含羞草素的主要应用

2019/12/26 13:45:04

背景及概述[1]

1936年,首次报道了含羞草植物中存在含羞草素。银合欢植物富含多酚氧化物、叶绿素、多糖、蛋白质等,其种子中粗蛋白质含量为30%~32%、含羞草素3%~5%,叶片中粗蛋白质含量为22%~29%、含羞草素3%~6%。银合欢为世界著名的高蛋白饲料植物,由于叶片富含羞草素,导致禽畜(尤其是非反刍动物)食用银合欢后常发生脱毛、白内障、生长缓慢及生殖障碍等症状,限制了银合欢在畜牧业上的广泛应用。但另一方面,含羞草素具有多方面的生理活性,它的某些生理活性已被开发利用,如:工业上用作脱毛剂等。目前,市面上试剂级含羞草素的价格约为每100毫克565元。含羞草素最初是1936年从含羞草中提取得到的,从银合欢种子取则始于R.Yoshida。1951年建立了测定含羞草素的快速比色法。1965年首次测定不同银合欢种质叶片和种子中的含羞草素含量。1978年建立了银合欢叶片含羞草素测定的自动比色法。我国利用氯化铁法,测定了新银合欢和肯宁汉姆银合欢枝和叶片中的含羞草素含量。

制备[1]

一种提取和纯化银合欢叶片含羞草素的方法,该方法包括以下步骤:

步:采集银合欢健康枝条上的第1至3蓬全展叶片,取样1.0kg;

第二步:将叶片于39℃~40℃烘干至恒重,用粉碎机粉碎过筛后用于含羞草素提取;

第三步:称取经粉碎过筛的样品100g,放入1000mL带塞瓶中,加蒸馏水500mL;

第四步:在带有可摇摆的恒温水浴中保温,先摇摆,再静置保温浸提16~17h;

第五步:离心,收集上清液;

第六步:用盐酸将上清液调至pH5,加入乙醇,混均并在4℃条件下放置2d;

第七步:离心收集上清液,并用真空泵减压浓缩至20mL,浓缩液在4℃条件下,静置3d;

第八步:离心收集结晶物,用蒸馏水洗涤,分别离心收集结晶物,室温条件下真空干燥至恒重;

第九步:取结晶物2g放入500mL烧杯中,加入200mL蒸馏水,加热直完全溶解。趁热时,将溶解液转入装有粉状活性炭的过滤柱过滤,并收集滤液;

第十步:将滤液减压浓缩至100mL,并4℃条件下,静置3d;

第十一步:离心收集结晶物,用蒸馏水洗涤,室温真空干燥到恒重,获得白色晶体。

应用[2]

含羞草素从含羞草或银合欢中提炼的植物氨基酸。它具有与胸腺嘧啶高度相似的化学结构,可竞争性地与腺嘌呤结合,从而阻碍DNA的合成,使细胞阻滞在G1/S点。研究表明含羞草素能将PC-3细胞阻滞在G1期,LNCaP细胞阻滞在S期。同时,含羞草能够抑制K562,7402等多种肿瘤细胞生长,并可其诱导凋亡。有实验以人肝癌QGY-7703细胞株为研究对象,考察含羞草素阻断对周期同步化的作用。并与胸腺嘧啶脱氧核苷阻断法相对照,研究含羞草素阻断去除后对QGY-7703细胞周期的影响。结果显示:QGY-7703细胞在含羞草素阻断后释放的第10h进入S期,第20h进入G2/M期,且最高同步率分别为G1期94.6%,S期86%。含羞草素能较好地使肝癌细胞株QGY-7703同步化于G1期和S期。

毒性及降毒方法[3]

含羞草素是一种氨基酸类毒素,它存在于银合欢种子、叶片和根系等器官中,并对非反刍动物和瘤胃无降解银合欢能力的反刍动物有毒。反刍动物银合欢的典型中毒症状包括脱毛、厌食、体重下降、流涎、食道损伤、甲状腺肿大、血液中甲状腺素浓度降低、生殖障碍等。通常动物日粮中含5%~10%银合欢,反刍动物日粮不超过30%,不会引起明显中毒症状。

近年来,国内外对银合欢进行降毒研究并取得一些成果。陈秀兰等将银合欢种子和种仁经水煮1h,含羞草素分别降低57.34%和97.28%,蛋白质分别损失6.06%和14.89%。银合欢饲料可用内生性降解酶的作用,通过传统的堆积发酵技术使鲜贮的银合欢嫩叶含羞草素降解50%。含羞草素易与Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+等金属离子熬合,可在银合欢饲料中加入矿物质使含羞草素失活。将不毒的反刍动物胃液转灌至易中毒的反刍动物胃中,使后者能完全克服银合欢毒性。瘤胃细菌降解含羞草素和二羟基吡啶化合物的功能已被证实,首先从瘤胃中分离出具有这种脱毒能力的细菌。在我国广西涠洲岛,从黄牛和山羊瘤胃中亦发现DPH降解菌,并成功地转灌至广西大陆的黄牛和山羊瘤胃中。从采食不引起中毒银合欢的黄牛瘤胃中分离出牛链球菌(StreptococcusbovisOrla-Jensen)、生孢梭菌和乳杆菌(LactobacillusBeijerinck)新种能降解含羞草素、3,4-DHP[3-羟基-4-(1氢)吡啶酮,简称DHP]和2,3-DHP[2,3-二羟基吡啶],每个菌株都能降解含羞草素和DHP。另外,食用菌丝对含羞草素有明显的降解作用,用水浸泡去毒,补充血液中的甲状腺素(T4)或碘等可减轻银合欢的中毒症状。

主要参考资料

[1] CN201310134483.X一种提取和纯化银合欢叶片含羞草素的方法

[2] 含羞草素对肝癌细胞QGY-7703周期同步化的作用

[3] 我国银合欢研究进展

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