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亚麻木酚素

亚麻(Linumustitatis simumLinaceae)又称胡麻,是亚麻科、亚麻属的一年生或多年生草本。按其用途不同可分为:油用亚麻、纤维亚麻和油纤兼用亚麻。 随着生物技术的发展,各种检测仪器的改进与创新,亚麻的利用已不仅仅是制麻和榨取亚麻油,还包括亚麻籽中有效成分的综合提取和利用的研究。目前亚麻籽的开发利用主要在以下方面:亚麻籽油、亚麻籽胶、木酚素(lignan)、亚麻籽蛋白粉、绿色亚麻油洗涤剂、亚麻籽膳食纤维粉。
随着近些年许多科研机构对于木酚素的研究,不论从分子结构,提取分离, 还是药理药效等多方面都有了一定的认识。木酚素在亚麻中的高含量及其具有的雌激素效应、抗癌、抗肿瘤和预防糖尿病等方面的药效成为了天然产物研究中的焦点之一。随着人类生活水平的提高和营养的变化,心血管疾病、癌症、糖尿病等与人们饮食习惯有关的疾病迅速上升,摄入必需量木酚素对于预防这一类疾病意义重大,同时化妆品也成为一大消费领域,以木酚素为主要原料的化妆品在预防或治疗肌肤衰老方面前景广阔。并且顺应人类的健康与饮食的发展,将木酚素制药和作为食品的添加剂,将会成为一个趋势,加大力度的研究开发它,不仅为天然产物的研究与开发有积极的推动作用,对于人类的健康也有重要的意义。
亚麻木酚素是存在于亚麻籽种皮中的一种生理活性物质。结构与人体雌激素十分相似,被认为是一种植物雌激素。它是由苯丙氨酸得到的肉桂醇,双分子聚合而成的天然成份。木酚素作为一种植物雌激素引起人们极大兴趣,主要是因为它被证明具有抗肿瘤生成作用、雌激素及抗雌激素效应、抑制芳香酶活性、抑制 DNA 和RNA 合成、抗病毒、真菌等的特性。研究表明,许多谷物中都含有木酚素,但亚麻籽中含量最高。饮食木酚素开环异落叶松树脂酚二葡萄糖甙(SDG),在亚麻籽中的含量约为1%~4(% W/W),其含量比其它 66 种食品高出75~800 倍。 可见亚麻木酚素在亚麻籽中含量非常丰富,而中国又是亚麻的生产大国,因此,如何较大程度的发挥亚麻籽的功能,加大亚麻籽木酚素的开发力度,了解木酚素的成分、结构、代谢、功能及应用进展具有重要的意义。天然提取的木酚素不仅可以作为功能性食品的添加剂,以及利用其抗氧化性添加到化妆品中预防和治疗肌肤老化,而且其在治疗癌症、心血管疾病、糖尿病等医疗方面的药用价值十分突出。 亚麻木酚素的药理作用广泛、副作用低,随着药物新剂型的不断研发和推广,亚麻木酚素制剂产品将具有广泛的应用前景。若把亚麻籽中的木酚素的化学成分与药理活性结合进行研究,从中得到经济价值、营养价值、药用价值较高的保健品和药用功能性产品及化妆品,亚麻籽的经济附加值可大。

亚麻木酚素、亚麻植物及亚麻籽
图1为亚麻木酚素、亚麻植物及亚麻籽

提取工艺
1.有机溶剂法提取
有机溶剂提取法是一种传统并且比较常用的提取亚麻木酚素的方法,其具体步骤多数是采用乙醇、甲醇为主,少数研究采用乙烷、丙酮、异丙醇和二氧杂环等有机溶剂进行提取,提取后向所得到的粗提取物中加入碱性物质进行碱解,以方便将 SDG 更好地提取出来,利用单因素法、正交设计法、响应面分析法等方法优选出最佳的提取工艺条件,确定提取率。
2.亚临界水提取
采用亚临界水提取法从亚麻籽中提取亚麻木酚素,优化出最佳的提取工艺条件为:提取温度 40℃,提取时间 28h,提取率也较高,这个条件比较温和,可开发工业化应用。
3.超临界流体萃取法提取
采用超临界CO2萃取法提取亚麻木酚素,其优化的提取条件为:调节剂为 70 %乙醇,最适提取条件:提取压力为 30 MPa,提取温度为 60 ℃,提取时间为 30 min。采用超临界 CO2 萃取法提取亚麻木酚素与传统的溶剂提取法相比,可避免使用有毒的有机溶剂,减少操作时间,提高提取效率。
4.酶法提取
酶法提取亚麻木酚素采用加入专一的酶对其进行提取,酶法提取的选择性较好,但是存在着成本高,得率较低等问题,在技术上也有问题有待解决。

纯化工艺
1.色谱法分离纯化
采用C18 填充柱色谱法、制备型C18色谱柱、硅胶柱层析法和高速逆流色谱对亚麻木酚素进行分离纯化,都是选用不同的流动相对其进行洗脱,收集亚麻木酚素含量多的洗脱液进行浓缩,可得到较高纯度的亚麻木酚素是上述几种色谱法分离纯化亚麻木酚素,都需要使用不同有机溶剂进行洗脱,大部分溶剂价格高、 毒性大、回收困难、安全性和经济性都存在一定问题,还有由于大部分亚麻木酚素一般都是添加到食品和药品中,所以存在着溶剂残留等问题。
2.大孔吸附树脂法分离纯化
采用大孔吸附树脂分离纯化亚麻木酚素,其工艺条件为:AB-8 型大孔吸附树脂,1.2×10-3 L/min,10 %~30 %乙醇 1.5×10-3 L/min 洗脱。使用大孔吸附树脂对其分离后可重复使用,提高了工艺安全性和经济性,为工业化分离纯化亚麻木酚素提供理论依据,同时也避免了使用多种有毒有机溶剂对其进行分离,但是大孔吸附树脂多数适用于样品的粗分离,如需含量更高的产品应使用其他分离方式对其进行再处理。

药代动力学
开环异落叶松树脂酚(SECO)和乌台树脂酚(MAT)在人体或动物的胃肠道内会被兼性需氧微生物作用,转化为能被人体吸收利用的活性动物木酚素-肠内酯(Enterodiol,ED)和肠二醇(Enterolactone,EL),如下图所示,ED和EL被吸收后处于肠肝循环中,在肝脏中形成葡萄糖苷酸和硫酸盐缀合物,然后分泌到胆汁中,最后在肝细菌的作用下脱去缀合物,在消化道被重新吸收吗,肠内酯和肠二醇能表现出雌激素活性:
亚麻木酚素药代动力学

生理功能
木酚素不仅对内原性激素的新陈代谢起作用,而且还能影响细胞内的酶、 蛋白质的合成以及细胞的增生和分化。木酚素具有强的抗氧化特性,能有效遏制促使癌生成的有害化学物质,是强的抑癌素。
1.雌激素效应
木酚素能双向调节人体内雌激素水平,显示弱的雌激素或抗雌激素的效应。当人体缺乏雌激素时(如妇女绝经期),木酚素可以与细胞上的雌激素受体起作用,增加绝经妇女阴道细胞成熟,减轻妇女更年期综合症;但当人体内雌激素水平过高,存在引发乳腺癌的危险时,它能占据雌激素受体,抑制雌激素的作用, 并刺激肝脏合成雌激素结合蛋白(SHBG)而加速雌激素的消除,从而预防和阻延乳腺癌的发生和发展。
2.抗肿瘤
木酚素具有抑制肿瘤形成的作用。研究表明,尿液和血浆中哺乳动物木酚素 (肠内脂ED和肠二醇EL)含量高时,妇女患胸腺癌的风险就低;当血浆中的 肠 二醇浓度为30~70nmol/l 时有抑制人体乳房癌细胞的生长,减小乳房肿瘤的大 小和减少其产生的机率的作用。进一步研究表明,木酚素能在肝脏中促进形成雌激素结合球蛋白(SHBG),这种球蛋白与雌激素结合时会使之失去活性,而加速雌激素的消除,雌激素结合球蛋白水平的上升会降低自由类甾醇性激素的浓度及其对组织的影响,从而抑制了雌激素依赖的肿瘤的生长。
3.预防结肠癌、前列腺癌、胸腺癌
研究表明木酚素能抑制内源雌激素的生物合成和新陈代谢中起关键作用的两种酶(5α-还原酶和17β-羟基类甾醇脱氢酶),从而能参与促进生长的甾醇雌激素的生物合成,木酚素还能抑制促进初级胆酸形成的酶(胆固醇-7α-水解酶)的活性,从而影响胆酸以及胆固醇的新陈代谢,预防结肠癌(初级胆酸在微生物的作用下形成次级胆酸,而次级胆酸很可能参与大肠癌的形成)。哺乳动物木酚素及其前体具有抑制癌细胞活性的原因在于他们拥有雌激素或抗雌激素效应,减少内源雌激素的形成和循环,限制了刺激雌激素。
4.预防糖尿病
研究表明,糖尿病的发展是和较高的氧化胁迫有关,SDG 具有很重要的抗氧化特性,SDG 治疗阻止或减少了氧化胁迫的生物标记。
5.降低体内脂质过氧化水平, 防止冠心病、动脉粥样硬化的发生
研究表明 SDG 是通过减少氧化胁迫和降低血浆中胆固醇和低密度脂蛋白(LDL)-胆固醇的水平,增加血浆中高密度脂蛋白(HDL)-胆固醇的水平而达到减少高胆固醇性动脉粥样硬化的发生。
6.其它功能
木酚素还具有抑制芳香酶活性、抑制 DNA 和RNA 合成、抗病毒、真菌等的特性。

应用
1.在食品中的应用

作为一种健康的食品,从亚麻籽中提取的木酚素以粉末、片剂或糖浆、果汁的形式作为蛋黄酱、冰淇淋、奶油代用品、含抗皱剂的保健饮料、运动饮料、巧克力、糖果、烘焙食品以及汤、谷物、调味料等的添加剂和作为食品表皮的抗皱剂包衣等方面有独特的应用。食品中加入这些木酚素不仅可使产品质量,特别是这些产品的稳定性 (抗氧化性能)提高, 同时可改善食品的口味(固有风味和物理结构 (交联),使其营养价值也得到提高。
2.在临床医学中的应用
由于木酚素具有抗病毒活性、抗有丝分裂活性和杀真菌活性以及强的抗氧化特性,对减少荷尔蒙依赖的癌症(如:乳腺癌、前列腺癌、结肠癌)、心血管疾病及 I 型、II 型糖尿病均有预防或抑制作用。它可以有效遏制促使癌生成的有害化学物质,抑制人体乳房癌、结肠癌、前列腺癌细胞的生长,减少肿瘤的大小和减少其产生的机率,在临床上从亚麻籽中提取的 SDG 用于抗肿瘤、预防结肠癌、前列腺癌、胸腺癌、糖尿病、狼疮性肾炎、动脉硬化,特别是动脉粥样硬化以及Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病、妇女荷尔蒙紊乱包括绝经。
3.在化妆品中的应用
在化妆品方面的应用,主要是应用木酚素具有强的抗氧化特性。木酚素作为化妆品中的媒介物或抗老化活性剂在防止或治疗肌肤老化,特别是肌肤松弛,缺乏弹性、减少皱纹形成,使肌肤更富弹性以及防止或治疗肌肤干燥,保持肌肤润泽,改善皮肤外表的化妆品方面应用前景广阔。

展望
近年来,以加拿大、澳大利亚、英国和美国为主的西方发达国家,对亚麻籽作为功能食品的研究和开发作了大量的工作,以亚麻籽粉为代表的产品早已面市多年,成为中、老年人的常备保健品。最近,符合疗效性要求的高纯度、标准化木酚素提取物的产品上市,可以广泛应用于胶囊、压片、谷物早餐和快餐食品的添加剂。还有含有ω-3 脂肪酸、可溶性食物纤维和木酚素的营养功能性超浓乳状液和全乳饮料等多种产品不断出现在市场上。随着对木酚素功能的深入研究, 木酚素对人类健康的重要作用已被越来越多的实验所证实。随着人类生活水平的提高和营养的变化,心血管疾病、癌症、糖尿病等与人们饮食习惯有关的疾病迅速上升,摄入必需量木酚素对于预防这一类疾病意义重大,同时化妆品也成为一大消费领域,以木酚素为主要原料的化妆品在预防或治疗肌肤衰老方面前景广阔。

【主要参考资料】
http://www.chemicalbook.com/ProductChemicalPropertiesCB3506992.htm
[1] 沈晓东等. 亚麻木酚素的研究进展. 中成药.2009,31(4):598-600.
[2] 赵利等. 亚麻木酚素研究进展.食品科学.2006,22(4):88-92.
[3] 赵德宝等. 亚麻木酚素合成及相关基因的研究进展.农业科技通讯.2015.7.
[4]崔宝玉等.亚麻木酚素提取与纯化的研究进展. 食品研究与开发.2010,31(7):181-184.
[5] 胡晓军. 亚麻木酚素的营养保健作用.中国食物与营养.2005,8 :36-37.

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