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五味子科植物化学成分研究进展及其常用分离方法



全 文 :五味子科植物化学成分研究进展及其常用分离方法
徐祥云,彭 君 (曲靖医学高等专科学校,云南曲靖 655000)
摘要 五味子科植物分布广泛,其中大多植物可作为药用植物,具有良好的药效。对五味子科植物成分方面的研究进行了综述,并根据
各类成分的结构按其所属的基本骨架进行了分类整理,为五味子科药用植物的系统分类提供有价值的化学依据,并对常用的分离方法
进行了整理,为研究该科植物的化学成分提供了方法参考。
关键词 五味子科;木脂素;萜类;分离提取方法
中图分类号 S567 文献标识码 A 文章编号 0517 -6611( 2013) 06 -02645 -03
Research Advances and Common Separation Approaches in Research on Chemical Composition of Schisandraceae
XU Xiang-yun et al ( Qujing Medical College,Qujing,Yunnan 655000)
Abstract Schisandraceae plants has covered considerately area on the earth,most of them could be used as medical plants and proved to
have well effects. The chemical composition of Schisandraceae was summarized,as well as put systematical classification according to its affili-
ated basic skeleton and the structure of the composition. The review provided valuable chemical information for classification of Schisandrace-
ae. Besides,the review has also summarized the common analytical approaches in research on Schisandraceae,which is of significant value in
the further study.
Key words Schisandraceae; Lignanoids; Terpenoids; Extraction separation method
作者简介 徐祥云( 1978 - ) ,男,云南曲靖人,讲师,从事分析分离研
究,E-mail: wxpxz@ 126. com。
收稿日期 2013-02-04
五味子科属于木兰亚纲八角目,包括五味子属和南五味
子属。五味子属植物在全球约有 50 种,主要产于亚洲的中
国、日本、马来西亚和北美。另外,朝鲜、俄罗斯的远东地区、
印度、缅甸等地也有分布。南五味子属植物分布于我国西南
和东南的部分地区,主要产于云南、广西、四川、贵州、广东、
海南、福建、江西、湖南、湖北、江苏等省区。为常绿或半常绿
攀援木质藤本,叶椭圆形,全缘或有锯齿,枝条缠绕多姿,花
单性,单生叶腋,雄蕊多数,心皮离生,花红色稀黄色、红色聚
合果球形,挂果时间较长,叶、花、果均可供观赏,是很好的垂
直绿化材料。五味子属植物还具有很高的药用价值,多以果
实、根、根皮、藤茎或茎皮入药,在治疗失眠、风湿、骨痛、心肺
气痛、呼吸道及泌尿系统疾病方面疗效显著[1]。五味子属植
物茎皮纤维柔韧,可作绳索,茎、叶、果实可提取芳香油[2]。
我国五味子属植物已报道的有 27 个种 7 个变种,主要分布
于 23° ~52° N,89° ~130° E,除青海、新疆、海南外,其他省区
均有分布[2]。
1 五味子科植物主要化学成分
由于五味子科植物具有悠久的药用历史和良好的药效,
再加之其丰富而广泛的自然分布,引起了国内外广大学者的
兴趣。从 20 世纪 50 年代起,国内外就对五味子属药用植物
资源状况、化学成分进行了大量而深入地研究,得到了大量
的化合物,其中主要包括木脂素类成分、萜类成分、挥发油类
成分、有机酸类成分等。
1. 1 木脂素类 五味子科植物的药用成分木脂素生物活性
广泛,除了具有保肝降酶作用外,还具有抗癌、抗艾滋病毒
(HIV)、拮抗血小板活化因子(PAF)和抑制醛糖还原酶等多
种活性[3]。其药用、保健品用、化妆品用价值很高,尤其是其
高纯度活性成分(如五味子乙素、甲素、醇甲等)是制药、保
健、化妆等行业的极稀缺原料。目前,国内外学者已经从五
味子科植物中分离鉴定出近 200 种木脂素成分。五味子科
木脂素成分按结构可分为联苯环辛二烯木脂素、螺苯骈呋喃
联苯环辛二烯木脂素、4-芳基四氢萘木脂素、2,3-二甲基 1,4-
二芳基 -丁烷木脂素、2,5-二芳基四氢吠喃木脂素 5类。
1. 1. 1 联苯环辛二烯木脂素。联苯环辛二烯木脂素是五味
子科植物的特征成分之一,其中许多为与五味子科植物共有
的成分,例如五味子素类、戈米辛类及其衍生物、五味子醇类
等。联苯环辛二烯木脂素是该科植物的主要药用有效成分,
其母核结构为联苯环辛二烯,如图 1 所示,是一类低极性小
分子化合物。例如,从红花五味子中分离得到具有抗-HIV
活性的化合物,如图 2[4]。
图 1 联苯环辛二烯结构
1. 1. 2 螺苯骈呋喃联苯环辛二烯木脂素。螺苯骈呋喃联苯
环辛二烯木脂素是南五味子属植物区别于五味子属植物的
特征性化学成分[5],其结构是在联苯环辛二烯木脂素的基础
上,以 C-1为中心,与其他含氧取代基形成一个新的呋喃环,
同时含 C-1的 1 个芳环烯酮化。如从菲律宾南五味子中分
离得到具有不同程度的消除 DPPH自由基活性的化合物,如
图 3[6]。有时 C-3和 C-2之间的碳碳键断裂得到结构新颖的
螺苯骈呋喃联苯环辛二烯木脂素,如 kadsulignan A,B,K和
安徽农业科学,Journal of Anhui Agri. Sci. 2013,41(6):2645 - 2647 责任编辑 李菲菲 责任校对 卢瑶
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2013.06.101
图 2 红花五味子中分离得抗-HIV活性化合物
图 3 菲律宾南五味子中分离得到的消除 DPPH自由基活性化合物
heteroclitin F[7 -8]。
1. 1. 3 4-芳基四氢萘木脂素。4-芳基四氢萘木脂素其结构
母核是 2,3-二甲基 4-芳基四氢萘,在芳核 6、7位上有亚甲二
氧基,甲氧基或羟基取代,1位基本上为酮基取代。
1. 1. 4 2,3-二甲基 1,4-二芳基 -丁烷木脂素。在生物合成
过程中,2,3-二甲基 1,4-二芳基 -丁烷木脂素是其他类型木
脂素的生源前体,结构母核是 2,3-二甲基 1,4-二芳基-丁烷,
通常在芳环间位、对位有甲氧基、亚甲二氧基或羟基取代。
1. 1. 5 2,5-二芳基四氢吠喃木脂素。2,5-二芳基四氢吠喃
木脂素和 2,3-二甲基 1,4-二芳基-丁烷木脂素一样在五味子
科植物中发现的比较少,其基本母核为 2,5-二芳基四氢吠
喃,具有 4个手性碳,2位芳基与 3,4位甲基均为顺式。
1. 2 萜类化合物 除木脂素外,五味子科植物还富含萜类
成分,五味子科植物中存在的萜类成分有单萜、倍半萜和
三萜。
1. 2. 1 单萜。五味子科植物中存在的单萜有无环单萜、单
环单萜、双环单萜和三环单萜,其中三环单萜目前仅在南五
味子属植物中发现。五味子科中无环单萜的基本骨架是只
有月桂烷 1种。其萜烯有月桂烯和罗勒烯,含氧衍生物有芳
樟醇、乙酸芳樟酯荷烷 1 种。其萜烯有:柠檬烯、水芹烯、松
油烯、异松油烯和对伞花烃;含氧衍生物有松油醇、松油烯-4-
醇、香芹醇、对聚伞花-α-醇和 1,8-桉叶素。五味子科植物单
环单萜的基本骨架类型也只有薄荷烷 1 种。其萜烯有柠檬
烯、水芹烯、松油烯、异松油烯和对伞花烃;其含氧衍生物有
松油醇、松油烯-4 -醇和乙酸松油醇酯。五味子科的双环单
萜类基本骨架类型有 4 种,分别是侧柏烷、蒈烷、蒎烷、莰烷
(樟烷)。具侧柏烷结构的有侧柏烯,具蒈烷结构的有蒈烯,
具蒎烷结构的有蒎烯,具莰烷结构的有莰烯[樟烯]、冰片烯,
含氧衍生物有樟脑、龙脑和乙酸龙脑酯。三环单萜作为南五
味子属植物的特征成分,其基本骨架类型也只有三环烷 1
种,化合物也只有三环烯 1种[9 -10]。
1. 2. 2 倍半萜。五味子科植物倍半萜基本骨架类型复杂多
样,有无环倍半萜、单环倍半萜、双环倍半萜、三环倍半萜和
四环倍半萜,其中四环倍半萜仅在五味子属植物中发现。
五味子科植物中的无环倍半萜的基本骨架只有金合欢
烷 1种,其萜烯有金合欢烯,其含氧衍生物有金合欢醇和橙
花叔醇。五味子科植物中的单环倍半萜的基本骨架有种,分
别是没药烷、吉马烷、榄香烷和蛇麻烷,其中蛇麻烷仅在南五
味子属植物中发现。五味子科植物中双环倍半萜的基本骨
架有 13种,分别是花柏烷、菖蒲烷、檀香烷、佛手柑烷、花侧
柏烷、杜松烷、雪松烷、愈创木烷、桉叶烷、艾里莫芬烷、瓦伦
烷、石竹烷(丁香烷)和双环吉马烷。五味子科植物中三环倍
半萜的基本骨架有 14种,分别是柏木烷、罗汉柏烷、胡椒烷、
毕澄茄烷、依兰烷、长叶烷、广藿香烷、波旁烷、橄榄烷、香木
兰烷和别丁香烷等[9 -10]。
1. 2. 3 三萜。五味子科植物中三萜的基本骨架有 5 种,分
别是环安坦烷、开环 -环安坦烷、乌苏烷、羊毛甾烷和开环羊
毛甾烷,其中乌苏烷仅在五味子属植物中发现,五味子科中
的三萜成分大多以三萜酸和三萜内酯形式存在。五味子属
植物中主要含羊毛甾烷型四环三萜类成分[9 -10]。Nan Wang
等从冷饭团中分离得到对白血病 HL-60 细胞具有细胞增殖
抑制作用的系列三萜类化合物[11]。Chun Lei 等从五味子属
植物铁箍散中分离得到对 K562、A549 和 HT-29 的人类癌细
胞无细胞毒素作用的系列三萜类化合物[12]。
1. 3 其他成分 五味子属植物除木脂素和三萜类外其他成
分研究较少。邹澄等从菠萝香藤中分离到 3 个对映桉烷型
倍半萜成分,分别命名为菠萝香藤素、菠萝香藤苷甲和菠萝
香藤苷乙[13]。李晓光等对异型南五味子茎的挥发油进行了
GC-MS 分析,发现其主要成分为萜烯和萜醇类组成[14]。
2 主要化学成分提取分离方法
2. 1 溶剂提取法 溶剂提取法是对五味子科植物进行粗提
的常用方法。其原理是根据植物中各种成分在溶剂中的溶
6462 安徽农业科学 2013 年
解性质,选用对有效成分溶解度大,对不需要溶出成分溶解
度小的溶剂,而将有效成分从药材组织内溶解出来的方法。
常用浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流法及连续回流提取法等。
如袁海龙等以五味子甲素的含量作为考察指标,采用均匀设
计法优选出最佳提取工艺:乙醇浓度为 90%,回流时间为 1
h,固液比为 1∶ 5的方法对北五味子进行了分离[15]。孟宪军
等将处理好的北五味子在大烧杯中用蒸馏水浸泡 24 h以提
取其中的多糖成分[16]。
2. 2 超临界 CO2萃取法 超临界流体萃取技术是以超临界
流体(SCF)为溶剂,可应用于多种液态或固态混合物中待分
离组分的萃取。CO2为最常用的一种超临界流体。程康华等
应用超临界 CO2萃取五味子中五味子醇甲,在温度 45 ℃、压
力15. 0 MPa、时间180 min的条件下,五味子醇甲的提取率为
12%,原药材中五味子醇甲的得率为 0. 481 3%,而乙醇萃取
(加 85%乙醇恒温水浴上回流 3 h)原药材中五味子醇甲的
提取率为 0. 195 5%,前者提取率比后者高出 1倍多[17]。
2. 3 超高压提取法 超高压提取法是在常温或较低温度
(通常低于 100 ℃)的条件下,对原料液迅速施加 100 ~1 000
MPa的流体静压力,保压一定时间,溶剂在超高压作用下迅
速渗透到固体原料内部,有效成分溶解在溶剂中,并在短时
间内达到溶解平衡,然后迅速卸压,在超高渗透压差下,有效
成分迅速扩散到组织周围的提取溶剂中;同时在超高压作用
下,细胞的细胞壁、细胞膜以及细胞内液泡等结构发生变化,
细胞内溶物和提取溶剂充分接触,从而达到快速、高效地提
取目的[18]。刘长姣等用超高压提取法提取五味子总木脂
素,利用均匀设计方法确定最佳提取工艺:提取压力 350
MPa,溶剂 70%乙醇水溶液,固液比 1∶ 90,总木脂素得率为
3. 54%,常规回流提取方法的总木脂素得率为 2. 593%,超高
压提取更有利于总木脂素的提取[19]。
2. 4 高速逆流色谱技术 高速逆流色谱技术是一种不用任
何固态载体或支撑体的液液分配色谱技术,目前已成功地开
发出分析型、生产型两大类高速逆流色谱仪,可分别用于中
药有效成分的分离制备和定量分析。如 Huang T 等应用高
速逆流色谱分离纯化五味子甲素和五味子乙素,以正己烷 -
甲醇 -水(35∶ 30∶ 3,V /V)为溶剂系统,从 100 mg五味子石油
醚提取物中分离得到五味子甲素 8 mg,五味子乙素 12 mg,纯
度分别在 98%和 96%以上[20]。
3 结语
在五味子科植物化学成分的分离提取方法中,溶剂提取
法的提取率相对其他几种提取方法较低,但以生产成本低、
操作简单、适合工业化大生产而广泛应用于生产中。超临界
CO2萃取法安全无污染且提取效率高,也逐渐被采用,目前研
究的也比较多。
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