丁寅寅，劉艷芳

（阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院生化工程系，安徽阜陽236031）

糖苷生物堿茄堿研究進展

丁寅寅，劉艷芳

（阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院生化工程系，安徽阜陽236031）

從茄堿的結(jié)構(gòu)分布、分離提取與生物活性等方面進行綜述，介紹近年來茄堿的研究進展，分析了研究中存在的問題并展望未來研究方向，旨在為茄堿的應(yīng)用研究提供參考.

茄堿；生物活性；生物堿提取

茄堿（Solanidine）是一種常見的甾體糖苷生物堿，馬鈴薯、茄子、龍葵等其他茄科植物均有報道發(fā)現(xiàn).茄堿對動物體具有毒性，是一種抗?fàn)I養(yǎng)成分，能夠引起麻痹、腹瀉、嘔吐等［1］；茄堿也有具有一定的生理活性，近年來有研究證明其具有抗瘧疾、抗腫瘤、抗真菌等作用［2］，具有一定的應(yīng)用前景.

1 結(jié)構(gòu)與分布

茄堿主要包括α-茄堿（α-solanine）和α-查茄堿（α-chaconine）兩種含有糖苷的甾體生物堿.二者的主體部分都是一分子茄啶，不同的是α-茄堿的糖鏈?zhǔn)鞘罄钐?葡萄糖-鼠李糖［3］，而α-查茄堿的糖鏈?zhǔn)鞘罄钐?鼠李糖-葡萄糖，二者糖鏈中單糖分子連接順序有所差異［4］.

茄堿在植物體內(nèi)分布和含量有所差異，新鮮的馬鈴薯中含量較低，馬鈴薯芽、幼葉等幼嫩器官中含量最高，但是隨著植物的生長，器官發(fā)育與衰老，馬鈴薯中含量有所變化［5］.茄子器官中種子的α-茄堿含量比果實和葉片高［6］.

此外，種植條件、貯藏條件與化學(xué)處理等方式等也會影響茄堿的含量，有學(xué)者對茄子種植方式進行研究，結(jié)果表明適量施用鉀肥的實驗組果實產(chǎn)量高于對照組，且茄堿含量低于對照［7］.與新鮮馬鈴薯相比較，綠變，腐爛的馬鈴薯中茄堿含量會增多，約為限量的2～5倍［8］；我國學(xué)者的研究表明，發(fā)芽的馬鈴薯的皮中茄堿的含量大于肉中含量，且距離越遠(yuǎn)含量越低［9］；與此相反，茄子果實中的果肉茄堿最高，其次是果皮.貯藏溫度較低，時間越短，無光照等都會降低果實中茄堿的含量［10］.對綠變馬鈴薯進行酒精熏蒸，與對照組相比，實驗組馬鈴薯表皮中α-茄堿的含量顯著降低［11］.

2 分離提取

茄堿的提取方法眾多，有超聲輔助法、固相萃取法、溶液萃取法等等.由于超聲波輔助法具有環(huán)境友好，高效等特點，應(yīng)用十分廣泛.糖苷生物堿與其他次級代謝產(chǎn)物類似，存在于細(xì)胞內(nèi)，由于超聲波能夠誘導(dǎo)空化從而破壞細(xì)胞壁，使得細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)釋放出來，提高提取率.并且超聲波能夠降低粒子大小，尤其當(dāng)目標(biāo)分子為極性時，能夠提高萃取介質(zhì)的疏水性.超聲波還能夠加大溶劑對樣品基質(zhì)的滲透作用，提高固相和液相的接觸面積，這樣溶質(zhì)能夠快速從固相向溶劑進行擴散.Hossain等人對馬鈴薯皮進行冷凍干燥后，采用超聲波輔助提取法和固相萃取法，以甲醇作為溶劑提取茄堿［12］.實驗表明，參數(shù)為振幅61 μm，時間17 min時，干馬鈴薯皮的總糖苷生物堿量為1 102 μg/g，其中α-茄堿含量為273 μg/g；而使用固相萃取法提取干馬鈴薯皮的總糖苷生物堿為710.51 μg/g，其中α-茄堿含量為180.3 μg/g.此外，李志文等人采用體積乙醇乙酸溶液作為溶劑，經(jīng)過單因素實驗，對溫度、提取時間、超聲功率進行優(yōu)化［13］，干馬鈴薯皮的糖苷生物堿的提取量為7.715 mg/g.

固液萃取，是一種常用于提取樣品的方法，有學(xué)者在提取馬鈴薯皮的生物堿時，采用諸如脈沖電場（pulsed electric fields，PEFs）與脈沖強光（pulsed lights，PLs)對樣品進行前處理，并輔以固液萃取，以提高中產(chǎn)物中茄堿的含量［14］.研究人員對馬鈴薯皮運用脈沖電場與脈沖強光處理后，使用甲醇作為溶劑進行固液萃取，結(jié)果表明：分別經(jīng)過PEFs與PLs預(yù)處理，馬鈴薯皮中糖苷生物堿的提取量較未預(yù)處理組均有所提高.電場強度0.75 kV/cm，處理時間為600 μs時，干馬鈴薯皮能夠提取得到1 856.2 μg/g總糖苷生物堿，其中茄堿的提取量為1 353.08 μg/g；PLs處理參數(shù)為7.86 J/cm2時，茄堿的提取量69.85 μg/g，分別就對照提高了130.86%和38.78%.這可能是由于PEFs處理樣品時，在不提高樣品溫度的條件下，通過破壞細(xì)胞壁提高細(xì)胞的通透性，提高提取率，另一方面脈沖強光可能會引發(fā)植物體內(nèi)諸如甾體生物堿等化學(xué)成分的合成.由于甾體生物堿是植物防御物質(zhì)，通常能夠被生物和非生物脅迫所誘發(fā)合成.脈沖強光中的紫外線波段能夠?qū)χ参锛?xì)胞形成非生物脅迫，以此促進生物堿的累積.脈沖強光通過引起細(xì)胞漿內(nèi)的物質(zhì)凝集，誘發(fā)細(xì)胞壁降解，達(dá)到有助于細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)的提取的目的.

離心分配色譜是一種新型手段，Attoumbré等人使用離心分配色譜的方法從新鮮土豆中分離出α-茄堿，并首次通過水解馬鈴薯皮和幼芽的糖苷生物堿得到茄堿，并利用離心分配色譜分離出目標(biāo)物質(zhì)［15］，溶劑體系為乙酸乙酯/正丁醇/水體積比率為2.5∶7.5∶50，粗提物使用流動相流速為8 mL/min，轉(zhuǎn)速為2 500 rpm，粗提物中86.7%經(jīng)回收得到，經(jīng)過提純的茄堿純度為98%.

除此以外，固相萃取、加壓液相萃取等方法亦被用于茄堿的提取分離.研究人員以甲醇作對照，使用兩種醋酸酸化處理的乙醇水溶液，對新鮮土豆皮進行萃?。?6］.每100 g新鮮土豆皮可以制得7.1 mg的α-茄堿粗提物，產(chǎn)物經(jīng)固相萃取，在pH為7的條件下進行分離純化，再使用乙醇水溶液進行洗脫.加壓液相萃取也是提取的手段之一，有研究利用響應(yīng)面方法優(yōu)化實驗條件［17］，得出溫度80℃，甲醇體積分?jǐn)?shù)為89%的時候，使用加壓液相萃取，干馬鈴薯皮能提取1.92 mg/g糖苷生物堿，而傳統(tǒng)的固相萃取能得到0.981 mg/g，α-茄堿的含量為597 ug/g.

3 生物活性

甾體生物堿作為一種植物次生代謝產(chǎn)物，具有諸如抗癌，抗菌，抗炎，抗增殖作用等等一系列廣泛的生物活性，表明其具有良好的應(yīng)用前景（見表1）.

表4 茄堿生物活性

Zupkó等人研究了一系列茄堿類物質(zhì)對癌細(xì)胞的體外抗增殖與多藥物耐藥逆轉(zhuǎn)作用，結(jié)果表明其中一種物質(zhì)能夠抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶I的活性，從而導(dǎo)致海拉細(xì)胞在細(xì)胞周期G2/M期停止［18］；有研究發(fā)現(xiàn)α-查茄堿顯著抑制肝癌細(xì)胞HepG2，α-查茄堿和α-茄堿能夠表先出抗肝癌細(xì)胞HepG2和胃癌細(xì)胞的協(xié)同作用［19］.有研究人員使用茄堿，澳洲茄堿等糖苷化合物進行分子對接研究，實驗表明糖苷化合物能夠抑制p53-MDM2復(fù)合物、p21Waf1/Cip1和Bcl-2蛋白［20］.這種誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用甚至能夠與抗癌藥物相比.

經(jīng)研究茄堿同樣還有具有一定的抗炎作用，馬鈴薯的糖苷生物堿在體外實驗中能夠降低降低兩種炎癥生物標(biāo)記物質(zhì)細(xì)胞因子和NO的產(chǎn)生.實驗人員使用伴刀豆凝集素A（Concanavalin A）誘導(dǎo)的Jurkat細(xì)胞(人外周血白血病T細(xì)胞)，再使用茄堿對培養(yǎng)的細(xì)胞進行處理，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中白細(xì)胞介素IL-2和IL-8的含量顯著降低.另一組原巨噬細(xì)胞經(jīng)脂多糖刺激后再經(jīng)α-茄堿處理，其中NO的產(chǎn)生亦顯著減少.這說明茄堿等生物堿的提取物有可能應(yīng)用于抗感染疾病的預(yù)防［20］.

茄堿同樣表現(xiàn)出一定的抗真菌活性，孫培珍等人通過牛津杯法研究α-茄堿對灰葡萄孢菌的抑菌作用，并研究在環(huán)境條件諸如pH，溫度變化的條件下，茄堿抑菌的強度［21］.結(jié)果表明，pH7時抑菌作用最強，溫度高于121℃時，抑菌作用減弱.并推測抑菌機理可能與能改變真菌細(xì)胞膜的流動性有關(guān)［22］.茄堿可以與酚類物質(zhì)協(xié)同抗真菌，抗菌活性與結(jié)構(gòu)有關(guān).糖鏈部分的數(shù)目、組成、連接方式等對生物活性有一定影響［23］.

4 問題與展望

茄堿是一種在馬鈴薯，茄子等植物中常見的甾體生物堿，其天然合成途徑有待進一步研究.目前報道多集中于馬鈴薯、茄子中的茄堿等糖苷生物堿的合成和提取，其分布需要進一步研究.目前的提取方法多為傳統(tǒng)的超聲波輔助、固液萃取等，提取條件、實驗參數(shù)前處理等方面需要進一步優(yōu)化，并加強新技術(shù)在茄堿提取方面的應(yīng)用.茄堿糖苷配基被報道出有多種多樣的包括抗菌、抗感染、抗增殖作用.越來越多的研究表明包括茄堿在內(nèi)的甾體生物堿在治療癌癥的方面具有潛在的作用，但是目前的研究多集中在體外實驗，茄堿的腫瘤抑制機理尚不清晰.茄堿的生物合成方面，報道較少，將來的研究重點可能從分子水平研究茄堿等生物堿的基因調(diào)控，合成途徑中關(guān)鍵酶的作用等等.

茄堿具有廣泛的生物活性，作為潛在的抗癌藥物具有一定的應(yīng)用前景，但是茄堿的存在一定的毒性.α-查茄堿對人類正常肝細(xì)胞表現(xiàn)出顯著的細(xì)胞毒性，α-茄堿和α-查茄堿有抑制人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)膽堿酯酶的活性，破壞胃腸道細(xì)胞膜.將來應(yīng)針對茄堿等生物堿的療效和安全性進行藥代動力學(xué)和臨床試驗研究.

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The Research Progress in Glycoalkaloids Solanidine

DING Yan-yan，LIU Yan-fang
（Department of Biochemical Engineering,Fuyang Vocational and Technical College,Fuyang 236031,Anhui,China）

This paper summarizes the structural distribution,separation and extraction,and bioactivities of solanidine with an introduction to the latest developments,analysis of the existing problems,and prediction for the future study for applications.

solanidine；bioactivities；alkaloids extraction

Q946.88

A

1007-5348（2017）09-0061-04

2017-03-18

安徽省自然科學(xué)研究重點項目（KJ2016A560）.

丁寅寅（1987-），女，安徽阜陽人，阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院生化工程系講師，碩士；研究方向：食品科學(xué)、農(nóng)產(chǎn)品加工.

（責(zé)任編輯：邵曉軍）