白藜蘆醇,是一種非黃酮類多酚有機(jī)化合物,是許多植物受到刺激時產(chǎn)生的一種抗毒素,化學(xué)式為C14H12O3??稍谄咸讶~及葡萄皮中合成,是葡萄酒和葡萄汁中的生物活性成分。口服容易吸收,代謝后通過尿液及糞便排出。體外實(shí)驗(yàn)及動物實(shí)驗(yàn)表明,白藜蘆醇有抗氧化、抗炎、抗癌及心血管保護(hù)等作用。
理化性質(zhì)
白藜蘆醇(3-4'-5-trihydroxystilbene)是一種非黃酮類多酚化合物, [3] 其化學(xué)名稱為3,4',5-三羥基-1,2-二苯基乙烯(3,4',5-芪三酚) [4] ,分子式為C14H12O3,分子量為228. 25。白藜蘆醇的純品外觀為白至淡黃色粉末,無味,難溶于水,易溶于乙醚、三氯甲烷、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有機(jī)溶劑,熔點(diǎn)253~255℃,升華溫度261℃。與氨水等堿性溶液可顯紅色,與三氯化鐵-鐵氰化鉀可發(fā)生顯色反應(yīng),利用此性質(zhì)可以鑒定白藜蘆醇。
天然的白藜蘆醇有順、反兩種結(jié)構(gòu),自然界中主要以反式構(gòu)象存在,兩種結(jié)構(gòu)可以分別與葡萄糖結(jié)合,形成順式和反式白藜蘆醇糖苷。而順式和反式的白藜蘆醇糖苷在腸道中糖苷酶的作用下可以釋放出白藜蘆醇。在紫外光線照射下,反式白藜蘆醇能夠轉(zhuǎn)化為順式異構(gòu)體。白藜蘆醇及其糖苷分子式見圖1。
白藜蘆醇在366nm的紫外光照射下會產(chǎn)生熒光。Jeandet等人確定了白藜蘆醇的紫外光譜特性以及它在2800~3500cm(OH鍵)及965cm(雙鍵的反式)的紅外吸收峰。 實(shí)驗(yàn)證明,只要完全隔絕光線,即使放置幾個月,反式白藜蘆醇也是穩(wěn)定的,在高pH緩沖液除外。
生物活性
抗衰老
2003年哈佛大學(xué)教授David Sinclair及其團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可激活乙酰化酶,增加酵母菌的壽命,激發(fā)了人們對白藜蘆醇抗衰老研究的熱潮。Howitz等發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以作為最強(qiáng)的沉默信息因子(silent information regulation 2 homolog1,SIRT1) 的激活劑,可模擬熱量限制(calorie restriction,CR)抗衰老反應(yīng),參與有機(jī)生物平均生命期的調(diào)控。CR是SIRT1的強(qiáng)誘導(dǎo)劑,能增加SIRT1在腦、心、腸、腎、肌肉和脂肪等器官組織中的表達(dá),CR能夠引起延緩衰老和延長壽命的生理變化,最顯著的可延長50%。有研究已經(jīng)證實(shí)白藜蘆醇具有能延長酵母、線蟲、果蠅及低等魚類壽命的功效。
抗腫瘤、抗癌
白藜蘆醇對鼠肝細(xì)胞癌、乳腺癌、結(jié)腸癌、胃癌、白血病等多種腫瘤細(xì)胞均有顯著抑制作用。有學(xué)者通過 MTT法及流式細(xì)胞術(shù)證實(shí)了白藜蘆醇對黑色素瘤細(xì)胞有明顯的抑制作用。
有報道顯示,白藜蘆醇可以提升癌癥放射性治療,發(fā)揮“1+1>2”的效果,有效抑制癌癥干細(xì)胞的作用。但迄今為止,由于白藜蘆醇抗腫瘤機(jī)制的復(fù)雜性,研究者們尚未對其作用機(jī)制達(dá)成共識。
防治心血管疾病
流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn),“法國悖理(Frenchparadox) ” 現(xiàn)象即法國人日常攝入大量脂肪,但心血管疾病的發(fā)病率與死亡率都明顯低于歐洲其他國家的現(xiàn)象,可能與其日常大量飲用葡萄酒相關(guān),而白藜蘆醇可能是其主要的活性保護(hù)因子。研究顯示,白藜蘆醇可通過與人體內(nèi)雌性激素受體的結(jié)合調(diào)節(jié)血液中膽固醇水平,抑制血小板形成血塊粘附于血管壁,從而抑制和減輕心血管病的發(fā)生和發(fā)展,減少人體患心血管病的風(fēng)險。
其他作用
白藜蘆醇還具有抗菌、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、抗喘等一些其他生物活性。由于白藜蘆醇所具有的各種生物活性,使得白藜蘆醇備受人們的追捧。
安全性評價
國外對于白藜蘆醇的毒性實(shí)驗(yàn)作了許多報道,國內(nèi)對白藜蘆醇安全性評價的研究相對較少。有學(xué)者采用白藜蘆醇對大鼠進(jìn)行了腎毒性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)顯示盡管小鼠腎臟重量增加但對其組織沒有毒副作用。通過小鼠口服毒性實(shí)驗(yàn)對反式白藜蘆醇進(jìn)行安全性評價,其結(jié)果表明反式白藜蘆醇沒有急性毒性及遺傳毒性,在人體測試劑量范圍內(nèi)對人體沒有毒害,是可供人類食用的安全產(chǎn)品。 [3]
體內(nèi)代謝、吸收和分布
白藜蘆醇在體內(nèi)具有相對較低的生物利用度,研究表明,白藜蘆醇在小腸和肝臟內(nèi)代謝產(chǎn)物的生物利用度大約為 1%。白藜蘆醇在動物體內(nèi)代謝迅速,血漿中5min即可達(dá)到峰值。動物體內(nèi)代謝研究發(fā)現(xiàn),白藜蘆醇在鼠、豬、狗等哺乳類動物中,主要以白藜蘆醇硫酸酯化和葡萄糖醛酸苷化產(chǎn)物的形式進(jìn)行代謝。研究證實(shí)白藜蘆醇以結(jié)合型分布到哺乳類動物不同組織中,且白藜蘆醇更多地吸收分布于血流灌注豐富的器官,如肝臟、腎臟、心臟和腦。通過對白藜蘆醇在人體內(nèi)的代謝研究發(fā)現(xiàn),正常人體口服后血漿中白藜蘆醇濃度出現(xiàn)“雙峰現(xiàn)象”,而iv給藥(靜脈注射)無此現(xiàn)象;口服后血漿中白藜蘆醇代謝產(chǎn)物以葡萄糖醛酸苷化和硫酸酯化為主。直結(jié)腸癌患者口服白藜蘆醇后,左側(cè)結(jié)腸吸收低于右側(cè),并得到6種代謝產(chǎn)物白藜蘆醇-3-O-葡糖苷酸、白藜蘆醇-4′-O-葡糖苷酸、白藜蘆醇-3-O-硫酸酯、白藜蘆醇-4′-O-硫酸酯等白藜蘆醇硫酸酯及葡糖醛苷酸化合物。 [5]
主要資源植物
白藜蘆醇(Resveratrol)及其衍生物主要存在于葡萄屬、蓼屬、花生屬、藜蘆屬等21個科、31個屬的至少 72種植物中,其中包括虎杖、決明、桑樹等常見的藥用植物,以及葡萄、花生等農(nóng)作物。天然白藜蘆醇的主 要來源植物是虎杖(Polygonum cuspidatum)和葡萄(Vitis)。
虎杖屬蓼科蓼屬植物,是多年生灌木狀草本植物,主要分布于我國長江以南各省和湖北、四川等地?;⒄鹊母透o是提取天然白藜蘆醇的主要部位,天然白藜蘆醇主要以虎杖苷的形式存在于虎杖植物中,白藜蘆醇在植物中的含量很少,通過生物酵解的方法可以得到高含量的白藜蘆醇。其中,虎杖鮮根中的白藜蘆醇含量高于鮮莖,鮮葉中幾乎不含白藜蘆醇。
葡萄是葡萄科葡萄屬落葉藤本植物,我國長江流域以北各地均有種植。湖南、貴州等地野生及人工栽培的刺葡萄中的白藜蘆醇的含量比較高。白藜蘆醇在葡萄中的含量因品種的不同而有差異,不同的部位含量也不同。葡萄中的白藜蘆醇主要存在于葡萄藤、果皮與種子中,果肉中白藜蘆醇含量很少或幾乎沒有。
白藜蘆醇是有益于人類健康的非黃酮類多酚化合物,天然植物中提取的白藜蘆醇不能滿足人們對它的需求,因此,科研工作者們一直致力于研究出快速、安全的化學(xué)、生物合成方法來獲取白藜蘆醇。
轉(zhuǎn)化合成
自然界生物中的白藜蘆醇含量不高,可通過各種不同的方法轉(zhuǎn)化而來。
酸堿水解
白藜蘆醇的轉(zhuǎn)化主要是將植物中白藜蘆醇糖苷轉(zhuǎn)化為其苷元,通常采用酸水解或堿水解的方法來實(shí)現(xiàn),但酸堿水解反應(yīng)一般要求在高溫高壓條件下進(jìn)行,所需的條件劇烈,設(shè)備要求高,對環(huán)境造成一定的破壞。
生物轉(zhuǎn)化
生物轉(zhuǎn)化白藜蘆醇的方法條件相對溫和,操作簡單,因此,現(xiàn)階段一般采用酶解、微生物發(fā)酵的方法轉(zhuǎn)化白藜蘆醇。近年來酶解虎杖的研究報道很多,如利用虎杖藥材自身酶、纖維素酶、β-葡萄糖苷酶等酶解獲得白藜蘆醇。采用微生物發(fā)酵法也可大大提高中藥虎杖中白藜蘆醇的得率。有學(xué)者利用根酶菌對虎杖苷粗提物進(jìn)行液態(tài)發(fā)酵,將虎杖苷轉(zhuǎn)化為白藜蘆醇,其轉(zhuǎn)化率達(dá)到 95.8% 。
多聚體轉(zhuǎn)化
白藜蘆醇也可通過葡萄中的多聚體轉(zhuǎn)化而獲得。葡萄中的白藜蘆醇含量相對較少,但其含有一系列以白藜蘆醇為基本單位在植物體內(nèi)脫氫聚合生成的白藜蘆醇衍生物,如heyneanol A、二聚體ε-viniferin和δ-viniferin、三聚體α-viniferin、四聚體laevifonol、更高的寡聚體等。有研究表明,白藜蘆醇的衍生物具有與白藜蘆醇相似的生物活性,其中有些化合物的活性、選擇性和穩(wěn)定性甚至強(qiáng)于白藜蘆醇,這些多聚體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為白藜蘆醇,如通過調(diào)整溫度及紫外照射等條件,可刺激葡萄中白藜蘆醇的大量累積。
由于白藜蘆醇所具有的特殊的生物活性,人們對它的開發(fā)利用日益深入,在食品加工、保健行業(yè)以及醫(yī)藥領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。在保健方面,2010年美國NORTH AMERICA公司推出首款名為Nutra Resveratrol 抗衰老的飲料,被稱為“世界上功能性最強(qiáng)的飲料”。美國嘉康利(Shaklee)的天然植物萃取液VIVIX中富含白藜蘆醇活性成分,具有較強(qiáng)的抵制細(xì)胞衰老的功效,被譽(yù)為“21 世紀(jì)抗老化圣品”。近幾年,我國也出現(xiàn)了一些白藜蘆醇產(chǎn)品,如西安的 “金瑞芬膠囊”、北京 “坤美靚牌白藜蘆醇膠囊”、天津 “天獅牌活力康膠囊” 等,白藜蘆醇已被廣泛應(yīng)用到食品填加劑、飲料和化妝品等各個領(lǐng)域中。
在醫(yī)藥方面,國內(nèi)的白藜蘆醇作為藥品上市尚未見報道,而國外的專利藥品很具代表性。Pezzuto等申請了利用白藜蘆醇作為癌癥化學(xué)預(yù)防劑的成分及其應(yīng)用方法的專利。Toppo申請了用反式白藜蘆醇治療血液高膽固醇的專利,通過日常服用50~1000mg反式白藜蘆醇降低血膽固醇過多的危險,用藥形式可以為丸劑、膠囊或經(jīng)皮貼片。白藜蘆醇作為藥物開發(fā)擁有巨大的潛力?,F(xiàn)在在歐美已經(jīng)批準(zhǔn)上市的白藜蘆醇高端制劑(包括藥品及保健品)已達(dá)1000多種,其產(chǎn)品的全球使用者約為2億多人。據(jù)估計(jì),白藜蘆醇制劑的銷售在未來將形成巨大的產(chǎn)業(yè),其市場前景很被看好。
存在問題
雖然白藜蘆醇的生物活性在全球范圍內(nèi)已經(jīng)得到基本認(rèn)可,但白藜蘆醇制品在研究開發(fā)過程中仍然存在許多問題。 [3]
在原材料方面,白藜蘆醇的主要資源——虎杖集中在湖南和四川,年開采量已經(jīng)達(dá)到飽和,而虎杖的人工栽培研究雖然已經(jīng)起步,但由于技術(shù)及野生資源供應(yīng)量、栽培種植的成本等方面的原因尚未進(jìn)行大面積種植。現(xiàn)階段,白藜蘆醇的天然野生資源匱乏,這與市場的需求形成了極大的差距。 [3]
在質(zhì)量控制上,關(guān)于白藜蘆醇原料來源真實(shí)屬性的識別研究相對較少,且尚未制定出一套完整的白藜蘆醇質(zhì)量控制的法律法規(guī),因此在管理控制方面存在一定的缺陷。中藥虎杖是工業(yè)生產(chǎn)白藜蘆醇極為重要的原材料,白藜蘆醇的產(chǎn)量較高,但其中藥材的性質(zhì)在國際市場上難以得到認(rèn)可。葡萄中白藜蘆醇的含量很低,但其以安全無毒,食用歷史悠久且生物活性更優(yōu)的特點(diǎn)成為最受歡迎的白藜蘆醇天然保健品的重要原料。國際市場上,以藥食同源——葡萄為原料提取的白藜蘆醇價格遠(yuǎn)高于中藥虎杖提取來源的白藜蘆醇,其產(chǎn)品價格存在巨大差異,受市場利益驅(qū)使,存在以相對廉價的虎杖來源白藜蘆醇假冒昂貴的葡萄白藜蘆醇應(yīng)用到保健品、食品等各個領(lǐng)域中的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致消費(fèi)者的身體健康受到一定的威脅,同時也引起不同程度的貿(mào)易糾紛,這就對白藜蘆醇的質(zhì)量控制提出了較高的要求。 [3]