北京化工大學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立 進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含 任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重 要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲 明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 作者簽名：j 虱地 日期： 絲! ：蔓：2 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 學(xué)位論文作者完全了解北京化工大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī) 定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬北京化工大 學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允 許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可 以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。 保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密范圍，在土年解密后適用本授 權(quán)書。非保密論文注釋：本學(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書。 導(dǎo)師簽名： 日期： 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集 中圖分類號(hào)t q 4 6 4 9學(xué)科分類號(hào) 5 3 0 6 4 論文編號(hào) 1 0 0 1 0 2 0 1 1 1 2 2 6 密級公開 學(xué)位授予單位代碼 1 0 0 1 0 學(xué)位授予單位名稱北京化工大學(xué) 作者姓名閏旭學(xué)號(hào) 2 0 0 8 0 0 1 2 2 6 獲學(xué)位專業(yè)名稱化學(xué)工程與技術(shù)獲學(xué)位專業(yè)代碼 0 8 17 2 0 課題來源國家自然科學(xué)基金研究方向天然產(chǎn)物分離 論文題目高純度萊菔硫烷的制備及其工業(yè)化放大研究 關(guān)鍵詞萊菔硫烷，粉碎，反相制備色譜，高聚物反相色譜 論文答辯日期 2 0 1 1 一0 5 2 3論文類型 應(yīng)用研究 學(xué)位論文評閱及答辯委員會(huì)情況 姓名職稱工作單位學(xué)科專長 指導(dǎo)教師袁其朋教授北京化工大學(xué) 制藥工程 評閱人l 鄭國鈞教授北京化工大學(xué)藥物合成 評閱人2梁浩副教授北京化工大學(xué)天然產(chǎn)物分離 評閱人3 評閱人4 評閱人5 答敝員蝴陳勁春教授北京化工大學(xué)分子生物學(xué) 答辯委員l 鄭國鈞 教授 北京化工大學(xué)藥物合成 答辯委員2王雅琴副教授北京化工大學(xué)生物化學(xué) 答辯委員3楊晶副教授北京化工大學(xué)生物材料 答辯委員4趙會(huì)英副教授北京化工大學(xué)藥物制劑 答辯委員5 注：一論文類型：1 基礎(chǔ)研究2 應(yīng)用研究3 開發(fā)研究4 其它 二中圖分類號(hào)在中國圖書資料分類法查詢 三學(xué)科分類號(hào)在中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)( g b t1 3 7 4 5 9 ) 學(xué)科分類與代碼中 查詢 四論文編號(hào)由單位代碼和年份及學(xué)號(hào)的后四位組成 研究只針對于其藥效和作用機(jī)理，對其制備的研究比較有限。本文對高純 度萊菔硫烷的制備和工業(yè)化放大進(jìn)行了研究。 研究了粉碎對西蘭花種子中萊菔硫烷生成的影響。結(jié)果表明，小粒徑 種子粉末的吸水能力( o 3 3 5 g o 5 4 4 g ) 、 蛋白含量 ( 5 4 9 l m g 2 3 1 8 3 m g 儋) 、g l u c o r a p h a n i n 含量( 3 1 3 3 m g 儋- 4 0 3 6 m g ) 、葡萄 糖生成量( 7 8 o o n m o l 一2 0 0 5 3 n m 0 1 ) 、萊菔硫烷含量( 5 8 5 m g 一1 4 0 4 m g 儋) 都 有顯著的提高，但對酶活力沒有影響。本實(shí)驗(yàn)提供了一種簡單廉價(jià)的方法 來提高萊菔硫烷的生成量。 考察了粉碎粒徑和p h 值對西蘭花種子粉末水解液過濾性能的影響。 采用恒壓過濾的方式，測定了水解液的特性參數(shù)和過濾常數(shù)，計(jì)算了濾餅 比阻、濾餅阻力。結(jié)果表明，粒徑為2 8 5 5 l 岬時(shí)水解液具有最好的過濾 性能，其濾餅比阻和濾餅阻力分別為2 1 5 1 0 1 2 舭g 和1 5 9 7 1 0 1 2m - 1 其次 為6 4 6 5 岬，其濾餅比阻和濾餅阻力分別為3 4 5 1 0 1 2 舭g 和2 6 7 6 1 0 1 2 m 1 。最佳p h 值均為2 5 3 。 對反相制備色譜純化萊菔硫烷的工藝放大進(jìn)行研究，分別對 1 9 3 0 0 伽n ，c 1 8 ，1 5 m ；3 2 3 0 0 i i l 】【i l c 1 8 ，5 0 p m ；4 4 3 0 0 刪m ，c 1 8 ，5 0 肛l 三根制備柱的分離萊菔硫烷條件進(jìn)行優(yōu)化并確定了最佳條件。在最佳分離 北京化t 人學(xué)碩i ：研究生學(xué)位論文 條件下，萊菔硫烷純度分別為9 6 5 ，8 7 7 ，8 5 5 ，回收率分別為9 5 7 ， 9 2 1 ，8 0 5 。對三根制備柱分離性能進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，隨著填 料粒徑和柱尺寸的增大，受擴(kuò)散和傳質(zhì)阻力的影響，分離效果逐漸下降。 采用高聚物反相填料裝填的半制備柱( p s t 1 0 3 0 0 m m ，3 0 岬) 對萊菔 硫烷進(jìn)行分離純化，優(yōu)化了色譜分離條件，確定最佳流動(dòng)相為3 0 乙腈一 水溶液，流速為2 m l m i n 等度洗脫，進(jìn)樣量不超過2 0 m g 時(shí)，純度可達(dá) 9 0 以上。隨著進(jìn)樣量增加，分離效果逐漸下降，為了增加生產(chǎn)能力，可 在上樣過載的條件下進(jìn)行純化，采用中心切割的方式進(jìn)行收集，以提高產(chǎn) 品純度。 關(guān)鍵詞：萊菔硫烷，粉碎，反相制備色譜，高聚物反相色譜 i n h 印a t i c ，b r e a s t ，c o l o n ，g a s m c ，e t c t h ep r 印a r a t i o ns t u d i e s o f s u l f o r a p h a n ea r e1 i m i t e d ，w h i l et h em o s to fs t u d i e sa r ec o n c e m e dt o p h a n n a c o l o g y a n dt h em e c h a n i s m t h e p r 印a r a t i o n a 1 1 d i n d u d t r i a l i z a t i o no ft h eh i 曲p u r i t ) rs u l f o m p h a n ew a si n v e s t i g a t e di n t h i sp a p e r e 仃e c to f 鰣n d i n g0 nt h ef o m a t i o no fs u l f o 砷h a n ei nb r o c c o l i s e e d sw a si n v e s t i g a t e d 晰t h d e c r e a s i n g t h ep a n i c l es i z eo fm e b r o c c o l is e e dp o w d e r s ，t h cw a t e ra b s o 叩t i o nc a p a c i 鑼( 丘i o mo 3 3 5 gt o 0 5 4 4 g ) ，p r o t e i nc o n t e n t ( 肋m 5 4 9l m 眺t o2 31 8 3 m 眺) ， g l u c o r 印h a m nc o n t e m ( f 如m31 3 3 m gt o4 0 3 6 m g ) ，t h e 鋤o u mo f g l u c o s ef o m e d ( 7 8 o o n m o lt o2 0 0 5 3 衄0 1 ) a n dt h es u l f o r a l p h a n e c o n t e n t ( f 如m5 8 5 m g 儋t 01 4 0 4 m g ) w e r ei l l c r e a s e ds i g i l i f i c a n t l y h o w e v e r t h em y r o s i n a s ea c t i v 時(shí)w 弱n o ta 虢c t e db y 鰣n d i n g t h e 北京化t 人學(xué)碩i ：研究生學(xué)位論文 i n n u e n c eo ft h ep a n i c l es i z ea n dp ho nt h eb r o c c o l is e e dh y d r o l y z a t e f i l t r a t i o nf e a m r e sw a ss t u d i e d t h ef i l t r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so ft h e h y d r o z a t e w e r em e a s u r e d ；t h es p e c i f i cc a k er e s i s t a n c ea n dt h e c a k e l a y e rr e s i s t a n c ew e r e c a l c u l a t e d t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a t 2 8 5 51 mh a dt h eb e s tf i l t r a t i o nc h a r a c t e r i s t i ca n dt h es p e c i f i cc a k e r e s i s t a n c ea n d c a k e 1 a y e r r e s i s t a n c ew e r e 2 1 5 1 0 1 2 1 1 1 k g a n d 1 5 9 7 1 0 1 2m 1 ，r e s p e c t i v e l y t h en e x ti s6 4 6 5 眥l ；t h es p e c i f i cc a k e r e s i s t a n c ea n d c a k e 1 a y e r r e s i s t a n c ew e r e 3 4 5 1 0 1 2 州k g a n d 2 6 7 6 1 0 1 2n 1 1 ，r e s p e c t i v e l y t h eo p t i n m mp hi s2 5 3 i l l e p u r i f i c a t i o no fs u l f o r a p h a n eu s i n gp r e p a m t i o nh p l cw a s s c a l e du p t h e s 印a r a t i v ec o n d i t i o n so ft h r e ep r e p a r a t i o nc o l u i l u l s ( 1 9 3 0 0 m m ，c 1 8 ，1 5 岫；3 2 3 0 0 m i l l c 1 8 ，5 0 岬l ；4 4 3 0 0 m m ，c 1 8 ， 5 0 w e r eg r o p e d t h ep u r i t yo fs u l f - o r a p h a i l ew e r e9 6 5 ，8 7 7 ， 8 5 5 a n dt h er e c o v e 巧w e r e9 5 7 ，9 2 1 ，8 0 5 ，r e s p e c t i v e l y t h e s 印刪i v ee 街c i e n c yo ft l l e c o l u h m sw a sa l s o c o i n p a r e di nt h i s p a p e r t h er e s u l t si n d i c a t e dt 1 1 a tm es 印刪i v ee 珩c i e n c yw 弱d e c r e a s e d w i mm ei n c r e a s eo ft h ep a c l 【i n gp a n i c l es i z e s 鋤dc o l u i n nd i 鋤e t e r s t h e s u l f o r a p h a n e w a sa l s o s 印a r a t i o n a n d p u r i f i e db y p o l y s t y r e n e - b a s e dr e s i nr e v e r s e dp h a s ec h r o m a t o 罌a p i h y ( 1 0 3 0 0 m m ， 3 0 h m ) t h es 印a r a t i o nc o n d i t i o n sw e r eg r o p e da i l dt h e 叩t i m u m p 鋤m l e t e 瑪w e r e3 0 a c e t o n i 仃i l ei i lw a t e r 勰n l em o b i l ep h a s e ，2 l i l l m i no ft h ef l o w - m t ei ni s o c m t i ce l u t i o nn l o d e t l l eh i g h e s tp 血夠o f a b s t r a c t s u l f o r 印h a n ew a so v e r9 0 a tt h ec o n d i t i o no f2 0 m gl o a d i n g 一鋤o u n t t h es 印a r a t i v e e 佑c i e n c yw a sd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo ft h e l o a d i n ga m o u n t t or a i s ep r o d u c t i o na b i l i t y ，p r e p i a r a t i v el cc a nb e o p e i a t e d a tt h eo v e r 。l o a d i n gc o n d i t i o n ，a n dh e a r t c u t t i n gs h o u l db e u s e df o ri m p r o v i n gt h ep u r i 夠o f s u l f o r a p h a n e k e yw o i m s ： s u l f o r 印h a i l e ，g r i n d i n g ，p r e p a r a t i v er p - h p l c ， p o l y s t y r e n e - b a s e dr e s i nr e v e r s e dp h a s ec h r o m a t o g r 印h y v 北京化t 人學(xué)碩l ：研究生學(xué)位論文 1 3 2 2 萊菔硫烷在抗心腦血管疾病方面的活性7 1 3 2 3 萊臟硫烷的抗氧化活性8 1 4 萊菔硫烷的分析檢測方法8 1 5 萊菔硫烷的制備方法9 1 5 1 化學(xué)合成法。l0 1 5 2 生物轉(zhuǎn)化法l o 1 5 3 天然產(chǎn)物提取法j 1 l 1 5 3 i 水解條件對萊菔硫烷生成的影響。l l 1 5 3 2 萊菔硫烷的分離純化12 1 6 研究內(nèi)容與意義l3 第二章粉碎對萊菔硫烷含量及提取液過濾性能的影響 l s 2 1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器1 6 2 1 1 實(shí)驗(yàn)材料1 6 2 1 2 實(shí)驗(yàn)儀器1 6 2 2 實(shí)驗(yàn)方法l6 2 2 1 西蘭花種子粉碎及粒徑測定1 6 2 2 2 持水能力測定1 6 2 2 3 蛋白含量測定1 7 2 2 4g r a 含量測定。1 7 2 2 5 葡萄糖和酶活的測定1 7 2 。2 6 萊菔硫烷含量測定1 8 2 2 7 過濾性能參數(shù)測定18 2 2 7 1 濾液密度測定。l8 2 2 7 2 濾液粘度測定l8 2 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論1 9 2 3 1 持水能力測定。1 9 2 3 2 蛋白含量測定2 0 2 3 3g r a 含量測定2 0 2 3 4 葡萄糖生成量和酶活力的測定2 l 2 3 5 萊菔硫烷含量2l 2 3 6 粉碎粒徑對提取液過濾性能的影響2 2 i 北京化t 人學(xué)顧i ：研究生學(xué)位論文 2 3 6 1 過濾基本理論一2 2 2 3 6 2 恒壓過濾。2 3 2 3 6 3 過濾的影響因素2 4 2 3 6 4 提取液性能參數(shù)測定結(jié)果2 5 2 3 6 5 過濾常數(shù)k 值和濾餅平均比阻a 值的測定2 5 2 3 6 6 濾餅阻力的測定2 7 2 4 提高過濾性能的途徑2 8 2 5 本蘋小結(jié)2 9 第三章反相制備色譜純化萊菔硫烷放大研究3 l 3 1 材料與儀器3 2 3 1 1 實(shí)驗(yàn)材料。3 2 3 1 2 實(shí)驗(yàn)儀器3 2 3 2 實(shí)驗(yàn)方法3 2 3 2 1 萊菔硫烷粗品的制備3 2 3 2 2 萊般硫烷含量測定3 2 3 2 2 1 色譜條件3 2 3 2 2 2 萊菔硫烷對照品的配制3 2 3 2 3 制備色譜柱的裝填3 2 3 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3 3 3 3 1 柱1 分離條件的優(yōu)化3 3 3 3 1 1 流動(dòng)相的優(yōu)化。3 3 3 3 1 2 流速的優(yōu)化。3 4 3 3 1 3 進(jìn)樣量的優(yōu)化3 4 3 3 2 柱2 分離條件的優(yōu)化3 6 3 3 2 1 流動(dòng)相的優(yōu)化3 6 3 3 2 2 流速的優(yōu)化3 6 3 3 2 3 進(jìn)樣量的優(yōu)化3 7 3 3 3 柱3 分離條件的優(yōu)化。3 8 3 3 3 1 流速的優(yōu)化3 8 3 3 3 2 進(jìn)樣量的優(yōu)化。3 8 3 3 4 不同色譜柱之間分離性能的比較。3 9 3 3 5 色譜柱的維護(hù)4 3 3 4 本章小結(jié)4 3 第四章高聚物反相填料在分離純化萊菔硫烷中的應(yīng)用 4 1 材料與儀器。4 4 4 1 1 實(shí)驗(yàn)材料4 4 4 1 2 實(shí)驗(yàn)儀器。4 5 4 2 實(shí)驗(yàn)方法4 5 4 2 1 萊菔硫烷粗品的制備。4 5 4 2 2 萊菔硫烷含量測定4 5 4 2 2 1 色譜條件。4 5 4 2 2 2 萊菔硫烷對照品的配制4 5 4 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果4 5 參考文獻(xiàn) 附錄一 附錄二 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 致謝 6 2 6 4 6 5 第一章丈獻(xiàn)綜述 1 1 概述 第一章文獻(xiàn)綜述 蔬菜是人們只常飲食中必不可少的食物，蔬菜可提供人體所必需的多種維生素和 礦物質(zhì)。據(jù)國際糧農(nóng)組織1 9 9 0 年統(tǒng)計(jì)和研究，人體必需的維生素c 的9 0 、維生素 a 的6 0 來自蔬菜，人每天至少要食用l o o o 克左右的蔬菜。在越來越關(guān)注健康飲食 的現(xiàn)代社會(huì)，蔬菜不僅是低糖、低鹽、低脂的健康食物，在滿足人類基本生活需要的 同時(shí)，同時(shí)蔬菜中富含的大量化學(xué)物質(zhì)具有各種生物活性，對人類多種疾病起到治療 和預(yù)防的作用。如豆類蔬菜中含有大量的黃酮、異黃酮、皂甙等物質(zhì)，對降低血膽固 醇調(diào)節(jié)血糖，減低癌癥發(fā)病及防治心血管、糖尿病有良好作用；胡蘿卜中含有大量類 胡蘿卜素及可溶性膳食纖維，有益于保護(hù)眼睛提高視力，降低血膽固醇，可預(yù)防癌癥 與心血管病發(fā)??；蔥蒜類蔬菜，含有豐富的二丙烯類化合物，甲基硫化物等功能植物 化學(xué)物質(zhì)，有利于防治心血管疾病，常食可預(yù)防癌癥，還有消炎殺菌等作用；茄果類 蔬菜，番茄中豐富的番茄紅素是高活性抗氧化劑，不僅能抗氧化，還可降低前列腺癌 及心血管疾病的發(fā)病，茄子中含有多種生物堿，有抑癌、降低血脂、殺菌、通便作用； 辣椒、甜椒含豐富辣椒多酚，能增強(qiáng)血凝溶解，有天然阿司匹林之稱。 在眾多蔬菜中，十字花科類蔬菜是人們普遍經(jīng)常食用，且被廣泛認(rèn)為具有良好的 預(yù)防和抵抗癌癥作用的一類蔬菜。大量研究表明，十字花科蔬菜中含有豐富的硫代葡 萄糖苷( g l u c o s i n o la _ t e s ) 、異硫氰酸酯( i s o t h i o c y 鋤a t 髓，1 1 r c ) 類化合物，對防治癌癥、心 血管疾病具有良好的作用。 硫代葡萄糖苷普遍存在于十字花科等1 5 種雙子葉植物中。目前，從植物中發(fā)現(xiàn) 的硫代葡萄糖苷已經(jīng)超過上百種，根據(jù)側(cè)鏈連接基團(tuán)的不同，可以分為脂肪類硫代葡 萄糖苷、吲哚類硫代葡萄糖苷、芳香類硫代葡萄糖苷三類。雖然植物的各個(gè)組織均能 檢測到硫代葡萄糖苷的存在，但是不同植物所含硫代葡萄糖苷的種類、含量都不盡相 同，同一種植物受到發(fā)育階段、品種、地域等多種因素的影響，其含量變化也較大。 如萊菔子和蘿卜籽中主要含g l u c o r 印h e i l i n ( g r e ) ，而西蘭花種子中以g l u c o r a p h 鋤i n ( g r a ) 為主；一般種子中硫代葡萄糖苷的含量是其它部位的幾倍甚至幾十倍。植物采 后的處理會(huì)造成硫代葡萄糖苷的損失，一個(gè)原因是在酶的作用下發(fā)生水解，另一原因 是硫代葡萄糖苷易溶于水，在采后加工和烹調(diào)過程中極易造成流失【。 異硫氰酸酯( i s o t h i o c y 姐a t 懿) 類化合物是硫代葡萄糖苷( g l u c 0 s i n o l a t 懿) 的水解產(chǎn) 北京化t 人學(xué)碩i ：研究生學(xué)位論文 物。在黑芥子酶( m y r o s i n a s e ，e c 3 2 2 3 1 ) 存在條件下，硫代葡萄糖苷被酶催化水解生 成相應(yīng)的異硫氰酸酯( i s o t h i o c y a l l a t e s ，i t c ) ，腈類化合物和葡萄糖、硫酸鹽等小分子。 反應(yīng)如圖1 1 所示。硫代葡萄糖苷及其降解產(chǎn)物有抗菌的作用，是植物的一種自我防 御機(jī)制，同時(shí)賦予蔬菜特殊的風(fēng)味。近來研究表明，異硫氰酸酯類化合物具有很強(qiáng)的 抗癌抗氧化活性。目前對甲基亞磺酰烷異硫氰酸酯，又稱為萊菔硫烷( s u l f o r a p h a n e ， s f ) 、苯甲基異硫氰酸酯( b e i l z y li s o t l l i o c y 鋤a t e ，b i t c ) 、苯乙基異硫氰酸酯( p h e l l e t h y l i s o t l l i o c y a i l a t e ，p e i t c ) 的生物活性研究較多【3 】。其中萊菔硫烷( s u l f o r p h a l l e ，s f ) 被公認(rèn)為 目前已知的防治癌癥效果最好天然產(chǎn)物之一，成為研究的熱點(diǎn)，受到人們的廣泛關(guān)注。 r 。吣n o s 0 3 如o i 腳m s i 一 r - 町】+ d r - n _ c = s r - c 三nr - s c 三n i s o t h i o c y a 瑚愴s n i t r i l e s t h i o c y a n a t e s r - c h 3 s o c h 2 c h 2 c h 2 c h 2 時(shí)，產(chǎn)物為萊菔硫烷 圖1 1 硫代葡萄糖苷酶催化生成異硫氰酸酯 n gl - l 腳a t i c 鯽吖铘i o no f 酉u c o s i n o l a t 鶴t 0i s o t h i o c y a 加t e s 1 2 萊菔硫烷在植物中的分布 萊菔硫烷在十字花科蕓薹屬蔬菜中的含量比較豐富，人們普遍食用的白菜、卷心 菜、花菜等都屬于這一類蔬菜?！爸篻h a 0 【4 】測定了十字花科蕓薹屬、蘿卜屬蔬菜種子 中萊菔硫烷的含量，結(jié)果表明不同屬之間，同屬不同品種蔬菜種子之間萊菔硫烷的含 量存在比較大的差異，其中以蕓薹屬西蘭花種子中含量最高，同時(shí)西蘭花不同部位( 種 子、花、莖、葉) 萊菔硫烷含量也有顯著不同，種子中萊菔硫烷的含量最高，其次是 花和莖，而葉子中萊菔硫烷的含量最低。 受到育種、地域、氣候、耕種習(xí)慣等多種因素的影響，不同品種、不同產(chǎn)地西蘭 花種子中的萊菔硫烷含量也有差異，具體見表1 2 所示。因此，在提取制備萊菔硫烷 2 第一章義獻(xiàn)綜述 時(shí)，應(yīng)廣泛篩選西蘭花種子原料，充分考慮含量、成本等各種因素。同時(shí)，農(nóng)業(yè)育種 工作者也應(yīng)充分考慮萊菔硫烷等活性成分的含量，以培育出營養(yǎng)價(jià)值更高的品種。 在植物中，萊菔硫烷主要以其前體葡萄糖萊菔硫烷( g l u c o r a p h a n i n ，g r a ) 的形式 存在。在完整植物細(xì)胞中，葡萄糖萊菔硫烷存在于液泡中，當(dāng)植物細(xì)胞被咀嚼、切割、 烹調(diào)等發(fā)生破損時(shí)，葡萄糖萊菔硫烷釋放出來與黑芥子酶( m m s i n a s e ，e c 3 2 2 3 1 ) 發(fā) 生接觸，進(jìn)而發(fā)生水解反應(yīng)，生成葡萄糖、硫酸鹽類和一系列不穩(wěn)定的葡萄糖配基中 間體，這些中間體經(jīng)過分子重排，生成萊菔硫烷和腈類化合物。在西蘭花中，葡萄糖 萊菔硫烷( g l u c o r a p h a n i n ，g r a ) 含量約占總硫代葡萄糖苷( g 1 u c o s i n o l a t e s ) 的9 0 以上， 可以水解產(chǎn)生大量的萊菔硫烷。人經(jīng)常食用的部分是西蘭花的花球，雖然萊菔硫烷含 量不如種子高，但相比其它部位萊菔硫烷的含量還是比較高的。因此，西蘭花被認(rèn)為 是一種預(yù)防、抵抗癌癥效果極佳的蔬菜，受到人們的青睞。 表卜1 十字花科蔬菜種子中萊菔硫烷的含鼙【4 5 】 t a b l el - ln ec o n t e n t so fs u l f o r a p h a n ei ns e e d so fc 朋c 譫m 淞p l a n t 表l - 2 不同品種西蘭花種子中萊菔硫烷的含量 t a b l el 一21 l l ec o n t e n t so fs u l f o r a p h a l l ei nv 撕o u ss p e c i e sb r o c c o l is e e d s 3 北京化t 人學(xué)碩i j 研究生學(xué)位論義 1 3 萊菔硫烷的性質(zhì)與功能 1 3 1 萊菔硫烷的物理化學(xué)性質(zhì) 萊菔硫烷( s u l f o r a p h a i l e ，s f ) ，又稱為蘿卜硫素、萊菔硫素，其化學(xué)式如下： o c h 3 - s - c h 2 c h 2 - c h 2 一c h 2 - n = c = s 相對分子質(zhì)量為1 7 7 3 ，其高純度樣品呈淡黃色油狀液體，易溶于二氯甲烷、乙酸乙 酯等有機(jī)溶劑。 萊菔硫烷是一種不穩(wěn)定的化合物，尤其是p h 值、溫度對其影響比較明顯。肖倩 【6 】等研究表明，萊菔硫烷在酸性和中性p h 值下相對比較穩(wěn)定，當(dāng)p h 值調(diào)為堿性時(shí)， 萊菔硫烷迅速分解，可能的降解機(jī)理如下： c h 3 一s c h 2 一c h 2 一c h 2 一c h 2 一n 仃 i 、斤 o = s c h 3 一s c h 2 一c h 2 一c h 2 一 l lh 2 0 i h 2 s + c 0 2 o u 嗎一c h 2 一n = c = s h 未；二蕁蕁= 蕁= sc p ；一c h 2 - 吣昕嘶斟尸 0 圖1 2 萊菔硫烷在堿性條件下的降解 f i g 1 - 2t h e 婦跏驢豳0 no fs u l 細(xì)a p h 姐ei nb a s i cc o n d i t i 衄 萊菔硫烷對溫度比較敏感，高溫放置一定時(shí)間即出現(xiàn)明顯的降解作用。肖倩【6 j 等 人研究了溫度對萊菔硫烷穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明如表1 2 所示，萊菔硫烷降解速度隨 溫度升高而加快，在室溫環(huán)境下，1 2 天左右即有l(wèi) o 萊菔硫烷降解；在加熱環(huán)境下， 萊菔硫烷的降解反應(yīng)更加明顯，6 0 加熱9 h 即有近2 0 的萊菔硫烷得到降解。 y ij 甜7 】等采用g c m s 研究了萊菔硫烷水溶液加熱到5 0 及l(fā) o o 時(shí)的影響及其降 解產(chǎn)物，結(jié)果表明，溫度越高其降解程度越嚴(yán)重，可能的降解產(chǎn)物主要有： ( 1 ) d i r 嘣h y ld i s u l f i d e ，( 2 ) s m e d 叫娥螄s u l 丘n 舭，( 3 ) s m e m y l 刪l i o s u l 如n a t e ， ( 4 ) m e t l l y l ( m 砒y l t l l i o ) - m 劬y ld i 砌矗d e ，( 5 ) 4 - i s o t l l i o c y 觚a t o 1 一( m e m y l n l i 砂1 - b u t 黜。 4 = 一一 h n 一吼一 也 盯 c d 卅卜 啞 一 吃 一 o i 一 吼 第一章義獻(xiàn)綜述 此外，空氣中的氧氣對萊菔硫烷具有一定的氧化作用，而光照對萊菔硫烷并沒有 明顯影響。因此，萊菔硫烷必須要低溫冷凍環(huán)境中密閉保存，才能有效保證不會(huì)分解。 表l - 3 溫度對萊菔硫烷含量的影響 t a b i el - 31 1 1 ee 行e c to ft 鋤p e r a t u r eo ns u l f o r a p h 鋤ec o n t 鋤t o 冒 明3 i i _ s h 瑪 。i i 。 c h 3 一s s - c h 3 c h 3 。s - s c h 3o ( 1 )( 2 )( 3 ) f c h 3 s o c h 2 c h 2 j 戶 c h 2 c h 2 n = s c h r s - s c h 2 s - c h l c h 3 - s - c h 每c h - c h 2 - c h 2 小- = c = s ( 4 )( 5 ) 圖1 3 萊菔硫烷受熱降解主要產(chǎn)物 f i 儼r el - 3 r kc 0 玎叩o u n d sg c n e m t e d 缸nt h e 肋a ld e 鏟a d 撕o f 姐l f o m p h 鋤e w u h 瑚h u a 【8 】等采用羥丙基一b 一環(huán)糊精( h p b c d ) 為輔料，成功制備了萊菔硫烷包合 物( s f h p b c d ) 固體，包合物在熱、氧氣、堿環(huán)境中的穩(wěn)定性得到顯著的增加，此方 法在萊菔硫烷保存、運(yùn)輸與制劑制備等方面提供有利幫助和參考。 西蘭花中，通常供人食用的部分是花球，其中含有的硫代葡萄糖苷可生成大量萊 菔硫烷。但是在人們的烹調(diào)加工過程會(huì)對萊菔硫烷造成很大的影響。v e 咖e u l e l l 【9 】等人 研究表明西蘭花生吃與經(jīng)微波處理相比后，前者血和尿中萊菔硫烷的濃度顯著高于后 者，r u n g a p 鋤e s 叫1 0 】等人的研究發(fā)現(xiàn)，西蘭花經(jīng)微波處理2 m i i l 后，與5 l i l i n 相比，萊 菔硫烷在人體內(nèi)的吸收高大約3 倍左右，表明長時(shí)間的微波烹調(diào)會(huì)抑制萊菔硫烷的生 成。g a l l g a 【1 1 】等研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過蒸、煮各1 5 m i n 和2 3 m i i l 后，西蘭花中沒有明顯檢測 到萊菔硫烷的生成，而采用高壓烹飪2 m m 后，有1 7 的萊菔硫烷損失。r b j 伽c s 【1 2 】 5 北京化t 人學(xué)碩i ：研究生學(xué)位論義 研究了蒸、煮、微波處理對西蘭花中萊菔硫烷生成的影響，結(jié)果表明，三種常用烹飪 方式都會(huì)影響萊菔硫烷的含量，但是相對于蒸的方式，煮和微波處理造成的損失更大。 1 3 2 萊菔硫烷的生理活性 萊菔硫烷被公認(rèn)為抗癌效果最好的天然產(chǎn)物之一，對動(dòng)物體內(nèi)的多個(gè)靶點(diǎn)產(chǎn)生活 性作用，如表1 3 所示。如對致癌物代謝過程的酶進(jìn)行調(diào)節(jié)，阻斷致癌物質(zhì)的作用過程； 延緩或消除克隆擴(kuò)增的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)化，從而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；抑制 良性腫瘤向惡性腫瘤的轉(zhuǎn)化和發(fā)展。通過多種機(jī)制的共同作用，萊菔硫烷在動(dòng)物體內(nèi) 表現(xiàn)出多種優(yōu)良的生物活性。 表1 - 4 萊菔硫烷的作用靶點(diǎn)【1 3 ，1 4 】 t a b l e l 4t h em o l e c u l a rt a 唱e t so fs u l f o r a p h a n e 1 3 2 1 萊菔硫烷的抗癌活性 大量的研究表明，萊菔硫烷對食道癌、乳腺癌、結(jié)腸癌、胃癌、肺癌等具有良好 的防治效果。許多致癌物質(zhì)的代謝都與i 相酶和i i 相酶的作用密切相關(guān)，i 相酶使化 學(xué)致癌物質(zhì)活化為親電子物，促進(jìn)其與d n a 的結(jié)合，而i i 相酶將親電子物轉(zhuǎn)化為低毒 而易于排泄的物質(zhì)，抑制了致癌物質(zhì)與d n a 的結(jié)合，改變致癌物質(zhì)的代謝途徑。萊菔 硫烷并不直接與致癌物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，而是能夠誘導(dǎo)i i 相酶的產(chǎn)生，同時(shí)抑制i 相酶的 生成和作用，對代謝實(shí)現(xiàn)調(diào)控，達(dá)到抗癌效果。在萊菔硫烷誘導(dǎo)鼠肝細(xì)胞防御基因表 達(dá)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)萊菔硫烷增強(qiáng)了i i 型解毒酶的基因表達(dá)，能夠降低外源的致癌毒素和內(nèi) 6 第一章義獻(xiàn)綜述 源的活性氧族所引起的傷害，并增加受損細(xì)胞的存活率【1 5 1 。其他一些實(shí)驗(yàn)表明，萊菔 硫烷可以誘導(dǎo)老鼠谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶( g s t s ) 和乳腺醌氧化還原酶的活性，在較低濃度下 就可以降低致癌物質(zhì)對動(dòng)物細(xì)胞的危害【l6 1 。 萊菔硫烷可以對癌細(xì)胞直接進(jìn)行作用，導(dǎo)致癌細(xì)胞的生長受到抑制，誘導(dǎo)細(xì)胞凋 亡。j i a l l gh a o 【1 7 】等研究了白藜蘆醇( r e s v e r a t r 0 1 ) 與萊菔硫烷聯(lián)合使用作用于人u 2 5l 神 經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞腫瘤，發(fā)現(xiàn)混合試劑在很低的濃度下就對腫瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移產(chǎn)生抑制， 降低腫瘤細(xì)胞的生存能力；l a u r e l l c e 等【1 8 】實(shí)驗(yàn)表明萊菔硫烷可以抑制結(jié)腸癌細(xì)胞h t 2 9 的再生長和降低細(xì)胞活力，對于增殖期的結(jié)腸癌細(xì)胞，萊菔硫烷還可以誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞 周期生長阻滯的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡；c f i m o 印撕【馮】發(fā)現(xiàn)使用阿霉素治療骨 肉瘤及乳腺癌時(shí)，p 5 3 s e f 2 2 0 突變細(xì)胞會(huì)降低藥效甚至產(chǎn)生抗藥性，而治療中加入萊菔 硫烷能夠誘導(dǎo)p 5 3 s e r 2 2 0 突變細(xì)胞的程序化死亡，這是一種細(xì)胞自殺性死亡行為，對周 圍正常細(xì)胞及組織傷害很小，從而對骨肉瘤及乳腺癌的治療起輔助作用。 端粒酶( t e l o m e r a s e ) 是一種逆轉(zhuǎn)錄酶，由蛋白質(zhì)和r n a 兩部分組成核糖蛋白復(fù)合 體，可將端粒d n a 加至真核染色體術(shù)端。端粒在不同物種細(xì)胞中對于保持染色體穩(wěn) 定性和細(xì)胞活性有重要作用，端粒酶能延長縮短的端粒( 縮短的端粒其細(xì)胞復(fù)制能力 受限) ，從而增強(qiáng)體外細(xì)胞的增殖能力。端粒酶在正常人體組織中的活性被抑制，其 活性受到相當(dāng)嚴(yán)密的調(diào)控，只有在造血細(xì)胞、干細(xì)胞和生殖細(xì)胞等必須不斷分裂的細(xì) 胞之中，才可以檢測到具有活性的端粒酶。而在癌細(xì)胞中端粒酶被重新激活，可能會(huì) 參與惡性轉(zhuǎn)化。 s v e dm m e 一2 0 】等研究發(fā)現(xiàn)，萊菔硫烷在乳腺癌細(xì)胞m c f 7 和m d a m b 2 3 1 中可以抑制端粒逆轉(zhuǎn)錄酶m t e l m 及其催化調(diào)控基團(tuán)的活性，同時(shí)，在萊菔硫烷處+ 理細(xì)胞內(nèi)，d n a 甲基轉(zhuǎn)移酶( 明叮m t s ) ，尤其是d n m 陌l(fā) 和d v 盯3 a 的活性降低， 由此推斷萊菔硫烷可能影響核外遺傳途徑，進(jìn)而對端粒逆轉(zhuǎn)錄酶郵e r 活性產(chǎn)生抑 制作用。d o n 爭o hm o o n 【2 1 】等研究了在肝癌細(xì)胞內(nèi)，萊菔硫烷可以抑制細(xì)胞活力和端 粒逆轉(zhuǎn)錄酶( ”e i 汀) 的表達(dá)，同時(shí)，萊菔硫烷還可以抑制燦咄s e 7 3 ) 的磷酸化，從而 抑制端粒逆轉(zhuǎn)錄酶e r t ) 的磷酸化。 1 3 2 2 萊菔硫烷在抗心腦血管疾病方面的活性 萊菔硫烷除對腫瘤有明顯的抑制作用外，在心腦血管疾病方面也有顯著的療效。 c h gs 1 l ip i 【2 2 】等研究表明，萊菔硫烷可以通過抗氧化途徑和線粒體k 冊通道對心 臟起到保護(hù)作用，避免心臟因局部缺血引起損傷。z l l a 0j i n g 【2 3 】等研究了萊菔硫烷對鼠 類腦動(dòng)脈梗塞的緩解作用，發(fā)現(xiàn)萊菔硫烷能夠誘導(dǎo)n i 乜響應(yīng)基因的表達(dá)，增強(qiáng)r 試a 及n 咆響應(yīng)亞鐵血紅素加氧酶，由此而降低因腦局部缺血導(dǎo)致梗塞體積量達(dá)3 0 。 s h a n gy 畫u a n 【2 4 】等研究發(fā)現(xiàn)萊菔硫烷在一定劑量下抑制了人血管內(nèi)皮細(xì)胞中由脂多糖 7 北京化- t 人學(xué)碩i ：研究生學(xué)位論義 ( l i p o p o l y s a c d l 撕d el p s ) 激活的c o x 2 和i n o s 的表達(dá)，另外，萊菔硫烷還可以抑制 由脂多糖促進(jìn)的e r k l 2 ，k 和p 3 8 的磷酸化，采用另一種p 3 8 和j n k 的激活劑茴 香霉素( a n j s o m y c i n ) 代替脂多糖( l i p o p o l y s a c c h 撕d el p s ) 對細(xì)胞重新處理過后，萊菔硫 烷對c o 2 和i n o s 的表達(dá)抑制依然沒有解除，由此表明，萊菔硫烷在抑制人血管 內(nèi)皮細(xì)胞炎癥方面扮演重要角色。 高密度脂蛋白( h i 曲d e i l s i t yl i p o p r o t e mh d l ) 是由肝臟和腸合成的一種抗動(dòng)脈粥樣 硬化的血清蛋白，它可以促進(jìn)膽固醇轉(zhuǎn)化為膽汁酸或直接通過膽汁從腸道排出，俗稱 “血管清道夫 ，對動(dòng)脈粥樣硬化和冠心病防治有重要的作用。甘油三酯脂肪酶族 ( t r i a c y l g l y c e r o l l i p a u s e ) 中的內(nèi)皮脂肪酶( e n d o m e l i a ll i p a s e ，e l ) 可以降低高密度脂蛋白 ( h i 曲d e l l s i t yl i p o p r o t e i nh d l ) 的含量，從而增加患動(dòng)脈粥樣硬化和冠心病的風(fēng)險(xiǎn)。 a n n u k k a m k i v e l 越2 5 】等研究發(fā)現(xiàn)，萊菔硫烷在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞( h u v e c ) 中，可以抑 制n f k b 因子，進(jìn)而抑制了內(nèi)皮脂肪酶( e n d o t h e l i a ll i p a l s e ，e l ) 在細(xì)