植物源性植物的化学成分及生物活性的研究进展

植物源性植物的化学成分及生物活性的研究进展

芦笋是百合科多年生多年生植物。它是自然赐予人类的仙丹草。目前使用的有300多种芦笋，主要是库拉西藤、木立藤、好望角藤和开普藤。少量用途如肥皂、芦苇、金叶藤、芦苇等。1保健、休闲领域取得的进展芦荟原产地是非洲大陆热带沙漠及地中海沿岸地区,有文字记载的是在3400多年前,在金字塔木乃伊棺木里发现的纸莎草故书上,最早且明确地记载着芦荟的药效.唐朝中期芦荟传到中国,我国的广东、广西、福建、辽宁等省进行了引种栽培.芦荟作为一种天然药用植物,已经拥有几千年的发展历史.尤其在最近几十年,在国外,尤其是少数发达国家,对芦荟的研究和开发利用速度大大加快.其应用范围不仅局限于初级的护肤保湿化妆品、洗涤用品、保健食品、饮料、茶、酒、菜等范围,而且已涉入到医学领域.对人体免疫力的提高、各种胃肠消化道溃疡、便秘、糖尿病、脑心血管疾病、妇科病、皮肤病及一些疑难病症都有明显疗效.近几年,科学家又发现其具有抗癌作用而且对艾滋病有一定的疗效,国际医学论文已发表很多.芦荟的药品、保健品不断推出,芦荟原料及其制品在1997年全世界营业额已突破650亿美元大关(国际芦荟科学协会IASC报道).日本从50年代开始种植芦荟,到了80年代才有芦荟产品问世,而且价格很高.韩国也用了15年左右的时间,才形成规模生产.美国是当今世界上芦荟产业化最发达的国家之一.其最大特点是从种植、加工生产、销售到基础科研实行“一条龙”,使芦荟的产品质量得到很好的控制,还为芦荟产品的开发、应用提供了可靠的理论依据.1997年,我国芦荟原料及其制品销售总额大约几十亿人民币,其中的一亿元为国内芦荟产品.中国的芦荟种植及产品开发尚处于起步阶段,距世界水平相差甚远,其开发应用潜力很大.1998年,国家科技部在北京召开了第二届中国芦荟产业发展研讨会,指出:我国未来5~8年内,芦荟产业规模将达10亿美元,可种植面积6万亩,辽宁沈阳宝岩生物科技发展有限公司芦荟种植园园区占地100亩,建有33栋温室,其深加工多种产品远销国内外.2含量和加工方法对芦荟原素的化学成分的影响芦荟的化学成分十分复杂,据有关研究资料报道,到目前为止被测知的化学成分已超过160种.其化学成分又常因产地不同和品种不同而在成分的数量方面表现出差异性.不同的保存条件和加工方法,对芦荟的化学成分也有很大影响,其化学成分主要有六大类:2.1芦荟大黄素茯苓蒽醌类化合物是芦荟有机活性成分中的最主要部分,包括芦荟大黄素甙(Aloin),也称芦荟素、芦荟大黄素(Aloe-emodin)、芦荟大黄酚(Chrysophanal)、蒽酚(Anthranol)等20余种,其中芦荟大黄素甙是最基本的成分之一,它在芦荟中大量存在,不很苦,有致泻作用,但致泻性较弱,只有当芦荟大黄素甙被氧化后,即转化为芦荟大黄素时,不但其苦味增加,而且致泻功能也明显增强.芦荟大黄素能促进大肠部位蠕动,而对小肠无影响,发挥其刺激性泻下作用,该作用对便秘和痔疮有特殊疗效,特别是对老年性便秘,治疗效果明显.2.2芦荟多糖的免疫作用芦荟所含有糖类主要指包括葡萄糖、甘露糖、以及由它们组成的多糖.芦荟叶肉中的粘性物质主要成分为甘露聚糖.据有关资料报道[10,11,12,13,14,15],芦荟多糖对癌症和艾滋病的防治都有一定作用,它主要是通过提高人体免疫功能而发挥作用的.2.3芦荟叶的氨基酸据测定,以干物质计算,在芦荟叶片中蛋白质含量约为9.5%左右.经水解后可产生19种氨基酸,其中有些氨基酸如精氨酸、亮氨酸、苏氨酸、赖氨酸等是人体不能合成的、必须通过食物供给的必需氨基酸.而芦荟叶汁中的各种氨基酸含量的组成却比较平衡,因此芦荟被人们誉为21世纪最有希望的保健食品.芦荟的根、茎、叶中还含有多种有机酸,据测定,在芦荟叶汁中已检出的有机酸有琥珀酸、柠檬酸、异柠檬酸、乳酸等,这些有机酸大多是与钾、钠、钙等离子或生物碱结合,以盐的形式存在.2.4有机哌等微量元素的研究芦荟的植株含有各种矿物质如钾、钠、钙、镁等大量元素,还含有锌、铜、钡、锗等微量元素,研究表明,芦荟中的锗元素是以有机态的形式存在的.从芦荟叶汁中提取的抗癌剂A(羟已基锗三氧化物),对于肺癌、肝癌、子宫癌、白血病、肝硬化等都有神奇的效果.芦荟中的有机锗在国外被称为21世纪的救世锗.2.5生物活性化合物分析结果表明芦荟叶汁中含有多种维生素,即维生素A、B1、B2、B6、B12、C、D2、D3、E和H等,还含有一些维生素和金属离子化合物的生物原刺激物质,这种物质具有增强组织生化过程的作用.2.6提高人体抗感染能力目前已从芦荟叶汁中检出的酶有淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶、植物凝血素等,植物凝血素是由蛋白质和碳水化合物组合而成,它可以附在人体细胞上,刺激细胞内部反应,促进细胞生长与分裂,加快受伤组织康复和愈合,它还有增强淋巴细胞功能,提高人体抗感染能力.3芦笋的广告3.1芦荟苦素和芦荟大黄素茯苓芦荟中的蒽醌类化合物大多具有杀菌、抑菌、消炎、解毒、促进伤口愈合等作用.研究发现芦荟苦素和芦荟大黄素甙均具有杀菌、消炎作用.芦荟的杀菌、消炎功能能有效地消除粉刺、痤疮,在临床上用于治疗多种炎症,疗效显著.3.2芦荟大黄素茯苓芦荟具有健胃和缓泻的功效,主要是因为芦荟含有芦荟大黄素甙、芦荟宁、芦荟咪酊等有效成分具有健胃和缓泻的功能,起着增进食欲和大肠缓泻作用.芦荟大黄素甙是含蒽醌配糖体的衍生物,具有健胃作用,在肠管中放出芦荟大黄素,发挥刺激性泻下的作用,主要作用部位在大肠,对多种便秘有明显的治疗作用.3.3芦荟的药养作用芦荟的抗癌功效不只因为芦荟中含有多种维生素和矿物质,还含有我们尚不熟悉的抗癌物质.研究发现,芦荟中含有的粘稠物质——芦荟凝胶质具有很强的抗癌作用.日本著名的医学家添田百枝博士通过实验发现,芦荟有效成分能阻止癌因子的活动,对抗癌有效.她进一步研究发现芦荟有效成分不仅能阻止癌细胞的生长,而且也能杀死细菌,也能中和外毒素.日本铃木郁南博士用芦荟提取物——芦荟治癌素-A治疗恶性肿瘤,有效率可达76%.许多学者进一步研究发现这种抗癌性极强的物质是芦荟米嗪,被命名为芦荟素-A,是一种高分子糖蛋白,分子量为1.8万.广西中医药研究所李伟芳等对芦荟抗肿瘤活性研究发现,芦荟醇提取物及芦荟苦素能明显提高机体免疫功能,指出芦荟是一种有希望的抗癌新药.临床用芦荟治疗肝癌、胃癌、子宫癌等产生了意想不到的疗效[22,23,24,25,26,27,28].3.4芦荟的功效芦荟含有的芦荟素、芦荟苦素、氨基酸、维生素、糖分、矿物质、甾醇类化合物,具有多方面美化皮肤的效能,在保湿、消炎、抑菌、止痒、抗过敏、软化皮肤、防粉刺、抑汗防臭等方面具有一定的作用.芦荟含有多种消除超氧化物自由基的成分,如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、维生素A和B、胡萝卜素、半胱氨酸及铜、锌、锰、铁等,能使皮肤白嫩、有弹性,具有防皱和延缓衰老等作用.芦荟中所含的芦荟素、蒽醌、肉桂酸酯及豆香酸酯等对紫外线有一定的隔绝作用,芦荟胶是天然防晒成分,能有效抑制日光中的紫外线,防止色素沉着,保持皮肤白细.研究发现,芦荟具有使皮肤收敛、柔软化、保湿、消炎、解除硬化、角化、改善伤痕等作用.3.5芦荟的营养肥胖是由于不科学饮食,过多摄取高热量食品,如鱼、肉、蛋等酸性食物,使机体失去酸碱平衡,使人的体质酸性化而导致肥胖病,芦荟中含有钾、钠、钙、镁等矿物质元素,属于碱性物质,芦荟的多糖体中,六碳糖是主要成分,它本身带有强碱性,能使体液碱性化,中和体内的酸性.研究发现,芦荟不仅无毒无害,而且还能把饮食中的有害物质,特别是不必要的脂肪加以分解、排泄,因此具有减肥功效.3.6芦荟多糖治疗冠心病疾病的作用近年来,芦荟多糖在提高人体免疫力方面的作用引起了人们极大的重视,研究结果表明,芦荟的多糖质对体内任何病巢都赋予抵抗能力,以提高自身力量来对抗病菌,加快治疗效果.据报道,芦荟多糖对癌症的良好治疗作用,主要是通过提高人体免疫系统的功能而发挥其作用的.芦荟中的芦荟素、多糖质能强化心脏功能,促进血液循环,软化硬化的动脉,降低胆固醇值,扩张毛细血管,使血压正常化,对动脉硬化和高血压有一定的预防和治疗作用.芦荟还能调节和促进与几种激素相关的内分泌系统的功能.尤其AloseVers在调节胰腺的胰岛素分泌方面,有显著的促进作用,可用于预防或治疗糖尿病.4芦荟活性成分的提取与评定多年以来,国内外的研究者特别是美、日、韩三国的科学家对芦荟活性成分的提取工艺及定性、定量进行了大量的研究工作.在不断总结经验和推陈出新的前提下,现已取得了不少可贵的研究成果和宝贵经验.4.1芦法院的制备长期以来,人们一直是以芦荟胶的形式来制备芦荟活性成分的.人们最初是采取割取芦荟叶片,收集叶汁,置于锅内熬成稠膏,再倾入容器,冷却凝固而得.这里所说的芦荟胶只能说是一种粗品,用锅煮加热的方法,会将天然活性成分多数分解,因此主要用作泻下药.这种手工作坊式的方法现在已逐渐被淘汰,但在某些地方仍在采用.4.2cobcle法制备高效芦贤胶基于过去制取芦荟胶的工艺太显粗糙和落后,Cobble最先提出一种能够制取稳定透明芦荟胶的方法,即在制备过程中加入抗氧化剂、防腐剂,在芦荟胶的提取质量上有所改进.4.3芦算胶的发酵Cobble的方案虽相对于过去有了长足的进步,但在芦荟胶的制备过程中加入了大量的抗氧化剂、防腐剂和保鲜剂.经测试,对患者的皮肤有过敏反应,且其过程十分繁杂.因此,Coats对Cobble的工艺提出了改进方案,与Cobble方案相比,其不同之处在于:加入乙醇溶液作为防褪色剂,同时降低了氧化剂的浓度及用量.Coats的方案虽然对Cobble作了改进,但其大体思路基本相同.在他们的方案中仍存在着诸多弊病:(1)均未对芦荟黄色叶汁加以收集处理,这将直接导致皮肤过敏现象的发生,并将严重影响芦荟胶的品质;(2)均采取了加热和氧化等过程,但加热会加速有效成分的降解,而氧化则可能导致有效成分的氧化;(3)均未体现对矿物质、有机酸等非活性成分的含量及活性成分相对分子质量的控制;因此,他们制出的芦荟胶在成分、色泽、品味、稳定性及浓度等方面都有较大变化,无法定量控制剂量,这无疑给使用带来极大的随意性和不确定性.4.4carrsyntm主要活性成分美国McAnalley教授领导的Carrington实验室经过多年的研究,分离出一种经过冻干后不再降解的活性粘多糖CarrisynTM,并且证明它就是芦荟的主要活性成分.分离提取CarrisynTM的工艺过程可简述为:将芦荟叶洗净去皮,磨碎成浆,除去纤维质,醇沉,离心过滤,冷冻干燥等几步.由于McAnalley将芦荟活性成分进行了极为重要的定性、定量分析,因此他们实验所得的芦荟粘多糖CarrisynTM具有极高的应用价值,目前已获得美国FDA的批准,作为一种生物制剂广泛用于治疗胃肠道、免疫类、癌症、艾滋病等疾病,并取得了惊人的医疗效果.但CarrisynTM仍是一种多糖的混合物,其中可能存在中性多糖、酸性多糖和糖蛋白.4.5芦清除c国内,提出了新的提取稳定芦资本主义的新方法,提出了新的提取稳定芦贤维的方案,提出了新的提取稳定芦贤维的方法,提出了新的提取稳定性的方案.Coats在总结以往经验和McAnalley的工作之后,也逐渐认识到加热和氧化的方式可能会严重影响芦荟胶的品质.他同时认为,在McAnalley的冷处理方法中,将芦荟表皮除去,可能会导致存在于芦荟表皮中的活性成分的丧失.他认为芦荟表皮附近的区域仍含有高活性的多糖物质.于是Coats又提出了一套新的提取稳定芦荟胶的改进方案.Coats的新方法芦荟胶的改进之处在于使用了整片芦荟叶,产量有明显提高,生物活性增强并在一定时间内稳定.5沿线国家合作开发芦荟产业的产出将进入世界领先水平目前,国外芦荟的产业发展十分迅速.国际芦荟科学协会IASC的统计数字显示,1997年全球芦荟原料及制品的年销售额已突破650亿美元.专家预计,未来几年世界范围内的芦荟相关产业的产值将超过上千亿美元.世界各国都争相启动芦荟产业化的进程,而这其中美、日、韩等发达国家的芦荟研究处于世界领先水平.5.1其他产业合作美国的芦荟产业兴起于70年代,其中具有相当规模的芦荟公司有十几家,它们已成为美国芦荟产业的龙头企业.这些大公司在芦荟的制品中获取了丰厚的利润,这又为芦荟产品的继续开发提供了充足的经费,促进了对芦荟的深入研究,从而进一步推动了芦荟产业的迅速发展,形成了良性循环,使得美国的芦荟产业能够深入有序地发展.著名的Aloecorp公司、永久芦荟公司都是美国芦荟产业的佼佼者,它们都拥有几百公倾的芦荟种植基地,在芦荟的种植加工、产品开发领域都拥有世界上最先进的技术和设备,其销售网络已遍布全球,年均销售额都在十几亿美元以上.Aloecorp公司在德克萨斯州拥有120公倾的芦荟基地,其开发的芦荟产品已相当成熟,在世界各地均有销售.与Aloecorp公司相比,有著名芦荟专家BillCoats加盟的永久芦荟公司也实力雄厚,其芦荟种植面积在150公倾以上,并且已拥有“去皮芦荟凝胶”、“常温稳定化芦荟”等专利.而McAnalley教授领导的Carrington实验室,则在芦荟的提取研究方面一直处于世界领先水平,他们对芦荟多糖在医疗上的应用进行了长期系统的研究,并获得了丰富的成果,现已申请了有关芦荟多糖应用研究的多项专利.他们还开通了网上直销业务,使世界各地的用户能够通过网络,快速而直接地得到芦荟的各种产品和服务.5.2阿劳埃曼喃的活性日本的芦荟产业仅次于美国,尤其是对其特有品种——木立芦荟的研究和产业化也相当成功.另外,日本国内还成立了跨行业的芦荟协会,政府也在鼓励发展芦荟产业,现在芦荟在日本几乎家喻户晓,家庭种植芦荟已非常普遍,许多人亲切地称芦荟为“植物医生”.20世纪70年代以来,日本学者以日本特有的木立芦荟为主,进行了许多卓有成效的研究.日本九州大学的Yagi教授早在1977年就发现了一种具有抗肿瘤的物质——阿劳埃曼喃(Aloemannan);爱知县癌病中心研究所的邻木郁男士发现了具有强力抗癌、消炎作用的阿劳克汀A和B(alocutinA&B);日本东北大学药学部曳野宏教授领导的研究小组和近大学东洋医学研究所林辉明的研究小组共同发现的降低血糖作用的阿劳勃朗A和B(arboranA&B).另外,日本著名芦荟研究专家添田百枝还发现了三种重要的活性成分,她于1970年在《东邦医学会杂志》上以《关于芦荟的抗肿瘤研究》为题发表了自己的论文,并引起了极大的轰动.这三种成分是:具有抗癌解毒作用的阿劳米嗪(Alomicin)、抗菌、抗霉作用的阿劳埃汀(Aloetin)、可治疗烫伤和胃肠溃疡的阿劳埃乌罗辛(aloeulcin).添田百枝虽然没有搞清楚这三种活性成分的结构,但她通过小鼠试验已证明这三种活性成分具有非常突出的生物活性.韩国的芦荟产业也相当发达,已拥有数十家专营芦荟制品的公司,并在美国建立了跨国公司,主要生产芦荟化妆品、芦荟饮料等,其产品也很畅销.汉城是国际芦荟科学协会亚洲分部的所在地.5.3种植、加工及应用现状我国从80年代开始引进试种和研究开发芦荟,在芦荟热的影响下,近几年发展很快.据不完全统计,全国芦荟种植面积约有1.2万亩,分布较广,其中云南元江4600亩,海南3000亩,四川600亩,福建约200亩,辽宁、新疆、宁夏、甘肃、山东、山西、河南、内蒙古、吉林、黑龙江均有种植.栽培品种主要有库拉索芦荟、木立芦荟、中华芦荟、皂质芦荟等.芦荟作为新兴产业,在我国的种植、加工及应用的开发研究,前一段时间明显落后于国外,但最近几年有了长足的发展.据不完全统计,1998年初我国已有30多种以芦荟为