檸檬苦素的性質(zhì)及其生物活性研究進(jìn)展

張 貝，馮衛(wèi)華，曾曉房，白衛(wèi)東，于立梅

（1.廣東中興綠豐發(fā)展有限公司，廣東河源 517000；2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東廣州 510225）

檸檬苦素的性質(zhì)及其生物活性研究進(jìn)展

張 貝1，2，*馮衛(wèi)華1，2，曾曉房1，2，白衛(wèi)東1，2，于立梅1，2

（1.廣東中興綠豐發(fā)展有限公司，廣東河源 517000；2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東廣州 510225）

檸檬苦素類化合物是一類高度氧化的含呋喃環(huán)三萜類化合物，主要存在于蕓香科和楝科植物中，葉柄花科和苦木科等亦有，具有抗癌、抗氧化、抗病毒、降低膽固醇、防止動(dòng)脈粥樣硬化、鎮(zhèn)痛催眠、消炎抑菌、殺蟲(chóng)等生物活性，在醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有廣闊的開(kāi)發(fā)利用前景。主要對(duì)檸檬苦素類化合物的結(jié)構(gòu)、生物活性及臨床作用的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

檸檬苦素類化合物；化學(xué)結(jié)構(gòu)；生物活性

Abstract：Limonin is a compound of highly oxidized triterpenoids，which is containing furan rings.Mainly in the Rutaceae and Meliaceae families，and also in family Ptaeroxylaceae and Simarubaceae.This kind of compound has anti-cancer，antioxidant，antiviral，cholesterol lowering，atherosclerosis prevention，analgesia，hypnosis，anti-inflammatory，antibacterial，insecticidal and other biological activities.It has broad prospects for development and utilization in medicine and agriculture.In this paper，the recent advances in the structure，biological activity and clinical effects of citrate derivatives are reviewed.

Key words：limonin；chemical structures；biological activities

檸檬是蕓香科柑橘屬的主要品種，富含VC、檸檬橙和鈉元素等，經(jīng)常食用具有防止消化不良、降脂、預(yù)防腫瘤和改善血液循環(huán)等功效，因此檸檬也被稱為世界上最有藥用價(jià)值的水果之一[1]。檸檬苦素屬三萜類物質(zhì)，具有獨(dú)特的生物活性，是植物次生代謝的產(chǎn)物，主要存在于蕓香科植物中，而且檸檬產(chǎn)生苦味的主要原因也是檸檬苦素的作用[2]。目前，人們對(duì)檸檬苦素的研究主要集中在蕓香科植物各種屬及不同部位檸檬苦素的提取工藝、含量、抑菌活性、抗氧化性及其在食品工業(yè)應(yīng)用等方面[3-4]，檸檬苦素和其他檸檬苦素類化合物可作為農(nóng)作物的殺蟲(chóng)劑、拒食劑、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，而這些檸檬苦素類化合物還可提高其他生物殺蟲(chóng)劑和常規(guī)殺蟲(chóng)劑的效果[3-4]。目前，我國(guó)對(duì)于檸檬苦素的研究還處于初級(jí)階段，對(duì)其生理活性和開(kāi)發(fā)利用的報(bào)道甚少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)際水平，而檸檬苦素所能發(fā)揮的市場(chǎng)潛力及其應(yīng)用前景非?？捎^，所以開(kāi)發(fā)檸檬苦素具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 檸檬苦素結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)

檸檬苦素類化合物（Limonoids） 是一系列含呋喃環(huán)的三萜類化合物，是具有高度生物活性的植物次生代謝產(chǎn)物。以苷元和糖苷2種形式存在，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了300余種檸檬苦素化合物，其中檸檬苦素配基化合物（苷元）39種，中性物24種，酸性物15種，分布以種皮中最高，其次是種籽和汁囊[5]。經(jīng)研究表明，檸檬苦素的分子式為C26H30O8，分子量為470.53[6]。1841年，首次分離得到檸檬苦素，20世紀(jì)60年代Arigoni D等人[7]用化學(xué)和X射線衍射的方法確認(rèn)了檸檬苦素（Limonin）的結(jié)構(gòu)，1989年首次發(fā)現(xiàn)檸檬苦素類化合物以糖苷的形式存在[8]。檸檬苦素的結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，通常在加工過(guò)程中就會(huì)造成結(jié)構(gòu)變化及失活。主要影響因素有光照、溫度及pH值，在強(qiáng)酸及強(qiáng)堿狀態(tài)下不穩(wěn)定，易發(fā)生水解生成糖和苷元。pH值在5～7時(shí)相對(duì)穩(wěn)定，pH值大于10時(shí)即分解為檸檬酸；在溫度超過(guò)45～80℃，檸檬苦素的降解率依次升高，溫度80℃時(shí)每天的降解速率是45℃時(shí)的1.5倍[9]；同時(shí)暴露在空氣中，與光和空氣接觸時(shí)間越久，其穩(wěn)定性越差，生物功能活性也會(huì)更差。

檸檬苦素結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 檸檬苦素結(jié)構(gòu)

2 檸檬苦素類化合物生物合成途徑

檸檬苦素類化合物是在植株莖的篩管部位由醋酸和甲羥戊酸等結(jié)合形成諾米林前體，以諾米林為起始物，由檸檬苦素類群、醋酸酯類群、異常根辛類群、卡拉敏群4條合成途徑，經(jīng)奧巴叩酮和奧巴-叩酸等中間產(chǎn)物最終合成檸檬苦素、醋酸檸檬苦酯、異常根辛、卡拉敏等諸多產(chǎn)物。而由于柑橘的品種不同，導(dǎo)致合成途徑也有很大不同。莖部合成的諾米林向葉、果實(shí)、種子等部位移動(dòng)，產(chǎn)生檸檬苦素類似物，以D環(huán)開(kāi)環(huán)形式代謝，在葉、果實(shí)、種子等部位不能合成。在果實(shí)的成長(zhǎng)后期至成熟期，以D環(huán)開(kāi)環(huán)形式存在的檸檬苦素類似物基團(tuán)與配糖體結(jié)合，這種配糖體只在果實(shí)和種子中進(jìn)行合成[1]。

3 檸檬苦素類化合物的生物活性及臨床作用

3.1抗癌作用

大量研究證明，柑橘屬植物果皮及種子中的檸檬苦素具有抗癌作用。1989年國(guó)外學(xué)者用檸檬苦素類似物用于豚鼠活體試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)檸檬苦素類似物具有激活體內(nèi)主要解毒酶谷胱S-甘肽轉(zhuǎn)移酶（GST）的作用，通過(guò)誘發(fā)GST活性來(lái)抑制苯丙比（BP）、二甲基苯丙蒽（DMBA）、氧化偶氮甲烷（AOM） 這些致癌因子，抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)從而具有抗癌作用。檸檬苦素類似物主要通過(guò)抗自由基作用、直接抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)、抗癌因子3個(gè)途徑達(dá)到抗癌作用。研究表明，檸檬苦素和諾米林對(duì)鼠的肝臟及小腸第1階段細(xì)胞色素P450酶系和第2階段GST的活性有很大影響。Kelly C等人[11]用雄性Wister大鼠喂酸飼AIN276飲食，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)性對(duì)照組是喂飼含3-甲基膽蒽的飲食對(duì)照組（一個(gè)已知的細(xì)胞色P450和GST的觸誘導(dǎo)劑），且二者對(duì)肝臟和小腸的細(xì)胞色素P450同功酶沒(méi)有顯著影響，而GST活性依賴性增加，并且有顯著性的量效關(guān)系。進(jìn)一步證明了檸檬苦素類似物是解毒酶GST的誘導(dǎo)劑[10]。張娟娟等人[12]用MTT（四氮唑）比色法定量測(cè)量檸檬苦素與抗癌藥物對(duì)肝癌細(xì)胞的細(xì)胞毒活性和細(xì)胞增殖情況，繪制出肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線，結(jié)果顯示檸檬苦素對(duì)SMMC-7721（人肝癌細(xì)胞株）細(xì)胞增殖的抑制作用呈劑量時(shí)效依賴關(guān)系。隨著檸檬苦素濃度的增大，對(duì)SMMC-7721（人肝癌細(xì)胞株）的抑制作用隨之增強(qiáng)；并隨著檸檬苦素作用時(shí)間的增加，對(duì)細(xì)胞增殖的抑制作用增強(qiáng)。Lam L K T等人[13]研究發(fā)現(xiàn)，化合物黃柏酮（7）、諾米林（11）、異黃柏酮酸（24）、檸檬苦素（34） 和宜昌素（60） 可明顯激發(fā)肝和小腸黏膜上GST活性。進(jìn)一步研究證明化合物（35）可明顯激發(fā)肝臟和小腸GST的活性，且呈量效相關(guān)，這一結(jié)果證明了檸檬苦素類化合物是解毒酶GST的誘導(dǎo)劑。Lam L K T等人[14]研究表明，諾米林（11）和檸檬苦素（34）可抑制苯并芘的致癌作用。Tanaka T等人[15]研究表明，檸檬苦素（34） 和黃柏酮（7）可顯著降低結(jié)腸腺癌的發(fā)生，認(rèn)為檸檬苦素類化合物可用于預(yù)防人類結(jié)腸癌。

3.2 抗真菌活性

Amason J T等人[16]研究三萜類化合物對(duì)真菌的抑制效果時(shí)發(fā)現(xiàn)，諾米林酸（15）、檸檬苦素（34） 和Limonol（36） 等檸檬苦素類似物對(duì)Puccinia arachidis均具有一定的抑制效果。在這3種物質(zhì)中，檸檬苦素（34）的抑菌效果最好，但是A，B環(huán)的開(kāi)裂抗菌活性降低，3種化合物抗菌活性均不如洋椿苦素。李赤翎等人[4]研究驗(yàn)證，檸檬苦素類似物對(duì)食品常見(jiàn)微生物 （大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和蘇云金桿菌等）的最低抑菌質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為3%，對(duì)蠟樣芽孢桿菌的最低抑菌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%，對(duì)沙門氏菌的最低抑菌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，對(duì)真菌的抑制效果很好；在酸性條件下，抑霉菌的效果要比酵母菌好。羅水忠等人[5]用不同濃度的檸檬苦素對(duì)微生物的抑菌試驗(yàn)表明，質(zhì)量濃度為1.0 g/L的檸檬苦素對(duì)枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌有較強(qiáng)的抑制作用；0.5 g/L的檸檬苦素對(duì)枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌有較弱的抑制作用。趙維民等人研究發(fā)現(xiàn)，降解型檸檬苦素Calodendrolide（74）、梣酮 （77）、9β-hydroxyfrax-inellone（78）、isofraxinellone（79） 均有抑制 Cladospo-rium cucumerinum生長(zhǎng)的作用，并認(rèn)為呋喃環(huán)是檸檬苦素類化合物抗菌的必要藥效團(tuán)。

3.3 鎮(zhèn)痛抗炎

據(jù)國(guó)外報(bào)道顯示，檸檬苦素類似物對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有刺激興奮的作用。將其作為飼料添加劑（200 mg/kg）喂飼小鼠，發(fā)現(xiàn)小鼠的睡眠時(shí)間比對(duì)照組減少了50%。Zhao W M等人[17]以30，100 mg/kg的檸檬苦素對(duì)小鼠進(jìn)行喂灌給藥，發(fā)現(xiàn)檸檬苦素具有顯著的鎮(zhèn)痛、消炎作用。趙陸華等人[18]采用小鼠福爾馬林試驗(yàn)和扭體試驗(yàn)，觀察到了檸檬苦素的鎮(zhèn)痛作用；通過(guò)小鼠耳廓腫脹模型和角叉萊膠致大鼠足腫脹模型，也觀察到了檸檬苦素的抗炎作用；減少扭體次數(shù)，能顯著抑制二甲苯致小鼠耳廓腫脹和角叉萊膠致大鼠足腫脹程度。由此可得出，檸檬苦素類似物具有鎮(zhèn)痛抗炎作用。

3.4 抗氧化活性

Ank B K等人[19]通過(guò)對(duì)柑橘中11種活性物質(zhì)的抗氧化活性試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在較低濃度下，檸檬苦素類似物對(duì)β-胡蘿卜素-亞油酸體系產(chǎn)生自由基的抑制率不足7%；在DPPH體系中，檸檬苦素和檸檬苦素苷對(duì)自由基的清除率分別僅為0.50%和0.25%；試驗(yàn)還證明了檸檬苦素能夠防止低密度脂蛋白的氧化。Yu J等人[20]研究表明，檸檬苦素和諾米林的抗氧化活性隨柑橘組織和品種的不同而異，檸檬苦素和諾米林的活性約是VC的2.9～8.3倍；檸檬苦素類化合物糖苷通過(guò)對(duì)超氧陰離子的清除作用，能夠阻止癌細(xì)胞生長(zhǎng)和誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡，抑制人體成神經(jīng)細(xì)胞瘤（SH-SY5Y）的發(fā)生，并且諾米林酸糖苷的活性與VC相當(dāng)。C D Sun等人[21]采用β-胡蘿卜漂白法測(cè)定檸檬苦素和諾米林的抗氧化性，結(jié)果表明，檸檬苦素與等量VC相比具有很高的抗氧化活性，且抗氧化活性顯著高于諾米林。

4 展望

檸檬苦素及其類似物所具有的生物活性還有待開(kāi)發(fā)，除了目前已有部分研究的抗氧化性、抑菌性及抗癌性等，還有作為生物拒食劑、抗瘧疾等許多功效有待開(kāi)發(fā)。我國(guó)作為柑橘屬農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量大國(guó)，對(duì)于柑橘副產(chǎn)物的利用方面還有待提高，在生物制劑及食品藥品方面都有較廣闊的發(fā)展前景。檸檬苦素類物質(zhì)的功能活性已成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)，有必要對(duì)該化合物進(jìn)行更加深入系統(tǒng)的研究。

[1]蔡護(hù)華，橋永文男.柑橘果實(shí)中檸檬苦素類化合物的研究現(xiàn)狀與展望 [J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)（英文版），1996，38（4）：328-336.

[2]李思義.柑橘檸檬苦素類似物 [J].廣西熱作科技，1992 （2）：21-25

[3]趙雪梅.柑橘屬中檸檬苦素類化合物研究進(jìn)展 [J].中國(guó)藥房，2007，38（18）：2 860-2 862.

[4]李赤翎，俞建，蔣雪薇，等.檸檬苦素類似物糖苷的抗菌與抗氧化作用研究 [J].食品科技，2008（5）：154-156.

[5]羅水忠，潘利華，姜紹通．柑橘類果汁中檸檬苦素的含量及其性質(zhì)研究 [J]．食品研究與發(fā)展，2008，29（12）：4-7.

[6]羅水忠，潘利華，何建軍，等．柑橘籽中檸檬苦素的提取與抑菌性研究 [J]．農(nóng)產(chǎn)品加工（學(xué)刊），2006（10）：104-106．

[7]Argoni D，Barton D，Cory EI，et al.The constitution of limonin[J].Cell Mol Life Sci，1960，16 （2）：41-49.

[8]Hasegawa S，Bennett R D，Heman Z，et al.Limonoid gucosides in Citrus[J].Phytochemistry，1989，28 （6）：1 717-1 720.

[9]Lam K，Zhang J．Citrus limoninoid reduction of chemically induced tumorigenesis[J] ．Food Technol， 1994 （11）：104-108．

[10]Miller E G，Gonzales-Sanders A P，Couvillon A M.Inhibition of hamster buccal pouch carcinogenesis by limonin 17-β-D-glucopyranoside[J].Nutrition Cancer，1992，17（1）：1-7.

[11]Kellye C，Jewell C，O brian N M.The effect of dietary supplementation with the Citrus limonoids，lomonin and nomilin on xenobiotic-metabolizing enzymes in the liver and small intestine of the rat[J] ．Nutrition Research，2003（23）：681-690.

[12]張娟娟，羅剛，何蕊玲.檸檬苦素對(duì)人肝癌細(xì)胞SMMC-7721的體外抑制作用 [J].四川生理科學(xué)雜志，2007，29（4）：157-159.

[13]Lam L K T，Zhang J，Hasegawa S.Citrus liminoids reduction of chemically induced tumorigenesis[J].Food Technol，1994，48 （11）：104-108.

[14]Lam L K T，Zhang J，Hasegawa S.Inhibition of benzo[α]pyrene-induced forestomach neoplasia in mice by Citrus limonoids[J].Nutr Cance，1989，12 （1）：43-47.

[15]Tanaka T，Maeda M，Kohno H，et al.Inhibition of azoxymethane-induced colon carcinogenesis in male F344 rats by the Citrus limonoids[J].Carcinogenesis，2001，22 （1）：193-198.

[16]Amason J T，Philogne B J R，Donskov N，et al.Limonoids from the Meliaceac and reduce feeding,growth and development of Ostrinia nubilalis[J].Entomol Exp Appl，1987，43（3）：221-226.

[17]Zhao W M，Wolfender J L，Hestettmann K，et al．Antifungal alkaloids and limonoid derivatives from Dictamnus dasycarpus[J] ．Phytochemistry，1998，47 （1）：7-11．

[18]趙陸華，相秉仁，譚喜瑩.高效毛細(xì)管電泳法測(cè)定烏骨藤藥材及其制劑中綠原酸的含量 [J].中國(guó)現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué)雜志，2008，25（2）：152-154.

[19]Anh B K，Tuan D A，Sung T V，et al．Isolation and structure elucidation of a new limonoid from Vietnamese citrus nobilis seeds [J] ．Tap Chi Hoc，2004，42（4）：520-523．

[20]Yu J，Wang L，Walzem R L，et al．Antioxidant activity of Citrus limonoids，and coumarins[J] ．Agric．Food Chem，2005 （5）：2 009-2 014．

[21]C D Sun，K S Chen，Y Chen，et al.Contents and antioxidant capaeity of limonin and nomilinin different tissues of citrus fruit of four cultivars during fruit growth and maturation[J].Food Chemistry，2005 （4）：599-605.◇

Advances on Properties and Biological Activities ofLimonoids

ZHANG Bei1，2，*FENG Weihua1，2，ZENG Xiaofang1，2，BAI Weidong1，2，YU Limei1，2
（1.Guangdong Zhongxing Green Fung Development Co.，Ltd.，Heyuan，Guangdong 517000，China；2.Light Industry Food College，Zhongkai University of Agriculture and Engineening，Guangzhou，Guangdong 510225，China）

TQ914.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.09.047

1671-9646（2017） 09b-0069-03

2017-06-27

廣東省揚(yáng)帆計(jì)劃項(xiàng)目“檸檬精深加工及副產(chǎn)物綜合利用科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”（2015YT02H049）。

張 貝（1994— ），女，在讀碩士，研究方向?yàn)槭称钒踩c加工。

*通訊作者：馮衛(wèi)華（1968— ），女，博士，副教授，研究方向?yàn)槭称钒踩c加工。