糖苷生物碱茄碱研究进展

丁寅寅，刘艳芳

（阜阳职业技术学院生化工程系，安徽阜阳236031）

糖苷生物碱茄碱研究进展

丁寅寅，刘艳芳

（阜阳职业技术学院生化工程系，安徽阜阳236031）

从茄碱的结构分布、分离提取与生物活性等方面进行综述，介绍近年来茄碱的研究进展，分析了研究中存在的问题并展望未来研究方向，旨在为茄碱的应用研究提供参考.

茄碱；生物活性；生物碱提取

茄碱（Solanidine）是一种常见的甾体糖苷生物碱，马铃薯、茄子、龙葵等其他茄科植物均有报道发现.茄碱对动物体具有毒性，是一种抗营养成分，能够引起麻痹、腹泻、呕吐等［1］；茄碱也有具有一定的生理活性，近年来有研究证明其具有抗疟疾、抗肿瘤、抗真菌等作用［2］，具有一定的应用前景.

1 结构与分布

茄碱主要包括α-茄碱（α-solanine）和α-查茄碱（α-chaconine）两种含有糖苷的甾体生物碱.二者的主体部分都是一分子茄啶，不同的是α-茄碱的糖链是鼠李糖-葡萄糖-鼠李糖［3］，而α-查茄碱的糖链是鼠李糖-鼠李糖-葡萄糖，二者糖链中单糖分子连接顺序有所差异［4］.

茄碱在植物体内分布和含量有所差异，新鲜的马铃薯中含量较低，马铃薯芽、幼叶等幼嫩器官中含量最高，但是随着植物的生长，器官发育与衰老，马铃薯中含量有所变化［5］.茄子器官中种子的α-茄碱含量比果实和叶片高［6］.

此外，种植条件、贮藏条件与化学处理等方式等也会影响茄碱的含量，有学者对茄子种植方式进行研究，结果表明适量施用钾肥的实验组果实产量高于对照组，且茄碱含量低于对照［7］.与新鲜马铃薯相比较，绿变，腐烂的马铃薯中茄碱含量会增多，约为限量的2～5倍［8］；我国学者的研究表明，发芽的马铃薯的皮中茄碱的含量大于肉中含量，且距离越远含量越低［9］；与此相反，茄子果实中的果肉茄碱最高，其次是果皮.贮藏温度较低，时间越短，无光照等都会降低果实中茄碱的含量［10］.对绿变马铃薯进行酒精熏蒸，与对照组相比，实验组马铃薯表皮中α-茄碱的含量显著降低［11］.

2 分离提取

茄碱的提取方法众多，有超声辅助法、固相萃取法、溶液萃取法等等.由于超声波辅助法具有环境友好，高效等特点，应用十分广泛.糖苷生物碱与其他次级代谢产物类似，存在于细胞内，由于超声波能够诱导空化从而破坏细胞壁，使得细胞内的物质释放出来，提高提取率.并且超声波能够降低粒子大小，尤其当目标分子为极性时，能够提高萃取介质的疏水性.超声波还能够加大溶剂对样品基质的渗透作用，提高固相和液相的接触面积，这样溶质能够快速从固相向溶剂进行扩散.Hossain等人对马铃薯皮进行冷冻干燥后，采用超声波辅助提取法和固相萃取法，以甲醇作为溶剂提取茄碱［12］.实验表明，参数为振幅61 μm，时间17 min时，干马铃薯皮的总糖苷生物碱量为1 102 μg/g，其中α-茄碱含量为273 μg/g；而使用固相萃取法提取干马铃薯皮的总糖苷生物碱为710.51 μg/g，其中α-茄碱含量为180.3 μg/g.此外，李志文等人采用体积乙醇乙酸溶液作为溶剂，经过单因素实验，对温度、提取时间、超声功率进行优化［13］，干马铃薯皮的糖苷生物碱的提取量为7.715 mg/g.

固液萃取，是一种常用于提取样品的方法，有学者在提取马铃薯皮的生物碱时，采用诸如脉冲电场（pulsed electric fields，PEFs）与脉冲强光（pulsed lights，PLs)对样品进行前处理，并辅以固液萃取，以提高中产物中茄碱的含量［14］.研究人员对马铃薯皮运用脉冲电场与脉冲强光处理后，使用甲醇作为溶剂进行固液萃取，结果表明：分别经过PEFs与PLs预处理，马铃薯皮中糖苷生物碱的提取量较未预处理组均有所提高.电场强度0.75 kV/cm，处理时间为600 μs时，干马铃薯皮能够提取得到1 856.2 μg/g总糖苷生物碱，其中茄碱的提取量为1 353.08 μg/g；PLs处理参数为7.86 J/cm2时，茄碱的提取量69.85 μg/g，分别就对照提高了130.86%和38.78%.这可能是由于PEFs处理样品时，在不提高样品温度的条件下，通过破坏细胞壁提高细胞的通透性，提高提取率，另一方面脉冲强光可能会引发植物体内诸如甾体生物碱等化学成分的合成.由于甾体生物碱是植物防御物质，通常能够被生物和非生物胁迫所诱发合成.脉冲强光中的紫外线波段能够对植物细胞形成非生物胁迫，以此促进生物碱的累积.脉冲强光通过引起细胞浆内的物质凝集，诱发细胞壁降解，达到有助于细胞内的物质的提取的目的.

离心分配色谱是一种新型手段，Attoumbré等人使用离心分配色谱的方法从新鲜土豆中分离出α-茄碱，并首次通过水解马铃薯皮和幼芽的糖苷生物碱得到茄碱，并利用离心分配色谱分离出目标物质［15］，溶剂体系为乙酸乙酯/正丁醇/水体积比率为2.5∶7.5∶50，粗提物使用流动相流速为8 mL/min，转速为2 500 rpm，粗提物中86.7%经回收得到，经过提纯的茄碱纯度为98%.

除此以外，固相萃取、加压液相萃取等方法亦被用于茄碱的提取分离.研究人员以甲醇作对照，使用两种醋酸酸化处理的乙醇水溶液，对新鲜土豆皮进行萃取［16］.每100 g新鲜土豆皮可以制得7.1 mg的α-茄碱粗提物，产物经固相萃取，在pH为7的条件下进行分离纯化，再使用乙醇水溶液进行洗脱.加压液相萃取也是提取的手段之一，有研究利用响应面方法优化实验条件［17］，得出温度80℃，甲醇体积分数为89%的时候，使用加压液相萃取，干马铃薯皮能提取1.92 mg/g糖苷生物碱，而传统的固相萃取能得到0.981 mg/g，α-茄碱的含量为597 ug/g.

3 生物活性

甾体生物碱作为一种植物次生代谢产物，具有诸如抗癌，抗菌，抗炎，抗增殖作用等等一系列广泛的生物活性，表明其具有良好的应用前景（见表1）.

表4 茄碱生物活性

Zupkó等人研究了一系列茄碱类物质对癌细胞的体外抗增殖与多药物耐药逆转作用，结果表明其中一种物质能够抑制拓扑异构酶I的活性，从而导致海拉细胞在细胞周期G2/M期停止［18］；有研究发现α-查茄碱显著抑制肝癌细胞HepG2，α-查茄碱和α-茄碱能够表先出抗肝癌细胞HepG2和胃癌细胞的协同作用［19］.有研究人员使用茄碱，澳洲茄碱等糖苷化合物进行分子对接研究，实验表明糖苷化合物能够抑制p53-MDM2复合物、p21Waf1/Cip1和Bcl-2蛋白［20］.这种诱导细胞凋亡的作用甚至能够与抗癌药物相比.

经研究茄碱同样还有具有一定的抗炎作用，马铃薯的糖苷生物碱在体外实验中能够降低降低两种炎症生物标记物质细胞因子和NO的产生.实验人员使用伴刀豆凝集素A（Concanavalin A）诱导的Jurkat细胞(人外周血白血病T细胞)，再使用茄碱对培养的细胞进行处理，经检测发现细胞中白细胞介素IL-2和IL-8的含量显著降低.另一组原巨噬细胞经脂多糖刺激后再经α-茄碱处理，其中NO的产生亦显著减少.这说明茄碱等生物碱的提取物有可能应用于抗感染疾病的预防［20］.

茄碱同样表现出一定的抗真菌活性，孙培珍等人通过牛津杯法研究α-茄碱对灰葡萄孢菌的抑菌作用，并研究在环境条件诸如pH，温度变化的条件下，茄碱抑菌的强度［21］.结果表明，pH7时抑菌作用最强，温度高于121℃时，抑菌作用减弱.并推测抑菌机理可能与能改变真菌细胞膜的流动性有关［22］.茄碱可以与酚类物质协同抗真菌，抗菌活性与结构有关.糖链部分的数目、组成、连接方式等对生物活性有一定影响［23］.

4 问题与展望

茄碱是一种在马铃薯，茄子等植物中常见的甾体生物碱，其天然合成途径有待进一步研究.目前报道多集中于马铃薯、茄子中的茄碱等糖苷生物碱的合成和提取，其分布需要进一步研究.目前的提取方法多为传统的超声波辅助、固液萃取等，提取条件、实验参数前处理等方面需要进一步优化，并加强新技术在茄碱提取方面的应用.茄碱糖苷配基被报道出有多种多样的包括抗菌、抗感染、抗增殖作用.越来越多的研究表明包括茄碱在内的甾体生物碱在治疗癌症的方面具有潜在的作用，但是目前的研究多集中在体外实验，茄碱的肿瘤抑制机理尚不清晰.茄碱的生物合成方面，报道较少，将来的研究重点可能从分子水平研究茄碱等生物碱的基因调控，合成途径中关键酶的作用等等.

茄碱具有广泛的生物活性，作为潜在的抗癌药物具有一定的应用前景，但是茄碱的存在一定的毒性.α-查茄碱对人类正常肝细胞表现出显著的细胞毒性，α-茄碱和α-查茄碱有抑制人类中枢神经系统胆碱酯酶的活性，破坏胃肠道细胞膜.将来应针对茄碱等生物碱的疗效和安全性进行药代动力学和临床试验研究.

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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

安徽省自然科学研究重点项目（KJ2016A560）.

丁寅寅（1987-），女，安徽阜阳人，阜阳职业技术学院生化工程系讲师，硕士；研究方向：食品科学、农产品加工.

（责任编辑：邵晓军）