萜类化合物提取和分离及生理生态功能姓名：曾鸿雁班级：生物0802学号：20083196萜类化合物提取和分离及生理生态功能曾鸿雁西南科技大学引言一次代谢（primary metabolism）指在植物、昆虫或微生物体内的生物细胞通过光合作用、碳水化合物代谢和柠檬酸代谢，生成生物体生存繁殖所必须的化合物，如糖类、氨基酸、脂肪酸、核酸及其局和衍生物、乙酰辅酶A的代谢过程，这些化合物称为一次代谢产物。

一次代谢过程对各种生物来说，基本上是相同的，其代谢产物广泛分布于生物体内；而二次代谢是从某些一次代谢产物作为起始原料，通过一系列特殊生物化学反应生成表面上看来似乎对生物本身无用的化合物，如萜类、甾体、生物碱、多酚类等，这些二次代谢产物就是人物所熟知的天然产物[1]。

二次代谢产物在生成它们的生物体内有何影响或作用及对环境的作用，随着对这些天然产物的研究，开始逐步浮出水面。

例如，栎树中的鞣酸是幼虫生长的抑制剂，可以保护保护栎树生长。

二次代谢产物可以成为非滋养性化学物质，它能控制周围环境中其他生物的生态学。

由于天然产物数量种类繁多，结构迥异，根据研究的需要，人为的依据天然产物骨架和化学性质分成了八类①糖盒糖苷；②生物碱；③黄酮类；④萜类；⑤甾体类；⑥醌类；⑦香豆素和木脂素；⑧其他类。

本文就萜类化合物的提取分离和生物学特性做一综述。

1 萜类化合物的概述萜类化合物（terpenoid）一类异戊二烯（C10H16）的聚合体及其含氧的饱和程度不等的衍生物（分子式含C数在15~40个）的统称。

从结构上可划分为若干个异戊二烯单位，称为异戊二烯规则。

但是生物体内萜类并非异戊二烯相互聚合二形成的，在植物体内萜类的真正前提是由乙烯生成的甲戊二羟酸，称为生源的异戊二烯规则[2]。

萜类化合物按照异戊二烯单位的多少可分为单萜、二萜、三萜等，见表1。

表1 萜类化合物的分类类别异戊二烯单位数（n）含碳数存在单萜（mono-terpenoid） 2 10 挥发油（精油）倍半萜（sesqui- terpenoid） 3 15 挥发油、树脂二萜（di- terpenoid） 4 20 树脂三萜（tri- terpenoid） 6 30 皂苷、树脂四萜（tetra- terpenoid）8 40 色素萜化合物”[4]。

根据萜类化合物分子中的碳环数，萜类又可进一步分为链萜、单环萜、双环萜、三环萜等。

2 萜类化合物的提取与分离[5]萜类化合物种类繁多、骨架庞杂、数量庞大，同分异构体多，梨花性质差异较大，结构稳定性差，其提取和分离方法也应结构不同呈现多样化。

常用的分离方法有压榨法、水蒸气蒸馏法、溶剂提取法、脂浸润法、超临界流体萃取法，如表2所示。

表2 萜类化合物常用分离方法分离方法介绍 压榨法压榨法一般用于柑橘类植物精油的提取，将果皮直接冷榨，就可获得含有细胞及细胞液的粗精油，在经离心或过滤获得精油。

此法主要用于单萜及倍半萜的提取分离。

水蒸汽蒸馏法将植物的花、叶、皮、茎、根等装入蒸馏釜中，通入水蒸气加热，精油和水蒸气一起蒸出，冷凝后从油水混合物中分出精油。

适用对象同压榨法。

溶剂萃取法利用乙醚、石油醚、乙醇等不同极性、不同沸点的溶剂，室温湛漉蒸去溶剂得浸膏再进一步处理及得萜类化合物。

此法对于各类萜都比较适用。

脂浸润法利用脂肪吸收精油，在从脂肪中提取精油。

此法适用于各种对热稳定性较差的萜类。

但是其成本较高，一般用于少数名贵植物香料的萃取。

使用上述方法分离得到的萜类化合物是多种不同种类化合物的混合物，以萜类为主，杂混有非萜类的无环、脂环、芳香族、含氮或含硫的化合物。

因此需做进一步分离提取，常用的方法有：1）化学法分离利用化学试剂和萜类结合生成易分离的中间物，再从中间物中分离目的萜类。

常用的方法有①与卤化氢生成结晶物进行分离②生成亚硝酰氯加成物进行分离③萜醇的分离④醛酮类萜的分离2）精密分馏法由于萜类结构的差异而造成沸点的差异性，便可利用分馏分离法。

一般来说，精密分馏后的某些物质纯度可以达到要求。

3）色谱分离法色谱法是利用不同物质在不同相态的选择性分配，以流动相对固定相中的混合物进行洗脱，混合物中不同的物质会以不同的速度沿固定相移动，最终达到分离的效果。

在萜类的使用常用的吸附剂有中性氧化铝、硅胶等，洗脱机常有正己烷。

石油醚、含5%乙酸乙酯的石油醚等。

实际中，常将这几种方法进行组合使用（见表3）表3 萜类化合物分离提纯方法优缺点精密分馏和柱层析联合能较大量的取得各个萜类化合物的单离组分，但待分析的样品量需要太多，不适用资源调查的工作柱层析和气象色谱法联合需要的样品量少；对具有相近沸点和挥发度化合物此法比较好化学分离法和气象色谱法联合利用化学分离，按其功能基的性质将混合物进行分组，再利用色谱分析便得到良好的分离效果3 萜类化合物的合成从天然物质中提取和分离天然产物的量有限，如分离200mg可的松需要2万只牛的肾上腺做原材料，分离1kg紫杉醇需要11t红豆杉树木，远远达不到人们研究和使用的要求，必须进行人工合成。

目前常用的合成法分化学全合成和生物合成。

3.1 全合成其思想是异戊间二烯C5H8是一个半萜类，是形成萜类化合物的基块，将两个异戊间二烯聚合即形成C10H16的萜类。

但上述方法难以实现经济化，一种较为实际的方法是将异戊间二烯作为萜类分子的第一部分（C5），再经过（C5+C3+C2）去形成分子的第二部分，中间体C8是甲基庚烯酮，可经过与某种C2单位的化合物如乙炔相接合生成C10单萜化合物，如Ruzicka合成芳樟醇即采用此法[6]。

3.2 生物合成目前比较公认的生物合成方法是Ruzicks提出的生源异戊二烯法则，经Lynen、Folkers等补充完善，形成即MVA途径：由乙酸与辅酶A结合形成甲戊二羟酸，再形成焦磷酸异戊烯酯（IPP），由它及其异构体合成焦磷酸香叶酯，继续衍化或聚合，生成各种类型的萜类化合物。

（如图2）此外，由Rehmer提出的非甲戊二羟酸途径也得到证实，也即DXP途径：丙酮酸和磷酸甘油醛，在转酮酶的催化作用下聚合成1-去氧木糖-5-磷酸酯（DXP），经异构化和还原反应，形成2-甲基赤藓糖-4-磷酸酯（MEP）中间体，再经去磷酸化、环化等步骤生成IPP，从而衍生单萜、二萜类化合物。

图3 MVA途径（左）和DXP途径（右）4 萜类化合物的生理生态功能4.1化感作用化感作用指植物或微生物的代谢分泌物对环境中其他植物或微生物的有利4.1.1 抑制种子萌发及幼苗生长Popov对生油松、白桦混交林的研究表明，桦叶的水浸液和挥发性物质在高浓度下能抑制松鼠种子发芽势及幼苗生长，其主要是萜类化合物在起作用[7]。

有些萜类化合物，如一些单萜能强烈抑制种子萌芽和幼苗生长已被公认，但是一般认为单独某种化合物的抑制作用较低，而混合物的作用较强。

4.1.2 调节群体密度-自毒作用植物萜类化合物作为化感物质不仅仅只对植物的生长有影响，有时还抑制自身幼苗的生长发育，称自毒作用。

骆世明等对茶树和蟛蜞菊的研究证实，植物本身产生的毒性物质，如倍半萜内酯等，可影响群体密度，并且这种自毒作用有利于自然选择[8]。

4.1.3 影响种群格局和群落演替植物分泌的化感物质对自身及其周围环境起抑制或促进作用，Muller对加州常绿硬浓度阔叶灌丛群落的研表明由于灌木通过分泌萜类化合物抑制了周围的草本植物生长，造成了其周围1~2m的裸带，而后才是矮小草本。

他们对关于鼠尾草及加州蒿抑制周围禾草生长而形成裸地圈的研究表明是由于土壤中的萜类化合物如桉树脑和莰烯酮造成了这种现象[9]。

4.1.4 低浓度的促进作用4.2 帮助植物抵御天敌萜类化合物可以作为阻食剂和毒性物质直接对侵害植物的敌害产生阻食和毒害作用，直接保护植物。

棉花植株内各组织器官的色素腺内广泛存在着萜类化合物，包括棉酚、半棉酚酮等，这些萜类化合物可以抵抗烟蚜夜蛾和红铃虫的活性[10]。

另一方面有些植物也通过产生萜类化合物释放到环境中引诱侵食植物的敌害的天敌前来而解救自身。

如Dicke的实验表明，利马豆被螨虫侵袭后，释放出大量的萜类化合物，通过释放（3E）-4,8-二甲基壬烷-1,3,7-三烯和（3E,7E）-4,8,12-三甲基十三烷-1,3,7,11-四烯吸引螨虫的天敌—雌性捕食螨[11]。

4.3维系植物和其他生物类群的互惠关系萜类物质多具有特殊的香气，植物通过这种香气诱使昆虫前来取食或“交尾”，从而实现授粉，以使自己能够稳定的繁衍下去[12-13]。

4.4增强植物的抗病能力萜类物质有着十分明显的抗病杀菌作用。

木本植物心材的萜类有很强的防腐作用；洋葱与豌豆间种，洋葱产生的挥发性物质可以杀死豌豆的黑斑病菌。

此外，楝科植物中的三萜类化合物具有很广谱的抗病杀毒作用，如从印度楝种子种分离得到的一系列四环三萜类抗菌化合物[14]。

通过对萜类物质的了解，我们发现其有着巨大潜力的经济价值，而且已知部分经济价值已经向人类生活渗透，因此试图找到能实现工业化生产萜类物质的途径，亟不可待。

参考文献[1]刘湘等.天然产物化学.北京：化学工业出版社，2010,9[2]陈玉坤.萜类天然产物的提取及生产工艺.北京：科学出版社，2009,10[3]Bohlmann J,Gilbert M G.Plant terpenoid synthases:Mokecular biology and phylogenetic analysis.Proc Nati Acad,1998,95[4]langenheim J H.Plant resins.Am Sci,1990[5]尤康侯等.萜类化学.北京：高等教育出版社，1984[6]L.Ruzicka & V.Fornasir，Helv.Acta 1919[7]贾黎民.油松白桦混交林中生化他感作用的生物测定.北京林业大学学报，1996[8]骆世明.蟛蜞菊的他感作用及其生化他感作用的分离鉴定.生态学报，1996[9]Muller CH.Inhibitory terpenses volatilized from Salvia shrubs Bull.Torrey Bot Club,1965[10]姜永幸.棉花中萜烯类化合物的定性定量分析方法.棉花学报，1997[11]Dicke M，Sabelis M W.How plant obtain predator mites as bodyguards. Neth J Zool,1998[12]李绍文.生态生物学：植食性昆虫对食物的选择.生态学杂志，1991[13]周青.此生代谢的种群生态作用及在农业实践中的应用.农代化研究，1996[14]Schmutterer H.The Neem Tree,Soure of Unique Natural Products for Integrated Pest Manahement ,Medicine,Industry and other Purposes.In:locke JC.Fungi.Weinheim:VCH Press,1995。