白藜[lí]蘆醇(resveratrol,簡稱Res)是從多種植物、食品和飲料中分離得到的一種天然多酚二苯乙烯類化合物。其分子式為C14H12O3,相對分子質量為228.24,白色針狀無味晶體,難溶于水,易溶于乙醚等有機溶劑,能產生熒光、起顯色反應。
白藜蘆醇主要存在于葡萄(紅葡萄酒)、虎杖、花生、桑葚等植物中,它能以游離態(順式、反式,反式-己二烯二酸)和糖苷結合態(順式、反式)4種形式存在,其中反式異構體的生物活性強于順式。天然白藜蘆醇主要以苷形式存在,常見的是一種在其側鏈結合一個糖基的白藜蘆醇苷。
白藜蘆醇具有抗氧化、抗菌消炎、抗心血管疾病、抗腫瘤等多種生物活性,在保健、醫藥、農業和美容領域都有廣泛應用。在預防癌癥方面,一些研究表明,白藜蘆醇可通過多種機制抑制癌細胞增殖,促進其凋亡;另一些研究認為,在白藜蘆醇可用于人類癌癥預防或治療之前,需要考慮許多因素。
簡史
1924年,白藜蘆醇首次被發現。1940年,日本學者稻夫高岡(Michio?Takaoka)首次從百合科藜蘆屬植物白藜蘆Veratrum?album中分離獲得了白藜蘆醇,此后于1963年從夢科萹蓄屬植物虎杖Polygonum?cuspidatm中分離獲得。1992年,人們發現葡萄酒能夠預防心血管疾病是由于含有白藜蘆醇,并發現其具有免疫調節、抗衰老、預防心腦血管疾病和神經退行性疾病發生、預防腫瘤形成、抗炎藥、抗微生物、抗病毒等多樣的生物學功能。
分布與來源
分布
白藜蘆醇在植物中分布廣泛,已在21個科的70多種植物中發現了白藜蘆醇,特別是在葡萄科葡萄屬Vitis、蛇葡萄屬Ampelopsis、蓼科萹蓄屬Polygonum、豆科落花生屬Arachis、決明屬Cassia、苦參屬?Sophora,百合科藜蘆屬Veratrum、桃金娘科桉屬Eucalyptus?植物中含量較高。以下是一些常見植物及其相對較高的白藜蘆醇含量以及分布地區:
來源
在原材料方面,白藜蘆醇的主要資源——中藥虎杖年開采量已經達到飽和,而虎杖的人工栽培研究雖然已經起步,但由于技術及野生資源供應量、栽培種植的成本等方面的原因尚未進行大面積種植。可以通過已有工藝簡單成熟、產物收率高、生產成本低的白藜蘆醇化學合成方法,用于工業化大量制備,使得白藜蘆醇的獲取不再依賴于從植物中提取分離。
理化性質
物理性質
白藜蘆醇是一種非黃酮類多酚化合物,分子式為C14H12O3,相對分子質量228.25,一般為灰白色或白色粉末,無味,完全溶解于乙醇,熔點253~255℃。純品為無色針狀結晶,較難溶于水,易溶于有機溶劑,溶解性由優到劣的順序大致為:丙酮>乙醇>甲醇>乙酸乙酯>乙醚>三氯甲烷。
化學性質
在366 nm的紫外光照射下產生紫色熒光,遇氨水等堿性溶液顯紅色,遇乙酸鎂的甲醇溶液顯粉紅色,并能和三氯化鐵鐵氰化鉀起顯色反應。在低溫、避光條件下較為穩定,堿性環境中不穩定。
自然界中,白藜蘆醇以自由態及其糖苷2種形式存在,具有順式和反式2種異構體,即順式白藜蘆醇、反式白藜蘆醇及順式白藜蘆醇糖苷、反式白藜蘆醇糖苷,其中反式異構體的活性遠高于順式異構體。反式異構體的穩定性好,而順式異構體不穩定,在紫外線誘導下較易轉變成反式異構體,因此植物體內白藜蘆醇及其糖苷主要以反式異構體為主。
吸收與代謝
白藜蘆醇由于具有在水中溶解度小,對光、溫度不穩定,半衰期短等特性,生物體內消除迅速,在體內吸收速度較慢且吸收程度低,導致其生物利用度相對較低,僅約為1%。
無論口服給藥,還是靜脈注射,白藜蘆醇在動物血漿中的達峰時間均不到5min。口服后人體內代謝研究發現,白藜蘆醇在人體內發生了廣泛的Ⅱ相代謝反應,生成葡萄糖醛酸苷和硫酸酯類結合物,導致血液中只能檢測到微量白藜蘆醇原型藥物。多項研究亦表明,白藜蘆醇在哺乳動物體內主要以結合型廣泛分布于各種組織中,在血流灌注豐富的肝臟、腎臟、心臟和腦分布尤其多,這種體內分布現象為特定器官部位的病變提供了一個較好的治療思路,可以通過利用白藜蘆醇的積累來實現針對特定器官的靶向治療。另外,白藜蘆醇不同給藥方式會出現不同的吸收效果,口服給藥在藥動學中會出現“雙峰現象”,而靜脈注射則無此現象。
應用
保健領域
抗癌
白藜蘆醇在抗癌作用方面存在不同的觀點,一些研究表明,白藜蘆醇可通過多種機制和靶點抑制肺癌、肝癌、胰臟癌、大腸癌等腫瘤細胞增殖,促進癌細胞凋亡。而有些持保留態度觀點,認為白藜蘆醇在對人體實施治療與多方面因素有關,且效果有待探究。在應用方面,白藜蘆醇可以作為保健品成分,通常以膠囊、片劑等形式出售。如西安市的 “金瑞芬膠囊”、天津市 “天獅牌活力康膠囊” 等。
保護心血管
白藜蘆醇可以有效地抑制血管細胞中組織因子(TF)和細胞質的異常表達,從而達到防治心血管疾病的作用。白藜蘆醇及糖苷異構體可以調節存在于血管內皮細胞功能,抑制血栓烷的形成。還可以調節血脂代謝,降低血脂含量,并且抑制膽固醇在肝臟沉積,降低動脈硬化指數,引起血管舒張,增加NO和腺苷釋放,對慢性缺血心肌起保護作用,可通過葡萄酒等食品來攝入。
抗氧化
正常生理條件下代謝是處在一種動態平衡中,但是若發生氧化中間體的異常積累,會導致體內氧化與抗氧化失衡,加速生物體的老化。活性氧(ROS)在細胞信號傳導控制體內氧化/抗氧化中具有重要意義。白藜蘆醇具有抗氧化性,可清除自由基,抑制ROS的生成。常被用于保健品和維生素補充劑中,以提供抗氧化作用。
醫藥領域
雌激素調節
白藜蘆醇的化學結構與雌性激素-己烯雌酚相似,可以競爭其受體的結合空間,對受體進行活化,起雌性激素的信號轉導作用。白藜蘆醇可以作為一種植物性雌性激素添加劑添加到藥物或食品中,防止女性在絕經期后,體內雌性激素分泌不足而引起的一系列疾病。
抗毒素
白藜蘆醇是植物體在逆境或遇到病原侵害時分泌的一種抗毒素,紫外線照射、機械損傷及真菌感染時合成急劇增加,可以減輕某些毒素對機體的損害。
農業領域
抗菌
白藜蘆醇能夠提高植物抵御生物及非生物脅迫的能力。當葡萄被葡萄霜霉菌侵染后,白藜蘆醇能有效地抑制壞死區的擴展,也對綠膿桿菌、福氏痢疾桿菌和雷極氏普羅維登氏菌等均有良好的抗菌作用。
美容領域
抗衰老
白藜蘆醇可通過多種氧化還原相關的分子途徑來抵抗氧化應激。此外,研究表明染色體的完整性會隨著人類的衰老而遭到破壞,而白藜蘆醇可以激活一種修復染色體健康的蛋白質乙化酶(sirtuin),從而起到延緩衰老的作用。白藜蘆醇常被添加到護膚品和美容產品中,如美國婕斯公司(JEUNESSE)推出的主打延緩衰老的“白藜蘆醇精華果汁口服液”。
制備方法
天然植物提取法
以葡萄、虎杖、花生為原料,從中提取、分離出Res粗品,再進行純化。粗提技術主要有有機溶劑萃取法、堿提取法和酶提取法,微波輔助提取法、CO2超臨界萃取、超聲波輔助提取等新型方法也有應用。純化的目的主要是對提取Res粗品中的白藜蘆醇順、反異構體及白藜蘆醇苷進行分離,以獲得反式白藜蘆醇。常用的純化方法有層析法、硅膠柱色譜法、薄層色譜法、高效液相色譜法等。
化學合成法
Perkin法
Perkin?反應可將不含-H的芳香醛與含-H的酸酐在強堿弱酸鹽作用下發生縮合,再經酸性水解得到不飽和羧酸。侯丙波等以3,5-二甲氧基苯甲醛和4-甲氧基苯乙酸為原料,經Perkin反應、脫羧、脫甲基/異構化合成得到較高產率的白藜蘆醇,總收率達62.5%。
Heck法
heck反應是由鈀催化的烯烴芳基化和烯基化的偶聯反應。研究學者利用Heck反應合成白藜蘆醇的產率多高達70%以上,而Jeffery等采用的鈀催化-鍋化方法合成白藜蘆醇的總收率高達80%。
Witting-Horner法
Witting-Horner反應是Witiing?反應的升級,其對于雙鍵形成具有明顯的優勢,利用簡單易得的磷酸酯代替磷葉立德試劑來形成雙鍵,3,5-二羥基苯甲酸經過還原、甲基化、氯代,與亞磷酸三乙酯反應,再與茴香醛縮合、脫甲基合成得到白藜蘆醇。目前國內外研究學者多采用此線路合成白藜蘆醇。丁劉剛等通過對Witting反應及Witting-Homer?反應合成白藜蘆醇的產率高達65.3%。
酶合成法
白藜蘆醇可以通過酶進行反應合成,有酵母表達和植物表達兩種。在酵母表達中,p-香豆酸存在時,酵母通過協同表達白藜蘆醇合酶,可以產生1.5 μg/L的白藜蘆醇;也可在細菌中表達,獲得更高的產量。在植物表達中,主要是依賴結構性啟動子起始表達,用于生產轉基因植物體,如西紅柿、陽芋和其他多種植物。
檢測方法
常用的檢測Res的方法有高效液相色譜法、氣-質聯用法、毛細管電泳法、薄層熒光掃描法、紫外分光光度法。高效液相色譜法檢測結果準確、精度高,但步驟繁瑣、耗時長、成本高。氣-質聯用法檢測耗時少、樣品用量少、待測組分損失少,但如果不衍生化而直接進樣,色譜峰拖尾嚴重,且處理后的樣品容易帶水。薄層熒光掃描法的檢測靈敏度較低,適用范圍較窄。紫外分光法操作簡單、成本低,但檢測誤差較大。檢測時,應據各組分的理化性質,采取相應純化、濃縮措施,減少干擾物質的影響,進而提高檢測效果。
參考資料 >
Resveratrol | C14H12O3 | CID 445154 - PubChem.PubChem.2023-08-29
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國際葡萄與葡萄酒組織發布《世界葡萄品種分布報告》-中新網.中國新聞網.2023-09-01
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尼日利亞花生種植加工業現狀及合作建議.中華人民共和國商務部.2023-09-01
我國科學家利用解脂耶氏酵母高產虎杖苷.中華人民共和國科學技術部.2023-09-01
清涼解暑的冷飲子——虎杖.中國科學院.2023-09-01
白藜蘆醇——21世紀的營養健康新時尚.中國農業科學院都市農業研究所.2023-08-30
葡萄白藜蘆醇合成調控機制研究獲進展.中國科學院.2023-09-01