蘿卜硫素的分離、提取、抗腫瘤活性和應(yīng)用

蘿卜硫素的分離、提取、抗腫瘤活性和應(yīng)用

長(zhǎng)期以來(lái)，人們認(rèn)為植物是人體維生素和養(yǎng)分的重要來(lái)源。在過(guò)去的五年里，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家注意到，一些植物含有富含胡蘿卜的化合物，尤其是富含胡蘿卜的蔬菜，如胡蘿卜、蘭花、椰子和菠菜。這種類型的十字花科植物屬甘草的一種變異。這是一種一級(jí)和二級(jí)植物，來(lái)自意大利。根據(jù)英國(guó)科學(xué)家1997年初的抗癌蔬菜研究，這種抗癌藥物含有大量的抗癌藥物，可以減少老鼠胸腫瘤的形成，防止致癌物質(zhì)的活動(dòng)。結(jié)果表明，英國(guó)科學(xué)家在1997年初對(duì)抗癌蔬菜進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在蘭花和布爾芽菜中含有大量的異硫氰酸葡萄糖鹽酸鹽的輔助化合物。從異硫氰酸鈉中分離出甾醇，并從蘭花中分離出具有甾醇生長(zhǎng)基因的dna物質(zhì)。將這種物質(zhì)放入各種食物和水果中（預(yù)計(jì)很快就會(huì)移植），有助于人們對(duì)癌細(xì)胞的抵抗力，降低患癌的風(fēng)險(xiǎn)。在美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的赫斯卡-韋恩斯坦實(shí)驗(yàn)室，據(jù)報(bào)道，這種異硫氰酸鹽含有大量異硫氰酸鹽，可以激活人體自身的抗癌物質(zhì)。日本農(nóng)業(yè)研究院（日本農(nóng)業(yè)研究院）還表示，異硫氰酸鹽可以防止寄生蟲細(xì)胞的遺傳因子。蘿卜硫素是葡萄糖萊菔子苷(它是芥子油苷,即硫代葡萄糖苷的一種)經(jīng)黑芥子硫酸苷酶酶解或酸水解產(chǎn)生的異硫氰酸鹽衍生物,如圖1所示,相對(duì)分子質(zhì)量為177.29,分子式C6H11S2NO.近年來(lái),癌癥的發(fā)病率有逐漸上升的趨勢(shì).蘿卜硫素是迄今為止蔬菜中發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的抗癌成分,因此具有很高的研究?jī)r(jià)值和廣泛的市場(chǎng)前景.下面將對(duì)蘿卜硫素的分離、提取、抗癌活性等進(jìn)行詳細(xì)地闡述.1采用氯化鈉硫素生產(chǎn)方法作為蔬菜中最強(qiáng)的抗癌成分——蘿卜硫素的制備方法起到至關(guān)重要的作用.現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝主要有化學(xué)法和酶法.1.1分離純化胡蘿卜硫素和胡蘿卜硫素腈研究表明,從葡萄糖萊菔子苷水解混合物中分離蘿卜硫素,大都采用溶劑萃取法,然后用高效液相色譜、氣相色譜與質(zhì)譜、反向高效液相色譜等分析方法結(jié)合對(duì)之進(jìn)行純度鑒定.DavideBertelli等就是采用這種方法得到蘿卜硫素,其過(guò)程為青花椰菜的葡萄糖萊菔子苷?→有機(jī)溶劑萃取→有機(jī)溶劑萃取粗制蘿卜硫素→固取萃取→固取萃取精制蘿卜硫素在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,研究者針對(duì)西蘭花的不同部位進(jìn)行試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)葉子中蘿卜硫素含量最多,達(dá)110.產(chǎn)量較高,但步驟繁瑣,耗資大,不適合大規(guī)模生產(chǎn).針對(duì)這種狀況,Nathan等提出了利用色譜從西蘭花脫脂種子中同時(shí)分離純化蘿卜硫素和蘿卜硫素腈的方法.其過(guò)程如下干種子?→?己烷脫脂?干燥→己烷脫脂?干燥脫脂種子→酶解→酶解水解物?→?亞甲基氧化物萃取→亞甲基氧化物萃取蘿卜硫素?→?????且用過(guò)量己烷洗滌干燥后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%丙酮腈溶解→且用過(guò)量己烷洗滌干燥后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%丙酮腈溶解移入制備型HPLC——純化的蘿卜硫素與蘿卜硫素腈研究中所用的西蘭花葡萄糖萊菔子苷含量較高,為每公斤干種子中含333.2g葡萄糖萊菔子苷.試驗(yàn)證明,最后得到每公斤干種子產(chǎn)量為4.8g蘿卜硫素、3.83g蘿卜硫素腈.這個(gè)產(chǎn)量是比較高的,故對(duì)于實(shí)現(xiàn)蘿卜硫素的工業(yè)化生產(chǎn)意義重大.1.2立體化學(xué)合成表現(xiàn)蘿卜硫素除了從西蘭花等十字花科蔬菜中直接提取外,也可用立體化學(xué)中手性合成的方法合成,途徑如圖2所示.但是此種方法是從立體化學(xué)的角度來(lái)合成生產(chǎn)蘿卜硫素,過(guò)程簡(jiǎn)單卻難以控制反映條件,故實(shí)際中一般很少用,難以工業(yè)化.1.3葡萄糖異硫氰酸鹽水解條件的確定現(xiàn)有研究都是從十字花科蔬菜中提取蘿卜硫素前體,經(jīng)水解獲得蘿卜硫素,如圖3所示.其中,水解條件對(duì)于葡萄糖異硫氰酸鹽的水解至關(guān)重要,因?yàn)榫吞}卜硫素的前體——葡萄糖萊菔子苷來(lái)說(shuō),其水解產(chǎn)物有4種,最常見的是蘿卜硫素與蘿卜硫素腈,pH、溫度、水化程度、金屬離子(Fe2+、Fe3+)、硫醇等對(duì)于兩者的比例有很大影響.1.4葡萄糖萊子苷的合成十字花科蔬菜中,甘藍(lán)種子中所含葡萄糖菜菔子苷較多,約占1%~2%,其他類型的葡萄糖異硫氰酸鹽,約占甘藍(lán)中葡萄糖異硫氰酸鹽總量的40%~50%.雖然可以用HPLC從葡萄糖異硫氰酸鹽混合物中分離出葡萄糖萊菔子苷,但是工業(yè)化仍待商榷.鑒于這些原因,Iori和Bernardi等設(shè)計(jì)了從葡萄糖甘油三芥酸酯(從芝麻菜種子中得到,其中葡萄糖甘油三芥酸酯約占3%)出發(fā)制備蘿卜硫素的途徑見圖4.在這種方法中,從葡萄糖甘油三芥酸酯到葡萄糖萊菔子苷是選擇氧化法反應(yīng),反應(yīng)效率高,可望實(shí)現(xiàn)蘿卜硫素的工業(yè)化.2phase酶抑制劑的作用機(jī)制十字花科蔬菜中的抗癌成分異硫氰酸鹽對(duì)嚙齒類動(dòng)物肝癌、乳腺癌、肺癌、食管癌、前胃癌有明顯的阻斷作用,尤其對(duì)肺癌、食管癌、前胃癌作用明顯,實(shí)驗(yàn)證明它們可以誘導(dǎo)PhaseⅡ(致癌因子解毒)酶類的產(chǎn)生,從而起到抗癌作用.這些酶類(例如,谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶、醌還原酶、環(huán)氧化物酶)可以通過(guò)摧毀致癌因子的活性中心或?qū)⑺鼈兣c內(nèi)源配基結(jié)合起來(lái)的方法,加速將其排出體外.其作用原理見圖5.資料證明,蘿卜硫素是通過(guò)對(duì)致癌物的代謝調(diào)控機(jī)制起作用.美國(guó)翰斯霍普金斯大學(xué)的研究人員利用轉(zhuǎn)基因鼠試驗(yàn)證明:許多動(dòng)物體內(nèi)普遍存在一種系統(tǒng),用來(lái)抵抗食品和環(huán)境中有毒化學(xué)物質(zhì)的致癌作用.這種作用的發(fā)揮,依賴于PhaseⅡ酶數(shù)量的顯著增加.此酶可消除有害化學(xué)物質(zhì),抑制其損傷DNA,從而達(dá)到抗癌癥效果.而蘿卜硫素是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)烈的PhaseⅡ酶誘導(dǎo)劑,其作用過(guò)程如下.1)PhaseⅡ酶基因的轉(zhuǎn)錄.轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生對(duì)人體有益的PhaseⅡ酶,如GST、NAD(PH)-醌還原酶,這些酶可以解除親電子致癌物質(zhì)的毒性作用,干擾其對(duì)DNA的結(jié)合及破壞,減少N7-甲基鳥嘌呤、O6-甲基鳥嘌呤等加成物的形成;同時(shí)抑制PhaseI酶產(chǎn)生,如降低P450酶的水平或抑制其催化活性,從而影響活性致癌終產(chǎn)物的形成.2)PhaseⅡ酶作用于機(jī)體自身的抗癌系統(tǒng).通過(guò)此系統(tǒng),可對(duì)代謝實(shí)現(xiàn)如下調(diào)控:①阻斷致癌物產(chǎn)生致癌效應(yīng)所需的代謝途徑,阻止致癌物或其代謝物進(jìn)入靶細(xì)胞,同時(shí)起到清除致癌物作用;抑制癌細(xì)胞的分裂與生長(zhǎng),阻斷循環(huán)途徑;促進(jìn)其他可殺死癌細(xì)胞的蛋白質(zhì)分泌,阻斷致癌物誘導(dǎo)癌癥的作用.②蘿卜硫素可能對(duì)致癌物發(fā)揮作用的啟動(dòng)產(chǎn)生作用,在癌癥形成初期使基因發(fā)生突變,另外還有一些抑制酶具有雙重阻癌或抑癌功能,對(duì)有毒物進(jìn)行降解,從而起到抗癌效果.綜上可知,西蘭花中所含異硫氰酸酯衍生物——蘿卜硫素具有很強(qiáng)的抗癌活性;它不僅存在于西蘭花中,而且還存于其他的十字花科蔬菜中,原料易得;是一種PhaseⅡ酶誘導(dǎo)劑,可在降低PhaseI酶的水平或抑制其催化活性的情況下,提高PhaseⅡ酶的相對(duì)含量.因此,從西蘭花等十字花科植物中提取或用化學(xué)法合成蘿卜硫素,研制和生產(chǎn)保健食品具有深遠(yuǎn)意義.國(guó)外已從上世