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竹红菌甲素的应用

发布日期:2019/12/30 8:29:01

背景及概述[1][2]

竹黄是我国传统的药用真菌,具有止咳祛痛、舒筋活络、祛风利湿、补中益气、活血补血和散瘀通经等功效。竹黄次生代谢产物中竹红菌素和痂囊腔菌素含量较高,竹红菌素包括竹红菌甲素、竹红菌乙素、竹红菌丙素、竹红菌丁素,痂囊腔菌素包括痂囊腔菌素A、痂囊腔菌素B、痂囊腔菌素C、痂囊腔菌素D,都属于苝醌类化合物。苝醌类化合物作为良好的光敏剂,具有不同程度的抗癌活性和抑制病毒活性,其中竹黄固态发酵料中竹红菌甲素含量最多。竹红菌甲素是目前已知可见光区内优良光敏剂,光敏可产生单重态氧,在无氧条件下可产生半醌负离子,对有机体、细胞和病毒具有伤害能力,都是非常具有开发价值的天然药物。

竹红菌甲素(HypocrellinA,简称HA)具有光敏产生各种活性氧的能力。与目前已经商品化的光敏剂(如血卟啉类衍生物)相比,其具有易得、易纯化、化学修饰性好、三重态量子产率高、单重态氧量子产率高、光毒性高、体内代谢快等优点,在光动力抗艾滋病毒、治疗肿瘤和微血管类疾病等方面有广泛的潜在应用价值。

理化性质及结构[1]

竹红菌甲素是提取自天然微生物真菌竹红菌,竹细菌是属于子束菌纲、肉座菌科、亚肉座菌属的真菌,为我国特有野生资源。已知,竹红菌甲素是一种天然有机色素,具有光敏性质;其标准品的理化性质:红色晶体,无臭,无味,纯度98%,熔点209-210℃,易溶于氯仿、丙酮、乙酸乙酯,溶于甲醇,乙醇,微溶于石油醚,不溶于水,不易发生水解作用,但在碱性环境中可自敏光氧化发生光解作用;现在民间用作药物治疗胃痛和关节炎并且是治疗皮肤病、抗肿瘤、抗艾滋病的潜在的有效光敏药物。

竹红菌甲素是分布于我国云南丽江这一特定地域的竹红菌的主要成分,它的醇溶液显鲜红色,在紫外灯下观察显樱红色荧光,在碱溶液中颜色由红变绿。作为一种重要的天然光敏色素,竹红菌甲素在医药和食品领域有着巨大地潜在应用价值。

竹红菌甲素采用热板法和扭体法对小鼠进行镇痛实验,用大鼠足痈肿胀法和小鼠耳肿胀法进行抗炎实验,结果均表明竹黄中的主要活性成分竹红菌甲素具有明显的抗炎镇痛的功效。这为临床用于治疗胃气痛、风湿性关节炎、跌打损伤以及坐骨神经痛等疾病提供了药理基础,这也是我国民间用于治疗类似疾病取得较好疗效的原因所在。

竹红菌甲素作为一种光动力学物质,具有很强的抗菌活性。万象义等用纸片法对竹红菌甲素进行了抑菌实验,结果表明竹红菌甲素在光照下可以抑制某些微生物优其是革兰氏阳性菌)的生长,不同光源、不同光照强度对其抑菌强度均有影响。松枝澄等则认为竹黄的一些活性成分(竹红菌甲素)可以作为植物素抑制某些菌类的代谢.其中机理可能与细胞类脂过氧化机制有关。

应用[3]

竹红菌甲素是竹红菌和竹黄菌中主要活性成分,就是竹黄的红色色素部分,可溶于丙酮、乙醇和氯仿等有机溶剂,色泽鲜红且富有保健功能,所以它作为一种脂溶性食品添加剂(食用色素),具有独特的优点和广阔的应用前景。寇娴等对市售竹黄浸泡液利用制备性薄层层析、重结晶等技术进行红色素的提取与鉴定,并对成色物质竹红菌甲素和竹红菌乙素进行了热稳定性和酸碱稳定性的研究,认为它能在酸性至pH8.2范围内保持鲜红的色泽,且具有较强的热稳定性。广泛地在医药、食品、农药等领域得到应用,造福人类。

制备[2]

高纯度竹红菌甲素(Hypocrellin A)的分离、提取制备方法按以下步骤提取:

1)粗提:以竹红菌药材为原料,将竹红菌药材粉碎成粗粉;加2~10倍量75%~95%乙醇热回流0.5~4小时,放冷至室温,倾出上清夜,药渣重复上述回流提取2次,合并前后3次的乙醇提取溶液。

2)浓缩、自然结晶:将乙醇提取液分别转入旋转蒸发瓶中,减压浓缩回收乙醇至原体积的2/3时,室温静置,使其自然结晶。

3)重结晶:倾去母液,加乙醇(或丙酮)将结晶溶解后,室温静置使其重结晶。

4)精洗:结晶的晶体用20~80℃的纯化水按1∶5~1∶20比例洗涤3次;弃上清液,尽量倾干水份;

5)再用20~80℃的60~90石油醚洗涤,直至石油醚溶液基本无色,真空干燥即得纯品,纯度大于95%。

将上述高效液相色谱(HPLC)分析:采用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂;以乙腈∶甲醇∶2%醋酸(9∶2∶1)为流动相;检测波长为465nm,流速为0.8ml/min;柱温为25℃;进行含量测定,结果见图:

竹红菌甲素可用于制成软膏剂、酊剂、气雾剂、片剂、胶囊剂和注射剂等多种剂型,以及食品添加剂等,应用范围广泛。

方法二:

竹黄固态发酵料的获得:

1、菌株来源:竹黄菌来源于中国林业微生物保藏管理中心,Shiraiasp.cfcc84681。该菌株采用真菌常用培养基PDA斜面保藏,使用时活化菌株。

2、制备种子接种液:采用培养基配方:葡萄糖1%、硝酸钠0.2%、磷酸二氢钾0.05%、硫酸镁0.03%。配置10瓶,每瓶100mL,灭菌。每瓶接入活化菌株一个菌块,28℃摇瓶发酵3d。

3、制备固体发酵培养基:称取大米2000g,用水浸泡一夜,沥干装入灭菌袋高温高压灭菌。固体发酵补料培养基制备:葡萄糖2%、硝酸钠0.4%、磷酸二氢钾0.1%、硫酸镁0.06%。每瓶50mL,灭菌。

4、固态发酵:将制备的种子液接入大米培养基中,置28℃恒温箱中发酵,发酵第7d时,添加补料培养基每200g加50mL继续发酵,18d发酵结束。

5、烘干:将(4)中得到的固态发酵料放置在烘箱中,60℃烘96h。粉碎,过20目筛得到固态发酵料1811g。

6、称取浸提:

将得到固态发酵料粉碎,称取1500g,首先加入2000mL石油醚,浸泡1.5h后,抽滤得到石油醚浸提液,再旋转蒸发得到石油醚浸膏,重复5次,得到石油醚合并浸膏3.2g。然后向抽滤后的固态发酵料加入2000mL乙酸乙酯,浸泡1.5h后,抽滤得到乙酸乙酯浸提液,再旋转蒸发得到乙酸乙酯浸膏,重复5次,得到乙酸乙酯合并浸膏5.2g。最后向上一次抽滤后的固态发酵料加入2000mL乙醇,浸泡1.5h后,抽滤得到乙醇浸提液,再旋转蒸发得到乙醇浸膏,重复5次,得到乙醇合并浸膏2.3g。

7、石油醚浸膏中竹红菌甲素层析液的获得:

将步骤1中的石油醚浸膏3.2g进行下列操作,使用250g200~300目的柱层析硅胶,加压0.1Mpa,首先使用纯石油醚2L洗脱液洗去填料一些杂质,然后开始分批注入不同配比的洗脱液,即第一层次的洗脱液和第二层次的洗脱液进行洗脱,依次收集洗脱液,每500mL收集一次,采用石油醚和乙酸乙酯的4个不同的体积比依次进行洗脱。第一层次的洗脱液具体的配比范围是石油醚:乙酸乙酯(100:20)2L,石油醚:乙酸乙酯(100:21)2L,石油醚:乙酸乙酯(100:22)2L,石油醚:乙酸乙酯(100:23)2L,上述配比的洗脱液进行洗脱后依次收集层析液,每次收集500mL,在每次收集的层析液中取1mL,然后通过HPLC检测,检测将竹红菌甲素的含量高于65%的进行合并以用于结晶。

8、竹红菌甲素和痂囊腔菌素A的浓缩结晶:

把含量65%以上的同种物质进行合并,并使用旋转蒸发仪进行旋干得到层析液浸膏,得到的浸膏使用乙酸乙酯分别将竹红菌甲素和痂囊腔菌素浸膏充分溶解,室温静止蒸发,待乙酸乙酯快蒸发干时用石油醚冲洗5遍得到结晶。石油醚浸膏获得的竹红菌甲素结晶0.32g,乙酸乙酯浸膏获得的竹红菌甲素结晶0.155g;乙醇浸膏获得的竹红菌甲素结晶0.124g。

主要参考资料

[1]万象义, & 陈远腾. (1980). 一种新的光化学疗法药物——竹红菌甲素. 科学通报, 25(24), 1148-1149.

[2]张曼华, 安静仪, 倪志杰, & 蒋丽金. (1984). 竹红菌甲素的光化学——竹红菌甲素自敏光氧化反应的研究. 科学通报, 29(18), 1117-1117.

[3]林海萍, 陈虹, 叶勇, & 吴林森. (2002). 竹黄竹红菌甲素含量测定方法. 浙江农林大学学报, 19(2), 157-160.

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