药效成分,栀子甙有着多种药理活性。栀子甙有显著的护肝作用,能降低四氯化碳等化学物质引起的急性肝损伤小鼠血清中升高的转氨酶活性。也可以使降低了的y蛋白、z蛋白含量及二磷酸尿苷脱氢酶的活力升高,升高降低的谷胱甘肽水平,降低肝微粒体中细胞色素P450s的活性,增加谷胱甘肽-S-转移酶(GST)的表达,增加肝脏GSH的含量。CCl4在肝脏内通过细胞色素P450s的活化,产生自由基,损害肝脏,而GST则能催化自由基与谷胱甘肽的反应,清除自由基,减少毒害。因而,栀子甙对细胞色素P450s的抑制以及对GST表达的诱导,可能是其护肝作用的主要机制之一。栀子甙能促进胆汁分泌。栀子作为传统的利胆保肝中药,应用于临床已有1600多年的历史,中外学者对栀子的药性、炮制、有效成分、药理作用和临床应用做了大量的研究,结果均肯定栀子的利胆活性。栀子甙以十二指肠给药,能明显增加大鼠胆汁流量,降低胆汁内胆固醇的含量,增加胆汁内HCO3-的浓度。因而栀子甙对高胆固醇形成的结石有一定抑制作用。研究表明,用高脂肪高蛋白致石饲料造成地鼠胆固醇结石模型,每天灌胃栀子甙50、100mg/kg,每天预防给药,给药30d后,给药组结石率显著降低。因此,栀子甙可能是栀子利胆的活性成分,但其利胆的机理还有待进一步研究。栀子甙具有抗炎活性。实验证明栀子甙对二甲苯、巴豆油引起的小鼠耳肿胀具有显著效果,且其作用方式不同于肾上腺皮质激素类药物,对小鼠的免疫器官无伤害作用,同时也无免疫抑制作用。同时,研究发现,栀子甙在体外能抑制碱性磷酸酶的活性,从而抑制花生四烯酸的生成。花生四烯酸在环氧酶的作用下生成前列腺素,过多的前列腺素常常是引起炎症的主要原因,因而,栀子甙对碱性磷酸酶的抑制,可能是其抗炎活性的原因。栀子甙具有抗肿瘤活性。栀子甙能抑制亚致死强度的X射线引起的致癌变作用,能减少高强度有害的X射线对细胞的伤害。在一定浓度下,栀子甙能减少辐射所致的肿瘤的发生,并且呈现浓度的依赖性,高浓度的栀子甙酸和栀子甙,能消除辐射所产生的自由基,有效地抑制肿瘤发生。此外,栀子甙对苯并(a)芘(B(a)P)诱导产生的小鼠皮肤癌具有抑制作用,能显著减少小鼠皮肤癌的数量。研究发现,服用栀子甙能抑制受TPA诱导的过氧化氢(H2O2)以及髓过氧化物酶(MPO)的形成,抑制自由基对DNA的损伤。栀子甙具有抗血栓作用。有人研究了栀子甙及其代谢水解物京尼平的抗血栓作用,在体内,采用光化学反应诱导大鼠股动脉血栓形成的模型,栀子甙和京尼平都能显著延长血栓形成的时间。体外研究发现,栀子甙和京尼平都能抑制胶原诱导的大鼠血小板凝集,但是都不能抑制花生四烯酸诱导的大鼠血小板凝集。研究同时发现,栀子甙抑制碱性磷酸酶A2(PLA2)的活性,减少花生四烯酸的生成。花生四烯酸经体内代谢产生血栓素,诱发血栓形成,在体内碱性磷酸酶催化下,不饱和脂肪酸转变生成花生四烯酸,栀子甙对碱性磷酸酶的抑制作用可能是其抗血栓生成活性的机理。研究发现,栀子甙是一种良好的生物交联剂。胶原质是骨组织、软骨、皮肤以及结缔组织中蛋白的主要组成,也是动物胞外基质蛋白的主要组成成分。胶原质起源于动物,在使用于人体时,可能会引起免疫反应。相比之下,非动物起源的明胶产生的免疫反应相对要小,而且明胶在体内能被生物降解,近年来在移植甚至神经修复中常常使用。但是,用明胶制备的组织替代物在水溶性环境中迅速溶解,导致移植组织迅速降解。在实际应用中,常进行交联处理,交联方法包括物理方法与化学方法。通常使用的化学交联剂包括甲醛、戊二醛、单宁酸等。这些化学交联物质都有相对较高的毒性。栀子甙能与明胶形成稳定的交联产物,阻止酶对明胶的降解。更重要的是,栀子甙与明胶的交联产物几乎对机体组织没有毒害作用,是理想的交联材料。研究发现,高浓度的栀子甙对机体有毒害作用。高剂量服用(320mg/kg)栀子甙的大鼠肝脏受损,血清中谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性显著升高,研究发现,栀子甙在体内的水解产物京尼平在体外能与谷胱甘肽以及半胱氨酸反应;通过注射给药,或者氯霉素预处理,栀子甙的毒性受到抑制;而其水解物京尼平通过注射给药,仅80g/kg产生的肝损伤相当于口服栀子甙320g/kg,抑制体内谷胱甘肽合成的化合物——丁基硫堇硫氧胺(BSO)能够增加京尼平的毒性,表明栀子甙毒害肝脏是由于栀子甙在体内肠道微生物作用下,水解产生京尼平,京尼平能与体内的非蛋白巯基化合物反应,影响谷胱甘肽系统。此外,研究报道,栀子中含有多糖,栀子多糖是由鼠李糖、岩藻糖、甘露糖等5种单糖按一定比例组成的大分子,许多植物的水溶性多糖均有一定的抗肿瘤活性。研究表明,栀子多糖具有广谱的抑瘤效应,对根癌农杆菌C58诱导的植物根瘤、人红白血病K562细胞以及腹水肝癌Hca-f实体瘤细胞均有显著抑制作用