植物次生代谢产物的研究与应用

植物次生代谢产物的提取与利用

随着人们对健康的重视和对自然资源的保护，越来越多的科研人员开始关注自然界中的植物次生代谢产物。这些化合物在植物体内不直接参与生命活动，但是对植物的适应性有着重要的作用。同时，这些化合物在医药、食品、化妆品等领域都有着重要的应用价值。因此，本文将从植物次生代谢产物的提取和利用方面进行探讨。

一、植物次生代谢产物的分类

植物次生代谢产物是指在植物体内合成的，不参与生命活动但具有重要功能的化合物。它们可以分为多种类型，如：生物碱、黄酮类化合物、苯丙素类化合物、萜类化合物等。

生物碱是种类最多的一类次生代谢产物，有着广泛的应用场景。它们可以用于医药领域，如吗啡、可待因等；也可以用于植物保护等领域。

黄酮类化合物是植物中数量最多的一类次生代谢产物，它们对人体有着重要的保健作用。比如大家常见的芦荟、绿茶等。

苯丙素类化合物主要存在于树木、草本类植物中。它们也具有重要的应用价值，在医药、食品等领域都有一定的市场。

萜类化合物是存在于植物精油中的一类化合物，比如薰衣草精油、薄荷油等。这类化合物有着广泛的应用场景，可以用于芳香剂、消炎止痛等。

二、植物次生代谢产物的提取方法

要想充分利用植物次生代谢产物，首先需要对其进行提取。通常，植物次生代谢产物的提取可以采用以下几种方法。

1.常规提取法

常规提取法主要是利用溶剂将植物中的次生代谢产物从非目标物质中分离出来。常见的溶剂有乙醇、甲醇、丙酮等。提取过程中需要注意溶剂的选择和浓度的控制，以及时间和温度等条件的控制，以避免对次生代谢产物的破坏。

2.超声波提取法

超声波提取法是利用超声波的物理效应，对植物中次生代谢产物进行提取的方法。这种方法提取效率高，时间短，且对产物破坏小。

3.微波辅助提取法

微波辅助提取法是指利用微波对植物样品进行预处理或者加热，促进产物的析出。这种方法提取时间短，效率高，但是也存在一定的局限性。

三、植物次生代谢产物的利用

安徽农业科学，Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＡｎｈｕｉ　Ａｇｒｉ．Ｓｃｉ．２００７，３５（３５）：１１３７６—１１３７７．１１４０５　责任编辑张杨林责任校对王淼　

影响植物次生代谢产物形成的因素　

王红星，乔传英，古红梅（周口师范学院生命科学系，河南周口４６６００Ｈ０）　

摘要从物理因素和化学因素两方面综述了其对植物次生代谢产物形成的影响，并展望了植物次生代谢产物的研究方向。　

关键词次生代谢产物；环境因素　

中图分类号Ｑ９４５．１　文献标识码Ａ　文章编号０５１７—６６１１（２００７）３５—１１３７６—０２　

Ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　Ｐｌａｎｔ　Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ　

ＷＡＮＧ　Ｈｏｎｇ－ｘｉｎｇ　ｅｔ　ａｌ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｌｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｚｈｏｕｋｏｕ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｏｕｋｏｕ，Ｈｅｎａｎ，４６６０００）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｐｌａｎｔ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ　ｗｅｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ｆｒｏｍ　ｐｈｙｓｉｃｓ　ｆａｃｔｏｒ　ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｆａｃｔｏｒ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　

ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｌａｎｔ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ　ｗａｓ　ｖｉｅｗｅｄ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ；Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｆａｃｔｏｒ　

植物体中次生代谢物（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｔｉｌｅｔａｂｏｉｔｅｓ）的产生和　

分布通常有种属、器官、组织和生长发育期的特异性，同时，　

受到环境中各种因素的影响。人们利用次生代谢物作为药材、　

香料、化工及食品的历史十分悠久，在人类防病治病历史　

上，次生代谢物也一直发挥着重要作用。随着对次生代谢产　

物了解的不断深入，其功能越来越多地被人们所了解，应用　

越来越广泛，人类对其需求量也越来越大。而野生植物中次　

植物次生代谢产物的研究

植物中代谢产物是指营养代谢和生长发育所需的基础化合物，包括碳水化合物、氨基酸和核酸等。除此以外，植物还会产生一些非必需化合物，叫做次生代谢产物。

植物次生代谢产物的种类十分繁多，包括黄酮类物质、生物碱、鞣质、挥发性化合物等。这些化合物的产量较少，但作用往往比较显著。比如，黄酮类物质对植物的花色和花的形状有一定的影响；生物碱可以抵御外界环境中的捕食者；挥发性化合物则可以在交配和授粉中起到引诱的作用。

植物次生代谢产物的研究可以说是一个十分广阔的领域。其中，植物中的生物碱是研究最为深入的一类。生物碱是指一类含氮杂环或氨基化合物，常见于茄科、仙人掌科、罂粟科等植物中。生物碱的生物活性往往较强，有些生物碱甚至是毒素，能够对人体产生毒性作用。不过，也有一些生物碱具有药用价值，如吗啡、可待因等。

对植物次生代谢产物的研究具有一定的现实意义。首先，植物次生代谢产物中的一些物质具有药用价值，可以为药物研发提供思路。其次，植物次生代谢产物的研究可以为植物的对抗外界环境的生存提供理论支持。比如，一些植物能够在土壤中吸收重金属等有毒物质，并将之转化为无毒化合物，这一过程就与植物次生代谢产物有关。

植物次生代谢产物的研究可以采用多种研究方法。最常见的是色谱法。色谱法可以将复杂混合物进行分离和纯化，最终得到目标物质。另外，核磁共振技术、质谱技术也被广泛应用于植物次生代谢产物的研究中。

总体来说，植物次生代谢产物的研究对于我们了解植物的成长发育、生物多样性保护、物种多样性维护等方面具有一定的帮助。希望在未来的科学研究中，能够加强对植物次生代谢产物的研究，探索更多的生态学、生物学问题。

中药研究进展药用植物次生代谢产物生产途径的研究概述　王丹,王振月3,王宗权,陈金铭(黑龙江中医药大学,黑龙江哈尔滨150040)摘　要:对药用植物次生代谢产物的生产途径研究进行了综述,分别阐述了直接从植物中选取次生代谢产物、化学合成模拟、利用微生物发酵、利用植物组织和细胞培养以及利用基因工程生产次生代谢产物等五个方面。通过对各方法优缺点比较,有利于其在实践的应用。关键词:植物次生代谢产物;生产途径;微生物发酵;植物组织和细胞培养;基因工程中图分类号:R28216 文献标识码:A 文章编号:1002-2406(2008)01-0029-04

基金项目:国家自然科学基金资助项目(3027156)作者简介:王丹(1982-),女,现为黑龙江中医药大学硕士研究生,主要从事生化教学研究。通讯作者:3王振月(1956-),男,现为黑龙江中医药大学教授,硕士生导师,主要从事中药资源开发与生物技术研究。收稿日期6修回日期 植物次生代谢的概念是在1891年由Kossei首先明确提出的,是指有些生物体利用某些初生代谢产物为“原料”,在一系列酶的催化下,形成一些特殊的化学物质的过程,这些特殊的化学物质即为次生代谢产物(secondarymetabolites),如生物碱、黄酮类、萜类、有机酸、木质素等,它们是植物中一大类并非生长所必需的小分子有机化合物[1],但对于植物自身在复杂环境中的生存和发展却起着不可替代的作用[2,3]。植物次生代谢产物具有一定的生理活性及药理作用,如生物碱具有抗炎、抗菌、扩张血管、强心、平喘、抗癌等作用[4];黄酮类化合物具有抗氧化、抗癌、抗艾滋病、抗菌、抗过敏、抗炎等多种生理活性及药理作用,且无毒副作用,对人类的肿瘤、衰老、心血管疾病的防治具有重要意义[5]。几个世纪以来,人类一直从植物中获得大量的次生代谢产物用于医药卫生。目前,世界75%的人口依赖从植物中获取药物,除化学合成之外,人类大量依赖植物次生代谢产物作为药物[6]。鉴于人们对次生代谢产物的需求,本文介绍了药用植物次生代谢产物的五种生产途径。1　直接从植物中提取次生代谢产物利用传统的提取分离方法结合现代的先进仪器,B12可以直接从植物中提取次生代谢产物。但是,次生代谢产物在植物中含量一般较低,并且由于长期的盲目采挖,已造成了植物野生资源的严重破坏,可利用的资源数量日趋减少,一些濒危动植物的使用又受到国际自然保护组织的关注,有许多原料性药用植物资源目前已面临资源枯竭的威胁,因此,人工栽培就成为中药材生产的主要方式[7]。近年来,我国又实施了中药材生产质量管理规范(GAP),用来规范中药材生产的整个过程,确保中药材的质量。但是,人工栽培中药材还是存在着一些问题,如大量占用耕地,引种困难,生长周期长,栽培过程中各种影响因素不易控制,有效成分含量低,品种品质不稳定,大量使用人力、物力及财力等[8]。2　化学合成模拟在完全了解次生代谢产物在植物体外的反应步骤后,利用化学工业,完全合成或半化学合成次生代谢产物,如用薯蓣(Dioscotea)中的薯蓣皂苷配基为原料,可以生产出可的松,女性口服避孕药炔雌醇甲醚(mestra2no1)和炔诺酮(norethin-drone)。这些药物的半合成仍占很重要的地位,原因是其结构复杂,合成路线长,成本高,所以用从植物中提取的甾体皂甙元提供其基本骨架。广谱抗菌素氯霉素,药用四环素类,维生素B12,维生素D3,水杨醛葡萄糖苷(helicon)的同源物乙酰水杨酸如阿司匹林,合成的吗啡类止痛合剂美散痛,那罗松(naloxone),用于合成去污剂桂酸硫酸钠等,均由化学工业模拟合成或半合成[9]。但是采用化学合成的方法,会遇到收率低、成本高、毒性大[10]、工艺流程复杂、产生同分异构体及环境污染等问题[11]。3　微生物(细菌或真菌)发酵微生物具有惊人的繁殖速度和非常旺盛的生命力,可以在几十分钟内完成一个繁殖周期,且分布广。922008年第25卷第1期Vol125,No11,2008 中 医 药 信 息InformationonTraditionalChineseMedicine