苎麻属植物黄酮类化合物研究进展

肖呈祥，崔国贤，孙敬钊，曹 诣，张小龙，白玉超

(湖南农业大学苎麻研究所，长沙410128)

苎麻属(BoehmerianiveaL.Gaudich)植物在中国广为分布，储量丰富，现存已建圃保存的有16个种、5个变种［1］。我国是栽培种苎麻的起源地，其韧皮纤维是纺织原料中的上品天然纤维。苎麻属植物自古以来即为中药配方，其中它们的多种重要药用功能和黄酮类化合物有紧密关系。目前，国内还没有系统地开展苎麻属植物黄酮类化合物生物活性和药效机理的研究，也未开展培育药用苎麻的育种研究。现对苎麻属植物黄酮类化合物的种类与功能，提取、纯化和检测工艺等方面的研究现状进行综述，以为进一步开发利用苎麻药用价值提供科学依据。

1 苎麻属植物黄酮类化合物的种类

黄酮类化合物是指以C6－C3－C6碳骨架为母核，连有多种官能团的一大类化合物的总称。黄酮类化合物存在于多种植物中，据目前统计总数约有8000个;由于母核上连接的羟基、甲基等取代基的数量和位置不同导致种类丰富，其大多在植物体内以糖苷的形式存在，少数以游离体形式存在。

苎麻属植物叶、茎、根都含有黄酮类化合物。目前已经报道的有11种，主要集中在苎麻叶和根两个部位，与多糖形成糖苷［2～10］。已经确定了结构的如表1所示。

表1 苎麻属植物黄酮类化合物种类

2 苎麻属植物黄酮类化合物的功能

历来苎麻属植物的根作为中药成分，其性甘、寒;归心、肝、膀胱经;功用为凉血止血，清热安胎，利尿，解毒;主治血热妄行所致的咯血、吐血、血淋、紫癜、胎动不安、小便淋沥、痈疮肿毒、虫蛇咬伤等。

20世纪70年代以来，我国医学上对苎麻叶和根的化学成分和药理作用进行了研究。现代研究表明，在苎麻叶、根提取液中，其活性成分主要包括有机酸、生物碱、黄酮类物质等，其中黄酮类化合物种类丰富，作用突出。早期盛忠梅等人通过离体子宫观察实验，研究得出苎麻根黄酮提取液对怀孕子宫具有抑制作用，对未怀孕的子宫机能具有兴奋作用［11］。最近有研究发现，槲皮素对乙肝表面抗原(HBsAg)的抑制率达到64.3%。郭姗姗等通过体内外抗乙肝病毒实验，发现一枝蒿总黄酮在体外能抑制HBsAg、HBeAg的分泌和乙肝病毒DNA复制，在体内能抑制鸭血中的HBsAg、HBeAg分泌和乙肝病毒DNA复制，效果很明显［12］。邵立军研究表明，苎麻提取物具有抑制病毒复制的作用［13］。

除此以外，黄酮类化合物依靠其4位羰基、2、3双键以及3位或5位羟基而具有抗氧化和清除自由基的能力［14，15］。这类化合物也被应用在治疗心血管系统疾病方面，主要作用是抗心肌缺血、抗心律失常、降血脂、抗心绞痛等。在临床上，黄酮类化合物还具有抗炎作用。也有研究发现，黄酮类化合物具有明显的抗癌、抗肿瘤作用，但因为结构复杂，作用位点多，不同黄酮类化合物具有不同的作用机理，如大豆异黄酮具有抑制某些癌细胞系的生长和增殖的作用。关于黄酮类化合物的镇痛作用和降血糖的作用也有研究。

3 苎麻属植物黄酮类化合物生物合成途径

黄酮类化合物生物合成研究兴起于对花朵颜色遗传方面的研究，随后，对黄酮类化合物碳骨架形式方面的化学推测逐渐展开。1957年左右，示踪元素技术被应用于研究这类问题，找到了生物合成黄酮类化合物的某些细节。目前，研究者们大致认为莽草酸途径和多酮化途径共同参与了黄酮类化合物的生物合成，3个丙二酰辅酶A和1个香豆酰辅酶A通过生物合成组成了黄酮基本骨架。实验证明，3个丙二酰辅酶A来源于多酮化途径并通过环化作用生成黄酮类化合物骨架A环，B环来自香豆酰辅酶A。香豆酰辅酶A是通过苯丙氨酸和酪氨酸(源自莽草酸途径)为前体合成的。参与生物合成过程的相关酶有肉桂酸－4－羟化酶、对－香豆酸辅酶A连接酶、苯丙氨酸解氨酶，此外还有酚酶和甲基转移酶等。之后3个丙二酰辅酶A和1个香豆酰辅酶A通过查耳酮合成酶的作用产生查耳酮，查耳酮异构酶的作用下形成黄烷酮，黄烷酮在各种酶的作用下合成其他黄酮类化合物［16］。

4 苎麻属植物黄酮类化合物的提取工艺研究

常见的从植物中提取黄酮类化合物的方法在苎麻属植物黄酮提取应用中不多，目前有报道的主要是下列提取方法。

4.1 乙醇加热回流法

乙醇穿透植物细胞能力强，毒性较小，价格便宜，国内大多采用乙醇溶液浸提植物中的黄酮类化合物。贺波等以“华苎4号”苎麻叶为原料，采用此法通过单因素和正交试验得出该法的最佳工艺:乙醇浓度70%，料液比1∶60，提取时间1.5h，提取温度80℃，提取1次，黄酮得率为3.76%［17］。

4.2 酶辅助提取法

黄酮类化合物大多包含在细胞内，通过酶解法将细胞壁或细胞膜破坏使其释放出来，最大效率地提取分离。此法更为温和，提取率相对较高，成本低廉。但酶法对酶解温度、酶解时间和溶液的pH值有严格要求。刘朝霞等人用纤维素酶对苎麻叶进行预处理，通过单因素和正交试验找到提取的最佳工艺为:酶解pH值5.0，酶解后在乙醇浓度70%，料液比1∶20，提取温度70℃，提取时间2.0h，提取2次的条件下，得到苎麻叶总酚酸最佳提取率为0.05%，影响提取率4个因素的顺序为提取时间＞料液比＞酶解pH＞提取温度［18］。

4.3 超声波提取法

超声波产生空化作用可以破坏细胞膜，这样有助于黄酮类化合物的释放与溶出，同时超声波使提取液不断震荡，加速了溶质扩散，此外超声波热效应有利于水溶作用，有效缩短了提取时间。贺波等以“华苎4号”苎麻叶为原料，采用此法通过单因素和正交试验得出该法的最佳工艺:超声功率60W，乙醇浓度70%，料液比1∶30，提取时间30min，提取温度60℃，提取1次，黄酮得率为4.94%。相比有机溶剂提取法，黄酮类化合物的提取率和提取效率都大大提高，同时提取成本却降低了［19］。

5 苎麻属植物黄酮类化合物的分离纯化工艺研究

黄酮类化合物的分离纯化方法很多，主要原理是根据化合物极性和吸附性差异，利用吸附层析分离;由于分子大小的差别，采用凝胶层析分离;根据黄酮类化合物酸性强弱的不同，利用pH萃取法分离。目前应用较多的分离纯化方法主要是聚酰胺、硅胶和葡萄糖凝胶柱层析、液滴逆流层析、梯度pH萃取等。在苎麻属植物黄酮类化合物分离纯化中主要采用柱层析法、高效液相色谱法这2种方法。

5.1 大孔吸附树脂分离

常用的吸附剂有硅胶、大孔吸附树脂和聚酰胺。大孔吸附树脂的吸附原理是依靠范德华引力或生成氢键的强弱来选择，其本身多孔性结构决定它的筛选能力。这类树脂具有物理、化学稳定性高、解析条件温和、吸附性选择性好、不受无机物存在的影响，再生简单、使用周期长、节约成本，在苎麻黄酮类化合物分离纯化中有广泛的应用。贺波等利用苎麻粗提取液研究AB－8、聚酰胺、D101和S－8这4种大孔树脂静态吸附和解吸动力学特性，得出AB－8树脂综合性能较佳，有较高的吸附率和解吸率，其最佳洗脱条件为:上样液浓度为1.508mg/mL，洗脱pH值为4，70%乙醇洗脱量与树脂体积比2∶1，洗脱速率为1mL/min条件下分离完全。同时苎麻黄酮粗提取液过AB－8树脂后黄酮含量达到29.85%，是上柱前的5.3 倍［19］。

5.2 高效液相色谱法

高效液相色谱法用于黄酮类化合物的分离纯化以及定量定性分析已有许多研究，但在苎麻上应用不多。贺波利用苎麻粗提取液通过HPLC分析，最佳的HPLC流动相为水(pH=3)－甲醇(0.45∶0.55);乙酸乙酯，LH－20葡聚糖凝胶柱洗脱得到两种纯度大于90%的产物［19］。

6 苎麻属植物黄酮类化合物结构确定及检测方法研究

目前苎麻属植物黄酮类化合物的测定方法主要是化学分析法、紫外分光光度法、可见光光度法和高效液相色谱法，由于大多数黄酮类化合物分子中存在桂皮酰基和苯甲酰基交叉共轭体系，其MeOH谱200～400nm区域内存在2个紫外吸收带，即峰带Ⅰ(300～400nm)和峰带Ⅱ(220～280nm)。张贤取适量苎麻根样品溶液和芦丁标准品溶液，分别在200～400nm波长范围内全波段扫描，发现两者在216、279nm处有相同的吸收峰，且在312nm处也有相似的吸收峰，初步判定苎麻根样品液中含有黄酮类化合物。并且他利用显色反应检测出样品液中含有黄酮成分。同时利用芦丁标准品绘制浓度曲线，通过722型可见光光度仪在510nm下测定苎麻根样品液黄酮类化合物浓度［20］。

苎麻属植物黄酮类化合物结构确定可以直接利用核磁共振技术，如张贤等利用1H－NMR核磁共振数据鉴定出苎麻根中的表儿茶素、儿茶素等。也可以通过红外光谱吸收及高效液相色谱与标准品谱图对照来确定具体化合物种类。

7 苎麻属植物黄酮类化合物的研究前景

在高等植物中已提取和鉴定出的黄酮类化合物非常丰富，但苎麻属植物体内黄酮类化合物的分离与鉴定研究还处于起步阶段，仅仅找出了11个黄酮类化合物，利用先进分离和纯化手段得到单一黄酮类化合物的研究还需要深入。苎麻药用价值的开发在于阐述苎麻属植物黄酮类化合物的生物活性和药用机理，这一方面的研究工作还很有限，目前已开发的药品主要集中在保健方面，而在抗病毒、抗细菌、抗癌症方面的新药开发还未成功，因此深入研究其药用机理非常关键，以为开发苎麻特效药用产品打下基础。

虽然苎麻属植物黄酮类化合物的研究方面已经取得了一定进展，但苎麻属黄酮类化合物提取纯化工艺研究还不够。目前，提取率、提取效率、回收效果等方面较好的提取方法应用于苎麻属植物黄酮类化合物的提取中的主要有超临界萃取法和高效气液联用色谱法。随着提纯技术的发展，选择性较好的吸附剂的开发为获得纯度更高的单一苎麻属植物黄酮类化合物提供了条件。此外，在深入研究苎麻药效的同时做好苎麻药用专用品种的育种方面研究意义重大。

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