包文東，普世坤，李長(zhǎng)林，陸貴兵，林作亮，劉得偉

（1.云南臨滄鑫圓鍺業(yè)股份有限公司，云南 臨滄 677011；2.昆明云鍺高新技術(shù)有限公司，云南 昆明 650503）

根據(jù)鍺的用途，可將鍺分為無機(jī)鍺和有機(jī)鍺，無機(jī)鍺主要用于光導(dǎo)纖維、紅外光學(xué)、催化劑、超導(dǎo)材料、電子工業(yè)等領(lǐng)域；有機(jī)鍺主要用于醫(yī)藥和保健等領(lǐng)域［1］。1967年日本化學(xué)家淺井一彥首次合成了雙β-羧乙基鍺倍半氧化物［Carboxyethyl germanium Sesquioxide，簡(jiǎn)稱有機(jī)鍺（Ge-132）］并發(fā)現(xiàn)其具有抗癌活性，隨后引起了化學(xué)界和醫(yī)學(xué)界對(duì)有機(jī)鍺廣泛關(guān)注并開展了相關(guān)研究。本文就有機(jī)鍺在醫(yī)藥保健及食品領(lǐng)域的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述，闡述了有機(jī)鍺的分類、制備方法及其在醫(yī)藥、保健品、食品領(lǐng)域的研究進(jìn)展，以期為有機(jī)鍺的研究、開發(fā)利用提供更多的參考。

1 有機(jī)鍺的分類及制備方法研究進(jìn)展

1.1 有機(jī)鍺簡(jiǎn)介

有機(jī)鍺化合物是指分子中含有Ge-C鍵的化合物，其可分為兩大類：1）化學(xué)合成有機(jī)鍺。如烴基鍺、螺鍺、鍺倍半氧化物等，由于化學(xué)合成的有機(jī)鍺內(nèi)含有微量無機(jī)鍺，服用過多將對(duì)人體產(chǎn)生損害。2）生物轉(zhuǎn)化所得的有機(jī)鍺。包含動(dòng)物源有機(jī)鍺、植物源有機(jī)鍺、微生物源有機(jī)鍺，動(dòng)物源有機(jī)鍺是通過飼料將含鍺化合物喂給動(dòng)物，鍺在動(dòng)物體內(nèi)被吸收并轉(zhuǎn)化得到有機(jī)鍺；植物源有機(jī)鍺是向植物施用含鍺肥料，通過植物的吸收、轉(zhuǎn)化得到有機(jī)鍺；微生物源有機(jī)鍺是將無機(jī)鍺添加入微生物培養(yǎng)基中，通過微生物如酵母、細(xì)菌等進(jìn)行轉(zhuǎn)化得到的有機(jī)鍺。

李鐘模［2］的報(bào)道認(rèn)為，一些名貴中藥材的抗腫瘤作用與其富含有機(jī)鍺有關(guān)。靈芝、大蒜、刺五加、人參、枸杞、蘆薈葉、紅綠茶等藥用植物有機(jī)鍺含量依次為 200～800mg／kg、754 mg／kg、310～400 mg／kg、250～320 mg／kg、124 mg／kg、77 mg／kg、4～50mg／kg。有機(jī)鍺已成為許多藥用植物的成分之一，并具有獨(dú)特的藥用及保健功能［3］。研究表明［4-6］有機(jī)鍺具有抗癌作用、能改善人體新陳代謝、增強(qiáng)抗癌能力、抑制癌細(xì)胞的形成，還具有免疫調(diào)節(jié)、抗病毒、抗氧化、抗衰老、降血脂等多重功能。如今有機(jī)鍺還有望應(yīng)用于臨床治療高血壓、心腦血管病、止痛、抗菌消炎、風(fēng)濕及關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松、癲癇、皮炎皮癬、糖尿病等［7］。從科研到應(yīng)用已經(jīng)制出了多種有機(jī)鍺產(chǎn)品，如鍺糖、鍺蜜、鍺醋、有機(jī)鍺礦泉水、有機(jī)鍺系列飲料等，有機(jī)鍺還被應(yīng)用添加到護(hù)膚美容品中，有機(jī)鍺保健食品、飲料、護(hù)膚品等已開始進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)。基于有機(jī)鍺化合物的諸多生理功能，其被稱為“二十一世紀(jì)生命的源泉、“人類疾病的克星”等［8］。

1.2 有機(jī)鍺制備方法的研究進(jìn)展

無機(jī)鍺對(duì)人體有毒性，所以必須將無機(jī)鍺轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)鍺，才能使鍺成為對(duì)人體健康有益的醫(yī)藥、保健品及食品。有機(jī)鍺按其制備方法可分為化學(xué)合成法和生物轉(zhuǎn)化法。化學(xué)合成法的產(chǎn)品主要有有機(jī)鍺倍半氧化物、烴基鍺化合物、螺鍺化合物、吠喃鍺衍生物以及其他有機(jī)鍺衍生物等，其中的雙-β-羧乙基鍺倍半氧化物（R-Ge-1）和雙-β-氨甲酰乙基鍺倍半氧化物（R-Ge-2）最具有代表性。1967年日本學(xué)者淺井一彥采用三鹵化鍺為原料，合成了雙-β-羧乙基鍺倍半氧化物（簡(jiǎn)稱Ge-132）；1988年白明章等人合成了新型Ge-132的衍生物；1989年上官國(guó)強(qiáng)等合成了新的β-（酚酯基）乙基倍半氧化物；1995年王淑梅等合成一系列新型的有機(jī)鍺倍半氧化物；2008年陳芳等采用二氧化鍺為原料，合成一種新型的有機(jī)鍺倍半氧化物具有抗壞血酸的作用，并研究表明該類物質(zhì)結(jié)合了抗壞血酸和有機(jī)鍺的雙重優(yōu)勢(shì)，對(duì)抗腫瘤、抗疾病有顯著效果。另外，德國(guó)的Kehlbeck和日本的小林泰司、山田浩一等研究了鍺酵母的生產(chǎn)方法；1974年Rice等人采用二乙基鍺為原料，研究了一種具有抗癌活性的螺鍺生產(chǎn)方法；1984年Lukevics合成對(duì)Lewis肺癌、Melenomm B16癌細(xì)胞具有一定抗癌活性的烴基鍺化合物Ⅰ；1990年Kakimoto N合成對(duì)Lewis肺癌、Melenomm B16癌細(xì)胞具有一定抗癌活性的烴基鍺化合物Ⅱ?？傮w上，關(guān)于有機(jī)鍺的合成路線，原料均是選擇二氧化鍺、磷酸鈉或次亞磷酸鈉、濃鹽酸，首先合成中間產(chǎn)物三氯鍺烷或四氯鍺烷，再用不同活性的基團(tuán)取代三氯鍺烷或四氯鍺烷中的氯原子，或通過加成反應(yīng)將含不飽和鍵的有機(jī)物進(jìn)行加成，最后通過水解反應(yīng)或其他反應(yīng)即可得到目標(biāo)產(chǎn)物有機(jī)鍺。對(duì)于研究較多的有機(jī)鍺倍半氧化物的合成路線，多是以二氧化鍺和濃鹽酸為原料，合成三氯鍺烷后再與含不飽和鍵的有機(jī)物反應(yīng)得到。

生物轉(zhuǎn)化法是將含鍺化合物通過某些對(duì)鍺有很好親和及轉(zhuǎn)化作用的動(dòng)物、植物和微生物轉(zhuǎn)化為有機(jī)鍺，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)鍺的富集，增加產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值和藥用價(jià)值，2011年Tanifujl K等［9］報(bào)道利用植物轉(zhuǎn)化法得到富含有機(jī)鍺的綠色紫蘇。利用生物轉(zhuǎn)化的方法，通過給家畜喂食含鍺飼料，已經(jīng)開發(fā)了富鍺肉、蛋、乳等含有機(jī)鍺食品；通過給農(nóng)作物等施加含鍺肥料，產(chǎn)出了富鍺豆芽、小麥、人參、大蒜、砂糖等有機(jī)鍺食品；通過微生物的轉(zhuǎn)化，研究開發(fā)了富鍺靈芝、云芝、猴頭菇、茯苓等菌類有機(jī)鍺食品。目前已經(jīng)成功開發(fā)的產(chǎn)品有富鍺酵母、富鍺豆芽、富鍺砂糖、富鍺靈芝、云芝、猴頭菇、茯苓、富鍺禽蛋等［10］。

2 有機(jī)鍺在醫(yī)藥保健領(lǐng)域的應(yīng)用及研究進(jìn)展

2.1 有機(jī)鍺在抗腫瘤領(lǐng)域的應(yīng)用

目前臨床使用的抗腫瘤藥物具有較強(qiáng)的毒副作用，對(duì)抗腫瘤新藥物進(jìn)行研制，尋找抗腫瘤活性高、毒性小的藥物已成為世界醫(yī)學(xué)界和化學(xué)界的重點(diǎn)研究對(duì)象，也是急需解決的關(guān)鍵問題之一。自日本學(xué)者淺井一彥合成有機(jī)鍺（Ge-132）并證明其對(duì)癌細(xì)胞及繁殖具有抑制作用后，眾多學(xué)者便開始對(duì)有機(jī)鍺在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用開展大量研究。有機(jī)鍺化合物的抗腫瘤機(jī)理可以歸納為九方面：1）抑制DNA、RNA和蛋白質(zhì)的合成；2）抗癌變；3）增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能；4）自由基清除作用；5）生物電位說；6）氧富集作用；7）參與人體代謝過程；8）影響癌細(xì)胞線粒體能量合成；9）輻射增敏。有機(jī)鍺可能通過上述的某一個(gè)或某幾個(gè)作用達(dá)到抗腫瘤的效果，有機(jī)鍺已成為抗腫瘤藥物研制的先鋒［11］。

Slavik等人于1982年報(bào)道了螺鍺具有抑制腫瘤的作用，可治療白血病，現(xiàn)臨床上已用螺鍺治療白血??；美國(guó)、日本、瑞典等國(guó)對(duì)螺鍺治療癌癥進(jìn)行了廣泛的臨床I期和II期試驗(yàn)，試驗(yàn)表明對(duì)于大腸癌、黑色素瘤、前列腺癌、惡性淋巴瘤和子宮頸瘤，螺鍺都具有較好的療效［12］。

關(guān)于抗腫瘤活性，有機(jī)鍺倍半氧化物較其他有機(jī)鍺化合物明顯較優(yōu)。已有臨床研究表明［13-14］，對(duì)于胃癌、子宮癌、乳腺癌、前列腺癌等癌癥有機(jī)鍺倍半氧化物Ge-132均有較好療效，并且無毒副作用，Ge-132還能阻止淀粉性變樣的發(fā)生。國(guó)外，佐藤博等通過對(duì)艾氏腹水型肝癌鼠采用Ge-132進(jìn)行治療，試驗(yàn)表明可明顯延長(zhǎng)老鼠平均存活時(shí)間，并且通過臨床II期試驗(yàn)研究，表明在人體內(nèi)Ge-132的吸收和分布與大鼠相同。國(guó)內(nèi)，1985～1988年，樸載天等對(duì)患胃癌、肝癌、肺癌等各種晚期癌瘤共112例病人采用Ge-132進(jìn)行治療，治療效果表明Ge-132可以穩(wěn)定和顯著減輕大部分患者的癥狀；1998年涂文升等［15］報(bào)道用復(fù)方鍺制劑治療腫瘤患者及氣陰兩虛癥病人124例，表明對(duì)于腫瘤病人因放、化療而引起的機(jī)體免疫功能抑制有一定輔助治療作用，相關(guān)的 IgC、IgA、IgM、NKC、WBC、ERFT理化指標(biāo)明顯改善，復(fù)方鍺制劑能提高患者的機(jī)體免疫水平；楊嘉永等對(duì)鼻咽癌、食管癌及肺癌采用Ge-132進(jìn)行放療輻射增敏效果研究，結(jié)果表明對(duì)鼻咽癌和食管癌放療有增敏作用；許良豪對(duì)胃癌、腸癌、肺癌、肝癌共20例病人采用復(fù)方有機(jī)鍺口服液進(jìn)行治療，治療結(jié)果表明Ge-132無副作用，并且患者的食欲好，精神改善；暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院放射診斷教研室在對(duì)20例肝癌晚期患者的治療藥物中加入Ge-132，治療結(jié)果表明Ge-132有增強(qiáng)免疫功能的作用；研究表明抗壞血酸的一些金屬配合物抗癌作用明顯，目前抗壞血酸有機(jī)鍺倍半氧化物已經(jīng)被合成，將具有多種生物活性的抗壞血酸分子與鍺結(jié)合起來，以此獲得具有更高抗腫瘤活性、抗癌、提高免疫力、抵制各類疾病等重要功能。關(guān)于服用Ge-132的毒性，已有研究證明［16］不會(huì)像服用二氧化鍺一樣產(chǎn)生急性腎衰竭和腎功能不良的毒副作用。

2.2 有機(jī)鍺在醫(yī)藥保健其他領(lǐng)域的應(yīng)用

有機(jī)鍺具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，除了具有防癌抗癌作用外，還能消除自由基、增強(qiáng)抗氧化能力、提高人體的免疫功能、攜氧、刺激造血系統(tǒng)、影響脂類代謝、抗衰老等諸多功效［17-18］，具有廣泛的醫(yī)療和保健作用。

1）清除自由基、增強(qiáng)抗氧化能力。有機(jī)鍺的抗氧化能力主要體現(xiàn)在提高機(jī)體內(nèi)抗氧化酶活性及清除過多自由基兩方面。1987年，Nakamura等通過體外實(shí)驗(yàn)研究了Ge-132對(duì)活性氧的清除效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明活性氧自由基能被Ge-132有效清除，進(jìn)而可防止過量自由基損傷細(xì)胞；1996年，唐兆新等報(bào)道種蛋中的鍺（Ge-132）可以明顯地增強(qiáng)初生雛雞抗氧化系統(tǒng)功能，蔣頌瑾的研究表明可通過有機(jī)鍺提高超氧歧化酶活力、降低血清丙二醛及產(chǎn)生抗氧化劑的能力，進(jìn)而保護(hù)機(jī)體不受自由基反應(yīng)損傷、降低過氧化脂質(zhì)水平、防止脂質(zhì)過氧化等；1997年，楊成峰報(bào)道了羥自由基和超氧陰離子自由基的產(chǎn)生量可通過有機(jī)鍺得到明顯減少，凌卓瑩等人報(bào)道了血清超氧化物歧化酶的活性可通過有機(jī)鍺得到顯著增強(qiáng)；1999年，王志強(qiáng)等研究表明對(duì)活性氧類的清除作用可通過Ge-132在體外進(jìn)行，活性氧對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生損傷作用可被防止，進(jìn)而表現(xiàn)出抗衰老的功能。

2）免疫調(diào)節(jié)作用。隨著年齡的增長(zhǎng)，動(dòng)物的免疫功能會(huì)下降，有機(jī)鍺顯示出積極的免疫調(diào)節(jié)作用，主要通過鍺的刺激使機(jī)體產(chǎn)生了干擾素、增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的活性進(jìn)而產(chǎn)生大量的T細(xì)胞和B細(xì)胞。1980年Mizushima研究發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)老鼠喂食Ge-132后老鼠的免疫功能系統(tǒng)有所恢復(fù)；1986年Gicldanowski研究發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)老鼠喂食Ge-132后，老鼠體內(nèi)的自然殺傷細(xì)胞提高27%，免疫調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)；2008年杜蓉通過對(duì)老鼠喂食不同劑量的含Ge-132大麥苗，老鼠體內(nèi)的白細(xì)胞和巨噬細(xì)胞數(shù)量增加，機(jī)體免疫能力顯著提高；1984年Suzuki的臨床試驗(yàn)中讓健康的志愿者口服Ge-132，結(jié)果發(fā)現(xiàn)志愿者機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生了干擾素，吞噬細(xì)胞的活性也得到提高。

3）攜氧作用。有機(jī)鍺的化合物之所以具有較強(qiáng)的氧化脫氫功能，是因?yàn)槠溆卸鄠€(gè)Ge-O鍵。鍺化合物所攜帶的負(fù)電荷可以結(jié)合代謝中過剩的H+及鎘、汞等有害的重金屬元素，凈化血液，促進(jìn)體內(nèi)氧的有效利用和供應(yīng)。1993年張樹功等人用富鍺人參對(duì)小鼠進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)富鍺人參能夠提高小鼠耐缺氧的能力；1996年日本學(xué)者給機(jī)體注射Ge-132，發(fā)現(xiàn)機(jī)體神經(jīng)活化顯著，對(duì)中風(fēng)癱瘓者的恢復(fù)有著積極作用。在老年性癡呆、腦外傷綜合癥等病人的康復(fù)中，這種“增氧排廢”的機(jī)制起到了一定的治療作用。

4）刺激造血系統(tǒng)作用。鍺對(duì)造血系統(tǒng)的作用主要表現(xiàn)在增加血液中血紅蛋白和紅細(xì)胞的數(shù)量及刺激血小板細(xì)胞的生成兩方面。1988年Sandra的研究表明Ge-132可有效提高多功能造血干細(xì)胞IL-3因子的表達(dá)，參與調(diào)節(jié)體內(nèi)造血干細(xì)胞的增殖和分化。

5）影響脂類代謝。有機(jī)鍺能在一定程度上降低血清中血總脂，膽固醇，甘油三酯等脂類的含量并影響脂類代謝。1993年張樹功等通過對(duì)小鼠喂食富鍺人參，發(fā)現(xiàn)小鼠的血脂、血清中的膽固醇含量被顯著抑制；1995年唐兆新對(duì)蛋雞喂食含Ge-132的飼料，發(fā)現(xiàn)該雞中的血總脂、甘油三酯含量較未喂食Ge-132的低；臨床試驗(yàn)表明高血脂病人飲用含有機(jī)鍺（Ge-132）的飲料后，降低了血清中甘油三酯的含量，血液總膽固醇降低尤為顯著，Ge-132飲劑能抑制血栓形成、改善高血脂癥。

6）抗衰老及其他作用。暨南大學(xué)、第二軍醫(yī)大學(xué)等臨床試驗(yàn)表明有機(jī)鍺對(duì)皮膚具有防皺作用，主要是由于皮膚中不溶性膠原的含量可通過有機(jī)鍺得到減少，使得皮膚保持彈性、減少皺紋，從而達(dá)到抗衰老的目的。陳林囡等的研究表明有機(jī)鍺還有望應(yīng)用于臨床治療心臟病、心絞痛、高血壓、心腦血管病、肝炎、肝硬化、抑制血栓形成、改善高脂血癥、止痛、抗菌消炎、癲癇、皮炎皮癬、糖尿病、預(yù)防孕婦流產(chǎn)、治療燒傷而不留傷疤、風(fēng)濕及關(guān)節(jié)炎和骨質(zhì)疏松等疾病。

3 有機(jī)鍺在保健品食品領(lǐng)域的應(yīng)用及研究進(jìn)展

許多藥用植物都富含有機(jī)鍺，人參、靈芝等名貴中藥材之所以具有獨(dú)特的藥用及強(qiáng)身、滋補(bǔ)保健功效，主要是高含量有機(jī)鍺起的重要作用。有機(jī)鍺的諸多功能使得有機(jī)鍺可作為食品添加劑、保健品及特效藥品，除了化學(xué)合成的有機(jī)鍺添加劑外，其他便是通過動(dòng)物、植物、微生物將鍺轉(zhuǎn)化為安全的有機(jī)鍺產(chǎn)品。近年來，有機(jī)鍺保健品和食品開發(fā)成為研究熱點(diǎn)，隨著科技的不斷發(fā)展，人民生活水平逐漸提高，人們也越來越注重身體健康，富含有機(jī)鍺的保健品及食品市場(chǎng)前景良好。

由于有機(jī)鍺Ge-132性質(zhì)穩(wěn)定、水溶性好且對(duì)人體副作用小，最早被用作食品添加劑和醫(yī)用藥品等。國(guó)外，2005年Shin Y D的專利［19］報(bào)道了含有機(jī)鍺抗糖尿病功能的食品和飲料研制；2015年Hye S Y的專利［20］報(bào)道喂給奶牛含鍺飼料，從而獲得含鍺牛奶。國(guó)內(nèi)，1992年劉華報(bào)道了敵癌抗衰長(zhǎng)壽保健茶的制造方法，林新水報(bào)道了一種“觀音人參皇”茶葉的制備方法；1993年王漢培報(bào)道了有機(jī)鍺保健茶及生產(chǎn)方法；2014年馬鞍山市安康菌業(yè)有限公司報(bào)道了一種富含有機(jī)鍺Ge-132的飲料及其制作方法；廣州軍區(qū)后勤部藥物研究所報(bào)道了有機(jī)鍺保健飲料的研究和開發(fā)應(yīng)用；延邊石泉洞民族飲品有限公司報(bào)道了Ge-132有機(jī)鍺系列產(chǎn)品。目前Ge-132已被用作食品添加劑加入奶粉中，制成中老年奶粉、益壽奶粉等，含鍺量10～30 mg／100g；市場(chǎng)上已出現(xiàn)了富鍺啤酒、富鍺牛奶、富鍺冰淇淋、富鍺面包、富鍺口服液、富鍺礦泉水、有機(jī)鍺保健茶等。

動(dòng)物源有機(jī)鍺食品，主要通過將適量鍺化合物添加到飼料中，再來飼養(yǎng)家禽、家畜等，通過動(dòng)物機(jī)體的吸收和轉(zhuǎn)化，將鍺化合物轉(zhuǎn)化為有機(jī)鍺。目前已經(jīng)研制出的動(dòng)物源食品有富鍺雞蛋、肉類等。并且家畜、家禽排出的富鍺糞便可用于培育植物，植物吸收轉(zhuǎn)化后可獲得植物源有機(jī)鍺食品。

植物源有機(jī)鍺食品，主要通過向植物施加含鍺肥料再利用植物將鍺轉(zhuǎn)化為植物自身有機(jī)鍺。培育方法包括根部施肥和葉面施肥等，目前多使用有機(jī)肥料培育有機(jī)富鍺食品。已研制出的有機(jī)富鍺食品包括有機(jī)鍺綠色紫蘇、有機(jī)鍺茶葉、富鍺豆芽、蔬菜、水果、人參、大蒜、蔗糖等。

微生物有機(jī)鍺食品，主要通過微生物如酵母、多孔菌等將無機(jī)鍺轉(zhuǎn)化為微生物自身的有機(jī)鍺而制得有機(jī)鍺食品。靈芝、云芝、茯苓等自身已經(jīng)具有一定含鍺量，再用二氧化鍺等鍺添加劑來培育該類微生物，鍺含量將進(jìn)一步得到富集可達(dá)到（100～500）mg／kg，目前還開發(fā)了含鍺酵母、含鍺發(fā)酵飲料等。富鍺靈芝已成為藥用價(jià)值很高的活性靈芝，富鍺酵母在國(guó)外已研究成功，都實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，并進(jìn)入了消費(fèi)市場(chǎng)。

隨著人們生活水平的不斷提高，人們更加重視健康飲食、養(yǎng)生保健，十分期望能延年益壽，有機(jī)鍺產(chǎn)品的良好功效正好滿足了人們這方面的需求，充分利用我國(guó)鍺資源并將其合成、轉(zhuǎn)化為有機(jī)鍺進(jìn)行開發(fā)利用，加工為富鍺食品、含鍺保健品、治癌藥品，這對(duì)人類健康將具有極其重要的意義。

4 結(jié)語

有機(jī)鍺具有防癌抗癌、預(yù)防和治療疾病、增強(qiáng)免疫力、營(yíng)養(yǎng)保健等作用，對(duì)人體的健康將會(huì)產(chǎn)生積極的影響，對(duì)有機(jī)鍺藥物、富鍺的保健品及食品在醫(yī)療、保健和食品領(lǐng)域的開發(fā)利用將是一項(xiàng)非常有意義的工作。