芦丁铬的合成及其辅助降血糖作用观察

黄建东，王建中，*，孟阿会，赵 珊，刘洁媛，陈思玉，马国刚

(1.北京林业大学生物科学与技术学院，北京100083;2.山西运城学院生命科学系，山西运城044000)

芦丁铬的合成及其辅助降血糖作用观察

黄建东1，王建中1，*，孟阿会1，赵 珊1，刘洁媛1，陈思玉1，马国刚2

(1.北京林业大学生物科学与技术学院，北京100083;2.山西运城学院生命科学系，山西运城044000)

通过正交实验优化了芦丁铬的合成工艺，得到的最佳工艺参数为:芦丁溶于无水乙醇后加入无水碳酸钠反应80min，加入三氯化铬继续反应240min，温度70℃，搅拌速度2100r/min。采用红外光谱验证了有芦丁铬生成，X－衍射光谱法对合成的芦丁铬进行了检测，发现含有大量NaCl，然后进行了纯化，经电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP－AES)测铬的质量分数可知，纯化后芦丁铬纯度提高了6倍以上。ICP－AES法测得铬的质量分数为3.8%，通过动物实验发现芦丁铬对链脲霉素(STZ)诱导的Wistar大鼠高血糖模型有一定的辅助降血糖作用。

芦丁铬，合成，检测，降血糖

芦丁(Rutin)又名芸香苷、维生素P、紫槲皮苷，3，3′，4′，5，7－5 羟基黄酮－3－芸香糖苷，为一种来源很广的黄酮类化合物，具有抗自由基活性、抗脂质过氧化等多项药理作用，在医药和保健食品行业中有广泛的应用［1］。铬是生命必需的微量元素之一，有两种氧化状态，Cr6+对人体有害，而Cr3+为人体所必需。Cr3+的作用主要是维持机体正常的糖代谢及脂类代谢，缺乏时会发生两种物质的代谢紊乱，形成高血脂症、糖尿病、动脉硬化性心脑血管等疾病［2］。芦丁和无机铬均不易被人体吸收。研究表明，如果将芦丁与三价铬离子合成芦丁铬配合物，使有机分子芦丁成为金属离子Cr3+的载体，金属离子Cr3+作为有机分子芦丁的导向物;两者匹配不仅能使其具有芦丁软化、扩张血管，使微循环正常、降血脂、保肝等药理活性，而且还能兼具三价铬离子的药用价值［3］。实验在前人研究的基础上优化了芦丁铬合成工艺，利用红外、原子发射、X－衍射等方法对合成的芦丁铬进行了检测，通过动物实验对其辅助降血糖功能进行了研究。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

无水乙醇 北京化工厂;芦丁 含量95%，国药集团化学试剂有限公司;无水碳酸钠 含量99.8%，北京化工厂;三氯化铬(含量99%)、羧甲基纤维素钠(含钠6.5%～8.5%) 天津市津科精细化工研究所;链脲霉素(STZ) Sigma公司，1g/瓶;罗格列酮马来酸盐 北京高盟燕山科技有限公司;GLUCOCARDⅡ型血糖试纸 日本ARKRAY Factory;实验动物配合饲料 北京华阜康生物科技股份有限公司;大鼠1022 中国医学科学院实验动物研究所;W istar大鼠

SPF级，合格号:SCXK－(军)，雄性50只，体重140～180g，由中国人民解放军军事医学科学院实验动物中心提供，以全价营养饲料喂养，自由进食饮水。

JB－5定时双向电子(数显)恒温磁力搅拌器江苏金坛荣华仪器制造有限公司;SHB－III循环水式多用真空泵 郑州长城科贸有限公司;紫外光谱仪

型号:UV－2550 UV－VIS Spectrophotometer，岛津公司;红外光谱仪 型号:Spectrum 100 FT－IR Spectrometer，美国PerkinElmer(珀金埃尔默)公司;电感耦合等离子体原子发射光谱仪 型号:Vista－MPX CCD Simultaneous ICP－OES，美国瓦里安中国有限公司;X射线衍射仪 型号:D8ADVANCE，德国BrukerAXS(布鲁克)有限公司;600兆脉冲傅立叶变换核磁共振谱仪 型号:JOEL JNM－ECA600，日本电子(JEOL);日本京都血糖仪 型号:GT－1640，日本ARKRAY Factory。

1.2 实验方法

1.2.1 芦丁铬的合成及工艺优化 马国刚［3］等研究得出的芦丁铬合成工艺为:称取326.6mg的槐米芦丁放入250m L三角烧瓶中，加入25m L无水乙醇，加热搅拌溶解，得黄色澄清溶液;向该溶液中加入128.7mg的无水碳酸钠，继续搅拌约1h直到有黄色芦丁钠盐生成;然后称取165.6mg三氯化铬(CrCl3)加入溶液中，搅拌回流4h，待黄色沉淀析出，停止反应;抽滤并用约10m L无水乙醇洗涤，干燥即得成品。通过设计四因素三水平的正交实验对上述工艺进行优化，实验因素水平表见表1。

表1 正交实验因素水平表

1.2.2 芦丁铬的检测 采用紫外光谱、红外光谱、原子发射光谱、X－衍射、核磁共振等方法对合成的芦丁铬进行分析检测。1.2.3 芦丁铬的纯化 为除去产品中的水溶性杂质，将制得的产品置于蒸馏水中，搅拌2h，抽滤，干燥得到纯度较高的芦丁铬。1.2.4 芦丁铬的辅助降血糖功能研究1.2.4.1 剂量设计及样品配制 据文献报道，关于人体铬的摄入量目前还没有统一的说法，本实验参照刘炜春［4］等人研究芦丁铬对大鼠血脂调节作用时的剂量设计了给药量:大剂量为78mg/kg，小剂量为7.8mg/kg。罗格列酮马来酸盐的给药量为0.4mg/kg。

1.2.4.2 降低空腹血糖实验 大鼠禁食24h后，腹腔注射STZ(60mg/kg);自由进食12h后，禁食不禁水12h，再腹腔注射一次STZ(60mg/kg)。一周后测血糖，血糖值在10mmol/L以上为高血糖模型成功动物。选高血糖模型成功动物40只，随机分为一个模型对照组、一个阳性对照组和两个剂量组(组间差不大于1.1mmol/L)。各组均空腹12h后给药，剂量组给予不同浓度的芦丁铬，模型对照组给予溶剂(5%的CMC溶液)，阳性对照组给予罗格列酮马来酸盐，灌胃量5m L/kg，连续30d。实验中每周测体重和血糖各一次，测前空腹 12h［5］。

2 结果与分析

2.1 芦丁铬工艺优化结果

由正交实验结果(表2)可知，影响芦丁铬合成因素显著性顺序为:A>B>D>C。最佳工艺参数为:时间1为80min，时间2为240m in，反应温度为70℃，搅拌速度为2100 r/m in;在此参数条件下，按下述工艺可以得到411.4mg芦丁铬。

为便于操作及为动物实验准备较多的芦丁铬，将文献所述工艺参数按比例放大，因此得到的工艺路线为:称取芦丁34.9768g(0.05mol)放入3L的三口烧瓶中，加入3L无水乙醇，加热搅拌溶解直到芦丁完全溶于乙醇中(30min左右)，得到黄色澄清溶液，再称取无水碳酸钠10.6202g(0.1mol)，加入该溶液后，继续加热搅拌反应80m in直到黄色芦丁钠盐生成，然后加入三氯化铬26.9142g(0.1mol)，继续加热搅拌反应约240min，待黄色沉淀生成，停止反应，抽滤并用250m L无水乙醇洗涤，烘干，即得成品。

表2 正交实验结果表

2.2 芦丁铬检测结果

2.2.1 芦丁铬的纯化 原工艺合成的产品，用原子发射光谱法测得铬含量为0.6%，X－衍射法测得结果显示产品中含有大量NaCl。纯化后的芦丁铬用原子发射光谱法测得铬的含量为3.8%，与原工艺得到的产品相比，纯度提高6倍以上。

2.2.2 检测结果 由于芦丁铬溶解度很低没找到合适的溶剂，用紫外光谱、核磁共振法检测后没有得到吸收峰。红外光谱、X－衍射法检测结果表明生成了稳定的芦丁铬。

2.2.2.1 X－衍射法检测结 芦丁和芦丁铬的X－衍射法分析图见图1、图2。由图可知，芦丁有较好的衍射峰，而络合了铬以后，原来的晶态结构变为非晶态结构，衍射峰变得不明显了。可见，铬的络合改变了芦丁本来的晶体结构，证明形成了稳定的配合物。

图1 芦丁的X－衍射法分析图

图2 芦丁铬的X－衍射法分析图

2.2.2.2 红外光谱检测结果 芦丁和芦丁铬的红外光谱图见图3、图4。图中显示了各个官能团的特征频率，根据文献资料，查得主要官能团的红外吸收频率的归属情况如表3所示。

图3 芦丁的红外光谱图

芦丁在3428cm－1处出现峰为羟基的伸缩振动吸收峰，在2936cm－1处出现的峰为甲基(－CH3)的伸缩振动吸收峰，在1656cm－1处出现了羰基的伸缩振动吸收峰，在 1456.58、1504.61、1599.20cm－1出现了有苯环的 伸 缩 振 动 吸 收 峰，在 1203.33、1234.60、1295.06cm－1处分别出现了酚C－0键的伸缩振动吸收峰，在878.88cm－1出现了芳香间取代中间孤立芳的H。

图4 芦丁铬的红外光谱图

表3 主要官能团的红外吸收频率

芦丁铬的红外光谱图与芦丁的红外光谱图相比，各个官能团的吸收峰有所位移，羟基由于络合作用导致其吸收峰减弱，在3380.28cm－1处有吸收峰:甲基吸收峰没有明显位移，芦丁铬没有羰基的吸收峰，说明羰基由于络合作用被解开，在1476cm－1处有苯环的伸缩振动吸收峰，在1271cm－1处有C－O的伸缩振动吸收峰;而且在473.39cm－1处出现了Cr－O的伸缩振动吸收峰，说明芦丁铬中络合了Cr元素。

2.3 动物实验结果

动物实验数据如表4，用SPSS软件分析得出结果如表5、表6所示。

对大鼠体重影响:经口灌胃30d后，测得的结果中，阳性药组及芦丁铬大小剂量组与对照组相比较均无显著性差异(P>0.05)。

表4 动物实验结果表

对大鼠空腹血糖的影响:经口灌胃30d后，芦丁铬大小剂量组与对照组相比较有显著性差异(P＜0.05)，阳性药组与对照组相比较有显著性差异(P＜0.05)，芦丁铬大小剂量组相比较无显著性差异(P>0.05)，芦丁铬大小剂量组与阳性药组相比较无显著性差异(P>0.05)。

表5 动物实验体重分析多重比较表

表6 动物实验血糖值分析多重比较表

3 讨论

随着社会的进步和生活方式的改变及人口的老龄化，糖尿病的患病率正呈全球性增长。在我国，城乡居民糖尿病的发病率正在逐年增加，已成为继肿瘤和心血管病之后位居第三位的慢性非传染病。糖尿病是一种终身疾病，严重影响患者的身心健康和生活质量，并给社会带来沉重的负担。研究能够预防糖尿病的保健食品显得尤为重要。理论上，芦丁和铬络合以后能够促进人体对芦丁和铬的吸收，从而预防由于铬缺乏引起的糖尿病，同时能够起到芦丁的软化血管等作用。本研究优化了芦丁铬的合成工艺，并进行了初步的纯化，与原工艺所得产品相比，纯度提高了6倍以上。动物实验表明芦丁铬可以降低高血糖动物模型的血糖值，但是具体剂量与降血糖作用之间的关系还需要进一步研究。

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Synthesis of rutin and chrome and its auxiliary function of the blood sugar reduction

HUANG Jian－dong1，WANG Jian－zhong1，MENG A－hui1，ZHAO Shan1，LIU Jie－yuan1，CHEN Si－yu1，MA Guo－gang2
(1.College of Biological Sciences and Biotechnology，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China;2.Department of Life Sciences，Shanxi Yuncheng University，Yuncheng 044000，China)

The optimum process parameterswere added anhydrous sodium carbonate，after rutin dissolved in ethanol，after 80m in added chrom ium chloride，The reaction time was 240m in，tem perature was 70℃，stirring speed was 2100r/m in.The synthetic technology of chrom ium and rutin was optim ized by orthogonal experim ental design method.It was verified by infrared spectroscopy that had generated a combination of chrom ium and rutin.The combination of rutin and chrom ium was detected in X－ray diffraction spectroscopy，found that contains a lot of NaCl，and then purified it.Inductively coup led plasma atom ic em ission spectrometer(ICP－AES)measurement of chrom ium content to know the purity of the purified chrom ium rutin increased 6 times.ICP－AESmethod measured themass fraction of chrom ium that was 3.8%，the combination of rutin and chrom ium on streptozotocin(STZ) －induced W istar rat model of high blood sugar had a supplementary role in lowering blood sugar，through animal experiments.

com position of rutin and chrome;synthesis;detection;blood sugar reduction

TS201.4

A

1002－0306(2011)06－0376－05

2011－02－15 *通讯联系人

黄建东(1983－)，男，在读研究生，研究方向:天然产物提取与应用。

林业公益性行业科研专项经费资助(20100400706)。