日本添田百枝博士发现,在日本木立芦荟中除酚类化合物 和多糖外,尚有三种耐热、耐酸和耐碱的化学成分:(1)alomicin(阿劳米嗪)具有解 毒、抗肿瘤,可抑制引起癌症的病毒繁殖因子,同时对细菌分泌的毒素有解毒作用。(2) aloculcin(阿劳埃乌罗辛)对烫、烧伤和溃疡十分有效。(3)aloetin(阿劳埃汀)具有解 毒、抗菌和抗霉的作用,可抑制病原细菌的繁殖,也能杀死病原菌和霉菌。 第一章绪论 芦荟成份中最引起人们注意的是aloctinA、B,根据研究报告显示,aloctillA有抗 癌作用,aloctinB有降低血糖作用。 1.2芦荟有效成分的提取、分离及提纯 1.2.1提取 对于芦荟有效成分的研究方法,首先是必须对其中有效成分进行提取,然后将其从 复杂的物质中分离提纯出来,并研究其结构、药效,阐明其构效关系。 提取是从药材原料中分离有效成份的单元操作,它直接关系到产品有效成份的含 量。提取方法的不同,会影响到产成品中有效成份的含量:不同提取工艺也会影响中药 制剂有效成份的含量,提取条件可以从提取方法和提取工艺这两个方面加以考虑pJ。常 用的提取方法有水提法,有机溶剂提取,酸性、碱性有机溶剂提取,水蒸汽蒸馏,酶解 或抑制酶解,化学处理和升华法等(4】。但通常采用的都是前两种方法,即水提法和有机 溶剂提取法,其他方法的应用范围非常有限。根据提取工艺的不同,水提法又可分为煎 提、浸提和渗漉。选择适当的溶剂对中药有效成分的提取是很重要的,因为适宜的溶剂 溶出的有效成分较多,无效的杂质较少。最常用的溶剂是水和乙醇,由于水的极性大, 对大多数的化学成分有强的溶解能力,所以水提物所含成分多,杂质含量高;乙醇在中 药有效成分提取中的应用仅次于水,乙醇具有适宜的极性,可以与水以任意比混合而改 变溶剂的极性,而且乙醇的沸点低,可以反复回收利用。植物药的化学成分大致可分为 亲脂性成分、亲水性成分和中等极性成分,常用中药的有效成分大多属于中等极性成分, 更适于用乙醇溶液进行提取。用乙醇提取的另一个优点是提取液不会霉变。随着科技的 发展,许多新的提取技术也被引入到中药领域。如超声提取法、超临界流体萃取法以及 将整体药物研究法与分子药物研究法相结合的半仿生提取法【5】。 超声波提取技术是指以超声波辐射压强产生的振动效应、空化效应和热效应,引起 机械搅拌、加速扩散溶解的一种新型提取方法【“。具有空化、机械振动、乳化、扩散、 击碎等多级效应。这些效应对植物药材的细胞有破坏作用,使其溶媒渗透到药材的细胞 中,使药材中的化学成分溶于溶媒之中,增加有效成分的提取率。超声法具有实验设备 简单,操作方便,与常规提取法相比,提取时间短,产率高,无需加热等优点17】。 在芦荟活性成分的提取方面,国内外的研究者进行了大量的研究工作,取得了不少 可贵的研究成果和经验。传统的芦荟有效成分提取工艺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 药理生理活性俐。鉴于传统提取工艺太粗糙落后,Cobble和Coasts相继提出了热处理法, 即将芦荟鲜叶洗净磨碎,搅成匀浆,在加热的情况下加入抗氧化剂、防腐剂、稳定剂等 物质。热处理法在~定程度上提高了芦荟活性成分的含量和品质,但是得到的产品稳定 性不好。后来Mca舳lIey和coats各自提出了冷处理方法,Mca腿11ey的方法是将芦荟叶去 江南大学硕上学位论文 皮,磨成浆,去纤维素,醇沉,离心过滤,再冷冻干燥等。而coats也采用McanalIey的 方法的步骤,只是以芦荟整叶为原料,因而得到的活性成分种类更多。由于冷处理法可 以很好地保留芦荟有效成分的活性,使其成为后人进行提取和分离提纯所遵循的一条基 本原则。目前,对芦荟有效成分的提取通常都是将芦荟整叶压榨取汁,然后用冷冻干燥 处理成芦荟粉末,再用不同的方法进行分离提纯一J。 1.2.2分离和提纯 芦荟的某些药理生理活性是基于多种组分的协同作用,起主要作用的只是其中的某 一种或某一类,而其它的组分只是起增效的作用,所以要探索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。由于芦荟化学成分的多样性、复杂性以及众多化学 成分的性质相近,因而分离难度较大,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[101、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wen2wC…】等利用毛细管 电泳法和高效液相色谱法以碳酸钠一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种葸醌类化合物。谢光麟【l2J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。LeeKYIl副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一“】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出一种物质,并用二维质谱证明其结构是双苯并吡哺 (bisbenzopyran)。 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OiuzH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。sabehF等用离子交换色谱和凝胶 过滤色谱分离纯化得到谷一胱.甘肽过氧化物酶。Ya垂7】等用以DEAE—sephadexA一26、 sepharose6B和SephadexG.50为填料的凝胶过滤色谱制备得到糖蛋白和中性多糖等多 种芦荟组分。 随着分离和精制技术的发展,近年来出现了许多新的分离和精制方法,如柱色谱法、 絮凝沉淀法,膜分离法、高速离心法,大孔树脂吸附法、分子蒸馏法及后来发展起来的 低压快速色谱、逆流色谱(cc)、气相色谱(Gc)、高效液相色谱(HPLC)、离心色谱、毛 细管电泳(CE)、超}临界流体萃取法(SFE)、双水相技术。这些新技术的出现,极大地推 动了分离科学的发展,倍受各行业人士的欢迎。 常规的柱色谱法具有设备简单、手续快捷,可用于制备、分离效率较高且易于控制 等优点,在天然产物的分离分析中有非常广泛的应用。在柱色谱分离中,天然产物的分 离分析过去广泛应用的有硅胶、氧化铝以及用硅胶为基质的键合相等作填料。硅胶等作 为经典的分离填料,在天然产物的分离中有广泛的应用,但是由于它的强吸附性使许多 化合物的色谱峰有严重的拖尾现象,影响了分离纯度,而且一些化合物会被保留在柱上 第一章绪论 小易被洗脱F来:而高分子材料大孔吸附树脂具有适应性强、应用范幽广、吸附选择性 好、稳定性高等优点,可以有效地吸附具有不同化学性质的各类化合物,因而在中草药 有效成分的提取分离中有广泛的应用。 1.3芦荟甙简介 13.1中文名称 芦荟甙英文名称为Aloin,别名为芦荟甙或芦荟素(Barbaloin),本文统一称为芦荟 甙(AIoin)。 13.2成分分类 由葸的衍生物与糖结合的甙叫做蒽甙(aIlthra91ycosides)。凡具有如下基本结构的成 分称蒽醌类。中药中存在的葸醌衍生物都是羟基蒽醌和它们的甙。大多数的蒽醌甙是由 葸醌的羟基与糖缩合而成。也有少数是糖与蒽醌的碳原子以共 价键直接连结而成。葸醌的羟基在同1个苯核上时,称为茜草 素型蒽醌,主要分布于茜草科茜草属Rubia植物中。如果羟基 在葸醌的2个苯环上,称大黄型蒽醌,主要有芦荟大黄素 (aloeemodin)、大黄酸(rhein)、大黄素(emodim)、大黄酚 (chrysophall01)、大黄素甲醚(phyScion)等,具抗菌、抑制 肿瘤、泻下作用。 芦荟中葸醌甙的成分比较复杂,糖可以与蒽醌或葸酮的不同位置的羟基缩合,大都 是一个糖分子与一个羟基缩合,形成单糖甙(monoglycoside),少数是2个糖分子与一 个羟基缩合,形成双糖甙(d叫ycoside)。然而,与普通糖分子和羟基缩合形成的甙不 同,芦荟甙是糖分子与蒽酮10位上的碳原子直接连接形成的甙,称C甙(c—glycoside)。 13.3化学性质 芦荟甙结构式为 分子式为C21H2209,分子量4l 8.39。 CH20H 0ij 江南大学硕士学位论文 芦荟甙易溶于甲醇、乙醇中,在热水中也可溶解,在冷水中溶解性较差,几乎不溶 于苯、乙醚、氯仿等非极性溶剂。芦荟甙化学性质比较稳定,只有经过水解除去糖后才‘ 易被氧化。芦荟甙有荧光反应,而且在不同的pH值下会出现不同的荧光。 游离蒽醌与结合蒽醌因都含酚羟基所以具一定的酸性,能与不同的碱形成类盐物, 所以在碱性溶液中比在中性的有机溶媒中溶解度大得多,但酸性大小随酚羟基的数目及 位置不同而不同,酸性由强到弱的顺序是: 一c00H>2个以上p一酚羟基>1个D一酚羟基>2个以上d一酚羟基 芦荟甙存在两种同分异构体A和B,两者的差异在于葡萄糖基团在葸酮基的位置 不同(两者的葡萄糖基都在10位的碳上发生取代,芦荟甙A分子具有反式结构,芦荟 甙B分子具有顺式结构),而且两者组成的比例因使用的提取方法不同易发生变化。同 分异构体A更具有实用价值。 13.4物理性质 柠檬黄结晶,熔点148~149,在室温下存放快速形成芦荟甙一水化合物结晶体, 熔点变为70~80。具升华性,常压下加热即可升华,其还原型产物在加热升华过程 中易氧化成相应的蒽醌类成分。 1-3.5药理作用 A.具有健胃,泻下作用 芦荟大黄素甙(Aloin)这些蒽醌甙要在肠管中放出大黄素等才能发挥刺激性泻下 作用。动物口服可放泻,其泻下的主要作用部位在大肠,对离体小肠无促进蠕动作用。 给犬注射芦荟提取物,适当剂量可增加小肠液的分泌,并增加脂肪酶的活性,有时也能 增加二肽酶的活性,剂量过高反而有抑制作用,由于各种芦荟中所含有效成分的量不一, 故有人建议芦荟作为泻药,人兽均可使用。 B.抗过敏【2l】 Aloin能抑制组胺的游离,对治疗气喘、过敏性鼻炎、花粉过敏症有着良好的效果。 Aloin具有很强的渗透力,可以深入微循环系统和血液中,清除深层毒素。能帮助排出人体内的污物,净化血液,软化血管,降低血压和血液的浓度,防止动脉硬化和脑 溢血的发生。、 D.防紫外线【23】 芦荟甙可强烈吸收320~380r1111范围内的紫外线,并有保湿、调理皮肤的作用,如 与硅油共用,能在皮肤外形成吸附性覆层,不易流失,抗晒效果好。 1.3.6成分来源及分布 根据现有的研究结果,其中重要的葸醌类化合物从已有的报道分析,芦荟所含的葸 第一章绪论醌类化合物主要含在叶中,在根中也发现含此类物质,但含量仅为O.01mg/g组织鲜重。 也有报道指出,在芦荟花的花瓣和花序轴中检测到了葸醌类物质(sig【er和Rauwald, 1994)。其中,以芦荟甙及高那特芦荟甙最为重要,它们是医药及化妆品的天然原料 (Leung,1977:Groom&Reynold,1987)。在A.vera叶中,葸醌类化合物主要存在于 绿色组织的渗出物中,而在凝胶中几乎检测不到芦荟甙(Grindlay和Reynold,1986)。 Reyno】ds等(1996)也认为芦荟甙和高那特芦荟甙主要分布在绿色组织中,其含量比凝 胶中要高1.26~3倍,并进一步指出,这两种蒽醌类物质在幼叶的顶端含量最高,沿着 向基方向而降低。chause卜volfSon和Guternlan(1996,1997,1999)以及GutenIlaJl和chause卜voIfson(2000)的研究结果表明,在Aborescens和A.mutabils等植物体的叶 中,葸醌类物质的含量和季节、叶位、同一叶的不同部位、同一部位的不同轴面和不同 位置都存在差别且有一定的规律。有意思的是这两种物质在多数情况下是相互排斥的, 一般不会同时存在在同一种植物体内,只有少数几个种是例外。如:A.mutabilis, A.elgonica(Reynolds和Nich011s,1986)。Reynolds(1990)报道,在他研究的芦荟属 植物中,芦荟甙的含量在所有的个体中是比较稳定的。但相比而言,似乎高那特芦荟甙 的存在更具有分类学意义(Beamount等,1984;Groom和Reynolds,1987)【24l。 13.7常用的鉴别反应 A.与碱的显色反应 羟基葸醌类能溶解于碱溶液中,而显红色或紫红色,加酸后颜色消失,若再加碱又 显红色。葸酚、蒽酮、二葸酮类必须被氧化成蒽醌后,才会呈阳性反应。 由于游离葸醌羟基的位置不同,产生的颜色不同,例如有两个互为邻位酚羟基的’l, 2一二羟基葸醌显紫色,1,2,4.三羟基蒽醌显紫红色;互为对位的一酚羟基(1,4一二羟 基葸醌显紫色,1,4,5,8一四羟基葸醌显蓝色),凡是葸醌环的两侧各有一个a一羟基 或此旺一羟基只有间位羟基,如1,8.二羟基葸醌显红色(芦荟甙就属此类),1,3,8一 三羟基蒽醌显橙红色。蒽醌母核上各有一个或D羟基的,如1一羟基蒽醌、2一羟基蒽醌 显橙红色,可利用这种性质来定性和定量。 B.Bomtrager’s反应 取样品粉末少许于试管中,加碱液数毫升,振摇后过滤,得红色的滤液,加盐酸酸 化后,溶液转为黄色,加乙醚2mL,振摇后静置分层,乙醚层显黄色,分取醚层于另 一试管中,加碱液振摇,水层显红色,显示羟基葸醌类成分存在。 C.与醋酸镁反应 芦荟甙能与0.5%醋酸镁(MgA02)的醇溶液生成稳定的橙红色络合物。取样品粉 末的乙醇浸出液于试管中,加入醋酸镁甲醇液,加热片刻,即可显色。此反应也可在滤 纸上进行,即将生药的乙醇浸出液滴于滤纸上,干后喷雾醋酸镁甲醇液,加热片刻即显 色。