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香榧不同部位的化学成分和药理活性研究进展

2021-05-11穆文碧张建永

天然产物研究与开发 2021年4期
关键词:类化合物香榧黄酮类

田 鑫,穆文碧,张建永

遵义医科大学药学院,遵义 563000

香榧(TorreyagrandisFort.et Lindl.‘Merrillii’),又名中国榧,是红豆杉科榧树属榧树,为我国特有树种、国家二级保护植物,主产于江浙等地,但湘黔亦有种植。文献记载,香榧目前的药用部位是种子,《神农本草经》中有记载“主腹中邪气,去三虫,蛇螫。”,认为香榧种子具有驱虫杀虫的功效,且已被2020版《中国药典》收录,认为其具有杀虫消积、润肺止咳和润燥通便的功效,现代药理学研究发现其具有抗菌、驱虫、镇咳、抗病毒和抗肿瘤作用,此外香榧叶提取物被报道具有抗疲劳和抗氧化作用[1]。

研究发现,香榧中化学成分的主要结构类型有黄酮类、木脂素类、二萜类、脂肪酸类、挥发油类和氨基酸类等。当下研究也主要聚焦于香榧种子(见图1)和假种皮,而对花、叶等其他部位研究较少(见图2)。因此,本文基于近三十年来国内外有关香榧的研究报道,对其不同部位化学成分和药理活性方面的研究进行综述,以期为香榧的合理应用和深入研究开发提供参考。

图2 香榧图片

图1 香榧种子结构示意图

1 化学成分

现代研究发现香榧不同部位却含有相似化学成分,本文按香榧的花、叶、种子、假种皮和外种皮五个部位与化合物类型进行归类总结,化合物的主要类型有黄酮类、木脂素类、二萜类、脂肪酸类、氨基酸类和挥发油类等。

1.1 黄酮类

目前在香榧假种皮中检测出的黄酮类化合物共四种(见表1)。其中榧黄素是榧属植物的特有化学成分,是双黄酮类化合物[2,3],具有抗病毒活性[4];托亚埃I号、II号为多取代黄酮类化合物,具有抗肿瘤活性[5];四甲基阿曼托黄素是Zhou等[6]首次从红豆杉科植物中获得的双黄酮类化合物。此外,Jia[1]发现香榧叶的乙酸乙酯部位黄酮类成分较多,但具体种类尚不清楚。

表1 香榧中的黄酮类化合物

1.2 木脂素类

香榧的木脂素类成分主要分布于其叶和假种皮部位,关于该类化合物的研究鲜有报道,现已知的木脂素类仅有3种(如表2所示),其中松脂素具有消肿解毒、抗菌止血、祛风除湿和美容的功效。研究发现,松脂素可以促进成骨细胞的增殖和分化达到抗骨质疏松的作用[7]。

表2 香榧中的木脂素类化合物

续表2(Continued Tab.2)

续表2(Continued Tab.2)

1.3 二萜类

香榧中共发现二萜类化合物79种(见表3),主要分布在假种皮与外种皮,该化合物结构母核类型主要有9种(如图3所示)。香榧酯是He等[8]从香榧叶中分离并命名的一个二萜成分,且其在假种皮和外种皮三个部位中均有分布。此外,有研究发现香榧酯是一类全新化学结构类型的抗艾滋病病毒先导化合物[9]。

图3 香榧中二萜类成分母核结构

表3 香榧中的二萜类化合物

续表3(Continued Tab.3)

续表3(Continued Tab.3)

续表3(Continued Tab.3)

1.4 三萜类

目前关于香榧中三萜类化合物的报道很少,只发现了角鲨烯这一种化合物(见表4),且主要分布于种子。

表4 香榧中的三萜类化合物

1.5 烷烃、烯烃、炔烃

香榧中的烃类化合物主要分布在假种皮和种子中,现已发现烷烃30种、烯烃68种、炔烃1种(见表5),大都具有挥发性。

表5 香榧中的烷烃、烯烃、炔烃类化合物

1.6 醇、醛、羧酸、酮、酯

醇、酮、酯主要分布在香榧种子和假种皮;醛和羧酸大多在香榧种子中。各成分数量不同,由多到少排序为:醇(80个)>醛(49个)>酯(46个)>酮(32个)>羧酸(11个)。

表6 香榧中的醇、醛、羧酸、酮、酯类化合物

续表6(Continued Tab.6)

续表6(Continued Tab.6)

续表6(Continued Tab.6)

续表6(Continued Tab.6)

续表6(Continued Tab.6)

续表6(Continued Tab.6)

1.7 苯、萘、蒽、菲、苝

目前苯、萘、蒽、菲、苝这五类化合物在香榧中数量较少,共57种(见表7),其中又以苯和苯酚类居多。

表7 香榧中的苯、萘、蒽、菲、苝类化合物

续表7(Continued Tab.7)

续表7(Continued Tab.7)

1.8 脂肪酸

香榧种子中的脂肪酸分为不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸,其中不饱和脂肪酸32种、饱和脂肪酸12种(见表8)。此外假种皮中也有少量脂肪酸。Chen等[56]研究发现,榧属种子中不饱和脂肪酸含量较高,是优质的植物油;而饱和脂肪酸以山嵛酸和棕榈酸为主,其中山嵛酸是其特征性成分。Niu等[26]首次在香榧种子油中发现一种特殊的不饱和脂肪酸-金松酸,即顺5,11,14-二十碳三烯酸。

表8 香榧中的脂肪酸类化合物

续表8(Continued Tab.8)

1.9 氨基酸

研究发现香榧种子中富含除色氨酸外的七种人体必需氨基酸,以及十二种非必需氨基酸(见表9),其中牛磺酸、胱氨酸和酪氨酸为早产儿的必需氨基酸。

表9 香榧中的氨基酸类化合物

续表9(Continued Tab.9)

1.10 挥发油类

挥发油类成分包括单萜类和倍半萜类。单萜类成分包括α-侧柏烯、莰烯、β-水芹烯、月桂烯、柠檬烯、α-蒎烯等114种,遍布于香榧的各个部位,其中莰烯和β-水芹烯类是其五个部位的共有成分,而α-蒎烯和柠檬烯相对在假种皮中含量较多。各部位单萜类化合物的数量排序为:假种皮(86种)>种子(38种)>外种皮(28种)>叶(17种)>花(9种)。目前从香榧中分离得到的倍半萜类化合物有α-荜澄茄烯、石竹烯、可巴烯和橙花叔醇等133种,其中α-荜澄茄烯、石竹烯、可巴烯是五个部位共有的倍半萜类化合物。各部位倍半萜类化合物的数量排序为:假种皮(95种)>外种皮(39种)>种子(38种)>叶(17种)>花(7种)。

1.11 其他

除上述化学成分外,从香榧中还分离得到了维生素、生育酚类、糖类、甾醇类和吡嗪类等多种化合物(见表10)。黎章矩等[24]首次从香榧种子中发现含量丰富的烟酸、叶酸、维生素B2等B族维生素。

表10 香榧中的其他类化合物

续表10(Continued Tab.10)

续表10(Continued Tab.10)

续表10(Continued Tab.10)

Wang等[27]从香榧种子中首次分离得到对羟基苯甲醛、4-甲氧基邻苯二酚、松柏醛、4-羟基肉桂醛和胡萝卜苷,其中前四个化合物也是首次在榧属植物中获得。Zhou[6]从香榧假种皮中首次获得18-氧弥罗松酚、18-羟基弥罗松酚、花柏酚、四甲基阿曼托黄素、4-表庚二醇、5-羟基龙脑、松脂素、4-羟基-2-甲氧基-α-羟基甲基苯乙醇、二氢去氢二聚松柏醇,以及新的天然产物(7,8-顺式-8,8′反式)-2′,4′二羟基-3,5-二甲氧基落叶松脂素。

1.1 2 香榧不同部位成分的差异

香榧中不同部位存在一些相同的化学成分,但种类和含量有较大差异(见表11)。提取和制作方法影响香榧各部位成分的含量,如香榧假种皮精油的制备,采用超临界CO2萃取法,其大分子香味成分和非挥发性成分较多;换以水蒸气蒸馏法,则发现挥发性组分居多[38]。不同方法检测香榧外种皮香精中的主要成分,水蒸气蒸馏所得成分为δ-杜松烯,β-荜澄茄油烯,古巴烯和右旋柠檬烯等;超临界二氧化碳流体萃取所得主要成分为δ-杜松烯,古巴烯,β-荜澄茄油烯和γ-杜松烯[57]。

表11 香榧不同部位化学成分分类

2 药理活性

2.1 抑菌作用

香榧抑菌作用的研究大多集中于假种皮。研究发现假种皮精油对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌作用较强,而且新鲜假种皮精油比干燥的更有效[48]。进一步研究发现,10 mg/mL假种皮乙醇提取物对黄瓜枯萎病菌、水稻稻瘟病菌、玉米小斑病菌、黄瓜霜霉病菌和番茄早疫病菌的抑制率均可达到40%以上,2 mg/mL的香榧假种皮挥发油对这5种病菌的菌丝生长抑制率可达到85%以上[43,62]。此外,研究发现香榧假种皮挥发油可抑制根霉、灰葡萄孢霉、指状青霉和扩展青霉4种真菌生长,其中对根霉的抑制作用最强,半数抑制浓度(IC50)可达1.90 μg/mL[45]。又有研究从假种皮中提取分离出的18-氧弥罗松酚和四甲基阿曼托黄素可使瘟霉孢子菌丝体变形,最小浓度分别为8 μg/mL和63 μg/mL[6]。

此外香榧叶精油对黑曲霉菌、蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、铜绿假单胞菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有较强的抑制活性,其最低抑菌浓度分别为0.2、0.4、0.6、0.6、0.8、0.8 mg/mL[15]。香榧外种皮挥发油对枯草芽孢杆菌、酿酒酵母有一定的抑制作用,但对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌和黑曲霉的抑制活性很低或没有活性[59]。

2.2 抗氧化作用

香榧叶、茎、种子、假种皮、外种皮的提取物体外均有一定的抗氧化活性,其中有研究发现香榧不同部位的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力排序为:种子>叶>外种皮,这可能与香榧种子和叶中的总酚和缩合单宁含量有关。进一步研究发现香榧不同部位对2,2′-联氮-双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS+·)的清除能力排序为:种子>叶>茎>假种皮>外种皮[63]。

2.3 降血糖作用

与叶、茎、假种皮、外种皮相比,香榧种子的α-葡萄糖苷酶活性抑制能力最强(IC50=0.14 mg/mL),有望成为降血糖活性成分的天然潜在来源。进一步研究发现黄酮类化合物对香榧种子抑制α-葡萄糖苷酶活性的贡献最大,其次为单宁类化合物[63]。

2.4 抗肿瘤作用

有学者从香榧叶中分离提取到的香榧酯、花柏酚、4-epiagathadial和3,4-二羟基苯甲酸 3-O-β-D-葡萄糖苷都有细胞毒活性,对海虾的半数致死浓度(LC50)值分别为7.7、8.0、8.8、4.2 μg/mL。香榧叶提取物中的3,4-二羟基苯甲酸3-O-β-D-葡萄糖苷在10 μg/mL时可抑制Huh7和HepG2人肝癌细胞生长,抑制率分别为67%和69%[14]。香榧假种皮正丁醇部位对海虾的细胞毒活性强于假种皮的乙醇、石油醚和乙酸乙酯部位,LC50为227.8 μg/mL。有研究采用小鼠H22肝癌细胞同种异体移植模型探讨发现香榧假种皮正丁醇部位可以抑制肿瘤生长,高(4 g/kg)、中(2 g/kg)、低(1 g/kg)剂量组的抑制率分别为60.15%、51.88%、和22.56%,其表现出一定的剂量依赖性且不会损伤肝脏[44]。

2.5 其他

有研究采用香榧叶提取物对大鼠进行预防用药实验,结果显示其可降低高血脂模型大鼠的血清胆固醇(TC)和甘油三酯(TG)水平,预防高血脂症的发生[64]。进一步有研究发现香榧叶乙醇提取物可以显著提高小鼠肝糖原和肌糖原含量,降低小鼠血清中乳酸、尿素氮和丙二醛含量,显著延长小鼠负重游泳时间,具有良好的抗疲劳作用[1]。

有研究对香榧种子提取物进行了黄嘌呤氧化酶(XOD)活性抑制实验,研究发现酚酸和单宁类化合物为香榧种子中抑制XOD活性的主要作用成分,提示其有治疗痛风和高尿酸血症的潜力[63]。香榧种子提取物中的烟酸和叶酸具有助消化、滋润皮肤等功效,为香榧的消积美容功效提供了科学根据[24]。

假种皮中的四甲基阿曼托黄素可抑制肝炎病毒HbsAg和HbeAg对细胞的毒性。此外,假种皮提取物香榧酯在体外具有显著的抗艾滋病毒活性,其IC50、EC50和治疗指数分别为125 μg/mL、1.51 μg/mL和82.7,有望成为抗艾滋病的新药[6]。香榧假种皮精油还可有效的驱蚊,其浓度达到500 mg/L时,对白纹伊蚊的12小时致死率达到100%[46]。研究发现香榧外种皮在1.443~28.87 mg/mL范围内,随着时间的延长,对酪氨酸酶的最终抑制率可达15%,可见其有较强的酪氨酸酶抑制活性[65]。

3 结论与展望

香榧作为我国特有的珍稀树种之一,其叶、种子、假种皮等部位具有多种化学成分,药理活性丰富。因此,本文对国内外近三十年来香榧的相关报道进行归纳总结,对其不同部位的化学成分及药理活性研究进行了综述。针对香榧目前的研究,存在几点不足:1.现有针对香榧花和叶的研究较少;2.已检测出的黄酮类和木脂素类化合物数量较少;3.药理活性内容有待深入探索。为后续更好地开发利用香榧,未来工作的开展方向可以为:1.提取、分离和鉴定香榧花和叶中的化合物;2.香榧中黄酮类和木脂素类化合物有深入挖掘的潜力;3.进一步研究香榧药理活性及其作用机制。

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