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天然产物化学课程设计论文题目：亚麻木脂素姓名：王院妮学号：20090401310067院系：材料与化工专业：应用化学完成日期：2012年6月5日天然产物化学课程设计1亚麻木脂素摘要亚麻属双子叶植物纲蔷薇亚纲亚麻科一年生或多年生草本植物，是世界十料作物之一在我国有着广泛的分布和悠久的药用历史，其中的木脂素是一种具有多种生理活性的物质。木脂素类化合物是一类天然酚类化合物,具有优良的生物学活性,如抗艾滋病、保肝、抗氧化、抗癌、降血压等。其广泛的药理作用,独特的作用机制已引起人们的广泛关注。综述了木脂素类化合物的制备、用途和展望。关键词:木脂素；生理活性；提取；木脂素(lignans,结构式如图)是一类天然酚类化合物,其结构是两个苯丙素单元的二聚体。木脂素类化合物具有广泛的药理作用,如抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、保肝、免疫激活等。它们与一些主要的异黄酮糖苷配基是立体异构体,以外消旋混合物的形式存在于自然界。木脂素广泛分布于植物的茎、叶、花、种子、果实等部位,在亚麻、谷类、水果、蔬菜中含量较高。因在植物的木质部和树脂中发现较早、分布较多而得名。另外,它在人体和某些动物体内也有分布,一般称为哺乳动物木脂素(又称肠木脂素),以区别于植物木脂素。木脂素可分为7大类:木脂素、新木脂素、降木脂素、混杂木脂素、多聚体木脂素、联苯木脂素和新异木脂素。木脂素类化合物优良的生物学活性,独特的作用机理,已经成为人们研究的热点。1亚麻木脂素的结构图1所示为亚麻木脂素,即开环异落叶松树脂酚二葡萄糖甙(简称为SDG)的结构。图中还列出它的甙元,即开环异落叶松树脂酚以及在人类或动物体内转化成的哺乳动物木脂素———肠内脂和肠二醇的结构。开环异落叶松树脂酚二葡萄糖甙天然产物化学课程设计22亚麻木脂素的生理活性2．1植物雌激素植物食品中具有与生理雌激素相同或抗拮作用的化合物被称为植物雌激素。亚麻木脂素在被人体大肠吸收之前就已经转化成了哺乳动物木脂素———肠内脂和肠二醇,并在被吸收之后处于肠肝循环中。部分木脂素可通过肾脏以葡萄糖醛酸甙的形式被排泄出去。因此,在人类和灵长目的动物尿中发现存在有肠内脂和肠二醇。特别有趣的是,发现肠内脂在人尿、血浆、胆汁中的水平可和甾体代谢物相比拟,在女性尿中其浓度随时间有周期性的变化,在黄体期和孕期出现高峰,乳腺癌患者的尿中,肠内脂和肠二醇的水平较低,而素食者却较高。在动物模型实验中,用生育指数和雌激素水平来评价亚麻籽及SDG呈有剂量相关的抗雌激素和雌激素作用。2．2抗肿瘤亚麻木脂素能与雌激素受体竞争性结合,影响类甾醇性激素的新陈代谢,从而抑制雌激素引起的肿瘤生长。研究报告已显示SDG在乳腺癌早期使用有抗肿瘤的效果。亚麻木脂素还能抑制促进初级胆酸形成的胆固醇—7α—水解酶,从而影响胆酸以及胆固醇的新陈代谢。初级胆酸可通过微生物作用形成次级胆酸,而次级胆酸很可能参与结肠癌的形成。研究报告已显示SDG能预防结肠癌。天然产物化学课程设计32．3降低血清胆固醇对富含亚麻籽油、亚麻籽粉的膳食对心血管造成的影响的调查研究表明,亚麻籽油对血清胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和高密度脂蛋白胆固醇没有明显的改变。而亚麻籽粉能够降低血清胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇。从亚麻籽中提取的SDG能比亚麻籽粉更强的降低血清胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇。另外氧自由基可能在形成高胆固醇动脉硬化症上起作用,作为抗氧化剂的SDG则具有阻碍高胆固醇动脉硬化症的能力。2．4抗心血管系统疾病木脂素对心血管系统的作用，突出表现为抗动脉粥样硬化和降低急性冠心病发作风险，但具体的作用机制有待于进一步研究。Prasad通过对以往实验分析，指出SDG有抗动脉粥样硬化能力，且可能与其抗氧化能力及降低血浆中脂质的能力有关。因为SDG能降低血清中TC(总胆固醇)、LDL-C(低密度脂蛋白)、TC/HDL-C(高密度脂蛋白)比值水平，但对HDL-C、TG(甘油三脂)、VLDL-C(极低密度脂蛋白)则无影响。在其进一步研究中发现，SDG通过降低血清TC、LDL-C，抑制了脂质的过氧化，增加了HDL-C及抗氧化储备力，使高血脂性动脉粥样硬化机率下降了73%。Vanharanta等报道，血浆中高的EL浓度能够防止冠心病的发生，而血浆中高的EL浓度与体内脂质过氧化水平降低有关。这种对心脏的保护效应在于抑制了脂质过氧化或改变了SHBG(雌激素结合蛋白)的生成和胆固醇的循环。Adlercreutz(2002年)研究表明SDG是通过减少氧化胁迫和降低血浆中胆固醇和低密度脂蛋白-胆固醇的水平，增加血浆中高密度脂蛋白-胆固醇的水平而达到减少高胆固醇性动脉粥样硬化的发生。Chisolm和Steinberg报道，低速率的脂质过氧化能够降低动脉粥样化形成的风险，减少脂质过氧化也许不是由EL引起，而是由他们的前体SECO、SDG、MAT等引起的。2．5抗氧化由于动、植物木脂素都具有易被氧化的芳香基团，因而推测其在动物机体内能发挥抗氧化作用。体外培养试验表明，在浓度为10μmol/L和100μmol/L时(均高于正常人体内水平)[，SDG、END、ENL三者均能很好地抑制脂肪酸的过氧化作用，基于Fenton试剂介导的OH·清除能力的试验发现，END、ENL表现出较植物木脂素SDG高的清除能力。而在NiemeyerH.B.等借助三价铁离子还原/氧化能力测定(Ferricreducing/Antioxidantpowerassay)试验中发现，植物木脂素SECO、MAT的抗氧化能力较动物木脂素END、ENL强。通过进一步的试验，发现植物木脂素的抗氧化能力之所以比动物木脂素强，最主要的因素是它多了一个甲氧基基团。天然产物化学课程设计4另有研究发现，木脂素不仅能在体外试验中能清除活性氧簇，对体内内源性抗氧化体系还有间接作用；SDG自身虽不能进入血液循环系统，但是它能在结肠腔内发挥抗氧化作用。ZobelP的研究表明，END、ENL对H2O2介导的DNA损伤无用，ENL对H2O2介导的体腔内的氧化应激无效，但是它们能减少内源性DNA氧化的发生。但是，MeriVanharanta借助F2-异前列烷(F2-isoprostanes)发现，ENL异常地稳定性以及易于以结合态形式存在于循环系统中，使其在动物机体内没有或只有少量的羟基表现出抗氧化活性。虽然对动、植物木脂素的抗氧化能力孰强孰弱及具体机制尚未定论，但可以肯定的是，木脂素具有抗氧化能力，所以亚麻籽木脂素可能可以通过在动物机体内的抗过氧化作用，而起到抗衰老的作用。关于亚麻籽木脂素的保健功能的研究，还包括对抑制精神性应激的作用。3亚麻籽木脂素的提取及精制提取及精制的基本工艺流程如图2亚麻木脂素为无色晶形,能溶于水、甲醇、含水乙醇和丙醇,并易被酶或酸水解。水解后的游离木脂素(即甙元,开环异落叶松树脂酚)偏亲脂性,难溶于水,能溶于乙酸乙酯/正己烷。因此,亚麻籽脱脂粕可用含水乙醇以适当的液固比、温度、时间和次数进行提取。提取液经浓缩、真空干燥得干提取物。为了使最终产品有较高的纯度,必须对粗提取物进行无水碱水解或有水碱水天然产物化学课程设计5解,其目的是去除那些非木脂素成分,如肉桂酸甲酯和其他肉桂酸衍生物。无水碱水解即将干提取物在甲醇中用三乙基胺或甲氧基钠来进行水解。水解后用乙酸乙酯/水的混合液对水解物进行萃取,在乙酸乙酯相则分离得到肉桂酸酯及其他肉桂酸衍生物,这是很有价值的副产品。水相被浓缩干燥后用甲醇溶解,去除不溶物(杂质),用反相树脂柱处理,这样亚麻木脂素被进一步纯化。最后产品用高效液相色谱分析。若采用含水碱水解,只需将提取物浓缩至糖浆状,用3%~7%的氢氧化钠或氢氧化钾溶液进行水解。水解液用醋酸调节其pH值为酸性,然后过阴离子交换树脂,首先用水洗脱,然后用含50%醋酸、20%乙醇的溶液洗脱出肉桂酸酯和肉桂酸衍生物。收集的含SDG的水洗脱液用Radial—PakC18反向树脂柱处理,首先用1%醋酸洗脱出杂质再用1%醋酸/30%甲醇洗脱出SDG,然后进行HPLC检测。在实验室中用含水乙醇提取亚麻籽脱脂粕中的SDG,并采用三乙基胺对提取物进行无水水解,然后经过液—液分离,过硅胶柱纯化等处理,制得了亚麻籽木脂素纯度达90%的产品。从亚麻籽中提取亚麻木脂素除了上述溶剂法外,还可以采用超临界CO2萃取法。首先用超临界CO2萃取法从亚麻籽中提取亚麻油,然后在亚麻籽脱脂粕中加入极性调节剂(四氢呋喃/水/醋酸,5/5/1,V/V/V),再用超临界CO2萃取法提取亚麻木脂素。4结束语亚麻为一年生或多年生草本植物,是世界上最古老的纤维作物之一,其种子———亚麻籽呈扁卵形,前端稍尖锐,表面平滑有光泽,色泽由浅黄色至深红色。全籽含油(干基)35%~40%,含蛋白质23%左右,粗纤维约9%,灰分约2%,无氮浸出物约22%。亚麻籽主要用于制油,它是世界上十大油料作物之一。我国亚麻主要种植于内蒙古、甘肃、山西和新疆等省、区,年产亚麻籽42万t,木脂素类化合物是天然有机化合物,对人体无毒副作用,具有广泛的生物活性。比如人们发现蜂胶、芝麻油有抗氧化活性,厚朴酚有肌肉松弛作用;雪松可治疗癌症,牛蒡子苷可治疗风热感冒;对绝经妇女,食用整粒亚麻籽还可降低血清低密度脂蛋白(LDL)胆固醇的密度等。另外,木脂素类化合物还具有拮抗血小板活化因子(PAF)、抗白血病、调节免疫、延缓衰老、治疗肾功能障碍等活性。在农业生产上,木脂素对抗植物真菌和植物害虫也有作用,可用作植物萌发抑制剂、生长抑制剂和杀菌剂。例如sesamin可以作为杀虫剂或杀虫剂的增效剂。在抗艾滋病病毒方面,木脂素类化合物独特的作用机制给人们以启发,为人类彻底征服艾滋病带来很大的希望。但是,其作为抗艾药物的研究还处在初级阶段,并不成熟。人们正在寻找高活性的抗艾木脂天然产物化学课程设计6素类化合物并考虑与其它药物联合使用。随着分离鉴定与化学合成技术的不断发展,相信更多的木脂素将会被发现与合成。参考文献[1]SetchellK.D,etal.Lignansinmanandanimalspecies[J].Nature,1980,287:740[2]SetchellK.D,etal.Thedefinitiveidentificationofthelig-nanstrans-2,3-bis(3-hydroxybenzyl)—gamma—butyrolac-toneand2,3-bis(3-hydroxybenzyl)butane-1,4-diolinhumanandanimalurine[J].Biochem.J,1981,197:447[3]StitchS.R,etal.Excretion,isolationandstructureofanewphenolicconstituentinfemaleurine[J].Nature,1980,287:738[4]AxelsonM,etal.Originoflignansinmammalsandidentifi-cationofaprecusorfromplants[J].Nature,1982,289:659[5]BorrielloS.P,etal.Productionandmetabolismoflignansbythehumanfaecalflora[J].J.Appl.Bacteriol,1985,58:37[6]史高峰,孙浩冉,陈学福等.亚麻的开发利用研究[J].安徽农业科学,2006,34(10):2179—2181[7]郭永利,范丽娟.亚麻籽的保健功效和药用价值[J].中国麻业学,2007,29(3):147—149[8]AdlercreutzH..Phyto-oestrogensandcancer[J].thelancetoncology,2002,3:364—373[9]刘大川,庞美霞,吴波.亚麻籽木脂素—开环异落叶松树脂酚二葡萄糖苷提取工艺的研究[J].中国油脂,2002,27(5):83—86[10]陈志强,高岚,王昌禄.亚麻籽饼粕中开环异落叶松树脂酚二葡萄糖苷的提取工艺研究[J].安徽农业科学,2008,36(3):8