第 14 卷第 2002 年 4 2期 月 Chemi化cal 学研究 Research 与应用 and Application VAolp.r1.4,2,N0o02. 2 文章编号 :100421656 (2002) 0220133204 芦荟的化学成分及其分离和分析 陈国和1 ,刘玉鑫1 ,张新申2 ,蒋小萍2 (11 四川大学化工学院制药工程系 ,四川 成都 610065 ; 21 四川大学轻纺与食品学院皮革工程系 ,四川 成都 610065) 摘要 :本文从芦荟的化学成分及其分离 、提纯和分析等方面对其作综合评述 ,以期芦荟能得到更深入的研究及 更广泛的应用 。 关键词 :芦荟 ;分离 ;提纯 ;分析 中图分类号 :O658 文献标识码 :A Ξ 芦荟是百合科 (Liliaceae) 多年生常绿草本植 物 。传统芦荟多应用于治疗外伤 、通便利尿以及 美容养颜 。芦荟中包含多种具有药理活性和生物 活性的化学成分 ,因此 ,芦荟及其制品己在医药 、 美容 、保健 、食品和其它工业领域 (如 :染料 、农药 等) 有广泛的研究应用 。 国际上芦荟产业以美国最为先进 ,现已开发 出 1500 多种芦荟产品 ,并成立了国际芦荟科学协 会 ( IASC) ,建立了芦荟产品质量标准和标准鉴定 程序 。日本有关芦荟开发的专利比美国还多 。韩 国的科学家也开发出了不少的芦荟产品 。 目前 ,国外芦荟开发的机制已经比较完善 ,社 会性的开发体系已经形成 。并已逐渐转向科技含 量和附加值高的芦荟制品 ,如抗癌药 、预防爱滋病 药以及治疗糖尿病 、心脏病等药品的开发 。 我国的芦荟产业起步比较晚 ,开发的芦荟产 品大多属于初级产品 ,主要用于化妆品 、日用品和 保健食品等方面 ,科技含量不高 ,附加值较低 。 随着国际芦荟产业化带来的巨大的经济效益 和社会效益 ,我国己制定了相关的政策来保护芦 荟产业的发展 。我国现已开始有规模地种植芦 荟 ,并成立了多家以芦荟产品开发经营为主的公 司 。现在芦荟已逐渐为我国大众所了解并接受 , 因而 ,我国的芦荟市场潜力是巨大的 。 1 芦荟的种类及其化学成分[1~3] 百合科芦荟属植物有 300 多种 ,加上变种有 500 多种 ,但具有食用价值和药用价值的品种不 多 ,最常见的药用芦荟有 ①巴巴多斯芦荟 (Aloe barbadensis Mill. ) 也称库拉索芦荟 、翠叶芦荟 、番 拉芦荟 (Aloe vera Mill. ) ,市场上称之为美国芦荟 , 是目前最常用的药用芦荟 ,这种芦荟具有很高的 经济 价 值 。 ②中 国 芦 荟 ( Aloe vera var chinesis ( Haw. ) Berg. ) 也称中华芦荟 、斑纹芦荟 ,它既可入 药又可食用 ,具有很高的开发利用价值 。主要分 布在华南地区 ,有大规模种植 ,也有零星的野生植 物存在 。 ③木立芦荟 (Aloe arboresens Mill . ) 也称 木剑芦荟 、鹿角芦荟 、树芦荟 、木芦荟 ,这种芦荟在 我国的东北地区以及华北地区有引种 。 ④青鳄芦 荟 (Aloe ferox Mill. ) 又称开普芦荟 、好望角芦荟 、 非洲芦荟 ,主要生长在非洲的南部地区 。 从化学成分看 ,已知芦荟含有 160 多种化学 成分 ,具有药理活性和生物活性的组分也不下 100 种 。其成分由于芦荟品种 、产地 、季节的不同 而具有很大的差别 ,但总体上均可归纳为以下几 类: (1) 蒽醌类衍生物 包括芦荟素 、芦荟大黄 素 、芦荟大黄酚 、芹荟皂草甙 、芦荟宁 、芦荟苦素 、 芦荟霉素 、后莫那特芦荟素等几十种 ,是芦荟中主 要的活性成分 ,主要存在于芦荟叶片的外皮部分 。 (2) 糖类衍生物 包括多种单糖 、由多种己糖 以不同的比例和不同的顺序连接而成的多糖以及 由多糖和蛋白质结合而成的糖蛋白 。由于植物多 糖具有广谱的调节免疫作用以及抗感染 、抗辐射 、 抗艾滋病病毒 、降血脂 、降血糖作用 ,又能控制细 Ξ 收稿日期 :2001209210 ;修回日期 :2001211215 ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 134 化 学 研 究 与 应 用 第 14 卷 胞的有丝分裂 、促进核酸与蛋白质的生物合成 ,而 且其本身的毒副作用小 ,因而引起广大科学工作 者的极大兴趣 。芦荟的多糖主要存在于芦荟叶的 凝胶部位 ,即由叶皮所包围的透明粘状部分 。目 前已被检出的有乙酚化葡聚糖 、葡甘聚糖 、阿拉伯 2半乳聚糖 、D2葡萄糖 、D2甘露糖 、D2半乳糖 、鼠李 糖 、AloctinA 、B 以及植物凝血素等不下 30 种 。 (3) 氨基酸和有机酸类 芦荟含有 20 多种氨 基酸 ,包括 8 种人体必需氨基酸以及苹果酸 、乳 酸 、柠檬酸 、酒石酸 、丁二酸 、乙酸等有机酸 。 (4) 维生素和甾族化合物 包括维生素 A 、 B1 、B2 、B6 、、B12 、C、E 等以及胆甾醇 、β2谷甾醇 、β2 麦芽固醇 、菜油甾醇等 。这类物质主要分布在芦 荟的外皮上 。 (5) 酶类化合物 已知的有淀粉酶 、纤维素 酶 、过氧化氢酶 、超氧化物歧化酶 (SOD) [4] 等 。 (6) 无机物质 含有钾 、钠 、钙 、镁 、铝 、铁等元 素以及锌 、铜 、锗等微量元素 。它们在外皮中的含 量高于凝胶中的含量 。 (7) 多肽 芦荟叶片及芦荟凝胶中含有 20 多 种分子量各异的多肽[5 ,6] 。 随着仪器设备的改良 ,以及分离提纯方法的 多样化 ,不断有新成分被发现 。 2 芦荟的药理活性及其应用 对芦荟 的 药 理 作 用 的 研 究 发 现 芦 荟 具 有 愈 伤 、美容增白 、泻下 、防晒 、调节免疫功能 、抑杀细 菌 、消炎 、抗辐射 、抗肿瘤 、抗病毒 、降血糖血脂 、调 节血压 、抗衰老和预防艾滋病等作用 ,而且对芦荟 汁的毒理研究[7 ,8] 表明它是一种安全的绿色的多 用途天然植物 ,因而它既可以作为药品又可以作 为保健食品添加剂 ,也可以作为化妆品原料 ,具有 非常广泛的应用 。 3 芦荟有效成分的提取和分离提纯 芦荟的某些药理生理活性是基于多种组分的 协同作用 ,但起主要作用的只是其中的某一种或 某一类 ,其它的组分只是起增效的作用 。要找出 具有药理活性的物质 ,就必须对芦荟化学成分进 行分离提纯 。 芦荟有效成分的提取 ,一般采用水提法或醇 提法 。这两种方法各有优缺点 ,水提法可以把水 溶性的成分与脂溶性的成分 (如叶绿素) 分开 ,从 而简化了后处理 ,但得到的提取液很容易变质。 醇提法 (常用甲醇和乙醇) 对脂溶性成分的提取效 果良好 ,而且提取液不易变质 ,但对其中的多糖等 水溶性的有效成分的提取效果不佳 。采用不同浓 度的醇溶液为提取剂 ,则可以有很好的提取效果 。 文献资料表明甲醇的提取效果比乙醇为佳 。 最初芦荟有效成分的提取是用煎煮的手段从 鲜芦荟叶片中得到浸膏 ,但这种方法对芦荟有效 成分的破坏很大 ,长时间的加热会使它们失去原 有的药理生理活性 。而 Mcanalley 和 Coats 提出的 冷处理方法由于可以很好地保留芦荟有效成分的 活性而成为后人进行提取和分离提纯所遵循的一 条基本原则 。为避免芦荟体内的有效成分被自然 分解破坏 ,要尽可能缩短从收割到提取分离的时 间 。因而对芦荟的稳定化研究也是一个非常必要 而且迫切的课题 。 由于芦荟化学成分的多样性复杂性 ,而且很多 化学成分的性质是非常相近的 ,因而分离的难度较 大 ,经典的分离方法如有机溶剂分级沉淀法、有机 溶剂萃取法等很难分离得到纯净的物质 。现代分 离技术如膜技术[9] 、色谱方法 、电泳法等的出现 ,使 得芦荟有效成分的深度分离成为可能 ,如 Weng WC[10] 等利用毛细管电泳法和高效液相色谱法以碳 酸钠2乙腈缓冲溶液和含有磷酸二氢钾和甲醇的线 性梯度溶液为流动相分离并鉴定了 12 种蒽醌类化 合物 。谢光麟[11] 等用凝胶色谱柱以 70 %的乙醇溶 液为流动相分离得到蒽的衍生物 。Lee KY[12] 等利 用柱色谱和薄层色谱联用的方法从巴巴多斯芦荟 的甲醇提取液中分离得到一种具有抗氧化性的化 合物 ,并用反相高效液相色谱和质谱鉴定了它的结 构 。Saleem R[13] 等用化学沉淀法和真空流体色谱 法从巴巴多斯芦荟根的甲醇提取液中分离并用二 维质谱证明其结构是二苯并芘 。 对于芦荟体内的生物大分子化合物如多糖和 酶类的分离 ,普遍采用的是凝胶色谱法 。如 Qiu ZH[14] 等通过纤维素酶酶解 、透析 、乙醇分步沉淀 、 凝胶色谱法从巴巴多斯芦荟中分离纯化得到一种 具有抗辐射功效的多糖 。Sabeh F[15] 等用离子交 换色谱和凝胶过滤色谱分离纯化得到谷2胱2甘肽 过氧化物酶 。Yagi[16] 等用以 DEAE SePhadex A 25 、Sepharose 6B 和 Sephadex G - 50 为填料的凝胶 ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 第 2 期 陈国和等 :芦荟的化学成分及其分离和分析 135 过滤色谱制备得到糖蛋白和中性多糖等多种芦荟 组分 。 作者利用本实验室自行研制成功的树脂为填 料 ,以不同极性的溶液为流动相的低压液相色谱 对巴巴多斯芦荟的化学成分进行分离纯化 ,发现 对芦荟的醇提液具有良好的分离效果 ,可以分离 得到二十多个具有不同紫外吸收峰的组分 (有关 文章待发表) 。这种方法操作简单 、省时 、分离效 果良好 ,而且树脂可以反复再生利用 。 4 芦荟化学成分的定性定量方法 现在国际芦荟科学协会 ( IASC) 把流体的 pH 值 、总固形物的含量 、镁和钙的含量 、比重 、Brix 值 和 HPLC 的“E 峰”作为鉴定芦荟质量的必检项 目 ,其中“E 峰”法[17] 是基于芦荟样品的 HPLC 图 谱中的第五个主要的吸收峰 —“E 峰”的普遍存在 性 “( E 峰”是 L2苹果酸的吸收峰) 。 在定性方面 ,常规的波谱分析 (紫外2可见光 光谱法 、红外光谱法 、质谱法和核磁共振) 是最基 本的方法 ,在没有标准品的情况下这是唯一可行 的 。在有标准品时 ,最常用的是高效液相色谱法 和薄层色谱法 。 Umano K[18] 等用气相色谱法和气2质联用技 术分离鉴定了木立芦荟鲜叶的二氯甲烷提取物的 123 种化合物 ,包括 42 种醇类 ,23 种萜类 ,21 种醛 类 ,9 种醚类 ,8 种酮类 ,6 种酸类 ,5 种酚类和 9 种 其它化合物 。 郭素华[19] 等用薄层层析和薄层扫描法测定 了芦荟原胶中芦荟甙的含量 。赵慧春[20] 等利用 芦荟甙在硼砂介质中与硼砂发生化学反应使体系 的荧光强度增强的原理 ,采用薄层分离并用荧光 光度法对芦荟中芦荟甙的含量进行了检测 。邓郁 琼[21] 等采用薄层扫描法对市场上芦荟产品中芦 荟大黄素的含量进行了测定 。黄宏南[22] 等则用 高效液相色谱法测定了芦荟食品中芦荟甙的含 量 。陈丹[23] 等用高效液相色谱法测定了斑纹芦 荟中芦荟苷的含量 。张永文[24] 等用反相高效液 相色谱 法 测 定 了 芦 荟 中 芦 荟 苷 的 含 量 。王 德 先[25] 等利用毛细管区带电泳法同时对芦荟甙和 芦荟大黄素进行了测定 ,该法具有与薄层法和高 效液相色谱法相当的准确性 。 对芦荟中的蒽醌衍生物的鉴定一般采用醋酸 镁和蒽醌衍生物形成配合物 ,该配合物在可见光 区 510nm 左右有一吸收峰 ,可以作为定性判据 。 而对于芦荟中的无机物质 ,一般采用无机方法测 定 ,如微量元素的检测采用原子吸收分光光度 法 。 [26 ,27 ] 5 结语 对芦荟复杂多样的化学成分进行分离和纯化 是非常必要的 ,如能将这些方法应用于工业化生 产 ,则更具广阔的发展前景 。 参考文献 : [1 ]倪同汉 1 中国民族民间医药杂志 [J ] ,1999 , (37) :71 — 771 [2 ]邓军文 1 佛山科学技术学院学报 (自然科学版) [J ] , 2000 ,18 (2) :5 —71 [3 ]万金志 ,乔悦昕 1 中草药[J ] ,1999 ,30 (2) :151 —1531 [4 ]Sabeh F ,Wright T ,Norton S J . Enzyme & Protein [J ] ,1996 , 49 (4) :212 - 221. [5 ]Winters W D , Yang P B. Phytotherapy Research[J ] ,1996 ,10 (7) :573 - 576. [6 ]Winters W D ,Bouthet C. Phytotherapy Research [J ] ,1995 , 9 (6) :395 - 400. [7 ]简洁莹 ,何其敏 ,胡少明 ,等 1 卫生研究[J ] ,1995 ,24 (特 辑) :57 —601 [8 ]包国荣 ,林超英 ,曾道华 ,等 1 福建中医学院学报 [J ] , 1994 ,4 (4) :25 —271 [9 ]林翔云 1 中国民族民间医药杂志[J ] ,2000 , (44) :174 — 1751 [10 ] Weng W C , Sheu S J . HRC2Journal of High Resolution Chromatography[J ] ,2000 ,23 (2) :143 - 148. [11 ]谢光麟 ,赫生生 ,吕昌龙 ,等 1 中国医科大学学报 [J ] , 1998 ,27 (6) :571 —5731 [12 ]Lee K Y,Weintraub S T , Yu B P. Free Radical Biology and Medicine[J ] ,2000 ,28 (2) :261 - 265. [13 ]Saleem R ,Faizi S ,Deeba F ,et al. Planta Medica[J ] ,1997 , ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 136 化 学 研 究 与 应 用 第 14 卷 63 (5) :454 - 456. [ 14 ]Qiu Z H ,Jones K,Wylie M ,et al. Planta Medica[J ] ,2000 , 66 (2) :152 - 156. [ 15 ]Sabeh F ,Wright T ,Norton S J . Enzyme & Protein[J ] ,1993 , 47 (2) :92 - 98. [16 ] Yagi A ,Egusa T ,Arase M ,et al. Planta Medica [J ] ,1997 , 63 (1) :18 - 21. [17 ]张小华 ,叶伊兵 ,李涵 1 香料香精化妆品 [J ] ,1999 , (1) :34 —381 [18 ]Umano K,Nakahara K,Shoji A ,et al. Journal of Agricultur2 al and Food Chemistry [J ] ,1999 ,47 (9) :3702 - 3705. [19 ]郭素华 ,邓思珊 ,齐一萍 ,等 1 福建中医学院学报 [J ] , 1994 ,4 (1) :37 —381 [20 ]赵慧春 ,冯瑞琴 ,邓孝光 ,等 1 北京师范大学学报 (自 然科学版) [J ] ,1997 ,33 (2) :231 —2341 [21 ]邓郁琼 ,覃文 1 食品科学[J ] ,1999 , (10) :57 —591 [22 ]黄宏南 ,金乐君 1 中国食品卫生杂志[J ] ,1999 ,11 (5) : 14 —151 [23 ]陈丹 ,包国荣 ,曾云瑾 ,等 1 中国现代药学应用杂志 [J ] ,1999 ,16 (3) :43 —441 [24 ] 张永文 ,陈玉武 ,李克明 1 中草药 [J ] ,1999 , 30 (8) : 577 —5781 [25 ]王德先 ,杨更亮 ,王琳颖 ,等 1 色谱 [J ] ,2000 , 18 (5) : 423 —4251 [26 ]秦岩 , 陈 魁 敏 , 张 烈 红 1 微 量 元 素 与 健 康 研 究 [J ] , 1999 ,16 (4) :35 —361 [27 ]吕美云 1 微量元素与健康研究[J ] ,2000 ,17 (3) :421 Chemical components of aloe and their separation and measurements CHEN Guo2he1 ,LIU Yu2xin1 ,ZHANG Xin2shen2 ,J IANG Xiao2ping2 (1. School of Chemical Engineering ,Sichuan University ,Chengdu 610065 ,China ; 2. School of Light Industry and Food Engineering ,Sichuan University ,Chengdu 610065 ,China) Abstract : The application of aloe is broad in the fields of medicine , beautification , health protection and chymor2 rhea . We reviewed the chemical components of aloe and their separation ,purification and measurements to promote the investigation and application of aloe. Key words :aloe ;separation ;purification ;analysis (责任编辑 李 方) (上接第 234 页) Synthesis of ne w dihydropyridines derivatives DENG Lan ,XU Ming2xia (West China School of Pharmacy ,Sichuan University ,Chengdu 610041 ,China) Abstract : Five new dihydropyridine derivatives were designed and synthesized. They were determined on their inhib2 itive effect on potential2dependent calcium channels ( PDC) . Five compounds were studied on Ca2 + antagonistic effect in rat aorta by using 45 Ca transmembrane influx technique. They showed strong inhibitive effect on PDC and better than nifedipine. Preliminary results showed that all of the five compounds possessed Ca2 + antagonizing activity. Key words :1 ,42dihydropyridine ;Ca2 + antagonizing activity ;radionu clide 45 Ca (责任编辑 李 瑛) ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net