罗汉果的研究

药食两用的天然产物之罗汉果的研究应用化学0901刘彦云0915020107西安科技大学化学与化工学院［摘要］本文综述了国内外学者近年来对中国特有药食同源植物罗汉果化学成分及生理活性的研究，以及罗汉果生理活性物质的提取分离方法、化学结构鉴定方法，为进一步深入地研究和开发应用罗汉果及其功能性罗汉果苷类成分提供数据资料。[关键词]罗汉果;提取分离;结构鉴定；生理活性1.罗汉果的简介罗汉果又名拉汗果、假苦瓜、罗晃子等，是一年种多年收的葫芦科植物罗汉果的果实。罗汉果具有三个比较突出的特点。一是甜度高，热量低5J，是糖尿病患者良好的甜味剂；二是具有较强的保健功能，具有提高免疫功能、保护肝脏及抑菌作用、降血糖、抗氧化等作用；三是毒性低，安全系数高，其水提物的LD50大于10g／kg。因此，罗汉果作为一种理想的天然功能性甜味剂，具有广阔的市场发展空间2.罗汉果的主要化学成分2.1葫芦素烷三萜类化合物葫芦素烷三萜类皂苷是罗汉果的主要有效成分之一，约占干果的3％，这类化合物具有共同的苷元罗汉果醇，大部分具有甜味，但它不属于糖类物质，因此是糖尿病等忌食糖类病患者的理想甜味物质。罗汉果皂苷具有无毒、甜度高、热量低、色泽好、热稳定性好、水溶性好的特点。此外，它属非发酵物质，不易霉变，可以应用于饮料、医药、食品等。图1汉果醇结构图2.2蛋白质、氨基酸罗汉果中含蛋白质7.1%-7.8%在其水解物中，除色氨酸未被测定外，18种氨基酸齐全。谷氨酸是人体中需要量最大的非必需氨基酸，是合成谷胱甘肽的重要原料，可见，罗汉果具有较高的营养价值。2.3其他成分罗汉果中含有甘露醇、维生素、黄酮苷类、多糖及其它微量元素。3.生理活性［1］1）汉果提取物有镇咳平喘祛痰通便解痉作用，罗汉果作为祛咳平喘，润肠通便的传统中药使用；2)罗汉果提取物有抗氧化作用，提高超氧化物岐化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的含量，提高血清总抗氧化能力；3）汉果苷提取物显著降低糖尿病，能有效改善糖尿病的临床症状和胰岛素反应,加胰腺总胰岛素的分泌和减轻胰岛的病理性损伤。4）罗汉果提取物对肝脏的作用研究显示汉果甜苷降低血清谷丙氨酸氨基转移酶和谷草氨酸氨基转移酶的活性，提高肝组织超氧化物岐化酶的活性，减轻肝组织的病理变化，对肝损伤具有保护作用5）罗汉果提取物有抗癌作用，罗汉果皂苷对肿瘤启动子TPA诱导的EB病毒早期抗原具有抑制作用。6）罗汉果提取物对免疫系统有重要作用，能提高环磷酰胺免疫抑制巨噬细胞的吞噬功能和T细胞的增殖作用。提高血清溶血素水平，增加淋巴细胞转化率，提高免疫功能[2]7）罗汉果提取物的抗菌抗炎作用研究表明，罗汉果提取物显著抑制了诱导性一氧化氮合成酶和环氧合酶-2的蛋白和mRNA的表达，具有抗炎活性。罗汉果水提物、浓缩汁和甜苷明显抑制变形链球菌的生长、产酸和对玻棒的黏附，具有较强的抑菌活性。4.罗汉果有效成分的提取分离及提纯4.1大孔树脂吸附干罗汉果粉碎水溶提取,至水溶液无甜味为止。水溶液压滤,滤出液经除杂、脱脂处理,得到含罗汉果的澄清水溶液。溶液经氧化铝柱脱色,流出液经吸附树脂吸附后,洗脱,洗脱液再经强碱树脂脱色,最后浓缩洗脱液,除去不溶物,结晶,得到高甜度、无臭白色结晶粉末产品。4.2AB-8吸附树脂吸附。粉碎,水溶,除去不溶物,过滤,取滤液经AB-8吸附树脂吸附,用水洗吸附柱,再用50%的乙醇水溶液洗脱,洗脱液浓缩干燥。后用甲醇溶解,过氧化铝柱,用50%甲醇水溶液洗脱,洗脱液浓缩后溶于正丁醇-冰乙酸-水(4∶1∶1)混合溶剂,溶解干燥物用硅胶层析柱分离,得到罗汉果甜甙[6]。4.3AmberliteXAD-2树脂吸附[3]。罗汉果水提取物通过AmberliteXAD-2树脂,吸附甜味素的树脂用50%ETOH洗脱,洗脱物经过SephadexG-24及AmberliteXAD-2处理后,以制备薄层层析纯化得Rf=0.67部分,它的甜度为蔗糖的150倍。4.4硅胶柱层析。罗汉果干果甲醇提取物,以已烷脱脂后经过DiaionHP-20层析50%和80%甲醇洗脱部分分别经硅胶柱层析,三氯甲烷-甲醇-水(6∶4∶1)洗脱得罗汉果甜甙。4.5活性碳及硅藻土柱吸附[4]干果以石油醚脱脂后,甲醇提取物过活性碳和罗汉果皂苷的高效液相制备条件为：制备柱：Shim—PackPREP—ODS(0．25m×20．0)柱，流动相：20.5％乙腈,流速:8.0mL／min[9]。硅藻土柱,用20%ETOH和吡啶洗脱,前二者分别得罗汉果醇和11-氧化罗汉果醇,后者洗脱物经氧化铝柱,以100%及50%甲醇洗脱后在经硅胶柱层析得到罗汉果Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。4.6黄酮类化合物常采用溶剂提取法和碱提酸析法进行提取罗汉果水浸膏水溶后过大孔树脂,以90%ETOH解吸所得物经硅胶柱层析,以三氯甲烷-甲醇-水(7∶3∶1)洗脱,有一浅黄色针晶析出,以甲醇-水(3∶1)重结晶得罗汉果黄素。鲜果提取浓缩液通过强酸型离子交换树脂、用5%HCl调pH值为6～7,放置,析出黄白色固体物,固体物于无水乙醇中重结晶数次,活性碳脱色,得白色针状结晶、味甜,测定表明该物质为甘露醇。5.罗汉果部分有效成分的结构鉴定5.1紫外光谱仪(uV)分析[5]称取已制备的3个组分A1、A2和A3各5mg于100mL容量瓶中，用甲醇溶解并稀释至刻度摇匀。以甲醇作对照，使用1cm吸收皿，在紫外光谱仪上从200～400nm扫描，得到3个组分的紫外光谱。紫外光谱(uv)谱图分析:对3个组分进行紫外光谱分析，结果如图1所示。其中组分A1为曲线a，组分A2为曲线b，组分A3为曲线C。从图1可以看出，3个组分在紫外波长范围内均有强吸收，有特征峰b。特征峰分别是，组分A1的吸收波长=234，270nm；组分A2的吸收波长=220，270nm；组分，A3的吸收波长=210，270nm。5.2傅立叶变换红外光谱仪(FI'IR)分析在已制备得的3个组分中分别加入已在120℃烘箱中烘干的KBr粉末，用玛瑙研钵充分磨细、混匀、装模，将装好样品粉末的模具置于压片机上抽真空2min，然后，加压至90000Pa，受压10min，把样品压制成0．5mm厚的晶片，再将晶片置于红外光谱仪上作傅立叶变换红外光谱扫描，得3个组分的红外光谱图。傅立叶变换红外光谱[FTIR]谱图分析[6]其中组分A1为曲线a，组分A2为曲线b，组分A3为曲线C。在3382cm-1处的吸收峰，说明组分A1中存在缔合的—OH基团；在2901cm-1处的吸收峰为饱和的，表明组分A1中存在—CH3或—CH2，但从1428cm-1处的吸收峰和1380cm-1附近没有吸收峰，说明组分A1只有—-CH，；1641cm-1处的峰位为C=C双键的伸缩振动，表明组分A1中存在C=C基团；641cm-1处的吸收峰为羟基的面外弯曲振动，进一步证明组分A1中存在—OH。3385cm-1存在强吸收谱带，说明组分A2中存在缔合的-OH基团；2941cm-1处为C—H的伸缩振动吸收峰，表明组分A2中有—CH，或—CH，，但从1429cm-1处的吸收峰和1380cm-1，附近没有吸收峰，说明组分A2中只有—CH2；1644cm-1处的峰位为C=C双键的伸缩振动，表明组分A2中存在C=C基团。3386cm-1存在强吸收谱带，说明组分A3中存在缔合的—OH基团；2937cmcm-1处为C—H的伸缩振动吸收峰，表明组分A3中有—CH，或—CH：，但从1430cm-1处的吸收峰和1380cm-1附近没有吸收峰，说明组分A3中只有—CH2；1453、1382cm-1处为C—H的变角振动峰，1640cm-1处为C=C伸缩振动吸收峰，表明组分A3中存在C=C基团；642cm-11处的吸收峰为羟基的面外弯曲振动，进一步证明组分A3中存在—OH。5.3质谱分析[7]质谱是使待分析的样品在离子源中通过一定的方式发生电离而形成带电的分子或分子碎片，在质谱仪中，借助于电场或磁场作用，这些带电离子根据质荷比(m／z)的不同而得以分离。图3组分A1(a)、A2(b)、A3(e)的ESI—MS质谱图质荷比(m／z)为1148．3的分子离子峰的相对强度最大，在同样条件下，其相对含量有可能也较高，因此，选择该分子离子峰作进一步的ESI．MS—MS质谱分析。5.4核磁共振光谱检测[8]图2罗汉果醇的1HNMR波谱图图3罗汉果醇的13CNMR谱6结论结合其紫外光谱、红外光谱、质谱特征，推测组分A1是相对分子质量为1124的罗汉果皂苷，其分子结构式如下表示：组分A2为白色粉末，Liebermann—Burehard反应呈阳性，结合紫外光谱、红外光谱、质谱特征，推测组分A2是相对分子质量为1286的罗汉果皂苷，其分子结构式如下表示：组分A3为白色粉末，Liebermann—Burchard反应呈阳性，结合其紫外光谱、红外光谱、质谱特征，推测组分A3是相对分子质量为1448的罗汉果皂苷，其分子结构式如下表示：综上所述，罗汉果作为中国特有经济农作物，营养成分丰富，其所含有的化合物还具有多种功能和药理作用，不仅可用于食品行业，还可作为功能性食品添加剂和新药原料开发使用。特别是甜度高，低热量，无毒的天然罗汉果甜苷，作为新的蔗糖和化学合成甜味剂的替代品，具有十分广阔的应用前景。因此有必要对其种植栽培、化学成分，甜味形成原理和药理作用产生机制进行系统细致地研究，为罗汉果的开发应用提供理论依据［参考文献］［1］国家药典委员会，中华人民共和国药典［S］．北京:中国医药科技出版社，2010．197［2］杨秀伟，张建业，钱忠明．罗汉果中一新葫芦烷型三萜皂甙罗汉果木皂甙中草药，2005，36(9):1285-1290［3］李俊，黄锡山，张艳军等，罗汉果化学成分的研究［J］，中国中药杂志，2007，32(5:548-549［4］杨秀伟、张建业、钱忠明，罗汉果中新的天然皂甙［J］．中草药，2008，39(6):810-814[5]海彬，华南理工大学博士论文，2003，8[6]孟令芝，何永炳．有机波谱分析，武昌：武汉大学出版社，1997[7]刘翠平，方积年．分析化学，2001，29(6)：716[8]周雨，英文俊，刘淑莹．化学通报，1998，(2)：37药食两用的天然产物—罗汉果的研究学院：化学与化工学院专业：应用化学班级：0901姓名：刘彦云学号：0915020107