檸檬苦素的性質及其生物活性研究進展

張 貝，馮衛華，曾曉房，白衛東，于立梅

（1.廣東中興綠豐發展有限公司，廣東河源 517000；2.仲愷農業工程學院輕工食品學院，廣東廣州 510225）

檸檬苦素的性質及其生物活性研究進展

張 貝1，2，*馮衛華1，2，曾曉房1，2，白衛東1，2，于立梅1，2

（1.廣東中興綠豐發展有限公司，廣東河源 517000；2.仲愷農業工程學院輕工食品學院，廣東廣州 510225）

檸檬苦素類化合物是一類高度氧化的含呋喃環三萜類化合物，主要存在于蕓香科和楝科植物中，葉柄花科和苦木科等亦有，具有抗癌、抗氧化、抗病毒、降低膽固醇、防止動脈粥樣硬化、鎮痛催眠、消炎抑菌、殺蟲等生物活性，在醫學和農業領域有廣闊的開發利用前景。主要對檸檬苦素類化合物的結構、生物活性及臨床作用的最新研究進展進行綜述。

檸檬苦素類化合物；化學結構；生物活性

Abstract：Limonin is a compound of highly oxidized triterpenoids，which is containing furan rings.Mainly in the Rutaceae and Meliaceae families，and also in family Ptaeroxylaceae and Simarubaceae.This kind of compound has anti-cancer，antioxidant，antiviral，cholesterol lowering，atherosclerosis prevention，analgesia，hypnosis，anti-inflammatory，antibacterial，insecticidal and other biological activities.It has broad prospects for development and utilization in medicine and agriculture.In this paper，the recent advances in the structure，biological activity and clinical effects of citrate derivatives are reviewed.

Key words：limonin；chemical structures；biological activities

檸檬是蕓香科柑橘屬的主要品種，富含VC、檸檬橙和鈉元素等，經常食用具有防止消化不良、降脂、預防腫瘤和改善血液循環等功效，因此檸檬也被稱為世界上最有藥用價值的水果之一[1]。檸檬苦素屬三萜類物質，具有獨特的生物活性，是植物次生代謝的產物，主要存在于蕓香科植物中，而且檸檬產生苦味的主要原因也是檸檬苦素的作用[2]。目前，人們對檸檬苦素的研究主要集中在蕓香科植物各種屬及不同部位檸檬苦素的提取工藝、含量、抑菌活性、抗氧化性及其在食品工業應用等方面[3-4]，檸檬苦素和其他檸檬苦素類化合物可作為農作物的殺蟲劑、拒食劑、生長調節劑，而這些檸檬苦素類化合物還可提高其他生物殺蟲劑和常規殺蟲劑的效果[3-4]。目前，我國對于檸檬苦素的研究還處于初級階段，對其生理活性和開發利用的報道甚少，遠遠落后于國際水平，而檸檬苦素所能發揮的市場潛力及其應用前景非?？捎^，所以開發檸檬苦素具有十分重要的現實意義。

1 檸檬苦素結構及其性質

檸檬苦素類化合物（Limonoids） 是一系列含呋喃環的三萜類化合物，是具有高度生物活性的植物次生代謝產物。以苷元和糖苷2種形式存在，目前已經發現了300余種檸檬苦素化合物，其中檸檬苦素配基化合物（苷元）39種，中性物24種，酸性物15種，分布以種皮中最高，其次是種籽和汁囊[5]。經研究表明，檸檬苦素的分子式為C26H30O8，分子量為470.53[6]。1841年，首次分離得到檸檬苦素，20世紀60年代Arigoni D等人[7]用化學和X射線衍射的方法確認了檸檬苦素（Limonin）的結構，1989年首次發現檸檬苦素類化合物以糖苷的形式存在[8]。檸檬苦素的結構很不穩定，通常在加工過程中就會造成結構變化及失活。主要影響因素有光照、溫度及pH值，在強酸及強堿狀態下不穩定，易發生水解生成糖和苷元。pH值在5～7時相對穩定，pH值大于10時即分解為檸檬酸；在溫度超過45～80℃，檸檬苦素的降解率依次升高，溫度80℃時每天的降解速率是45℃時的1.5倍[9]；同時暴露在空氣中，與光和空氣接觸時間越久，其穩定性越差，生物功能活性也會更差。

檸檬苦素結構見圖1。

圖1 檸檬苦素結構

2 檸檬苦素類化合物生物合成途徑

檸檬苦素類化合物是在植株莖的篩管部位由醋酸和甲羥戊酸等結合形成諾米林前體，以諾米林為起始物，由檸檬苦素類群、醋酸酯類群、異常根辛類群、卡拉敏群4條合成途徑，經奧巴叩酮和奧巴-叩酸等中間產物最終合成檸檬苦素、醋酸檸檬苦酯、異常根辛、卡拉敏等諸多產物。而由于柑橘的品種不同，導致合成途徑也有很大不同。莖部合成的諾米林向葉、果實、種子等部位移動，產生檸檬苦素類似物，以D環開環形式代謝，在葉、果實、種子等部位不能合成。在果實的成長后期至成熟期，以D環開環形式存在的檸檬苦素類似物基團與配糖體結合，這種配糖體只在果實和種子中進行合成[1]。

3 檸檬苦素類化合物的生物活性及臨床作用

3.1抗癌作用

大量研究證明，柑橘屬植物果皮及種子中的檸檬苦素具有抗癌作用。1989年國外學者用檸檬苦素類似物用于豚鼠活體試驗，發現檸檬苦素類似物具有激活體內主要解毒酶谷胱S-甘肽轉移酶（GST）的作用，通過誘發GST活性來抑制苯丙比（BP）、二甲基苯丙蒽（DMBA）、氧化偶氮甲烷（AOM） 這些致癌因子，抑制腫瘤細胞生長從而具有抗癌作用。檸檬苦素類似物主要通過抗自由基作用、直接抑制癌細胞生長、抗癌因子3個途徑達到抗癌作用。研究表明，檸檬苦素和諾米林對鼠的肝臟及小腸第1階段細胞色素P450酶系和第2階段GST的活性有很大影響。Kelly C等人[11]用雄性Wister大鼠喂酸飼AIN276飲食，結果發現，陽性對照組是喂飼含3-甲基膽蒽的飲食對照組（一個已知的細胞色P450和GST的觸誘導劑），且二者對肝臟和小腸的細胞色素P450同功酶沒有顯著影響，而GST活性依賴性增加，并且有顯著性的量效關系。進一步證明了檸檬苦素類似物是解毒酶GST的誘導劑[10]。張娟娟等人[12]用MTT（四氮唑）比色法定量測量檸檬苦素與抗癌藥物對肝癌細胞的細胞毒活性和細胞增殖情況，繪制出肝癌細胞的生長曲線，結果顯示檸檬苦素對SMMC-7721（人肝癌細胞株）細胞增殖的抑制作用呈劑量時效依賴關系。隨著檸檬苦素濃度的增大，對SMMC-7721（人肝癌細胞株）的抑制作用隨之增強；并隨著檸檬苦素作用時間的增加，對細胞增殖的抑制作用增強。Lam L K T等人[13]研究發現，化合物黃柏酮（7）、諾米林（11）、異黃柏酮酸（24）、檸檬苦素（34） 和宜昌素（60） 可明顯激發肝和小腸黏膜上GST活性。進一步研究證明化合物（35）可明顯激發肝臟和小腸GST的活性，且呈量效相關，這一結果證明了檸檬苦素類化合物是解毒酶GST的誘導劑。Lam L K T等人[14]研究表明，諾米林（11）和檸檬苦素（34）可抑制苯并芘的致癌作用。Tanaka T等人[15]研究表明，檸檬苦素（34） 和黃柏酮（7）可顯著降低結腸腺癌的發生，認為檸檬苦素類化合物可用于預防人類結腸癌。

3.2 抗真菌活性

Amason J T等人[16]研究三萜類化合物對真菌的抑制效果時發現，諾米林酸（15）、檸檬苦素（34） 和Limonol（36） 等檸檬苦素類似物對Puccinia arachidis均具有一定的抑制效果。在這3種物質中，檸檬苦素（34）的抑菌效果最好，但是A，B環的開裂抗菌活性降低，3種化合物抗菌活性均不如洋椿苦素。李赤翎等人[4]研究驗證，檸檬苦素類似物對食品常見微生物 （大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和蘇云金桿菌等）的最低抑菌質量分數均為3%，對蠟樣芽孢桿菌的最低抑菌質量分數為6%，對沙門氏菌的最低抑菌質量分數為12%，對真菌的抑制效果很好；在酸性條件下，抑霉菌的效果要比酵母菌好。羅水忠等人[5]用不同濃度的檸檬苦素對微生物的抑菌試驗表明，質量濃度為1.0 g/L的檸檬苦素對枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌有較強的抑制作用；0.5 g/L的檸檬苦素對枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌有較弱的抑制作用。趙維民等人研究發現，降解型檸檬苦素Calodendrolide（74）、梣酮 （77）、9β-hydroxyfrax-inellone（78）、isofraxinellone（79） 均有抑制 Cladospo-rium cucumerinum生長的作用，并認為呋喃環是檸檬苦素類化合物抗菌的必要藥效團。

3.3 鎮痛抗炎

據國外報道顯示，檸檬苦素類似物對中樞神經系統有刺激興奮的作用。將其作為飼料添加劑（200 mg/kg）喂飼小鼠，發現小鼠的睡眠時間比對照組減少了50%。Zhao W M等人[17]以30，100 mg/kg的檸檬苦素對小鼠進行喂灌給藥，發現檸檬苦素具有顯著的鎮痛、消炎作用。趙陸華等人[18]采用小鼠福爾馬林試驗和扭體試驗，觀察到了檸檬苦素的鎮痛作用；通過小鼠耳廓腫脹模型和角叉萊膠致大鼠足腫脹模型，也觀察到了檸檬苦素的抗炎作用；減少扭體次數，能顯著抑制二甲苯致小鼠耳廓腫脹和角叉萊膠致大鼠足腫脹程度。由此可得出，檸檬苦素類似物具有鎮痛抗炎作用。

3.4 抗氧化活性

Ank B K等人[19]通過對柑橘中11種活性物質的抗氧化活性試驗研究發現，在較低濃度下，檸檬苦素類似物對β-胡蘿卜素-亞油酸體系產生自由基的抑制率不足7%；在DPPH體系中，檸檬苦素和檸檬苦素苷對自由基的清除率分別僅為0.50%和0.25%；試驗還證明了檸檬苦素能夠防止低密度脂蛋白的氧化。Yu J等人[20]研究表明，檸檬苦素和諾米林的抗氧化活性隨柑橘組織和品種的不同而異，檸檬苦素和諾米林的活性約是VC的2.9～8.3倍；檸檬苦素類化合物糖苷通過對超氧陰離子的清除作用，能夠阻止癌細胞生長和誘導癌細胞凋亡，抑制人體成神經細胞瘤（SH-SY5Y）的發生，并且諾米林酸糖苷的活性與VC相當。C D Sun等人[21]采用β-胡蘿卜漂白法測定檸檬苦素和諾米林的抗氧化性，結果表明，檸檬苦素與等量VC相比具有很高的抗氧化活性，且抗氧化活性顯著高于諾米林。

4 展望

檸檬苦素及其類似物所具有的生物活性還有待開發，除了目前已有部分研究的抗氧化性、抑菌性及抗癌性等，還有作為生物拒食劑、抗瘧疾等許多功效有待開發。我國作為柑橘屬農產品產量大國，對于柑橘副產物的利用方面還有待提高，在生物制劑及食品藥品方面都有較廣闊的發展前景。檸檬苦素類物質的功能活性已成為國內外研究熱點，有必要對該化合物進行更加深入系統的研究。

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Advances on Properties and Biological Activities ofLimonoids

ZHANG Bei1，2，*FENG Weihua1，2，ZENG Xiaofang1，2，BAI Weidong1，2，YU Limei1，2
（1.Guangdong Zhongxing Green Fung Development Co.，Ltd.，Heyuan，Guangdong 517000，China；2.Light Industry Food College，Zhongkai University of Agriculture and Engineening，Guangzhou，Guangdong 510225，China）

TQ914.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.09.047

1671-9646（2017） 09b-0069-03

2017-06-27

廣東省揚帆計劃項目“檸檬精深加工及副產物綜合利用科技創新團隊”（2015YT02H049）。

張 貝（1994— ），女，在讀碩士，研究方向為食品安全與加工。

*通訊作者：馮衛華（1968— ），女，博士，副教授，研究方向為食品安全與加工。