β -谷甾醇的研究及开发进展

刘威良，姬 昱，黄艾祥

（云南农业大学食品科学技术学院，云南昆明 650201）

β -谷甾醇是植物甾醇类成分之一，属于四环三萜类化合物，是真核生物细胞膜的主要组成成分，目前已被鉴定出来的植物甾醇达200 余种[1]。β -谷甾醇广泛存在于各种植物油[2-3]、果蔬[4]、植物种子中[5]，其中植物油中含量相对较高。除此，我国保健食品较常见的40 余种中草药，如杜仲、天冬、地黄、玄参等均有较高含量的植物甾醇，总量高达2 g/kg，β -谷甾醇是其主要的植物甾醇单体，占50%以上，有的高达90%以上[6]。目前，β -谷甾醇单体主要通过化学、物理方法提纯得到，具有较强的生理活性、极高的营养价值，广泛应用于医药、保健品、化妆品等领域。研究发现，β -谷甾醇在抗氧化、抗高血脂、抗炎、免疫调节、抗肿瘤、中枢神经系统等方面表现出良好的药理作用。随着对其生理活性研究的不断深入，β -谷甾醇的分离纯化及其潜在的药理活性研究成为热点。

1 β -谷甾醇分离提纯

β -谷甾醇是植物甾醇主要成分之一，是植物的一种活性物质，随着其在医药工业上的进一步应用，对其纯度的要求更高。目前，我国主要从植物油精炼的脱臭馏出物中提取混合植物甾醇，进而分离纯化出β -谷甾醇[7]。由于甾醇单体结构极其相似，因而从混合甾醇中分离得到较高纯度的β -谷甾醇单体是一项复杂而又困难的工作，国内文献报道不多，主要利用溶剂结晶法分离提纯β -谷甾醇[8]。但实现高纯度单组分甾醇的规模化生产，可为β -谷甾醇等甾体类药物的研发提供廉价的原料。目前，国内外对β -谷甾醇单体的分离纯化方法主要分为以下2 种。

1.1 化学法

化学法的原理是利用化学反应来制备植物甾醇的衍生物，进而增加了各种植物甾醇的物性差异，再通过物理方法分离单体。例如，利用β -谷甾醇乙酯的二溴化物与豆甾醇乙酯的四溴化物溶解度的差异，首先将混合甾醇用乙酸酐进行酯化反应，其次将酯化产物用过量溴进行溴化，选用合适的溶剂分离出二溴化物和四溴化物，分离后的产物分别用锌粉还原脱溴、碱性水解，最后在丙酮中重结晶制得纯化的β -谷甾醇[9]。由于这种工艺存在反应步骤繁琐、操作难度大、成本高且回收率低等缺陷，不能达到理想的分离结果，因而难以实现规模化的工业生产。

1.2 物理法

物理法的原理[10]是利用各个甾醇物理性质差异达到分离的结果，所依据的物性不同，则采用的方法也不同。例如，利用β -谷甾醇与其他甾醇蒸汽压力不同，真空蒸馏分段富集，使其在远低于其沸点的温度下分离；利用β -谷甾醇在层析柱中洗脱液与吸附剂之间的分配差异达到分离目的；利用β -谷甾醇在有机溶剂中的溶解度差异，进行多级分步结晶，然后重结晶分离等。目前，主要应用的物理法有分子蒸馏法[11]、高效液相法[12]、吸附法[13-15]、溶剂结晶法[16]等，其中溶剂结晶法具有操作简便、工艺流程短、产品纯度高、适合工业化生产等优点备受国内外学者青睐。欧洲专利[17]EP005705 报道，从不皂化物甾醇中分离提纯β - 谷甾醇，其混有12%～24%的菜油甾醇和β -谷甾醇，方法是用热的丙酮或异丙醇溶解混合物形成氢键，再向溶液中加水冷却到10 ℃，使β-谷甾醇结晶为水合物，最终得到β -谷甾醇的纯度为91.5%～93.9%。吴英艳等人[18]研究了甾醇单体在不同溶剂中的溶解度，在此基础上，利用β -谷甾醇和豆甾醇、菜油甾醇在环己酮中溶解度随温度变化有差异，用重结晶法提纯β -谷甾醇，结果表明3 次结晶操作后，β-谷甾醇纯度达86.58%。

2 β -谷甾醇的药理活性

甾醇被誉为“生命钥匙”，其中最常见、含量最丰富的是β -谷甾醇、豆甾醇等物质，表现出重要的生理功能[19]。研究发现[20]，β -谷甾醇具有抗氧化、抗炎、降低胆固醇、抗肿瘤等功效。

2.1 抗氧化

体内动物试验研究表明[21]，β -谷甾醇具有很强的抗遗传毒性，同时体外试验发现其具有明显的抗氧化活性并呈现剂量依赖性。研究显示[22-23]，β -谷甾醇拥有抗氧化活性且在抗氧化酶合成时不产生急性、亚慢性毒性或异常。β -谷甾醇还可增加超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性，降低过氧化氢酶活性[24]。

2.2 降低胆固醇

PollakO J[25]在1953 年研究发现，膳食中摄入的谷甾醇能有效降低血清胆固醇，并将谷甾醇作为一种治疗高胆固醇的药物。研究表明[26-27]，β -谷甾醇可以降低胆固醇小肠吸收，还能通过抑制胆固醇合成酶（HMG-COA） 的表达，减少胆固醇的体内合成，是治疗高胆固醇血症的有效药剂。Raicht R F 等人[28]发现，谷甾醇能降低大鼠胆固醇吸收率。

2.3 抗炎症

Gupta M B 等人[29]在1980 年研究发现，β -谷甾醇具有类似于氢化可的松的抗炎作用，其抗炎的主要机制是通过下丘脑- 垂体- 肾上腺素轴（HPA）系统发生的。Valerio M 等人[30]研究发现，β -谷甾醇对脂多糖（LPS） 诱导的J774A1 巨噬细胞，可提高抗炎因子IL-10 的活性，减小趋化因子和促炎因子活性，同时增强酪氨酸磷酸酶（SHP-1） 活性，抑制核转录因子（NF-κB） 迁移。JN C 等人[31]研究发现β -谷甾醇抗炎作用机制是通过减少NO 的合成，抑制巨噬细胞IL-6 活性，减少IL-1 、TNF - 等炎性因子的分泌。

2.4 免疫调节

Kritchevskyd D 等人研究发现，β - 谷甾醇及其糖苷可以增加T -淋巴细胞增殖，增加自然杀伤细胞对癌细胞的裂解能力，增加Th-1 型淋巴细胞，Th-2 型淋巴细胞被抑制或没有变化。它还可以增强白介素- 2 和干扰素- γ 的分泌，抑制白介素- 4 的分泌。它体外可通过抑制白介素- 6 和肿瘤坏死因子发挥抗炎作用，且呈剂量依赖性。还有研究发现，β -谷甾醇通过嗜酸性粒细胞和分泌黏性因子减少氧自由基和炎症。β -谷甾醇和乳糖、β -谷甾醇分别抑制IL-4 和IL-5 在肺部组织和支气管肺泡部位的mRNA 和蛋白表达。

2.5 抗肿瘤

研究发现，β -谷甾醇可抑制化学致癌剂诱发大肠癌，这可能与其抑制胆汁酸流入大肠有关。研究表明，β -谷甾醇在体外通过增加癌细胞凋亡来抑制乳腺癌细胞MDA-MB-231 的增殖[32]。研究发现，β -谷甾醇和TNF-相关凋亡诱导配体或他莫昔芬结合可作为预防与治疗乳腺癌潜在的药剂。研究显示，β -谷甾醇能渗入细胞膜中并改变膜流动性，抑制对雄性激素敏感的人前列腺癌细胞增殖，诱导癌细胞凋亡且提高凋亡速率。

2.6 中枢神经系统作用

研究发现，从美洲椴树中分离提取出β - 谷甾醇，其具有明显的抗焦虑和抗惊厥作用。另有研究发现，β -谷甾醇是毛叶番荔枝的主要活性成分，具有抗焦虑作用，其作用机制可能与GABA/BDZR 有关。此外，研究发现山苦茶叶甲醇提取物中正丁烷萃取部位含有β - 谷甾醇，在腹腔注射剂量为50 mg/kg时对小动物自主活动有明显抑制作用。

3 结语

综述了β -谷甾醇的来源、分离提纯方法和药理活性，通过对比分离提纯β -谷甾醇的工艺可知，溶剂结晶法中的重结晶工艺操作方便、产品纯度高、适合工业化生产。研究者可尝试利用不同溶剂和适当的料液比、结晶时间、结晶温度、结晶次数，或联合其他精制方法研究出更为简便快捷的提纯工艺来扩大工业化生产，使β -谷甾醇的应用价值充分发挥。β -谷甾醇是膳食中的主要甾醇类物质，具有多种药理活性，表明β -谷甾醇是通过多靶点、多途径作用于机体。目前，对于β -谷甾醇药理活性的研究较多集中于降血脂、降胆固醇方面，其抗炎、抗肿瘤、中枢神经方面分子机制尚不清楚，也未形成完整的信号通路模型。随着分子生物学技术的不断发展，重点从分子角度评价其活性、探究其作用机理，构建高效、完整、精确的β -谷甾醇发挥药理作用的体内外评价体系，为β -谷甾醇新的药用、保健用等产品的研发提供科学依据，将是广大科研工作者奋斗的方向。