1 银杏植物的开发与利用 一 银杏简介 银杏 (Ginkgolobal)又称白果、公孙树、鸭掌树,属落叶大乔木、裸子植物,雌雄异株,单科单属,是一种古老而神奇的树种,为中国所特有。银杏经历了千百年的历史,在第四纪冰川之后任然保持着它的原始面貌,如今被人称为生物演化学史上的“活化石”。而且其药用价值丰富,其中白果就是良好的药材和滋补品;银杏外种皮可用于制造生物农药。另外,其叶含有的黄酮,内酯两类活性物质可以治疗冠心病,心绞痛,老年痴呆症等疾病,是重要的制药材料。
二 主要成分 银杏含多种化学成分,包括黄酮苷类、萜类、烃基酚类、多烯醇类等。自20世纪60年代人们采用现代分析技术对银杏的化学成分进行研究,发现银杏的多方面生物活性与其所含特定化学成分有关。银杏所含总黄酮苷类包括单黄酮、双黄酮和一类特殊的黄酮———香豆山柰黄素,它是治疗脑和四肢动脉血流失调而引起的一系列心脑血管疾病的重要有效成分。银杏所含的其他单黄酮类和双黄酮类,也有类似的治疗心脑血管疾病的作用。银杏萜内酯类包括银杏萜内酯A、银杏萜内酯B、银杏萜内酯C、银杏萜内酯J和银杏萜内酯 M,是血板活化因子的活化因子的拮抗剂,对家兔血小板凝聚的抑制活性浓度作用较强,能有效的抗血栓形成,对防治血管栓塞效果显著,已用于临床。
三 分离提取 根据不同化合物的性质,采取相应的溶剂和方法提取 1. 黄酮类化合物的提取
银杏叶和银杏外种皮中都含有黄酮类成分,尤以叶中含量最高。兹以银杏叶为例,介绍黄酮类化合物的提取方法。银杏叶中的黄酮类化合物主要以苷和游离苷元的形式存在,易溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂,在热水中溶解度较大。另外,黄酮类化合物属多元酚类,能溶解于碱性水溶液。 2
(1)水或稀醇提取法 传统的中药方剂大都用2 ~ 3 次水煎服用,临床已证明其主要化学成分大部分得以提取。至于黄酮苷类,在水或稀醇中均能较好地溶解。已经证明,银杏叶水煎两次 (第一次3 h,第二次2 h),总黄酮提取率达到34.19% ,所得提取物可以制备片剂、胶囊剂及冲剂等固体制剂。用水提取虽溶剂成本低,但浓缩工序耗能较多,而且因长时间受热,黄酮类 (多元酚)易氧化变色,使提取物颜色较深,甚至成黑膏状。
(2)浓乙醇提取法 黄酮苷类化合物在热95%乙醇中有较好的溶解性,而其他水溶性杂质溶解度小。特别是银杏叶中的苷元,只微溶于热水,而溶于热乙醇。具体操作是将银杏叶用95%乙醇回流提取,回收溶剂,这时水溶性杂质在提取物中较少,将提取物用稀乙醇(15% ~20%),滤去不溶物,所得提取物可作配制制剂原料。用该法所得提取物中,含黄酮、双黄酮和银杏内酯类成分。
(3)稀丙酮提取法 银杏叶中所含黄酮苷类,特别是银杏萜内酯类在较稀的丙酮水溶液 中均可较好溶解,所得提取物含银杏叶有效成分比较全面。 操作方法 取绿色银杏叶50kg,粗碎,加250lL 60%丙酮水溶液,于55℃加热提取5 h,冷却,压滤;滤液用四氯化碳萃取3次,每次30L,减压回收溶剂;于50℃真空干燥,可得 提取物7~8 kg.
(4)丙酮硅藻土过滤法 操作方法 取10kg银杏叶,粉碎,置提取器中,加65%丙酮60L,于60℃搅拌提取45h,冷至25℃,过滤,滤饼用10L新配制丙酮分次洗涤,合并洗涤液过滤,滤液加入硅藻土200g,搅拌,于45℃减压浓缩至体积为15L,冷却混悬液至25~28℃,小心过滤。用1L水洗涤滤饼 (将固形物小心地搅成浆状),所得水洗涤液于25℃用4L丁酮与2kg硫酸处理,静置;上清液用丁酮处理3次,每次2L,合并有机相,加无水硫酸钠干燥,过滤,于60℃减压回收有机溶剂,继续浓缩至干,得黄褐色粉末180g。该提取物含灰分0.25%、重金属20μ/g,不含有机溶剂,在空气中放置有吸湿性。
(5)酮类提取氨水沉淀法 ① 工艺流程。将银杏叶用丙酮水溶液逆流提取,过滤,减压浓缩,浓缩物用氨水处理后过滤,滤液用硫酸酸化,酸化液加硫酸铵,用丁酮丙酮萃取,将酮相减压干燥,干燥物悬浮于乙醇中,过滤,减压蒸去溶剂,得提取物。 ② 具体操作。取绿银杏叶800g,粉碎加13.5L丙酮水 (7∶3)混合液, 3
逆流提取两次,提取温度为50~60℃,过滤,滤液减压浓缩至约19L,除去沉淀物,滤液用氨水调pH为9左右,过滤;滤液加硫酸调pH约为2,加650g硫酸铵和11.25L丁酮丙酮 (7∶3)混合液萃取。有机相加200g硫酸铵,过滤,滤液回收溶剂,减压干燥。将干燥物加入8倍量的乙醇,搅拌,悬浮液过滤,减压干燥,浓缩滤液,即得提取物,此提取物中含黄酮苷25.5%,槲皮素和山柰酚类66%。
(6)酮类提取氢氧化铅沉淀法 工艺流程。银杏叶用60%丙酮提取,滤液用四氯化碳萃取,在酮相中加入硫酸铵和丁酮,向分离出的酮相中再加入硫酸铵,过滤,减压浓缩,浓缩液加乙醇及氢氧化铅,有沉淀物生成,过滤,减压浓缩,加硫酸铵和丁酮,经过萃取、浓缩等步骤后,在有机相中加无水硫酸钠,过滤,减压回收溶剂,残渣再加乙醇溶解,静置,将滤液减压蒸发,得干燥提取物。
2.黄酮苷的分离 银杏叶含多种黄酮苷类,其药理作用不同,为进一步研究,常按下列方法分离。
(1)醇提取色谱分离法 ① 工艺流程。将银杏叶用甲醇回流提取,浓缩并用水稀释,加四氯化碳萃取,自水相中蒸馏残醇,水相用丁酮萃取,酮相回收溶剂得粗黄酮类,再按液液分配色谱法,反相洗提及正相洗提反复操作,可得黄酮苷A和黄酮苷B。
② 操作方法。取银杏叶60kg,粗碎,加350L甲醇,回流提取3h,过滤;滤液回收甲醇至39L加24L水,用氯仿萃取3次 (分别为21L,8L和2L以除去脂溶性成分,蒸馏除去水相中残存的甲醇,用丁酮萃取3次 (分别为36L、24L和12L),合并酮相,回收丁酮,干燥浓缩液,得17 kg粗黄酮。用离心液液分配色谱法连续萃取450g粗黄酮,以丁酮为流动相,水为固定相。将反相洗提所得洗提液同样用离心液液分配色谱法处理,洗提液为氯仿: 甲醇 : 水 (79∶79∶42)。反相洗脱馏分用液液反相分配色谱仪处理,用上行法洗脱, 溶剂为氯仿甲醇水 (7∶13∶8)于315nm波长处紫外检测,得黄酮苷A98g黄酮苷B24.5g。
2)乙醇提取聚酰胺柱色谱法 ① 工艺流程。将银杏叶用乙醇回流提取,浓缩提取液,用水提取后加硫酸水解,再用乙醚萃取,蒸去乙醚,沉淀用乙醇处理可得粗黄酮提取物,再经聚酰胺柱分离可得粗黄酮。
② 操作方法。取银杏叶,粗碎,加95%乙醇回流提取,减压浓缩成稠膏,水浴蒸出残醇;加沸水提取3次,合并水液,加5%硫酸于75~78℃水解,水解 4
液过滤 (为棕褐色液体),滤液用乙醚萃取,醚液用蒸馏水洗至pH为55~6,蒸去乙醚得黄酮苷元。将所得粗制品经聚酰胺柱分离,用丙酮丁酮 (9∶1)溶剂洗提,每次洗脱液用纸色谱展开,展开剂为苯冰醋酸水 (125∶72∶3),用三氯化铝喷雾,干燥后在紫外光下观察荧光,依次洗出三个斑点,合并同一斑点,分别在甲醇、甲醇水溶液里重结晶,得三种黄色结晶,经熔点元素分析及红外光谱测定,所得苷元分别为鼠李亭、山柰醇和槲皮素,说明银杏叶的单黄酮苷类大都是由三个常见苷元衍生的,其分离方法也属常规法。
3. 萜内酯类化合物的提取
(1)总酸性成分的提取 取白果仁研碎,加95%乙醇浸提两次,再用乙醇回流提取一次,合并提取液,过滤,滤液减压浓缩,加乙酸铅溶液,静置 (白果中酸性成分生成铅盐沉淀),过滤,分别用水、乙醇和乙醚洗涤滤饼;沉淀物加稀盐酸研磨,使其铅盐分解,加乙醚提取其酸性成分,合并乙醚液,加水洗涤至乙醚层无氯离子反应为止。乙醚液干燥,回收乙醚,即得白果总酸性成分。
(2)分离 将白果总酸性成分室温放置,则有部分晶体析出,于常温 (15℃)过滤,得结晶Ⅰ。滤液冷藏 (0℃),又有结晶析出,于0℃下过滤,所得结晶于室温 (15℃)放置,有部分结晶融化,于室温过滤,所得结晶与结晶Ⅰ合并,滤液冷藏 (0℃),则又有晶体析出,再于0℃过滤,所得结晶用石油醚重结晶,即得白果酸结晶,熔点42~43℃。向合并的结晶Ⅰ加石油醚,过滤 (其不溶解部分用丙酮重结晶,则得熔点为78~79℃之成分);将滤液 (即石油醚溶解部分)浓缩,有晶体析出,结晶部分用甲醇重结晶,即得氢化白果酸结晶,熔点86~88℃。合并甲醇液 (即甲醇溶解部分),回收甲醇,用石油醚重结晶,即得氢 化白果亚酸结晶,熔点74~76℃。
四 结构分析 化学成分 最早研究银杏叶化学成分的是日本学者Furakaw和中西香尔!他们于20世纪20年代就分离出多种黄酮类及二萜内酯类。此外银杏叶中还有长链酚类,多糖,聚戊烯醇类等成分。
1. 黄酮类 银杏叶中黄酮类化合物含量较高!可达5.91%按其母核结构可分为三大类:5,7,4' - 三羟基黄酮醇及苷类,儿茶素类3',8' - 芹菜素型双黄酮类。 5
(1)黄酮醇及苷类 该类化合物在1988年由游松综述的11种基础上!近几年又分出9种。
这类化合物结构中皆含有5,7,4' - 三羟基 3个 - OH连接糖!糖可以是单糖,双糖,三糖 或与香豆酰基相连,大多为葡萄糖和鼠李糖 (如图1.0所示)
(2)儿茶素类 这类化合物根据母核2位碳原子旋光不同及5' 位是否有羟基分为四种:儿茶素 ,表儿茶素 ,没食子酸儿茶素,表没食子酸儿茶素。
(3)双黄酮类 双黄酮化合物通常看成是裸子植物的特征性化学成分#银杏叶中的双黄 酮皆为3',8' 接且含有(1~3个-OCH3图1.1)到现在为止,已得到六种"阿曼托黄素, 白果素 belobetin, 银杏素,异银杏素,西阿多黄素和5甲氧基白果素。
图1.0 图1.1 2.二萜内酯类 银杏叶中的二萜内酯类是仅在银杏叶中发现的一类具有特殊结构及显著药理活性的重要成分,首先由日本学者中西香尔于(1932年报道从银杏绿叶中分离确了四种结构,即银杏内酯(ginkgolideA,B C M ).银杏内酯j于1987年分离得到五种结构皆为20碳化合物,含有一叔丁基侧链,A环 B环以螺原子连接,D环为四氢呋喃环,有三个内酯环 (C ,E ,F)与之相关的倍半萜内酯bilobali,银杏新内酯或白果内酯,有相似的结构( 如图 1.3 )由于这类内酯具有特殊的药理活性,