植物活性成分开发

植物活性成分开发主讲：李运祥课程内容第一章.有机硫化物第二章.原花青素和花色苷第三章.有机酸化合物第四章.类胡萝卜素第五章.生物类黄酮第七章.生物碱第八章.皂苷第九章.其他植物活性成分第十章.天然植物生理功效第一章有机硫化物第一节、异硫氰酸盐第二节、二烯丙基二硫化物第一节、异硫氰酸盐一、物化性质1.分布：十字花科植物卷心菜、甘蓝、油菜、萝卜等2.异硫氰酸盐由前体物葡糖异硫氰酸酯水解(R-N=C=S,ITC)二、异硫氰酸盐的生理功效（一）抗癌活性1.异硫氰酸盐对致癌作用机制天然异硫氰酸盐包括R基为苯甲基（BITC）、2-苯乙基（PEITC）、3-苯丙基（PPITC）萝卜硫素BITC有效抑制癌症；PEITC有效抑制硝基化合物引起肿瘤（吸烟）；2.异硫氰酸盐的抑制机理(1)双重机制来特异性调节致癌代谢选择性使阶段Ⅰ酶失活和诱导阶段Ⅱ酶的表达；（2）有关萝卜硫素研究表明对阶段ⅠP450同工酶（CYP2E1、CYP3A4）有明显抑制作用；萝卜硫素为诱导阶段Ⅱ解毒酶的天然诱导物（二）抗菌杀虫芥子油苷的降解物防御虫害病原微生物对植物的侵害（三）调节生长素的代谢1.参有生长素合成：十字花科植物由吲哚3-乙腈在腈水解酶作用下产生2.吲哚类芥子油可水解吲哚3-乙腈三、异硫氰酸盐的生产技术（一）蒸馏提取法：植物提取－蒸馏－萃取（乙醚）－干燥（产物）（二）化学合成法：脂肪族、芳香族异硫氰酸盐（三）生物合成法：1.侧链的伸长；2.葡萄糖基的形成；3.葡萄糖配基侧链的二次修饰（羟基化、甲基化、氧化）四、异硫氰酸盐的安全毒理学分析（一）急性毒性苯甲基异硫氰酸盐的LD50（半数致死量）为140mg/Kg;（二）慢性毒性（三）致癌性食品级异硫氰酸盐（AITC）有一定的致癌性;（四）致突变性及细胞毒性具有致突变性，对细胞有一定的毒性;第二节、二烯丙基二硫化物一、物化性质1.分布在大蒜中，2.无色油状液体，有强烈蒜臭，3.溶于乙醇、乙醚，难溶于水；4.二烯丙基二硫化物氧化为大蒜辣素二、生理功效（一）抑制肿瘤作用1.阻断或抑制化学致癌物质诱发肿瘤；2.对细胞周期的阻滞作用；3.抑制动物移植性肿瘤细胞；4.诱导肿瘤细胞的凋亡；（二）抑菌杀菌、抗病毒活性（三）降胆固醇降血脂、防动脉硬化等三、生产技术（一）溶剂萃取1.常温法；2.低温法大蒜－选捡－破碎－（烘干）压榨－取汁－除臭－分离-成品（二）水蒸气蒸馏法（三）超临界CO2萃取法大蒜－分瓣－浸泡－去皮－沥干－破碎－萃取－蒜素溶液－分离－成品四、安全毒理学分析无致癌性，有一定细胞毒性；诱发血糖和皮肤病第二章.原花青素和花色苷第一节、水皂角提取物★第二节、葡萄籽提取物★第三节、松树皮提取物第四节、欧洲越橘提取物★第一节、水皂角提取物一、物化性质1.分布：水皂角，豆科，草本植物，天然轻泻剂，具有减肥功效2.水皂角提取物：黄绿色粉末，活性物质为抑脂酶，主要成分为多酚类化合物二、生理功效（一）抑脂、减肥作用1.具有抑脂酶（CT-Ⅱ）活性，阻止血液对脂肪吸收，促进脂肪细胞燃烧，产生放热活动；2.CT-Ⅱ对酶活性抑制呈剂量-依赖关系；（二）抗癌作用水皂角提取物显著抑制癌细胞增殖和细胞变异，修复部分由MMC(丝裂霉素)导致的受损细胞三、生产技术（一）初级提取工艺干燥的水皂角-破碎-煮沸-过滤-离心-产品（二）纯化工艺水皂角提取液-浓缩-上柱吸附-冷冻干燥四、安全毒理学分析第二节、葡萄籽提取物一、物化性质1.主要成分：是原花青素类化合物，由儿茶素和表儿茶素形成；2.性质：白色粉末，涩味，溶于水、乙醇、乙酸乙酯，不溶于苯、乙醚、氯仿等，在280nm有强烈吸收峰二、生理功效（一）清除自由基，抗氧化性最强有效的自由基清除剂之一，酚氧自由基（二）保护心血管，预防高血压降低胆固醇和低密度脂蛋白的水平，预防血栓形成；（三）抗肿瘤（四）皮肤的美容与保健原花青素能维护胶原合成，抑制弹性蛋白酶；三、生产技术（一）原花青素的提取-超临界CO2萃取（二）原花青素的提纯1.溶剂分级精制粗制的原花青素-乙酸乙酯分级萃取-正丁醇萃取-真空干燥－成品2.活性碳吸附法：先后经氯仿和甲醇回流抽滤四、安全毒理学分析第四节、欧洲越橘提取物一、欧洲越橘提取物结构物化性质1.主要成分花色苷2.结构为花色素3.欧洲越橘花色苷（VMA）水溶性色素，稳定性差，受环境影响；强酸相对稳定，弱酸、碱性环境，温度高易降解二、生理功效（一）改善视力（二）对局部缺血再灌注损伤的保护作用缺血再灌注损伤：组织缺血一段时间，当血液重新恢复后，细胞功能代谢障碍及结构破坏进一步加重；－对氧自由基的清除三、生产技术（一）花色苷的生物合成：起始物为苯丙氨酸（二）提取物的生产技术：原料破碎-提取-加热-提取-过滤-粗提液-精制品四、安全毒理学分析第三章.有机酸化合物第一节、羟基柠檬酸一、物化性质（一）来源：藤黄属植物（二）物化性质存在非对映异构体，（-）-HCA性质不稳定易挥发，多以钠盐、钾盐形式；二、生理功效（一）羟基柠檬酸减肥作用人体实验（二）有关羟基柠檬酸减肥作用的争论（三）羟基柠檬酸减肥作用机理1.抑制柠檬酸裂解酶；2.抑制脂肪酸和脂肪合成的实验研究；3.抑制食欲；4.促进糖原生成、脂肪氧化；三、生产技术（一）由藤黄果实中提取1.由果实提取羟基柠檬酸；2.将羟基柠檬酸转化为性质稳定的金属盐（二）羟基柠檬酸的化学合成：柠檬酸四、安全毒理学分析第二节、丙酮酸与丙酮酸盐一、物化性质1.无色至浅黄色液体，与水、乙醇、乙醚等混溶2.弱的有机酸，不稳定，多以金属盐形式存在；二、生理功效（一）丙酮酸对运动能力的影响1.一次性补充对耐力2.持续补充对有氧运动能力的影响：3.长期补充对无氧能力影响：显著提高（二）丙酮酸对血脂和胆固醇的影响：不明显（三）丙酮酸对心血管功能的影响：明显（四）丙酮酸盐的生理功效1.减肥清脂，降低胆固醇2.良好的钙补充剂3.增加耐力；4.改善心脏功能；三、生产技术（一）化学合成1.酒石酸法：适于生产有机合成原料和生化试剂2.电化学合成法：适于工业化生产3.乳酸（盐）法：乳酸在相应催化剂下生产4.丙酮法：（二）发酵法通常切断丙酮酸的代谢支路，使丙酮酸得以积累，转化率低，费用较贵1.直接发酵法:微生物在生长过程中直接利用碳源积累丙酮酸；2.休止细胞法：微生物先生长，在将底物转化为丙酮酸,缩短发酵时间3.技术工艺（1）代谢途径及发酵机制（2）生产菌株的选育：细菌、放线菌、酵母菌（球拟酵母属）T.glabrata工业常用菌株（3）发酵工艺（4）分离纯化（三）酶法转化生产丙酮酸第四章.类胡萝卜素结构：由8个异戊二烯单位构成分类1.依据氧原子：不含氧类胡萝卜素（八氢番茄红素、番茄红素、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素）含氧胡萝卜素（玉米黄质、环氧玉米黄质、β-隐黄素）2.依据碳骨架开环式胡萝卜素（八氢番茄红素、番茄红素）环式胡萝卜素（α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、玉米黄质、β-隐黄素）第一节、叶黄素一、物化性质（一）结构：α-胡萝卜素衍生物（二）分布：广泛，万寿菊含量高，以叶黄素酯形式存在（三）性质1.对热和紫外线稳定2.光照、高温使叶黄素分解3.溶解性在四氢呋喃中最好，在己烷中最差；4.有较好的抗氧化活性二、生理功效（一）预防老年性黄斑区病变（二）预防白内障（三）延缓早期动脉硬化（四）抗癌（五）叶黄素作用机理1.光过滤功能；2.抗氧化功能：消除自由基对细胞伤害；三、生产技术（一）叶黄素的提取制备石油乙醚提取，在醇溶液中沉淀分离；1.脂肪烃萃取：己烷2.醇洗涤：醇分子量高些，效果好3.过滤干燥：过滤后真空干燥（二）游离叶黄素的制备1.美国专利5382714；2.美国专利5648564四、安全毒理学分析第二节、番茄红素一、物化性质1.分布：番茄，类胡萝卜素中间产物2.性质：脂溶性，易溶于正己烷、氯仿、苯等二、生理功效（一）抗氧化性可消除吸烟产生的氧自由基对细胞伤害；（二）抗癌性（三）防治白内障三、生产技术（一）提取法制备番茄红素1.溶剂浸提法；2.超临界CO2萃取法；3.酶反应提取法；（二）合成法制备番茄红素1.化学合成；2.生物合成；四、安全毒理学分析1.食用安全性；2.代谢吸收性；第四节、隐黄素一、物化性质1.属类胡萝卜素，安全无毒的植物色素，维生素A前体2.性质：热稳定性，光稳定性差二、生理功效（一）抗氧化性：具有猝灭单线氧和自由基作用（二）抗癌活性：有效清除体内自由基（三）预防心血管疾病（四）保护视力：提供维生素A三、生产技术(一)天然植物中提取制备玉米胚芽皮－破碎－提取－分离－干燥－产品1.有机溶剂法，2.超临界CO2萃取法；（二）生物合成法制备四、安全毒理学分析第五节、玉米黄质一、物化性质1.与叶黄素为同分异构体2.脂溶性化合物，溶于油脂和有机溶剂甲醇、乙醇3.热和光稳定性差二、生理功效1.预防老年性黄斑区病变2.预防白内障摄取玉米黄质降低患病几率；3.抗癌活性：抑制细胞脂质自动氧化和防止氧化对细胞伤害4.预防心血管疾病：降低心肌梗塞发病率5.提高免疫力增强免疫系统中B细胞活力三、生产技术（一）.萃取法：玉米粉碎-有机溶剂萃取-过滤－浓缩-干燥-产品（二）.生物合成法1.培养合成玉米黄质的菌类；2.利用基因技术构建高产玉米黄质的植物或菌株四、安全毒理学分析第五章、生物类黄酮一、物化性质1.竹叶提取物棕黄色粉末，水溶性2.成分碳苷黄酮酸性多糖特种氨基酸挥发性芳香成分第一节、竹叶提取物二、生理功效(一)清除活性氧自由基优良的清除自由基能力和类SOD活性（二）抗衰老、抗疲劳（三）调节血脂、降低胆固醇（四）抗癌活性（五）增强免疫力三、生产技术1.普遍采用浸提法制备2.采用溶剂如热水、甲醇、乙醇等3.醇提－酯萃法、醇提法、水提法、四、安全毒理学分析第三节、大豆异黄酮一、物化性质1.黄酮类化合物中异黄酮类，以大豆苷元形式2.组分：染料木黄酮、大豆苷元、黄豆苷元3.性质：无色、苦涩味晶体溶于甲醇、乙醇、乙醚等二、生理功效（一）大豆异黄酮的雌激素样作用（二）大豆异黄酮的抗氧化作用（三）大豆异黄酮与女性健康1.热潮红症状；2.骨质疏松；（四）大豆异黄酮对心血管疾病的防治作用（五）大豆异黄酮对癌症的作用三、生产技术（一）大豆异黄酮的提取1.有机溶剂提取法：脱脂粉碎-溶剂提取-分离-干燥-结晶-产品2.酸水解法3.超临界CO2萃取法；（二）大豆异黄酮的合成1.化学合成；2.生物合成法四、安全毒理学分析第七章、生物碱一、物化性质1.属喹啉生物碱2.淡黄色针状晶体3.脂溶性，仅溶于氯仿、甲醇、二甲基亚砜4.分布喜树不同器官；不同产地喜树果；第一节、喜树碱二、生理功效（一）抗肿瘤活性1.CPT抗癌活性2.CPT抗癌机理（1）CPT主要作用于细胞周期的DNA合成期（S期），可使S期细胞致死，对合成前期、后期的细胞有影响，高浓度抑制M期的细胞有丝分裂，CPT对癌细胞多核苷酸的抑制大于对蛋白质的抑制；（2）CPT加入可影响topoI-DNA复合物，形成三聚体复合物，抑制DNA缺口的修复功能，增加断裂DNA数量，造成DNA复制停滞，肿瘤细胞死亡；3.CPT衍生物的抗癌活性（1）HCPT（10-羟基喜树碱）（2）CPT-114.结构与抗癌活性关系A、B、C、D环组成的芳环共轭平面为必需结构，完整内酯使活性关键（二）对HIV/艾滋病可能的治疗作用三、生产技术（一）CPT的天然提取1.有机溶剂提取与萃取分离2.碱法提取（二）CPT的全化学合成（三）CPT衍生物的半化学合成1.HCPT（10-羟基喜树碱）2.CPT-11四、安全毒理学分析第二节、紫杉醇一、物化性质1.白色粉末2.脂溶性萜类化合物，溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等3.分布红豆杉科植物二、生理功效（一）抗肿瘤活性1.体外抗肿瘤作用；2.对动物移植性肿瘤生长的抑制（二）紫杉醇的构效关系1.C13侧链对活性影响；2.碳链骨架对活性的影响；（三）紫杉醇的抗癌机理作用于细胞微管通过微管蛋白N端31氨基酸结合，诱导和稳定微管蛋白聚合，抑制其解聚，增加聚合度，使维管束不能与微管组织中心相互连接，将细胞周期阻断于G2/M