基于分子印迹技术的大蒜功能成分的分离提取及药理活性研究
大蒜(Allium sativum L.)为百合科葱属植物的地下鳞茎，是著名的食药两用植物，富含有机硫化物、黄酮类化合物、皂苷类化合物和多糖等药用功能成分。近代医学研究表明，大蒜功能成分具有抑菌、降血脂、抗肿瘤、防衰老、提高机体免疫力等功效，在医药和保健品领域具有很大的开发潜力。本论文利用分子印迹技术，从大蒜中分离提取出蒜氨酸、大蒜素和大蒜黄酮类化合物等大蒜功能成分，研究了4种大蒜提取物的药理活性。本论文主要包括以下五个部分：
一、模板分子和功能单体的设计与预组装
针对从水相体系中分离提取大蒜功能成分存在的工艺复杂和分离困难等问题，以寻找能够在水相体系中有效分离蒜氨酸、大蒜素和大蒜黄酮类化合物的功能材料为目标，将分子印迹原理与现代配位化学理论相结合，构建了两种分子印迹识别模型。采用GAMESS软件包中的PM3基组优化了模板分子和功能单体的结构，分别采用非共价键和配位键两种结合模式计算了模板分子和功能单体组成的系列复合物的结合能(AE)，通过比较复合物结合能的大小，探讨了采用不同结合方式所形成复合物的稳定性差异。在量化计算结果指导下，设计了基于金属配位识别模式的大蒜功能成分分子印迹分离体系，并采用光谱法实验对模板分子和功能单体进行预组装筛选，优化出用于分离大蒜功能成分的金属配位分子印迹识别模型用于指导功能配体和聚合物材料的合成。
二、蒜氨酸配位分子印迹聚合物合成和性能研究
合成了新型N-(4-苯乙烯基)草酰胺功能配体，以S-丙基-L-半胱氨酸亚砜替代蒜氨酸作为“伪模板分子”，合成了S-丙基-L-半胱氨酸亚砜-Zn-草酰胺配位单体，并以此配合物为功能配位单体，构筑对目标分离物蒜氨酸选择性识别的双金属配位分子印迹聚合物模型；采用悬浮聚合工艺，定向合成了对蒜氨酸具有较好识别性能的配位分子印迹聚合物微球；通过评价蒜氨酸配位分子印迹聚合物对目标分离物的识别性能和分离效果，从中筛选出分离度高、吸附容量大的配位分子印迹聚合物材料，并应用于从水溶液中分离提取蒜氨酸。与目前所采用的普通阳离子树脂法相比，采用蒜氨酸配位分子印迹聚合物微球提取的蒜氨酸产品纯度达到73.6％。该方法为水相体系中氨基酸的分离提取研究开辟了新的途径。
三、大蒜素配位分子印迹聚合物合成和性能研究
合成了新型N-(3-丙氨基)-N’-(4-苯乙烯基)草酰胺功能配体，以二丙基硫醚替代大蒜素作为“伪模板分子”，构筑对目标分离物大蒜素选择性识别的金属配位分子印迹聚合物模型；采用悬浮聚合工艺，定向合成了对大蒜素具有良好识别性能的配位分子印迹聚合物微球；通过评价大蒜素配位分子印迹聚合物对目标分离物的识别性能和分离效果，从中筛选出分离度高、吸附容量大的配位分子印迹聚合物材料，并应用于从水溶液中提取大蒜素。采用大蒜素配位分子印迹聚合物微球提取的大蒜素产品纯度达到89.5％。为水相体系中微量硫醚类化合物的分离富集提供新的方法学支撑。
四、大蒜黄酮配位分子印迹聚合物合成和性能研究
以大蒜黄酮类化合物中含量最大的杨梅黄酮为模板分子，4-乙烯基吡啶为功能单体，在Zn(Ⅱ)介导下，采用悬浮聚合工艺合成了对模板分子类似物具有选择性吸附的大蒜黄酮配位分子印迹聚合物微球；通过评价这些配位分子印迹聚合物对杨梅黄酮、槲皮素、芹菜素和山奈酚等黄酮类化合物的分离效果，从中筛选出分离度适宜、吸附容量大的大蒜黄酮配位分子印迹聚合物材料，用于对大孔树脂提取的大蒜黄酮粗提物的分离纯化。大蒜黄酮粗提物经大蒜黄酮配位分子印迹聚合物微球分离纯化后，大蒜总黄酮含量达到81.2％，为大蒜黄酮的纯化和规模化制备奠定了基础。
五、大蒜功能成分药理活性研究
分别采用H1N1流感病毒神经氨酸酶抑制剂筛选模型和MDCK细胞模型，从分子水平上和细胞水平上研究了蒜氨酸、大蒜素、大蒜黄酮和大蒜皂苷4个大蒜功能成分对H1N1流感病毒神经氨酸酶抑制活性和抗甲型流感病毒活性。结果显示：大蒜黄酮的抗氧化活性IC50为2.064±0.026μg/mL，优于阳性对照药维生素C(3.876±0.203μg/mL)；大蒜黄酮在H1N1流感病毒神经氨酸酶抑制剂筛选模型中的IC50值为10.922±2.651μg/mL，在MDCK细胞模型的IC50值为3.15μg/mL，在细胞水平抗流感活性实验中与阳性药物扎那米韦处于同一水平，而选择性和最大无毒浓度均低于阳性药物。显示了良好的体外抗流感活性和潜在的应用前景，为新型抗流感活性化合物的发现提供了新思路。采用DPPH抗氧化模型和乙、丁酰胆碱酯酶抑制剂模型，研究了蒜氨酸、大蒜素、大蒜黄酮和大蒜皂苷4个大蒜功能成分抗氧化和对乙、丁酰胆碱酯酶的抑制活性。利用荧光光谱法，从分子水平上研究大蒜黄酮类化合物(杨梅黄酮、槲皮素和山奈酚)与DNA的相互作用。以上这些药理活性研究为大蒜功能成分的药用开发奠定了科学基础。
上述研究不仅开辟了大蒜功能成分分离提取的新途径，而且为大蒜黄酮类化合物在抗氧化和抗流感病毒等的应用奠定了基础，对提升我国大蒜药用功能成分开发的水平具有重要的现实意义。
大蒜;功能成分;分子印迹技术;提取工艺;药理活性
中国海洋大学
博士
药物化学
李延团
2012
中文
R282.71;R284.2
189
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）