綠原酸(chlorogenic acid)是一種從雙子葉植物(如忍冬葉、咖啡豆、向日葵)的葉和果實分離得到的酚類,也是許多中草藥(如杜仲、金銀花、茵陳等)及中藥復方制劑抗菌消炎、清熱解毒的主要活性成分,目前已成為中草藥制劑質(zhì)量控制的主要指標之一。中草藥是中華民族幾千年文明的瑰寶,是我們炎黃子孫的驕傲。千百年來,我們的祖先運用中草藥及其復方制劑在防病治病方面取得了異常豐富的臨床經(jīng)驗,留下了一大批醫(yī)藥名著。近些年,由于西藥的泛濫,病原微生物的變異及抗藥性也取得了長足的“進步”,于是,人們重新將目光投向了中草藥。特別是在人們?nèi)找娉缟刑烊弧o污染食品的“后抗生素”時代,中草藥以其獨到的優(yōu)勢逐漸受到人們前所未有的青睞,中草藥中有效成分的提取工藝、作用機理、應用研究也重新成為醫(yī)藥界追逐的熱點,并逐漸成為動物營養(yǎng)界研究的一大方向。
一、 綠原酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 綠原酸是植物體在有氧呼吸過程中經(jīng)莽草酸途徑產(chǎn)生的一種苯丙素類化合物。它是一種由咖啡酸(caffeic acid)與奎尼酸(雞納酸,quinic acid,即1-羥基六氫沒食子酸)縮合而成的縮酚酸,異名咖啡鞣酸,化學名3-O-咖啡?崴(3-O-caffeoylquinic acid),分子式為C16H18O9,分子量:345.30,半水合物為針狀晶體,110℃時變?yōu)闊o水化合物,易溶于水、乙醇、丙酮,微溶于乙酸乙酯,常溫下呈淡黃色固體。
植物中綠原酸的生物合成包括了一系列的酶促反應。在酶的催化下,葡萄糖轉(zhuǎn)化成莽草酸(shikimic acid),后者再轉(zhuǎn)化成苯丙氨酸,最后經(jīng)合成酶作用得綠原酸。
二 、綠原酸的分布 綠原酸在植物中分布廣泛,從高等雙子葉植物到蕨類植物均有報道,但含量較高的植物不多,主要存在于忍冬科忍冬屬(Lonicera)、菊科蒿屬(Artemisia)植物中,其中包括杜仲、金銀花、向日葵、咖啡、可可樹。 植物的不同品種、發(fā)育階段、同一植株的不同部位、存放時間、生長環(huán)境等均能影響植物中綠原酸的含量。以杜仲為例:葉中綠原酸的含量高于皮中含量數(shù)倍之多;用不同干燥方法對綠原酸含量的影響研究中,用陰干、曬干、直接烘干所測綠原酸含量分別是2 .21%、2. 17%和2 .24%;鮮葉綠色含綠原酸3 52%,放置1年后,葉色棕綠,綠原酸含量為2 47%。
三 、綠原酸的提取方法 由于綠原酸是極性較強的有機酸,易溶于醇、水,難溶于氯仿、乙醚,因此綠原酸的提取方法較多,有醇(甲醇、乙醇)溶法、水提醇沉、醇提鉛沉、石灰乳沉淀法及聚酰胺柱層析法等。下面介紹幾種提取方法。 醇溶法:先用氯仿進行連續(xù)提取至流出液呈無色;再改用95%工業(yè)乙醇提取,提盡綠原酸;將所得乙醇提取液減壓濃縮成浸膏,與干凈細沙拌合后,用熱水提取數(shù)次,使綠原酸轉(zhuǎn)溶于水中,棄去殘渣;所得水溶液用乙醚萃取,進一步除去脂溶性雜質(zhì);向脫脂后的水溶液中加入飽和無機鹽溶液,至沉淀完全,并稍有過量為止。此時,水中的綠原酸與金屬離子結(jié)合生成不溶性鹽;用離心分離法分離出沉淀并除去沉淀中的金屬離子后,將所得濾液用有機溶劑萃取數(shù)次,回收溶劑,得綠原酸粗品,經(jīng)分步結(jié)晶和重結(jié)晶等方法精制,即得綠原酸純品,得率約為0.5%。 水提醇沉法:采用水為溶劑,加熱煮沸提取,但相應地增加其他水溶性成分如蛋白質(zhì)、多糖、鞣質(zhì)等雜質(zhì),可用傳統(tǒng)的醇沉法除去。醇沉過程中伴隨吸附和包夾,致使綠原酸有不同程度的損失。提取水提液中綠原酸時,分次醇沉比一次醇沉所得產(chǎn)品純度高;當乙醇濃度最終為90%時,一次醇沉的損失率比分次醇沉較大。 水提石灰乳沉淀法:在待測物水溶液中,加石灰乳使綠原酸生成鈣鹽沉淀,用稀酸分解,提取物中綠原酸得率較低,可能因為綠原酸是酯類,被強堿水解所致。 雖然許多研究者對綠原酸含量的測定方法進行了研究或評述,在分析、測定過程中不乏采用層析方法,但各種方法均有其不完善之處,難以分離出全部綠原酸并得到純品(不包括綠原酸異構(gòu)體)。
四 、綠原酸的測定方法 同樣,綠原酸的含量測定方法有許多種。由于許多物質(zhì)同綠原酸分子結(jié)構(gòu)相似,同存于一種藥材或制劑中。因此在進行含量測定時常難以分離。常用分析方法有紫外分光光度法(UV)、高效液相色譜(HPLC)法等。這些方法要么難以完全分離待測物質(zhì),要么易受干擾,或者分析時間長、效率低,F(xiàn)在在中藥成分分析中開始采用一種新技術(shù)即高效毛細管電泳(HPCE) 技術(shù)。它具有高分離效率、分析時間短、進樣量少、低檢測限和重現(xiàn)性好等特點。但由于在中藥材的成分分析中才剛應用,效果如何還有待評價。下面介紹一種檢測方法。 1. 標準曲線的繪制 精密稱取綠原酸標準品80mg,用95%乙醇溶解,轉(zhuǎn)移到250ml容量瓶中,加95%乙醇到刻度,混勻。精密吸取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0ml到250ml容量瓶中,加95%乙醇到刻度,混勻,此為標準系列溶液。在330nm處測定吸光度,以綠原酸標準品的濃度為橫坐標,以其吸光度為縱坐標繪制標準曲線,并求出相應的回歸方程。 2. 樣品中綠原酸含量的測定 (1)提取液的制備 準確稱取中草藥提取物樣品各1.0835g,置于250ml錐形瓶中,量取約50ml95%的乙醇溶解樣品,并置于85℃的恒溫水浴箱中,回流4h。放置、冷卻至室溫,過濾,然后加95%的乙醇將提取液定容于250ml容量瓶,待用。 (2)含量測定 準確吸取樣品提取液5ml于25ml容量瓶中,加95%的乙醇稀釋到刻度,得到待測樣品液。以95%的乙醇作空白,在330nm處測定吸光度,由標準曲線計算出待測樣品液濃度。 3. 回收率的測定 準確稱取中草藥提取物樣品0.20g,分別加入一定量的綠原酸標準品,按上述操作方法進行,用紫外分光光度法測定吸光度,得出綠原酸含量,根據(jù)回收率公式計算出回收率,重復6次。 用紫外分光光度法測定綠原酸含量,相對標準偏差較小,結(jié)果重現(xiàn)性好,精密度高。
五 、綠原酸的作用機理 1.對透明質(zhì)酸酶及葡萄糖-6-磷酸酶的抑制作用 透明質(zhì)酸梅(HAase)是裂解粘多糖的酶之一,可催化透明質(zhì)酸(HA)的分解,關(guān)系到血管系統(tǒng)的通透性和炎癥反應。HA是由糖醛酸和乙酰氨基葡萄糖組成的一種粘多糖,具有多種功能,如治愈創(chuàng)傷,使皮膚潤濕健康,潤滑關(guān)節(jié)和防止炎癥等。從狹葉紫錐花(Echinacea amgustifolia DC)根的乙酸乙酯提取物中發(fā)現(xiàn)3,5-二咖啡?崴(朝鮮薊酸)和綠原酸有較強的抑制HAase激活的作用。 動物體外的研究證明,綠原酸能不可逆地抑制葡萄糖-6-磷酸酶的水解作用,降低肝糖原的分解并減少外源葡萄糖的吸收。動物體內(nèi)的研究證明,使用綠原酸可以降低由使用胰高血糖素引起的(肝糖分解造成的)高血糖峰值。因此,綠原酸可以降低血糖水平,提高肝臟葡萄糖-6-磷酸和肝糖原的濃度。 2.自由基的清除及抗脂質(zhì)過氧化作用 綠原酸抑制前列腺素代謝中脂氧化酶活性,抑制維生素A的氧化,保護腎上腺素免受氧化,抗維生素A酸(retinoic acid)5,6-環(huán)氧化的生物活性,綠原酸甲酯和二咖啡?崴峥梢种凭粒體和微粒體脂質(zhì)過氧化。 綠原酸和3,5-二咖啡?崴釋儆谛》肿踊衔,能與過氧自由基快速反應,因此它們是潛在重要的生物抗氧化劑。其可能的抗氧化機制為:兒茶酚類(catechols)部分作為過氧自由基接受氫原子供體,繼而轉(zhuǎn)化成低活性產(chǎn)物。因此,它們可終止鏈自由基反應。 3.抗癌變作用 綠原酸是植物代謝中的一種重要物質(zhì),也是促佛波醇酯活性腫瘤的抑制劑。近來,日本學者研究了杜仲茶的變異原性抑制作用(Antimutagenicity)與杜仲葉所含的綠原酸、京尼平甙、京尼平甙酸等抗變異原性成分有關(guān),揭示了杜仲茶對腫瘤的預防具有重要意義。 4.預防心血管疾病 綠原酸是咖啡中一種主要的酚類化合物。日常引用咖啡的人每日攝取量為0.5—1g。綠原酸和咖啡酸在體外是抗氧化劑,因此可能對預防心血管疾病有作用。 5.抗菌、抗病毒作用 綠原酸和異綠原酸對多種致病菌和病毒有較強的抑制和殺滅作用。綠原酸有利膽、降壓、抗菌、消炎及升高白細胞、顯著增加胃腸蠕動和促進胃液分泌等藥理作用。
六 、 綠原酸及中草藥制劑在動物飼料中的作用 到目前為止,尚沒有單一綠原酸添加劑用于動物飼料的研究報道。大部分報道集中于中草藥及其提取物(含多種成分)對動物生產(chǎn)性能的影響,且主要是杜仲(葉)。 日本高橋試驗證實,杜仲飼料添加劑有良好的飼養(yǎng)效果。他們在人工養(yǎng)殖的蟮魚餌料中添加2.5%的中國產(chǎn)杜仲粉。試驗結(jié)果表明,杜仲飼料添加劑能提高蟮魚肌肉強度, 降低肌纖維粗度,提高肌膠原蛋白含量,降低體脂肪含量,從而改善蟮魚肉的烹調(diào)風味。羅慶華(2002)將杜仲葉粉添加于鯉魚飼料中投喂鯉魚30天,其血清抗體效價、白細胞的吞噬活性均顯著提高;罹ザ竞蟠婊盥室裁黠@提高,且試驗組鯉魚食欲要好于對照組,其生長速度快于對照組,說明杜仲葉粉既可提高鯉魚的營養(yǎng)價值,又可使肌肉更鮮嫩并可加快鯉魚的生長速度。 王介慶(1988)在AA蛋雞和本地蛋鴨的飼料中添加0.5%杜仲飼料添加劑,試驗結(jié)果顯示,試驗組比對照組蛋雞開產(chǎn)期提前10d,產(chǎn)蛋率提高6%,試驗組比對照組蛋鴨開產(chǎn)期提前8d,產(chǎn)蛋率提高8%。 王于東(1997)用杜仲葉喂牛,日增重提高6.3%,飼料利用率提高10.2%,經(jīng)濟效益提高12.8%。王介慶(2001)以杜仲提取液飼喂斷奶仔豬和獺兔,使仔豬增重率提高28.6%,料耗降低17.3%,獺兔提高日增45.9%并提高了毛皮的質(zhì)量。 總之,綠原酸具有廣泛的抗病毒、抗菌功能,且毒性和副作用較小,不容易引起病原微生物的耐藥性,因此可被廣泛用作食品、化妝品和飼料的抗病原添加劑。大量實踐充分證明,中草藥飼料添加劑代替抗生素作動物抑菌促生長劑是完全可行的,不但可以獲得良好的防病、抗病和促生長效果,而且還解決了抗藥性和藥殘問題。發(fā)展天然中草藥飼料添加劑替代抗生素類飼料添加劑,生產(chǎn)天然、安全、健康的動物性食品對于我國飼料工業(yè)和畜牧業(yè)以及人類健康都具有重大意義。 |