绿原酸的研究进展

2005 ,No. 7 化学与生物工程 Chemistry & Bioengineering 4　　　　 收稿日期 :2005 - 03 - 14 作者简介 :邓良 (1980 - ) ,男 ,河北唐山人 ,硕士研究生 ,主要从事药物合成及天然产物提取等方面的研究工作。电话 : 0272 87802431 ,E2mail :dengliang112 @126. com。 绿原酸的研究进展 邓 　良 , 袁 　华 , 喻宗沅 (湖北省化学研究院 , 湖北 武汉 430074) 　　摘 　要 :综述了绿原酸的分布、生物合成、理化性质、生物活性、提取纯化以及应用前景 ,以期为绿原酸的研究和含绿 原酸类药品的生产及开发提供参考。 关键词 :绿原酸 ;提取 ;生物活性 ;应用 中图分类号 :R 28610 　R 28412 　　　　文献标识码 :A 　　　　文章编号 :1672 - 5425 (2005) 07 - 0004 - 03 　　绿原酸 ( Chlorogenic acid) 是由咖啡酸 ( Caffeic acid) 与奎尼酸 (Quinic acid) 组成的缩酚酸 ,异名咖啡 单宁酸 ,化学名 32O2咖啡酰奎尼酸 (32O2caffeoylquinic acid) ,分子式 :C16 H18 O9 ,分子量 :354130 ,是植物体在 有氧呼吸过程中经莽草酸途径产生的一种苯丙素类化 合物。 绿原酸是一种重要的生物活性物质 ,具有抗菌、抗 病毒、增高白血球、保肝利胆、抗肿瘤、降血压、降血脂、 清除自由基和兴奋中枢神经系统等作用[ 1 ] 。它是许多 中药材的有效成分之一 ,又是某些成药的质量指标。 绿原酸应用非常广泛 ,主要为医药、日用化工和食品等 行业。作者概述了绿原酸的分布、理化性质、生物活 性、提取纯化和应用前景 ,以期为绿原酸的研究和含绿 原酸类药品的生产及开发提供参考。 1 　绿原酸在植物中的分布与生物合成 绿原酸广泛存在于高等双子叶植物和蕨类植物 中 ,主要存在于忍冬科忍冬属 ( L onicera) 、菊科蒿属 ( A rtemisi a) 植物中 ,其中含量较高的植物主要为杜 仲、金银花、向日葵、继木、咖啡、可可树等。另外 ,水果 (如苹果、梨) 、蔬菜 (如土豆、马铃薯) 、大豆、小麦、绿茶 等日常食用品中都含有绿原酸类物质。 绿原酸是植物中的葡萄糖经过一系列的酶促反应 生物合成的。葡萄糖在酶的催化下转化成莽草酸 ,后 者再转化成苯丙氨酸 ,最后经合成酶的作用得到绿原 酸[2 ] 。植物中的绿原酸往往是几种异构体共存的 ,所 以通常得到的是绿原酸类物质。也有人用化学方法合 成绿原酸 ,如德国的 Michael 等从奎尼酸经四步反应 得到绿原酸 ,总产率为 65 %。但是目前还没有用化学 方法工业化生产绿原酸 ,绿原酸的主要来源为从天然 植物中提取。从经济的角度来看 ,由于可供提取绿原 酸的植物大多廉价易得 ,所以从植物中提取绿原酸比 用化学方法合成绿原酸更有研究开发的前景。 2 　绿原酸的理化性质 绿原酸半水合物为白色或微黄色针状结晶 ,在 110 ℃时变为无水物 ,与稀盐酸共热产生咖啡酸 ,熔点 208 ℃,比旋光度 [α]D = 3512°( C = 218) 。绿原酸在 25 ℃时水中溶解度约为 4 % ,易溶于乙醇、丙酮、甲醇 等极性溶剂 ,微溶于乙酸乙酯 ,难溶于氯仿、乙醚、苯等 亲脂性有机溶剂。 绿原酸是由咖啡酸与奎尼酸形成的酯 ,其分子结 构中有酯键、不饱和双键及多元酚三个不稳定部分。 在从植物提取过程中 ,往往通过水解和分子内酯基迁 移而发生异构化。由于绿原酸的特殊结构 ,决定了其 可以利用乙醇、丙酮、甲醇等极性溶剂从植物中提取出 来 ,但是由于绿原酸本身的不稳定性 ,提取时不能高 温、强光及长时间加热。绿原酸的供试液放置于棕色 瓶、冰箱 (2 ℃)保存时最为稳定。 3 　绿原酸的生物活性 绿原酸具有广泛的生物活性 ,现代科学对绿原酸 生物活性的研究已深入到食品、保健、医药和日用化工 等多个领域。 3. 1 　抗氧化作用 绿原酸是一种有效的酚型抗氧化剂 ,其抗氧化能力 要强于咖啡酸、对羟苯酸、阿魏酸、丁香酸、丁基羟基茵 香醚 (B HA)和生育酚。绿原酸之所以有抗氧化作用 ,是 邓 　良等 :绿原酸的研究进展/ 2005 年第 7 期 5　　　　 因为它含有一定量的 R - O H 基 ,能形成具有抗氧化作 用的氢自由基 ,以消除羟基自由基和超氧阴离子等自由 基的活性 ,从而保护组织免受氧化作用的损害。 3. 2 　抑制突变和抗肿瘤 蔬菜、水果中的多酚类如绿原酸、咖啡酸等可通过 抑制活化酶来抑制致癌物黄曲霉毒素 B1 和苯并 [ a ] 芘的变异原性 ;绿原酸还可通过降低致癌物的利用率 及其在肝脏中的运输来达到防癌、抗癌的效果。绿原 酸对大肠癌、肝癌和喉癌具有显著的抑制作用 ,被认为 是癌症的有效化学防护剂[3 ] 。 3. 3 　对心血管作用 异绿原酸 B 对大鼠具有较强促进前列腺环素 ( P GI2 )的释放和抗血小板凝集作用 ;对豚鼠肺碎片感 应的抗体诱导 SRS2A 释放抑制率达 6213 %。异绿原 酸 C 也有促进 P GI2 的释放作用。另外 ,异绿原酸 B 对血小板血栓素的生物合成和氢过氧化物诱发的内皮 素细胞损伤有极强的抑制作用。 3. 4 　其它生物活性 由于绿原酸对透明质酸酶 ( HAase) 及葡萄糖262 磷酸酶 ( Gl262Pase)有特殊的抑制作用 ,所以绿原酸对 于创伤的治愈、皮肤健康湿润、润滑关节、防止炎症以 及体内血糖的平衡调控等都有一定的疗效。绿原酸对 多种致病菌和病毒还有较强的抑制和杀灭作用。绿原 酸有降血压、抗菌、抗病毒、消炎、增高白血球、预防糖 尿病、显著增加胃肠蠕动和促进胃液分泌等药理作用 , 对急性咽喉炎症及皮肤病有明显的疗效[4 ] 。研究表 明 ,口服绿原酸能够显著刺激胆汁的分泌 ,具有利胆保 肝的功效 ;它还可有效抑制 H2 O2 引起的大鼠红细胞 溶血作用。 4 　绿原酸的提取分离 4. 1 　石硫醇法 用质量分数为 20 %的石灰乳将浓缩液的 p H 值 调至 12 ,过滤沉淀物 ,加 2 倍量乙醇混悬 ,再用体积分 数为 50 %的 H2 SO4 将 p H 值调为 3～4 ,充分搅拌、过 滤 ,滤液用质量分数为 40 %的 NaO H 中和至中性 ,过 滤、浓缩干燥 ,得绿原酸粗品[ 5 ] 。粗品中绿原酸含量一 般在 20 %～30 %之间 ,收率较低 ,约为 1 %～2 %。由 于绿原酸结构中存在酯键 ,在碱性条件下易水解 ,所以 绿原酸的收率低。 4. 2 　水提醇沉法 因为绿原酸易溶于水 ,所以利用这个特性 ,以水为 溶剂加热煮沸提取 ,然后用高浓度醇沉淀蛋白质、粘液 质、多糖体等杂质[6 ] 。该方法工艺简单经济 ,但是水提 液中杂质较多。醇沉除杂时 ,醇沉浓度越高越有利于除 去杂质 ,但损失率随之增大 ,绿原酸含量反而下降。这主 要是因为醇沉时夹带和吸附部分绿原酸造成的。实验证 明 ,分次醇沉比一次醇沉效果好 ,所得产品纯度高。 4. 3 　醇提铅盐沉淀法 用乙醇提取 ,将提取液真空浓缩制备浸膏 ,再加水 转溶 ,然后加铅盐沉淀 ,过滤沉淀物 ,加 20 %的硫酸溶 解沉淀 ,析出绿原酸 ,用乙酸乙酯萃取 ,浓缩析出粗品 , 最后重结晶得纯品。因为铅沉法对绿原酸有一定的选 择性 ,所以此方法可以得到较纯的绿原酸 ,但是由于使 用了有毒的重金属铅 ,所以可能对绿原酸产品造成一 定的污染。 4. 4 　超临界流体萃取法 由于绿原酸热稳定性较差 ,不能在高温下操作 ,以 超临界 CO2 为溶剂提取绿原酸 ,可以通过调节压力来 控制操作温度 ,而且超临界提取法将萃取和蒸馏合为 一体 ,可以节省能源 ,制取的产品纯度高 (达 90 %以 上) [7 ] 。鉴于高昂设备投资和维护费用 ,目前此方法还 没有大规模应用于绿原酸工业生产。 4. 5 　超声波法 超声波是一种均匀的球面机械波 ,以独特的作用 形式 ———空化作用在液体内部产生强烈的冲击波和微 射流 ,能击碎细胞壁 ,使细胞内组分渗透到溶液中 ,从 而达到分离的目的。该方法综合成本低、污染小 ,无水 提法难以过滤的制约因素 ,也无醇提法中因使用溶剂 而带来的不利之处 ,此外 ,该方法工艺简易 ,适于工业 化生产 ,但目前还只限于实验室规模。 4. 6 　聚酰胺柱层析法 聚酰胺是通过酰氨基聚合而成的一类高分子化合 物 ,分子中含有丰富的酰氨基 ,可与酚类、酸类、醌类等 形成氢键结合而被吸附 ,而使这些有机物与不能形成 氢键的化合物分离。利用聚酰胺柱的这个特性 ,可以 将绿原酸和黄酮较好地分离和提取。吸附剂聚酰胺可 反复使用 ,反复层析可以得到较纯的产品 ,但操作起来 比较麻烦 ,且产量低、洗脱时间长 ,主要用于分析研究 中。 4. 7 　超滤膜分离法 超滤法是以选择性透过膜为分离介质 ,在外界压 力作用下 ,使小分子如绿原酸等透过膜 ,而大分子如蛋 白质、多糖等则不能透过膜 ,从而达到分离、提纯的目 的。该方法优点是能保留有效成分 ,操作方便 ,能耗 低 ,分离效率高 ,无二次污染 ,可在常温下进行操作 ;缺 点是对提取液预处理要求高、产量易受膜条件的制约、 而且膜被污染后清洗比较麻烦。 邓 　良等 :绿原酸的研究进展/ 2005 年第 7 期6　　　　 4. 8 　大孔树脂吸附法 大孔吸附树脂是一种不含交换基团、具有大孔结 构的高分子吸附剂 ,也是一种亲脂性物质。它具有选 择性好、机械强度高、再生处理方便、吸附速度快、操作 简单、产品质量稳定、生产成本低等优点 ,所以特别适 合于分离提纯水溶性化合物。但是该方法耗用时间 长 ,清洗吸附树脂比较困难[8 ] 。目前应用于纯化绿原 酸的吸附树脂主要有 N KA29 型树脂、D101 型树脂、 D140 型树脂以及 XDA25 型树脂。 5 　绿原酸的应用 5. 1 　医药保健行业 卫生部《药品 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 》收录具有清热解毒、抗菌消炎 的中成药 170 种 ,均含有绿原酸且为主要成分。目前 , 在银黄制剂、双黄连制剂等药品的生产中 ,已将绿原酸 作为质量控制的重要指标之一。绿原酸等多酚类物质 被称为“第七类营养素”,被广泛用于保健行业 ,添加了 绿原酸的保健药品具有清热解毒、养颜润肤、解除烟酒 过多等特点。从植物中提取的绿原酸纯品可作为二类 新药开发 ,此外绿原酸还是重要的化学试剂 ,在生化分 析和化学工业中都具有广泛的应用 ,所以开发医用甚 至纯品绿原酸具有很大的社会和经济效益。 5. 2 　食品行业 绿原酸是一种新型高效的酚型天然抗氧化剂 ,在 某些食品中可取代或部分取代目前常用的人工合成的 抗氧化剂。如在猪油中加入少量绿原酸 ,可提高猪油 的抗氧化稳定性 ,增长保质期。绿原酸具有增香和护 色作用 ,可用于食品和果品的保鲜。如 Hirazawa 等将 绿原酸用于鱼片的保鲜后 ,发现其效果要优于茶叶提 取物和α2生育酚 ;绿原酸用于果汁保鲜后 ,可有效防 止饮料的腐败变质。绿原酸还是一种良好的食品添加 剂 ,可制成具有保健功能的食品或饮料。 5. 3 　日用化工行业 由于绿原酸具有抗氧化作用 ,所以它可以保护胶原 蛋白不受活性氧等自由基的破坏并能有效防止紫外线 对人体皮肤的伤害作用。现在已有多项关于添加绿原 酸用于抗脲酶化妆品、防止紫外线、皮肤防晒剂以及染 发剂对头发损伤的欧洲专利[9 ] 。日本也利用绿原酸及 其衍生物的抗氧化特性研制出了抗衰老的护肤用品。 6 　结语 绿原酸作为一种重要的生物活性物质 ,已经引起 国内外学者的广泛关注。目前绿原酸的主要来源是从 天然植物中提取 ,国外 (美、日、德等) 大多是从咖啡豆 中提取 ,而我国以往一直是从金银花中提取。目前我 国对于绿原酸的提取纯化以及开发利用水平还远远落 后于发达国家。 我国有着丰富的富含绿原酸的植物资源。如杜仲 是我国特有的经济树种 ,其种植面积广、资源丰富 ,杜 仲叶中绿原酸的含量一般在 5 %左右。此外 ,我国还 是向日葵的生产大国 ,有着极为丰富的葵粕资源 ,向日 葵籽中的酚酸类化合物 70 %是绿原酸。我们应该把 握我们的优势 ,合理利用丰富的资源 ,大力开展绿原酸 的提取纯化与绿原酸产品的研究开发。 参考文献 : [ 1 ] 　刘军海 ,裘爱泳. 绿原酸及其提取纯化和应用前景 [J ] . 粮食与油 脂 ,2003 , (9) :44246. 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Research Progress of Chlorogenic Acid DENG Liang , YUAN Hua , YU Zong2yuan ( H ubei Research I nst i t ute of Chemist ry , W uhan 430074 , Chi na) Abstract : The dist ribution ,biosynt hesis ,p roperties , p harmaceutical activity ,t he ext raction and p urifying technology and applied pro spect of chlorogenic acid were reviewed in this paper , which t ried to p rovide refer2 ences for the research of chlorogenic acid , and t he production of t he medicines comprising chlorogenic acids as well . Keywords :chlorogenic acid ;ext raction ;p harmaceutical activity ;application