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百合鱗莖中酚類化合物及藥理活性研究進展*

2024-01-09 04:51李潤根
昆明學院學報 2023年6期
關鍵詞:鱗莖酚類類化合物

于 鑫,李潤根

(1.宜春學院 化學與生物工程學院,江西 宜春 336000;2.宜春學院 生命科學與資源環境學院,江西 宜春 336000)

百合是國家衛生部首批公布的藥食同源植物,是深受市場歡迎的藥食同源養生品.研究[1-3]證明百合及其相關制劑具有廣泛的臨床應用,《中國藥典》2020年版收載的含百合中藥成方制劑共11劑[4],從國家市場監督管理總局官網(https://www.samr.gov.cn/)查詢含百合或百合提取物的已注冊保健食品現有47種.

百合鱗莖主要的化學成分包括皂苷類、酚類、生物堿類和多糖類等[5],其中酚類化合物是百合重要的藥用成分.現代藥理研究表明[6,7],其具有廣泛的藥理活性,具有抗氧化、抑菌、抗炎、抗病毒、抗腫瘤、抑制二肽基肽酶-IV(dipeptidyl peptidase-IV,DPP-IV)活性、調節脂質代謝等功效.周中流等[8]從藥用百合卷丹鱗莖中分離得到的酚類化合物和甾體皂苷都有較好的抗氧化活性,且酚類化合物抗氧化能力較甾體皂苷更強.靳磊等[9]研究表明野生細葉百合鱗莖多酚類物質對多種自由基均具有一定的清除能力,其抗氧化能力顯著強于常見抗氧化劑蘆丁.徐倩等[10]研究證明岷江百合中酚酸類、苯丙素及其衍生物的存在可能是其抗氧化活性強的原因之一.這些研究說明百合鱗莖酚類化學物質可能在抗氧化過程中發揮著重要作用.

目前,胡兆東[2]、羅林明[6]、粟倩[11]、劉鵬[12]等分別對百合鱗莖中各類化學成分及藥理作用進行歸納整理并總結,高淑怡[13]和羅林明[14]等對藥用百合植物鱗莖的甾體皂苷成分進行了文獻總結,但未見對百合主要活性成分——酚類物質,及其具體藥效成分與活性關系的總結報道.本文就前人研究百合的酚類成分種類及其潛在的藥理作用進行總結,以期為百合功能食品的開發、藥用價值的深入研究提供參考.

1 百合鱗莖中酚類化合物的種類

酚類物質是植物中最重要,分布和研究最廣泛的次生代謝物質之一[15,16].酚是羥基與芳烴核(苯環或稠環)直接相連形成的有機化合物,含有一個以上酚羥基的芳香族化合物統稱為多酚[17].其種類復雜,至今還沒有一種完善的分類體系[18],根據酚類化合物結構,董科(2019年)等[19]將其分為類黃酮類、酚酸類、芪類和鞣酸類;Beya(2021年)等[20]將其分為4大類:酚酸類、黃酮類、二苯乙烯類和木酚素類.酚類化合物也是百合鱗莖的主要活性成分之一,主要分布在鱗莖、莖和葉等部位[21,22],目前從百合鱗莖中已分離出的酚類化合物包括黃酮及其苷類、酚酸甘油脂類、酚甘油類糖苷、酚類糖苷、苯丙素蔗糖酯類和單體酚酸類,6大類化合物.

1.1 黃酮及其苷類(Flavonoids and glycosides)

黃酮及其苷類化合物是酚類化合物中分布最廣的一類化合物,同時也是在植物中廣泛分布的次生代謝產物[10].目前已從百合鱗莖中分離鑒定了20種黃酮及其苷類化合物(表1).

表1 百合鱗莖中的黃酮及其苷類化合物

圖1 化合物5分子結構式

Chen等[23]采用活性成分追蹤分離的方法,使用70%甲醇回流提取,依次用石油醚、三氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇萃取,硅膠柱色譜分離、純化的方法從藥百合(L.speciosumvar.gloriosoides)新鮮鱗莖分離出4個已知的黃酮苷類化合物1-4,以及新的黃酮類化合物5(圖1) (2019年),并且發現該新的化合物5具有抗呼吸道合胞病毒(RSV)活性.靳磊等[9]采用乙醇超聲提取,D-101大孔樹脂純化,高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)檢測法從細葉百合(L.pumilum)中得出8種單體化合物6-13,其中楊梅酮(7)和表兒茶素(12)在細葉百合鱗莖中含量相對較高.Jin等[24]采用酸化甲醇溶液超聲提取,HPLC方法從宜昌百合(L.leucanthum)、蘭州百合(L.davidiivar.unicolor)和岷江百合(L.regale)3種百合的干燥鱗莖粉末中分別得出8種單體化合物6-13.焦灝琳等[25]以野生卷丹(L.lancifolium)鱗莖為材料,采用HPLC法測定多酚組分,得出8種化合物8、10-12和14-17.之后李玲等[26]在干燥卷丹百合(L.lancifolium)鱗莖分離鑒定出同一種化合物8,并且發現化合物8有一定的抗腫瘤作用.王婷婷[27]在5種百合中檢測出5種黃酮類物質8-10、12和13,并且發現表兒茶素(12)等是百合中起抗氧化作用的主要活性化合物.Han等[28]采用HPLC法,從百合(L.browniivar.viridulum)鱗莖乙醇提取物(Lb-EE)中分離鑒定出化合物9、10、18.Obmann等[29]從山丹百合(L.pumilum)酸水提取物中得到化合物19-20.

研究發現單體化合物6-13在百合鱗莖中廣泛分布,百合中的黃酮類化合物具有抗病毒、抗炎、抗氧化、抗腫瘤等活性.

1.2 酚酸甘油酯類(Phenolic glycerides)

目前已從百合鱗莖中分離鑒定了14種酚酸甘油酯類化合物(表2).

表2 百合鱗莖中的酚酸甘油酯類化合物

Shimomura等[30]采用甲醇加熱提取,三氯甲烷以及正丁醇萃取結合反復硅膠和羥丙基葡聚糖凝膠(Sephadex LH-20)柱色譜分離的方法,從天香百合(L.auratum)新鮮鱗莖甲醇提取液的三氯甲烷萃取部分中分離鑒定出化合物酚酸甘油二酯21-23,在正丁醇部位中分離鑒定出化合物酚酸甘油單酯24和25,其中21(圖2)和24(圖3)均為新化合物(1987年),這5種化合物后來在野百合(L.brownii)中也被發現[31].化合物25的順式結構29和反式結構30在卷丹百合(L.lancifolium)干燥鱗莖中分離得到[8].趙康宏等[32]采用高效液相色譜串聯四極桿飛行時間質譜法(high performance liquid chromatography-quadrupole-time of flight-mass spectrometry,HPLC-Q-TOF-MS)對龍牙百合鮮樣中的酚類化學成分進行分析,鑒定出6種化合物21、23、26、27、31和32,百合干樣中檢測出26、31-32,且發現1-O-咖啡酰-3-O-對香豆酰甘油酯(26)在鮮龍牙百合以及卷丹百合(L.lancifolium)鱗莖粉末中含量相對較高[32,33].Ma等[34]采用甲醇超聲提取,活性追蹤分離,硅膠柱色譜初步分離,中壓液相色譜法(medium pressure liquid chromatography,MPLC)、制備型高效液相色譜(preparative high performance liquid chromatography,Prep-HPLC)分離純化的方法,從百合(L.browniivar.viridulum)鱗莖干燥粉末中分離得到22和28兩種化合物,并且發現22和28具有顯著的抗炎活性.Luo等[35]采用熱乙醇回流提取,經D101大孔樹脂色譜,結合高效逆流色譜(High-speed counter-current chromatography,HSCCC)方法從卷丹(L.lancifolium)干燥鱗球中有效分離出7種化合物21-27,同時發現化合物21-27均有抗氧化活性.Zhou等[36]采用生物活性追蹤法對百合鱗莖甲醇提取物進行分離,從卷丹(L.lancifolium)分離出7種酚類化合物21-25、33、34,發現其中21、34兩種化合物均有較強的RSV抑制活性.百合中的酚酸甘油酯類化合物具有抗氧化、抗炎、抗病毒等活性.

百合鱗莖中含有的酚酸甘油酯類化合物個數較少,且目前研究的百合品種相對較少.

圖2 化合物21分子結構式

圖3 化合物24分子結構式

1.3 酚甘油類糖苷(Phenolic glycerol glucosides)

目前已從百合鱗莖中分離鑒定了13種酚甘油類糖苷類化合物(表3).

表3 百合鱗莖中的酚甘油類糖苷類化合物

Shimomura等[37]從岷江百合(L.regale)新鮮鱗莖甲醇提取物正丁醇可溶部分中,經反復在硅膠和Sephadex LH-20柱色譜分離,制備薄層色譜(preparative thin layer chromatography,Prep-TLC)純化,得到35和36兩種新化合物(1988年),并分別被命名為regaloside A、B.同時Shimomura等[38]從湖北百合(L.henryi)分離得到新的化合物37(1988年),命名為regaloside C.Shimomura等[39]還從麝香百合(L.longiflorum)的新鮮球莖中分離出新的酚甘油類糖苷38、39和44(1989年),命名為regaloside D、F和E.Mimaki等[40]采用甲醇提取,反復硅膠、Sephadex LH-20柱色譜、Prep-HPLC、Prep-TLC分離純化的方法從寬葉天香百合(L.auratumvar.platyphyllum)的新鮮鱗莖中得到新的化合物41和47(1989年),命名為regalosideH和I.Sashida等[41]從曼尼百合(L.mackliniae)新鮮鱗莖的甲醇提取液中得到10個化合物35-43和46,并分別命名為RegalosideA、B、C、D、F、G、H、J、K、L,其中regaloside J、K、L為新化合物(1991年).Munafo等[42]采用半制備反相高效液相色譜(semipreparative reversed-phase high performance liquid chromatography,Semipre-parative RP-HPLC)法,從麝香百合(L.longiflorum)鱗莖中分離得到5種化合物,其中化合物41和42第一次在麝香百合(L.longiflorum)中發現.李保利等[43]采用硅膠柱色譜、凝膠色譜及高壓制備色譜等方法從L.lancifolium中分離出7種化合物,其中45為新化合物(2021年).

圖4 Regaloside母核結構[44]

百合鱗莖中含有的酚甘油類糖苷類化合物目前已經分離出regaloside A到regaloside M總共13種化合物,圖4是regaloside的基本母核結構.

1.4 酚類糖苷(Phenolic glycosides)

目前已從百合鱗莖中分離鑒定了4種酚類糖苷類化合物(表4).

Hong等[45]從百合(L.browniivar.viridulum)干燥鱗莖乙醇回流提取液中分離出3個酚類糖苷48-50,并且發現這3個化合物均具有抗炎等活性.Zhou等[46]采用硅膠、Diaion HP-20大孔吸附樹脂、十八烷基硅烷鍵合硅膠(ostade-cylsilane,ODS)柱色譜方法細葉百合(L.pumilum)鱗莖甲醇回流提取物中分離得到一種新的酚苷51(圖5)(2012年).

表4 百合鱗莖中的酚類糖苷類化合物

圖5 化合物51分子結構式

1.5 苯丙素蔗糖酯類(Phenylpropanoid sucrose esters)

目前已從百合鱗莖中分離鑒定了23種苯丙素蔗糖酯類化合物(表5).

Shimomura等[47]采用甲醇提取的方法,將正丁醇萃取部分經硅膠、Sephadex LH-20柱層析進一步分離,從紅花美麗百合(L.speciosumvar.rubrum)新鮮鱗莖中得到7個化合物52(圖6)-58.Shoyama等[48]使用丙酮提取、Sephadex LH-20反復層析的方法從麝香百合(L.longiflorum)新鮮鱗莖中得到化合物52、53、72.Sashida等[41]采取熱甲醇提取,正丁醇萃取,經硅膠、SephadexLH-20凝膠、Dialon HP-20大孔吸附樹脂反復柱色譜初步分離,利用HPLC或Prep-TLC再繼續分離純化的方法,從曼尼百合(L.mackliniae)新鮮鱗莖中分離得9種化合物62-70,其中66-70是新的化合物(1989年),62[49]在毛百合(L.dauricum)中也被發現.Mimaki等[49]在毛百合(L.dauricum)鱗莖中發現了化合物73.Mimaki等[50]通過Diaion HP-20、硅膠、Sephadex LH-20柱色譜方法從美麗百合(L.speciosum)新鮮鱗莖中分離出一個新的化合物74(1991年).Shimomura等[37]采用熱甲醇提取,三氯甲烷、正丁醇萃取,硅膠和Sephadex LH-20柱色譜分離,Prep-TLC純化的方法,從湖北百合(L. henryi)的新鮮鱗莖提取液正丁醇部分分離鑒定出59-61、714種化合物,其中59、60兩種化合物在麝香百合(L.longiflorum)鱗莖中也被發現[51].Kim等[51]研究發現化合物59和60表現出DPP-IV抑制活性.目前已報道的相關化合物種類還很少,同時有關苯丙素蔗糖酯類化合物的藥理作用研究目前還鮮見報道.

1.6 單體酚酸類(Monomeric Phenolic acids)

目前已從百合鱗莖中分離鑒定了10種單體酚酸類化合物(表6).

周中流等[8]采用乙醇加熱回流提取、大孔樹脂吸附、反復硅膠柱色譜的方法從卷丹(L.lancifolium)干燥鱗莖中提取分離出化合物75和84;Jin等[24]從渥丹(L.concolor)、岷江百合(L.regale)、宜昌百合(L.leucanthum)、蘭州百合(L.davidiivar.unicolor)4種百合中都分離出3種化合物76-78.之后李玲等[26]發現化合物75、76均有一定的抗腫瘤活性.Wang等[52]采用高效液相色譜-二極管陣列檢測器(high-performance liquid chromatographywith photodiode array detector,HPLC-PAD)、高效液相色譜-質譜聯用(highperformance liquidchromatography-mass spectrometry,HPLC-MS)技術從蘭州百合、平陸百合、龍山百合、龍牙百合、宜興百合、東北百合中分離出化合物76-81.其中香豆酸是最主要的酚酸類物質(57.3~476.3 μg/g),其次是丁香酸(18.6~320.4 μg/g),并且發現丁香酸(80)是百合中起抗氧化作用的主要活性化合物之一[27].孫澤晨[53]從3種百合鱗莖提取物中分離出來4種單體酚酸化合物.林美妤等[54]利用超高效液相色譜-四極桿-飛行時間質譜(ultra-high performanceliquidchromatography-quadrupole-timeofflight-mass spectrometry,UPLC-Q-TOF-MSE)技術對百合的化學成分進行定性分析,鑒定出5個單體酚酸類化合物.百合中的單體酚酸類化合物具有抗腫瘤、抗氧化等活性.單體酚酸是百合鱗莖酚類化合物中主要活性成分之一,在百合中分布較廣泛.

表6 百合鱗莖中的單體酚酸類化合物

2 百合鱗莖中酚類化合物藥理作用

2.1 抗氧化

百合中酚類化合物抗氧化效果顯著[5].張瑞軍等[55]研究發現百合多酚類物質含量與DPPH自由基清除力、銅離子還原能力、金屬螯合能力呈極顯著(P<0.01)正相關,推測多酚類物質對百合抗氧化活性有重要作用.Luo等[35]發現酚酸甘油酯類化合物21-27均對ABTS,DPPH自由基具有不同程度的清除作用,其中化合物26抗氧化能力最強.并且研究表明苯環上羥基的數量增加可以增加自由基清除活性,而且單酚結構中額外的一個甲氧基可以增加化合物的抗氧化能力.王婷婷[27]研究發現單體酚酸類化合物丁香酸(80)和黃酮類化合物表兒茶素(12)等是百合中起抗氧化作用的主要活性化合物.許麗璇[56]研究發現從百合粉末中提取的黃酮類化合物對豬油的氧化有明顯的抑制作用,同時發現百合黃酮類化合物的抗氧化效果比抗壞血酸和檸檬酸稍強.張昊等[57]研究表明在試驗濃度范圍內,山丹鱗莖總黃酮對超氧根離子、DPPH、羥自由基3種自由基的最大清除率分別為63.27%、52.83%、70.36%,并且優于BHT的清除能力.

2.2 抑菌

有研究表明百合鱗莖提取物具有抑菌活性的主要次生代謝產物為黃酮類[58].張昊[57]對山丹鱗莖中總黃酮的抑菌性進行研究,結果表明對白色念球菌、白色葡萄球菌等9種菌均產生不同程度的抑制作用.其對白色葡萄球菌的抑制活性最好,最低抑菌質量濃度(MIC)為 10 mg/mL.杜娟等[59]研究顯示香水百合總黃酮提取液對金黃色葡萄球菌MIC為 0.587 5 mg/mL,對大腸埃希氏菌MIC為 2.350 0 mg/mL.上述結果顯示,百合黃酮類成分對革蘭氏陽性病原菌、革蘭氏陰性病原菌、致病真菌以及植物病菌有一定的抑制作用,特別是對金黃色葡萄球菌等具有很好的抑菌效果,值得進一步開發利用,具有抑菌活性的黃酮種類及其作用機理也有待進一步研究.

2.3 抗炎

百合中酚類化合物通過抑制炎癥因子表達等達到抗炎的作用.Ma等[34]發現酚酸甘油酯類化合物22和28對脂多糖(LPS)誘導的RAW264.7巨噬細胞產生的NO具有顯著抑制作用,IC50值分別為9.12±0.72 μM 和12.01±1.07 μM.同時對PGE2,IL-1β,IL-6和TNF-α等多種促炎細胞因子具有抑制作用,以及下調誘導型一氧化氮合酶(iNOS)和環氧化酶-2(COX-2)的蛋白水平,可能通過抑制NF-kB p65亞基的核易位,抑制MAPKs通路,發揮抗炎作用.Han等[28]發現Lb-EE能夠抑制LPS刺激的RAW264.7細胞產生NO,并降iNOS、COX-2和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等炎癥基因的mRNA表達水平,激活NF-κB信號通路發揮抗炎作用,并且發現Lb-EE中的黃酮類化合物9、10、18是其發揮抗炎作用的重要活性成分.Hong等[37]發現酚類糖苷類化合物48-50均對LPS誘導的RAW264.7巨噬細胞產生的NO具有較弱的抑制作用.

2.4 抗病毒

百合酚類化合物有抗RSV的潛力.Chen等[23]發現黃酮類化合物具有抗RSV病毒活性,其IC50值為 2.9 μg/mL,選擇指數(SI)為30.9;Zhou等[36]研究發現酚酸甘油酯類化合物21和34具有明顯的抗病毒活性,RSV的IC50值分別為9.7和 7.4 μg/mL,SI值分別為14.9和24,化合物5、21和34均與被批準用于治療人RSV感染的藥物利巴韋林的藥效相當.

2.5 抗腫瘤

百合具有抗腫瘤活性.李玲等[26]發現化合物8、75、76均有抗腫瘤活性,其中單體酚酸類化合物75對胃癌HGC-27細胞增殖具有明顯的抑制作用,質量濃度為 100 μg/mL 時抑制率高達79.90%.說明了百合中單體酚酸化合物75有潛在治療腫瘤的作用,但具體抗腫瘤機制還需進一步深入研究.

2.6 抑制DPP-IV

百合中的苯丙素蔗糖酯類化合物59、60具有一定的DPP-IV抑制活性.研究表明,抑制DPP-IV活性可有效治療Ⅱ型糖尿病,Kim等[51]研究發現化合物59、60對DPP-IV的IC50值分別為 46.19 μM 和 63.26 μM,并且研究表明通過糖部分連接的聯苯丙素比與甘油或甘油基葡萄糖苷連接的苯丙素能更有效抑制DPP-IV活性,說明這兩種化合物具有潛在的降血糖作用.

2.7 調節脂質代謝

百合通過調節脂質合成及氧化分解、調節腸道微生物群落等途徑調節脂質代謝.解王晶[33]研究結果顯示卷丹百合鱗莖多酚(LBP)可以有效降低由油酸(OA)誘導的HepG2細胞內的脂質積累,改善細胞內由脂質變性引起的氧化應激以及線粒體膜電位的下降.并且在高脂飲食(HFD)的小鼠肝臟中發現,LBP通過下調脂肪生成基因(SREBP-1c,FAS、ACC1、SCD1)的表達,同時上調脂質氧化基因(SRBI、HL、PPARα、CPT-1)的表達,抑制了脂質的生物合成促進了脂肪的氧化分解,從而抑制了由HFD誘導的高脂小鼠體內脂質的積累.

3 小結與討論

目前已從百合鱗莖中采用硅膠柱色譜分離、純化等方法,分離到至少84個酚類化合物,它們各具有一定的抗氧化、抑菌、抗炎、抗病毒、抗腫瘤、DPP-IV抑制活性、調節脂質代謝等廣泛藥理活性.在藥理作用研究中,部分酚類化合物在抗炎(18、22、28)、抗RSV(5、21、34)、抗氧化(26、80、12)、抗腫瘤(75)等方面顯示了較好的活性,具有先導化合物潛力.

多酚類物質對百合抗氧化活性有重要作用,其中部分酚類化合物有較好的抗氧化能力,可作為天然抗氧化劑被開發利用.百合中黃酮類化合物具有多種生物活性,其中百合的抑菌活性集中在總黃酮提取液中且抑菌效果較好,針對抑菌活性,有必要對提取液中起作用的具體活性成分以及作用機制深入研究.

但百合中的酚類成分的藥理藥效研究仍處在初級階段,其具體作用機制及物質基礎尚不清楚,尤其是藥物作用途徑與靶點等方面,還有多數有潛力的化合物藥物作用途徑與靶點尚不清楚等問題,因此還有待于進一步開展深入研究,充分發揮百合酚類化合物的潛力.

文中總結了10余種百合植物鱗莖中所含的酚類化合物,但《中華人民共和國藥典》 (2020)中規定的藥用百合只包括卷丹、百合和細葉百合3種,作為國家衛生部首批藥食同源品種之一,除這3種食用百合外,岷江百合和宜昌百合[60,61]等其他百合種類是否適合入藥,有待論證.

另外,百合等藥用植物生產時往往出現嚴重的連作障礙,連作障礙產生的原因主要是作物根系分泌物引起自毒作用和土壤病原菌增加,有益微生物減少.探究并鎖定自毒物質、有益菌和土壤病原菌種類至關重要.但自毒物質[62]及生物菌肥[63]等栽培措施對其酚類等活性成分的種類、含量的影響如何,其他的栽培措施等對其藥物活性成分的影響如何,均需進一步研究.

本文通過對百合鱗莖酚類化合物相關文獻進行查閱分析,綜述了百合中已被提取發現的多種酚類活性成分及其藥理作用,進一步為含有百合酚類物質的藥物、保健食品或各類型功能性產品的開發提供理論依據,對于提高百合的整體利用率,深度開發百合資源并提升其價值有重要意義.

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