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没食子酸的应用

发布日期:2018/10/26 13:05:41

背景及概述[1][2]

五倍子又称文蛤、木附子、百虫仓、角倍、肚倍,为五倍子蚜虫在漆树科植物盐肤木、青麸杨或红麸杨叶子上寄生所形成的早瘿。五倍子适宜生长在温暖湿润的山区和丘陵。我国主产区集中在贵州、四川、湖北、湖南、陕西、云南等6省,这些省的五倍子产量约占全国总产量的90以上。此外,河南、甘肃、广东、安徽、浙江、江西、福建、山西等地亦产。五倍子的主要成分为单宁酸,属水解类单宁,是制取没食子酸的主要原料。

没食子酸(gallic acid,GA)又名五倍子酸,是一种天然产物化学成分,化学命名为3,4,5-三羟基苯甲酸,具有很高的药用价值。广泛存在于掌叶大黄、大叶桉、山茱萸、干屈菜、马桑、化香树、乌桕、石榴、赶黄草、阿拉伯相思树等植物中,是自然界存在的一种多酚类化合物。没食子酸又名五倍子酸、倍酸,化学名3,4,5-三羟基苯甲酸(C H O ),为白色或淡黄色针状结晶或粉末,通常是以一水合物的形式存在。

没食子单宁是没食子酸与多元醇生成的酯,容易在酸、碱、酶的催化作用下水解,生成没食子酸和多元醇,由此可制备多种与没食子酸相关的衍生物。研究者们不断发现没食子酸的药理作用,并进行了深入研究使其在临床上得到广泛应用。

应用[1]

1. 抗肿瘤作用

1)抑制肿瘤形成:肿瘤的形成是多因素、多步骤、多基因突变的过程。已知许多化学致癌物能诱发和促进肿瘤形成,而没食子酸对肿瘤形成各阶段都有预防和抑制作用。没食子酸可以抑制鸟苷酸脱羧酶(ODC)的促癌作用。

2)细胞毒作用:没食子酸能抑制和直接杀伤肿瘤细胞。用传统中医药学方法筛选抗肿瘤药物时发现,GA在IC 为4.8~13.2 ml时,对原代培养的大鼠肝细胞和巨噬细胞显细胞毒作用.对纤维母细胞和内皮细胞显示较小的细胞毒作用。

3)抑制肿瘤血管形成:新生血管形成在肿瘤的生长和转移中是至关重要的一个病理过程,而血管内皮细胞(VEC )的活化、增殖、迁移及小管形成是其关键步骤。研究发现,由于没食子酸与其他未探明提取物之间的协同或者有效的促进作用抑制肿瘤血管的生长,这些提示了一种天然且容易控制的给药方案,也为没食子酸具有抗VEC 再生提供临床依据 。

4) GA作为多酚类物质具有较强的抗氧化、抗自由基作用。氧化和自由基损伤被公认是引起细胞DNA损伤进而导致细胞恶变的重要机制之一。

5)诱导肿瘤细胞凋亡:研究报道表明GA诱导细胞凋亡的敏感性不随顺铂耐药性而改变,指出GA可能使用于肺癌的治疗,尤其是对抗肿瘤药物耐药的肺癌

2. 对肝脏的作用

我国的研究人员认为GA具有抗乙肝病毒的功效。对抗乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)和乙型肝炎病毒e抗原(HBeAg)进行实验研究,采用酶联免疫吸附检测(ELISA)技术,选择GA、云芝肝泰、乙肝冲剂和乙肝宁4种药物进行药效试验。

结果抗HBsAg的药效为GA(4.86)>(优于)云芝肝泰(5.53)>乙肝冲剂(6.11)>乙肝宁(6.66);抗HBeAg的药效为乙肝宁(3.92)>乙旰冲剂(4.87)>GA(5.48)>云芝旰(5.51);若综合评价药效指数,则抗乙型肝炎的排列顺序为GA(5.17)>乙肝宁(5.29)>乙肝冲剂(5.49)>云芝肝泰(5.52)。可见,GA是实验室筛出的抗HBsAg/HBeAg的有效药物。

3. 对血管的作用

研究了GA对鼠胸主动脉的血管作用,显示GA对用苯福林或前列腺素F(2/ )处理已收缩的完整内皮动脉具有收缩作用,而对裸露的内皮动脉,GA无血管收缩作用。用N(G)-硝基-L-精氨酸甲酯(一种NO合成抑制剂)预先处理可消除GA诱导的血管收缩作用;用吲哚美辛或BQ610预先处理不能消除GA 的缩血管作用。

在内皮裸露动脉用GA预先处理可显著减少乙酰胆碱诱导的血管松弛作用,也能降低硝普纳的血管松弛作用。这些结果显示GA诱导的内皮依赖性收缩和对内皮依赖性松弛,而不是内皮非依赖性松弛的强烈抑制作用,可能是通过抑制内皮NO 的生成。

4. 防治艾滋病

没食子单宁是由没食子酸与多元醇(如葡萄糖、奎尼酸、莽草酸等)形成的酯。没食子单宁的常见种类有:单宁酸(中国五倍子单宁)、土耳其倍子单宁和塔拉单宁等。没食子单宁往往是不同倍酰化程度的酯的混合物。没食子单宁是单宁应用于抗H IV研究的一类主要品种 。

5. 杀锥虫作用

非洲锥虫是鞭毛状原生寄生虫,可导致人畜睡眠障碍。GA对血流型和前循环型锥虫均显强效杀虫作用,且杀虫作用依赖于锥虫的数量:GA对血流型的LD50值为(46.96_+1.28)I*m,对前循环型的LD50为(30.02_+3.49) m。GA杀锥虫的作用机制研究表明,预先用SOD 和(或)过氧化氢酶处理可显著下GA诱导的杀锥虫作用。

6. 为抗炎、抑菌和抗病毒作用

研究了没食子酸的抗炎及抑菌作用,显示没食子酸对代表急性炎症的的蛋清、右旋糖苷、5一轻色胺及代表慢性炎症的甲醛所引起的实验性大鼠关节肿胀有显著的消炎作用;取一定量的没食子酸,加水研溶后加入9ml琼脂培养基中。

没食子酸对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、巴氏杆菌、链球菌均有较强的抑制作用,抑菌效果明显优于黄连素,略差于烟酸诺氟沙星。采用细胞病变法测定普洱茶中功能成分单体没食子酸的抗NDV病毒活性。结果表明,没食子酸具有抗NDV病毒活性。实验利用细胞模型探讨了没食子酸对PPAK 受体作用的影响。。

7. 降糖降酯作用

以降糖降脂活性为检测指标,研究了没食子酸对淀粉酶的影响,结果表明,没食子酸对淀粉酶有较强的抑制作用。

制备[3]

以五倍子为原料提取没食子酸的方法包括化学法和生物法,化学法主要有酸水解法和碱水解法,生物法有发酵法和酶法。

1. 化学法

1)酸水解法:单宁水溶液在加热条件下,以硫酸作催化剂进行均相酸催化反应。

一个单宁分子与n个水分子参加反应,在酸性条件下,加热水解得到一个葡萄糖(C HO )分子和"个没食子酸分子。

2) 碱水解法

单宁水溶液在碱性条件下水解,然后川酸中和酸化即生成没食子酸。

2. 生物法

1)发酵法:利用微生物在含单宁水溶液中进行发酵,以单宁中的葡萄糖作碳源,供微生物生长繁殖。微生物经诱导产生生物酶催化单宁水解。工艺流程:五倍子破碎筛分一用水浸出得到30单宁溶液一加入黑霉菌种子(在五倍子上分离培养)一发酵8~9 d一滤出没食子酸沉淀物一水洗涤一粗没食子酸一清水溶解一重结晶一成品没食子酸

2)酶法:酶法的关键是筛选、制取高效的生物酶。单宁酶为乙酰基水解酶,属于孢外诱导的酰基水解酶,能高效、专一、定向裂解单宁分子中的酯键、缩酚键和糖苷键,使之生成没食子酸。在适当条件下,多种霉菌与诱导物单宁作用,都能生成单宁酶。

一般采用的菌株为黑曲霉。工艺流程:酶种培养一发酵制酶一(加原料)水解制酸一过滤一浓缩一粗结晶一分离一脱色一次结晶一二次结晶一干燥一粉碎一成品没食子酸。

主要参考资料

[1] 柯发敏, 张开莲. 没食子酸的研究进展[D]. , 2011.

[2] 许维国. 五倍子酸药用价值的相关研究 [D][D]. 吉林大学, 2013.

[3] 赵拉. 五倍子制备没食子酸的研究进展[J]. 化学与生物工程, 2008, 25(5): 5-7.