郭盛,段金廒,唐于平,钱大玮
(南京中医药大学江苏省方剂高技术研究重点实验室,江苏 南京 210046)
专稿
中国枣属药用植物资源化学研究进展△
郭盛,段金廒*,唐于平,钱大玮
(南京中医药大学江苏省方剂高技术研究重点实验室,江苏 南京 210046)
我国枣属可供药用的植物主要包括枣、酸枣及滇刺枣。枣属药用植物所含资源化学成分类型较为复杂,主要包括三萜类、黄酮类、生物碱类、核苷类及神经酰胺类等。各类成分在不同植物及同种植物不同组织器官的组成及含量存在差异。不同栽培品种及产地样品的资源化学成分含量差异显著。不同成熟期样品的资源化学成分含量变化具有一定的规律性。
枣属;中药资源化学;大枣;酸枣;滇刺枣
枣属(Ziziphus)为鼠李科(Rhamnaceae)植物中最具经济价值的一个属。全球约有170种,主要分布于亚洲和美洲的热带和亚热带地区,少数种在非洲,两半球温带也有分布。我国是世界上枣属植物较丰富的国家,原产我国的有12种,3变种。除枣为全国栽培外,其余多野生,分布于我国西南和华南地区[1]。目前本属植物作为药用的主要为枣Ziziphus jujuba Mill.、酸枣 Z.jujuba Mill.var.spinosa(Bunge)Hu ex H.F.Chou和滇刺枣Z.mauritiana Lam.。
枣的果实、根、皮、叶及花均可入药。枣的干燥成熟果实即大枣,味甘,性温,为补中益气,养血安神的常用中药。常用于脾虚食少,乏力便溏,妇人脏躁等证。同时,大枣也是一种美味可口、营养极其丰富的食品,近年来正在成为我国果树中新的发展热点。酸枣主要以其种子(酸枣仁)入药,具养心补肝,宁心安神,敛汗,生津的功能。其果肉则具有保肝降脂等多种保健作用,在保健品市场日益受到青睐。此外, 《本草》尚记载,枣及酸枣花、叶、棘刺、树皮及根均可药用。滇刺枣树皮及果实在产地常作药用,具有清热止痛,收敛止泻功效。此外,滇刺枣干燥成熟种子,亦名滇枣仁或理枣仁,在云南及其周边地区常作为地方习用药材,功效与酸枣仁相似[2]。
我国枣属药用植物种质资源丰富,分布较为广泛。据统计,我国有近千个枣栽培品种,在全国大部地区均有栽培;目前发现的酸枣品种也多达60余种[3],在我国北方地区广泛分布。由于种质遗传差异,分布区域不同,造成不同品种、不同产地药材化学成分组成及含量均存在差异,影响了产品质量稳定及资源有效利用。为此,近年来国内外科研工作者从资源综合利用角度出发,采用中药资源化学研究思路与方法对我国枣属药用植物资源进行了系统分析与评价[4],并取得了一定进展。
枣属植物中所含化学成分较为复杂,自20世纪80年代以来,从枣属植物中发现的化合物已近200种,主要包括三萜及其皂苷类、生物碱类、黄酮类、核苷类及糖类等成分[5]。
枣属植物中的三萜类成分多分布于果肉、种子及叶中。按是否与糖结合,可将其分为游离型三萜类及与糖结合形成的三萜皂苷类。
存在于枣属药用植物中的游离型三萜类化合物主要以羽扇豆烷型、齐墩果烷型、乌苏烷型及美洲茶烷型等五环三萜类化合物为主。常见的化合物有羽扇豆烷型的白桦脂酸(betulinic acid)、麦珠子酸(alphitolic acid)和白桦脂酮酸(betulonic acid);齐墩果烷型的齐墩果酸(oleanolic acid)、马斯里酸(maslinic acid)和齐墩果酮酸(oleanonic acid);乌苏烷型的熊果酸(ursolic acid)、2α-羟基乌苏酸(2αhydroxyursolic acid)和乌苏酮酸(ursonic acid),以及19位具羟基的坡模堤酸(pomolic acid)和坡模堤酮酸(pomonic acid)等;美洲茶烷型的美洲茶酸(ceanothic acid)、表美洲茶酸(epiceanothic acid)、大 枣 新 酸 (zizyberanal acid)、zizyberanalic acid、zizyberenalic acid和 ceanothenic acid等[6-9]。此外,尚有2位或3位羟基的芳香酸酯化产物[10]。其中,美洲茶烷型化合物被认为是由2,3位邻羟基羽扇豆烷型化合物经水解,A环开环后重新闭合为五元环而形成的产物,是自然界较为少见的一类三萜酸类化合物,目前发现主要分布于鼠李科,其中在枣属植物中较为常见,可认为是枣属植物的特征性成分。
存在于枣属药用植物中的三萜皂苷类成分,其苷元多为达玛烷型四环三萜,糖多取代在C-3、C-23位。取代糖主要有L-鼠李糖、D-葡萄糖、L-阿拉伯糖、L-夫糖、D-木糖、L-6-脱氧塔络糖和乙酰鼠李糖等。目前分离得到的该类化合物主要有存在于酸枣仁中的酸枣仁皂苷(Jujuboside)A、A1、B、B1、C、E、G、H,乙酰酸枣仁皂苷(acetyljujuboside)B及原酸枣仁皂苷(protojujuboside)A、B、B1等;此外,在枣及酸枣叶中尚发现皂苷类成分zizyphus saponin I~III、jujubasaponin I~VI等[11-13]。
从枣属植物中发现的黄酮类成分主要分布于种子、果实及叶中。其中,果实和叶中含有的黄酮类成分主要为黄酮氧苷,糖多取代在C-3位,如:芦丁(rutin)、山柰酚-3-O-芸香糖苷(kaempferol-3-O-rutinoside)等[14]。从酸枣仁中分离得到的黄酮类化合物除山柰酚-3-O-芸香糖苷外,多为黄酮碳苷,糖多取代在C-6或C-8位,如:棘苷(spinosin)、酸枣黄 素 (zivulgarin)、6″′-芥 子 酰 斯 皮 诺 素 (6″′-sinapoylspinosin)、 6″′-阿 魏 酰 斯 皮 诺 素 (6″′-feruloylspinosin)、6″′-对 香 豆 酰 斯 皮 诺 素 (6″′-pcoumaroylspinosin)、6″′-对羟基苯甲酰斯皮诺素(6″′-p-hydroxybenzoylspinosin)、当药素(swertisin)、异牡荆 素 (isovitexin)、6,8-二-C-葡 萄 糖 基 芹 菜 素(vicenin II)、葛 根 素 (puerarin)、异 斯 皮 诺 素(isospinosin)、 6″′-阿 魏 酰 异 斯 皮 诺 素 (6″′-feruloylisospinosin)、异 牡 荆 素-2″-O-β-D-葡 萄 糖 苷(isovitexin2″-O-β-D-glucopyranoside)等[15]。
枣属植物中富含生物碱类成分,主要分布于其根皮、干皮及种子部位。目前发现的生物碱类成分主要有环肽类生物碱和异喹啉类生物碱两大类。
枣属植物是自然界发现的环肽类生物碱主要集中的属之一,且数量较多,特征性强。根据其骨架结构可分为两个类型:具十三元环的间柄型,如无刺 枣 环 肽 (daechucyclopride)I,无 刺 枣 因(daechuine)S3和 S6~10,jubanine A、B、D等;具十四元环的对柄型,如:无刺枣因(daechuine)S1、S2、S4、S5,jubanine C,酸枣仁碱(sanjoinine)A、B、D、F、G1、G2,安木非宾碱(Amphibine)D及酸枣仁环肽(Sanjoineine)等。该类化合物具弱碱性,分子中边链氨基酸主要有亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)、缬氨酸(Val)、脯氨酸(Pro)、苏氨酸(Thr)、色氨酸(Trp)、苯丙氨酸(Phe)、丙氨酸(Ala)及它们的氮甲基衍生物[5,16,17]。异喹啉类生物碱主要包括在果实中存在的光千金藤碱(stepharine)、N-去甲基荷叶碱(N-nornuciforine)和巴婆碱(asimilobine),枣树根皮中含有的异欧鼠李碱(frangulanine)、adolietine X及衡州乌药碱(coclaurine),枣树叶中存在的普洛托品(protopine)、小檗碱(berberine)、异波尔定碱(isoboldine)、降异波尔定碱(norisoboldine)、yuzipnine和yuzirine等。
大枣及酸枣果肉中富含环核苷酸类成分,其中尤以大枣果肉含量为高,其环磷酸腺苷(cAMP)含量可达 100~500 nmol·g-1鲜枣重,环磷酸鸟苷(cGMP)含量可达 30~40 nmol·g-1鲜枣重[18]。此外,本课题组尚在大枣果肉中发现尿苷(uridine)、鸟苷 (guanosine)、胞 苷 (cytidine)、次 黄 嘌 呤(hypoxanthine)、 腺 嘌 呤 (adenine)、 鸟 嘌 呤(guanine)及尿嘧啶(uracil)等核苷及碱基类化学成分[19]。
本课题组首次在枣属植物果实及种子中发现神经酰胺及脑苷脂类化学成分[20];此外,枣属药用植物果实及种子中尚含有脂肪酸类、植物甾醇类以及糖类、氨基酸类、维生素类及矿物质元素等多种营养成分。在无刺枣Z.jujuba var.inermia果实中尚含有无刺枣苄苷(zizybeoside)I和II,无刺枣催吐醇苷(zizyvoside)I和II,长春花苷(roseoside)等糖苷类化合物。
近年来,国内外学者从资源利用角度出发,对枣属药用植物所含有的资源性成分进行了分析评价,且现有研究主要集中于对大枣及酸枣的药用部位即大枣果肉和酸枣种子的研究,少见关于滇刺枣的资源化学研究。各类成分中,又以三萜类、糖类及核苷类成分研究报道较为多见。
不同品种及产地大枣果实中三萜酸类成分含量差异较大。本课题组以大枣果肉中分离得到的10种三萜酸类成分为指标,对分布于我国河南、山东、河北、山西、陕西、甘肃、宁夏及新疆共计22个产地的36个大枣栽培品种共计42批样品中三萜酸类成分含量进行考察,结果显示,所有大枣样品均富含三萜酸类成分。各样品中白桦脂酸与乌苏酮酸的含量相对较高。总三萜酸含量最高的为山东沾化产冬枣品种,达到8.2 mg·g-1,为其他样品中总三萜酸含量的3~10倍。进一步研究显示,产地可能为影响其三萜酸含量的主要因素之一[21]。
大枣及酸枣不同组织器官三萜酸类成分组成及含量存在差异。本课题组研究发现,三萜酸类成分以果肉及叶中分布较多。酸枣果肉中三萜酸总量高于相同产地的大枣果肉;大枣及酸枣果肉中3位氧化形成的3-羰基三萜酸类成分含量相对较高,而其叶中则难以检测到该类化合物[14,22]。酸枣仁中含有的三萜酸类成分种类相对单一,主要为白桦脂酸和麦珠子酸,但其白桦脂酸含量较高,达到3.6 mg·g-1。果核中三萜酸类成分含量较少,仅为0.11 mg·g-1[7]。
不同成熟期大枣果实三萜酸类成分含量差异较大。其总三萜含量以白熟前最高,随果实成熟含量逐渐下降。
三萜皂苷类成分在种子及叶中含量较高,且不同产地、不同种样品含量存在一定差异。如以酸枣仁中含有的两种主要皂苷类成分(酸枣仁皂苷A和B)为指标,对分布于我国11个酸枣仁主产地的酸枣仁样品和云南大理产滇刺枣种子(滇枣仁)样品进行测定,结果显示不同产地酸枣仁各样品在酸枣仁皂苷A、酸枣仁皂苷B的含量上差异较大;河北省5个样品的两种皂苷含量明显高于其他产地;滇枣仁的相关成分含量显著低于酸枣仁,提示其是否可作为正品酸枣仁入药尚需进一步研究[23]。
对分布于我国河北和山东7个产地的酸枣仁样品中两种主要黄酮碳苷(棘苷和6″′-阿魏酰斯皮诺素)进行了测定。结果显示,不同产地酸枣仁各样品棘苷含量均高于6″′-阿魏酰斯皮诺素;各样品黄酮苷含量差异较大,山东临沂产酸枣仁样品中两种黄酮苷含量最高,山东济南、枣庄产酸枣仁样品中两种黄酮苷含量较小;河北三地酸枣仁样品中两种黄酮苷含量差异较小[24]。该结果提示河北产酸枣仁药材质量较稳定。
采用分光光度法比较酸枣仁与滇枣仁中总黄酮苷含量,结果显示滇枣仁中黄酮苷含量(1.82 mg·g-1)高于酸枣仁(1.22 mg·g-1)。
本课题组对分布于我国北方26个产地的43个大枣栽培品种共计49批大枣果肉样品中核苷及碱基类成分进行了分析。结果显示,所试大枣样品中普遍含有环磷酸腺苷、环磷酸鸟苷、尿苷、鸟苷、腺嘌呤、次黄嘌呤、鸟嘌呤、胞苷及尿嘧啶9种核苷及碱基类成分。其中,平均含量较高的成分为环磷酸腺苷和尿苷,分别达到189.24μg·g-1和152.25 μg·g-1样品干重,平均含量最小的为次黄嘌呤,为5.77μg·g-1。不同栽培品种,其核苷含量差异较大,其中环磷酸腺苷含量最高的为山西太谷产壶瓶枣品种,含量达460μg·g-1;9种核苷总量最高的为陕西彬县产的晋枣品种,达 1 200μg·g-1[19]。
大枣果肉、酸枣果肉及酸枣仁中环磷酸腺苷和环磷酸鸟苷含量比较结果显示,大枣果肉中环磷酸腺苷和环磷酸鸟苷含量均高于酸枣果肉及酸枣仁。此外,大枣叶柄、叶中均含有环磷酸腺苷和环磷酸鸟苷,其中叶柄含量较高;大枣花中含有微量环磷酸鸟苷[25]。
以金丝小枣为受试样品进行枣果中环核苷酸的全生长期动态分析,结果显示,在枣果的生长发育期间,随着果实的不断成熟,cAMP含量急剧增加,到枣果完全成熟后达到最大值。
大枣果实中低聚糖出现的时期和种类及多糖的单糖组成和含量变化趋势,在各栽培品种间存在差异。如对金丝小枣和冬枣两个品种的测定结果显示,在两个品种的花和幼果中均未检出低聚糖;金丝小枣在果实白熟期检测到大量的二糖(蔗糖),并随果实进一步成熟含量持续上升;冬枣则在白熟期前3周即可检测到大量的二糖,并随着枣果的成熟出现了三糖和四糖。多糖含量随枣果发育逐渐增加。组成多糖的单糖种类和含量也均随枣果发育呈递增趋势,在枣果半红期以前只检测出果糖、葡萄糖和半乳糖,其中以果糖含量最高;半红期后又检测出了甘露糖、鼠李糖和阿拉伯糖,但含量较低[26]。
中药资源化学是以具有传统药用功效的中药资源为基础和研究对象,立足于资源的开发利用,采用天然产物化学、分析化学和功效评价的技术和方法,揭示中药资源(种类、类群)多途径、多层次的科学利用价值[4]。现有研究显示:枣属植物中所含化学成分较为复杂,主要包括三萜及其皂苷类、生物碱类、黄酮类、核苷类及糖类等成分,其中生物碱类成分主要分布于该类植物的根皮、干皮及种子部位;美洲茶烷型三萜类成分可能为枣属植物的特征性成分。
此外,现有枣属药用植物的资源化学研究多限于其果肉及种子等主要药用部位的研究,对花、叶、果核及根等其他组织器官研究较少;现有资源化学成分研究,多为单纯化学成分分离与结构鉴定,对其活性及可利用价值研究薄弱,限制了其进一步开发与利用。在资源化学评价研究中,少见有关环肽类成分的动态变化规律研究。在云南及周边地区,常将滇枣仁作酸枣仁入药,而在全国其他地区则将滇枣仁作为酸枣仁的伪品处理。因此,滇枣仁是否可以作为酸枣仁的代用品以及二者药效是否具等效性,还有待于采用中药资源化学的研究思路与方法加以研究与探讨。
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Progress on Resource Chem istry of the M edicinal Plants in Genus Ziziphus
GUO Sheng,DUAN Jin-ao,TANG Yu-ping,QIAN Da-wei
(Jiangsu Key Laboratory for High Technology Research of TCM Formulae,Nanjing University of Chinese Medicine,Nanjing210046,China)
The medicinal plants in genusZiziphusmainly includeZ.jujuba,Z.jujubavar.spinosaandZ.mauritiana.The chemical types of the compounds in theseZiziphusmedicinal plants are various,including triterpenoids,flavonoids,alkaloids,nucleosides and ceramide,etc.The compositions and contents of the components in different plants or different tissues of the same species are various,which also could be found in the samples from different cultivars or different regions.The changes of these resource chemical compositions in the differentmaturity fruits exhibit certain regularities.
Ziziphus;Resource Chemistry of chinese Medicinal Materials;Ziziphus.jujuba;Ziziphus.jujubavar.spinosa;Ziziphusmauritiana
国家自然科学基金项目(30672678);江苏高校优势学科建设工程资助项目(ysxk-2010);南京中医药大学创优博资助项目(2010年度)
*[通讯作者]段金廒,E-mail:dja@njutcm.edu.cn
2012-05-21)