CN103755757A - 3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素、其制备方法及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物药物领域，具体涉及3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素（I），本发明公开了其制备方法：用保藏号NRRL1086菌株对槲皮素进行生物转化获得。本发明还公开了其抗氧化方面的用途。
Description
技术领域
本发明涉及生物药物领域，具体涉及3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素及其制备方法，本发明还公开了其抗氧化方面的用途。
背景技术
越来越多的医学研究报告证明，许多慢性疾病包括心血管、胃肠消化、内分泌、新陈代谢、呼吸等方面的疾病以及白内障、老化和各类癌症等，都与人体内积累过多的氧自由基有关。传统的合成的抗氧化剂虽然抗氧化能力都比较强，但是自20 世纪70 年代以来，人们不断发现合成的抗氧化剂有一定毒性，甚至可以致畸、致癌，因此越来越多的国家开始限制或禁止使用某些合成抗氧化剂。最近几年来，新的抗氧化机制不断的被发现，人们越来越趋向于应用天然的抗氧化剂。我国拥有丰富的中草药资源，它们的药效和安全性明确。很多学者认为一些中草药的疗效与其抗氧化作用密切相关。其中广泛存在于中草药中的黄酮类化合物是一类良好的抗氧化剂，比如芦丁因其抗氧化性可以被应用在化妆品中。不少研究对槲皮素进行结构修饰以获得活性更高的抗氧化剂。有报道从植物中分离得到3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素，但是天然来源少，而利用槲皮素微生物糖基化直接定向合成3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素少见报道。
微生物转化是利用微生物产生的特异酶对外源性化合物进行结构修饰的特定生化反应。微生物转化具有高度的立体结构选择性，能专一地催化特定的反应、无需繁琐的保护与脱保护操作，具有高效、环保的优点，是天然活性化合物进行结构修饰的一种有效方法。若在含有羟基的槲皮素中引入糖基可以在一定程度上提高生物利用度，同时保持或增加其活性。
发明内容
本发明公开了结构式I的化合物：
命名为3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素。本发明同时也包括结构式I的化合物的溶剂化物。其13C-NMR数据为: δ (ppm) C(2) 157.6，C(3) 135.3，C(4) 178.8， C(5) 162.8，C(6) 99.8，C(7) 165.9，C(8) 94.6，C(9) 157.8，C(10) 105.5，C(1’) 123.1，C(2’) 118.0，C(3’) 146.7，C(4’) 149.9，C(5’) 116.3，C(6’) 122.8，与槲皮素13C-NMR数据相比较，可以确定其母核为槲皮素，且可确定糖是连在C3位上。另外还有6个葡萄糖碳信号，分别为GLC(1) 104.6，GLC(2) 78.9，GLC(3) 78.6，GLC(4) 76.2，GLC(5) 71.4，GLC(6) 62.7。
药理试验证明，本发明的式I化合物具有明显的的抗氧化活性，其溶剂化物具有同样的药理功效。
本发明的式I化合物优选用生物转化方法以槲皮素为底物进行转化制备，方法如下：
为了寻找适宜转化槲皮素成3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素的菌种，本发明共筛选了多个菌种，结果发现，保藏号为NRRL1086菌种对槲皮素具有较强的转化能力（见表2）。
筛选所用液体培养基(PDA)：200克新鲜去皮马铃薯加沸水500mL煮15min后过滤，滤液加葡萄糖20g、KH2PO4 3.0g、MgSO4 0.75g、Vb1 10.0mg，加蒸馏水定容至1.0L，加NaOH或HCL调pH值至6.0，150mL三角烧瓶每瓶分装30mL液体培养基，121℃、0.15MPa灭菌20min。
筛选菌种时，保存菌种所用斜面培养基是在上述液体培养基加入1.5%的琼脂，15mL具塞试管每管5mL，121℃、0.15MPa灭菌20min冷却后制成。
菌种的保存与活化：菌种活化采用两步活化法，参见：Nair,M.S.R.,and Basile,D.V.Bioconversion of artenium B to artmisinn.天然产物杂志（Jounal of Natural Products）1993,56(9):1559。先将菌种接种于液体培养基，28℃180r/min旋转培养24-48h后，转接于另一液体培养基，接种量1-5%（V/V），同条件培养24h后加样。
样品的制备及加样：槲皮素溶于乙醇，配成10mg/mL溶液备用；每瓶经两步活化的菌液（30mL）加0.5mL样品溶液，使每瓶菌液含槲皮素5mg。同条件培养120h后，中止反应，过滤菌体，发酵液用等量的乙酸乙酯萃取3～5次，合并萃取液、回收乙酸乙酯；得到萃取浸膏，菌体用乙醇提取3次，合并提取液，回收乙醇，得到提取浸膏，将两种浸膏合并，加少许乙酸乙酯溶解后备薄层鉴定用。
空白对照：空白对照设阳性对照（底物+培养基）、阴性对照（培养基+菌）、溶剂对照（培养基+菌+乙醇），培养和萃取条件同上。
转化产物的薄层鉴定：
薄层条件：
薄层板：0.7%的CMC-Na制成的硅胶G板。
展开剂：甲苯-乙酸乙酯-甲酸（5 : 4 : 1）。
操作：
转化萃取物和空白对照萃取物分别点于薄层板，上行法充分展开后取出自然晾干，紫外灯下观察斑点。转化结果见表2。
表2 微生物转化槲皮素筛选结果
| 菌种 | 筛选结果 |
| Mucor sp. | — |
| Streptomyces sp. | — |
| Beauveria sp. | — |
| Rhizopus sp. | — |
| Gibberella sp. | — |
| NRRL-5646 | +++ |
| SC-2831 | — |
| SC-2831-DD | — |
| U1315-BN | — |
| Alternaria sp. | — |
| Alternaria sp. | — |
| Fusarium sp. | — |
| Phomopsis sp. | — |
| Phomopsis sp. | — |
| G.deliquescens. NRRL-1086 | +++ |
从筛选结果看，有2种菌可以转化，NRRL 1086，经测算，转化率可达90%。而NRRL 5646不是糖基化转化。因此，本发明选用菌株NRRL 1086，以槲皮素为原料来制备3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素。
本发明公开了一种制备式I化合物的制备方法，用保藏号为NRRL 1086菌株对槲皮素进行生物转化获得。
更优选的方法是：以槲皮素为底物，利用保藏号为NRRL 1086的菌株，将底物和该菌株在培养基中共培养3～8天，终止反应，用有机溶剂萃取，浓缩萃取液，通过硅胶柱层析分离即得。
其中有机溶剂选自乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、甲酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、正己烷、正丁醇中的一种或几种。更优选乙酸乙酯。
硅胶柱层析分离用氯仿和甲醇进行梯度洗脱。
培养基含10~30%的马铃薯煎煮液、KH2PO4、MgSO4、维生素B1和选自葡
萄糖、蔗糖、芽糖、淀粉中一种或几种碳源，培养基pH=5.0~7.0。为重量百分比。
其中按20%马铃薯煎煮液100毫升计，培养基中各组分优选的含量为KH2PO4 含0.1~0.5克；MgSO4含0.05~0.5克；葡萄糖或蔗糖0.5-2.5克。
最为优选的制备方法是：将保藏号为NRRL 1086的菌株由斜面接种到液体培养基中，置28℃，转速为180r/m的摇床中培养24小时成为种子液，种子液转接至发酵液后继续培养24小时，加入转化底物；继续培养144小时后终止催化反应，过滤菌体，发酵液用等量的乙酸乙酯萃取5次，合并萃取液、回收乙酸乙酯，得到萃取浸膏，浸膏经硅胶拌样后柱层析分离；以氯仿-甲醇为洗脱系统。转化产物经甲醇重结晶，得到黄色无定型粉末状转化产物。
药理试验证明，本发明的结构式I化合物具有显著的抗氧化活性，以下是试验方法及结果：
3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素抗氧化活性研究
1、3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素对羟自由基 (·OH) 清除作用
采用H2O2/Fe2+体系，通过Fenton反应生成·OH。 精密量取150 mmol/ L pH 7.4 PBS 2.0 mL、7.5 mmol/L邻二氮菲0.2 mL、7.5 mmol/L FeSO40.2 mL、不同浓度药物0.4 mL、蒸馏水0.8 mL和1% H2O2 0.4mL于试管中，混匀作样品组，将各试管同时置于37℃ 恒温水浴中60 min，于波长536nm处测吸光度( A )值，记为A 样品；以蒸馏水代替药物，其余步骤同上，作为损伤组，测得的A值记为A 损伤。另以蒸馏水代替药物和H2O2，其余步骤同上，作为空白对照组，测得的A值记为A 空白。计算清除率。
清除率=（A 样品- A 损伤）/（A 空白- A 损伤）×100%
结果如下：
| 组别 | C/（μmol·L-1） | A 536 | 清除率/% |
| 空白对照 | - | 0.730±0.007 | - |
| 损伤 | - | 0.170±0.006# # | - |
| 异槲皮素苷 | 45 | 0.355±0.017** | 33.04 |
| 异槲皮素苷 | 80 | 0.684±0.015** | 91.78 |
| 槲皮素 | 45 | 0.301±0.009* | 23.39 |
| 槲皮素 | 80 | 0.460±0.011** | 51.78 |
与空白对照组相比# # P＜0.01， 与损伤组相比 *P＜0.05，**P＜0.01
由此可见，在化学反应体系中，3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素有明显的清除羟自由基的作用。其同浓度的清除作用要强于槲皮素。
2、3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素对超氧阴离子O2 。—清除作用
采用邻苯三酚自氧化法，利用O2 。—清除剂能使邻苯三酚自氧化产物在325nm处的吸收峰受到抑制这一特点，用紫外分光光度计进行监测，间接测得 O2 。—生成及O2 。—的清除率。取0.05 mmol/ L pH 8.2 的Tris-HCl 缓冲液4.5 mL 于试管中，25℃ 预热20 min， 加入0.1 mmol/L 邻苯三酚 0.2 mL，不同浓度药物0.2 mL , 蒸馏水0.1 mL，25 ℃ 水浴准确反应4 min时测定 A 325 值，记为 A 样品。另取试剂同上，不加药物，加 0.3 mL 蒸馏水补充体积，作为对照，同样准确反应4 min 测 A 325 值，记为 A 损伤。计算清除率。
清除率= ( A 损伤- A 样品) / A 损伤×100%
结果如下：
| 组别 | C/（μmol·L-1） | A 325 | 清除率/% |
| 空白对照 | - | 0.015±0.002 | - |
| 损伤 | - | 0.210±0.005# # | - |
| 异槲皮素苷 | 120 | 0.145±0.011* | 30.95 |
| 异槲皮素苷 | 240 | 0.045±0.007** | 78.57 |
| 槲皮素 | 120 | 0.177±0.009* | 15.71 |
| 槲皮素 | 240 | 0.066±0.005** | 68.57 |
与空白对照组相比# # P＜0.01， 与损伤组相比 *P＜0.05，**P＜0.01
由此可见，在化学反应体系中，3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素和槲皮素都有清除超氧阴离子的作用。高浓度的效果更显著，相同浓度下，3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素的清除作用要强于槲皮素。
3、3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素对肝匀浆脂质过氧化的抑制作用
小鼠脱臼处死后取肝脏, 洗净血污, 剪碎, 以生理盐水制成15% 匀浆, 取匀浆0.6 mL , 加入各种试剂及不同浓度药物, 反应总体积为1.34 mL, 其中H2O2 体积分数为 0.0012% , FeSO4为0.015 mmol/L。37℃保温60 min, 加入1 mL 20% 三氯醋酸及1 mL0.335% 硫代巴比妥酸, 90℃ 水浴15 min 后流水冷却, 1500Xg离心20 min, 取上清液于532nm 波长处测定A 值, 记为A 样品。以蒸馏水代替药物溶液的反应管为损伤组, 同上测定 A 值, 记为A 损伤。
抑制率= ( A损伤- A样品) /A损伤×100%
结果如下：
| 组别 | C/（μmol·L-1） | A 325 | 清除率/% |
| 空白对照 | - | 0.107±0.008 | - |
| 损伤 | - | 1.210±0.085# # | - |
| 异槲皮素苷 | 1 | 0.950±0.013* | 21.49 |
| 异槲皮素苷 | 5 | 0.730±0.011* | 39.67 |
| 槲皮素 | 1 | 0.270±0.030** | 77.68 |
| 槲皮素 | 5 | 0.074±0.004** | 93.88 |
与空白对照组相比# # P＜0.01， 与损伤组相比 *P＜0.05，**P＜0.01
由此可见，在生物反应体系中，3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素和槲皮素都有抗脂质过氧化的作用。高浓度的效果更明显，相同浓度下，3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素的作用要明显弱于于槲皮素。
综上，3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素具有明显的抗氧化活性，具备开发成新的抗氧化药物的潜力。
本发明的3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素可与药学上可接受的载体混合，用于制备治疗用药物组合物。可制备成药剂学上通用的剂型，如胶囊、片剂、丸剂、口服液、颗粒剂、酊剂、缓释剂等胃肠道给药剂型及注射剂、透皮贴剂、外用制剂等胃肠外给药剂型。
具体实施方式
实施例1
3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素的制备：
底物槲皮素200mg溶于20mL乙醇；配制0.5g/mL的葡萄糖溶液100mL,灭菌（条件同PDA）；菌种NRRL1086由4℃的固体斜面接种至液体PDA培养基（培养基按100毫升20%马铃薯煎煮液中含KH2PO4 0.3克；MgSO4 0.75克；葡萄糖10克；维生素B1 0.01克配制，液体培养基分装至150mL的三角瓶，每瓶装液30mL），至摇床中培养24小时（28℃，180r/m），即为种子液；将种子液在无菌条件下转移至液体PDA培养基（培养基组成同前）中，在摇床中继续培养24小时。每瓶加1mL槲皮素乙醇溶液及3mL蔗糖溶液，培养144小时后终止反应。发酵液用等量的乙酸乙酯萃取6次，合并萃取液、回收乙酸乙酯；得到萃取浸膏318mg，称取100-200目硅胶0.8g与残渣均匀拌样，柱层析200～300目20g干法装柱，氯仿-甲醇梯度洗脱，在氯仿：甲醇=90：10洗脱部分可得目标转化产物，Sephadex LH-20 氯仿-甲醇1：1 洗脱进一步纯化得到3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素，经甲醇重结晶，得到黄色无定型粉末276mg。
其碳谱如上述。
实施例2
片剂
取实施例1制得的3-O-β-D-葡萄糖基化槲皮素100g与淀粉50g，糊精50g混合，用适量30%乙醇作湿润剂，制成软材，常规方法制粒，加入适量硬脂酸镁混合，制成片剂。
Claims (9)
1.结构式I的化合物或其药学上可接受的溶剂化物：
。
2.权利要求1的化合物或其药学上可接受的溶剂化物的制备方法，其特征是：用保藏号为NRRL1086菌株对槲皮素进行生物转化获得。
3.权利要求2的制备方法，其中生物转化方法如下：以槲皮素为底物，利用保藏号为NRRL1086的菌株，将底物和该菌株在培养基中共培养4~7天，终止反应，发酵液用有机溶剂萃取，浓缩萃取液，得浸膏，通过硅胶柱层析分离得到目标化合物。
4.权利要求3的制备方法，其中有机溶剂包括：乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、甲酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、己烷、正丁醇等。
5.权利要求3的制备方法，培养基含10~30%的马铃薯煎煮液、KH2PO4、MgSO4、维生素B1和选自葡萄糖、蔗糖、芽糖、淀粉中一种或几种的碳源，培养基pH=5.0~7.0。
6.权利要求3的制备方法，其中按20%马铃薯煎煮液100毫升计，KH2PO4 0.1~0.5克；MgSO4 0.05~0.5克；葡萄糖0.5~2.5克（或蔗糖0.5~2.5克）。
7.权利要求2的制备方法，其中菌种在培养前先进行活化，活化时间20～30h。
8.一种药物组合物，其中含有权利要求1的化合物或其药学上可接受的溶剂化物及药学上可接受的载体。
9. 权利要求1的化合物或其药学上可接受的溶剂化物用于制备抗氧化药物或化妆品、食品添加剂的用途。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104788518A (zh) * | 2015-05-04 | 2015-07-22 | 中国药科大学 | 槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖苷的制备方法及其脂质调节方面的用途 |
| CN105924484A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-09-07 | 中南林业科技大学 | 从油茶叶中提取槲皮素衍生物的方法 |
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| CN105924484A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-09-07 | 中南林业科技大学 | 从油茶叶中提取槲皮素衍生物的方法 |
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Application publication date: 20140430 |
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