我国的白酒业是世界酒行业中一个比较特殊的领域,具有很多独特的工艺特点和优势。这是我为大家整理的白酒酿造技术论文,仅供参考!
【摘 要】白酒是地域性产业,白酒酿造的过程是生物发酵、微生物群落富集和生长的过程,直接影响着酒的风味和品质,因此对于环境的依赖程度非常高。工艺的特殊性,要求我们必须把酿酒工业的发展与自然生态环境的保护与建设紧密结合起来,科学的做法是:突破对环境的的完全依赖,理性地对生态环境进行保护、建设和应用。
【关键词】白酒酿造;工艺;创新
酒的品种繁多,就生产方法而论,有酿造酒(发酵酒)和蒸馏酒两类。酿造酒是在发酵终了稍加处理即可饮用的低度酒,如葡萄酒、啤酒、黄酒、青酒等,出现较早。蒸馏酒是在发酵终了再经蒸馏而得的高度饮料酒,主要有白酒、白兰地、威士忌和伏特加等,出现较晚。
最初的酒是含糖物质在酵母菌的作用下自然形成的有机物。在自然界中存在着大量的含糖野果,在空气里、尘埃中和果皮上都附着有酵母菌。在适当的水分和温度等条件下,酵母菌就有可能使果汁变成酒浆,自然形成酒。
1.白酒工艺的创新与发展
现代生物技术在酿造中的应用
现代生物技术在食品工业中的应用越来越广泛,它不仅用来制造某些特殊风味的食品;还用于改进食品加工工艺和提供新的食品资源。食品生物技术已成为食品工业的支柱,是未来发展最快的食品工业技术之一,具有广阔的发展前景和美好的未来。
浓香型白酒的固态发酵过程就是一个典型的微生态群落的演替过程和各菌种间的共生、共酵、代谢调控过程,直接影响白酒的产量和质量。发展对各种曲药和窖泥中微生物区系的构成及变化,研究中国白酒风味因子的形成机理,便于有效控制环境条件,以实现优质白酒的生产。
酶催化工程的引进
与化学催化剂相比,酶以其高效性和改善环境等优势在食品、医药和精细化工等领域得到了广泛应用。现代分子生物学、基因组学、微生物学等学科的发展为我们提供了新的技术手段,酶工程和白酒技术创新现已密不可分。一方面,我们从自然界中获得丰富的新酶源;另一方面,能够对现有酶进行分子改造,从而获得适于工业应用的、具有优良性能的工程酶,因此,生物催化成为生物工程的核心内容之一。
物理化学的创新
物理化学的创新,指在白酒贮存、过滤等利用分子运动论、胶体理论等一系列对白酒质量提高改进的技术措施。
美拉德反应
美拉德反应是白酒专家庄名扬最早倡导的白酒增香新工艺。他的论述推动了白酒的研究,使其从较低级别的酯、酸、醇等色谱骨架成分向更高级别的微量成分进步。美拉德反应,是广泛存在于食品工业的一种非酶褐变,也称为羰氨反应,是氨基酸和还原糖及还原糖的分解物反应。它对白酒的影响是能产生人们所需要的香气,是一个集缩合、分解、脱羧、脱氨、脱氢等一系列反应的交叉反应。
低度白酒技术创新
解决低度白酒工艺技术难题,主要从低度白酒货架期的稳定性研究入手。有效解决低度酒货架期的稳定性问题,须从以下几方面入手:(1)低度酒水解机理的研究;(2)提高基础酒质量、调味酒质量及勾兑用水质量;(3)勾兑技术研究;(4)低度白酒处理技术研究。有了好的水处理设备,超滤设备,抑制酯可逆水解反应的方案,低度白酒的质量问题就可以很好地解决。
2.新工艺白酒
随着科技的进步,人们找到了使酒产生香气差异的不同物质,并研制出了人工香料,于是就有人把人工香料、食用酒精和水按比例“勾兑”出“酒”来,这就是新工艺白酒。
早在上世纪60年代,我国便开始研制新工艺型白酒。当时是为了解决原料不足的问题。但由于当时的酒精质量不好、香精香料产品欠缺,新工艺型白酒没有得到很好的发展。上世纪90年代以后,我国在酒精工业生产中实行了工业生产许可证制度,使酒精工业化生产得到了迅猛发展。
新工艺白酒一提到香精、香料,人们普遍会想到“三精一水”,其实这是错误的观念
我国新工艺白酒的勾兑原料酒精,应符合国标GB10343-2002食用酒精标准要求;香精、香料,须符合GB2760标准;多数添加剂也须符合FCC(美国食品化学品法典Food Chemicals Codex),FDA(美国食品药品管理局Food and Drug Admistraton)规定的,只要企业严格按照标准执行就不会对人体造成伤害。
新工艺白酒和纯粮酿造没有本质的区别
纯粮酿造是行业对大型白酒企业传统工艺白酒的一种技术规范,纯粮固态发酵白酒的生产必须具备良好的环境条件,生产企业必须具备齐全的纯粮固态发酵白酒生产装备及必要检测手段。应严格按照ISO9000质量保证体系、ISO14000环境保证体系和HACCP食品安全保证体系,以及完善的产品质量检测系统生产出纯粮固态发酵白酒。使用纯粮固态发酵白酒标志的产品必须有足够的生产能力(如窖池数量等)相匹配。
关于添加剂
国标制定了蒸馏酒标准,轻工行业制定了QB1498-92液态法白酒标准。可是市场上白酒几乎都在配料表中标注:水、高粱、小麦(即蒸馏酒)。液态法兑制白酒常回避酒精及其他香料、添加剂。白酒标准中标注的“均不得加入非自身发酵产物”显然只是一句多余的话。当然,一些调香工艺好的液态法白酒,感官和理化质量指标均可与传统工艺蒸馏白酒相媲美,也特别适合广大消费者需求,却因“配制”二字,总让这些生产者被传统观念的同行看作另类。
没有好的酒精,就不可能勾兑出好的白酒。关键是要采用科学的酒精处理方法,降低酒精中的杂醇含量,净化酒精,为兑制白酒打造一个合格、标准的躯体。这里还要破除一个误区:认为所有的兑制白酒都是低档酒,价位高就是哄消费者。其实,高度纯净的新型白酒也是高档酒,这也是同国际接轨的做法。只有这样,中国的高纯净现代白酒才能出现,并生存发展下去。
其实,食品、烟草行业都存在添加剂,为何非过分要求白酒?白酒行业中不论纯粮酿造,还是液态发酵,几乎全行业都在执GB10781这一标准,执行液态法白酒标准的企业几乎没有。笔者曾在一次技术会议上和白酒专家曾祖训高工谈起新工艺白酒。认为添加剂只要符合人身安全、健康,不超标使用应该是允许的,笔者也提到不要用高锰酸钾处理酒精,可以采取活性炭或其他吸附材料吸附,以减少重金属对人体的危害。
3.固、液勾兑新工艺白酒应用
固、液勾兑工艺,指使用一定比例固态优质白酒与稀释的食用酒精勾兑而成,或再加香精进行勾兑成型。优质固态白酒用量比例大,其勾兑酒成本也相应提高,用化学香精己酸乙酯等香料调香,则味短,香味在口中停留时间不长呈“浮香”,缺乏真正的“窖香”、“糟香”固态酒风格。
要想做好固、液结合新工艺白酒,须有以下的措施和保障:
传统的固态优质白酒生产基地,能提供优质的基酒和调味酒;有优质玉米食用酒精基地;有完善的分析技术;可对原料酒精、固态基酒、食用香料、成品酒等全面分析;与生物酶有机结合成白酒芳香酯的技术;有窖外美拉德反应的增香措施:以上这些保障措施可以成功的勾兑出优质固相结合新工艺白酒。 [科]
摘要:我国的白酒业是世界酒行业中一个比较特殊的领域,具有很多独特的工艺特点和优势。而且我国的白酒行业在世界范围内都有很大的影响力。当然,影响有正面的则不可避免的存在负面的。不可置疑的是我国的白酒生产存在粮耗较高、能耗较大、生产周期长、生产效率低等方面的缺点,制约其发展。随着我国生产技术的不断提高,白酒生产工艺技术应该得到有效的改进。
关键词:酒行业;工艺技术;创新
中图分类号:文献标识码: A 文章编号:
前言:随着白酒制造技术的不断发展,对我国的白酒制造行业提出了较高的要求。众所周知,白酒工艺技术是影响白酒质量的最主要因素,随着经济的发展以及科学技术的发展,传统的工艺技术已经明显不能满足社会的新需求,我们应该分析现有的白酒工艺技术存在的不足与缺陷,再对其进行针对性的改进及创新。
在现在的技术条件下白酒工艺技术存在的不足
白酒香型众多、工艺繁杂。白酒按香型分为浓香型、酱香型、清香型、米香型、豉香型等;按发酵剂不同分为大曲酒、小曲酒等;按生产工艺技术不同分为固态法白酒、液态法白酒、固液法白酒等。目前,浓香型白酒约占市场总量的一大部分,以纯小麦或豌豆等纯粮自然接种生产的曲药作为发酵剂,以高粱、小麦、玉米、大米等为原料,通过混蒸混烧、续渣泥窖发酵而成的一种白酒,在这个过程中由于多种作物的混合比例与用量都有严格的要求则不可避免的导致了工艺繁杂。
白酒的行业体系不够健全。在中国的白酒行业方面,其硬件设施与国家的食品卫生标准有一定的差距。由此体现出的问题就是白酒行业的标准化体系不够健全。在技术方面由于种种原因一直不能得到长足的发展。而且在白酒行业新的标准出台以后总是不能得到让人满意的结果。新标准力度不够,行业技术标准发展不平衡,跟不上行业技术的进步速度。在新的标准的条件下所缺乏的则是一套健全的体系。我们以前的体系不能适应《食品安全法》的基本要求,在一定程度上也对白酒行业的健康发展形成了一定的阻碍作用。所以,在这样的条件下,尤为重要的就是建立一个适合我国白酒国情的健全的标准化体系。
在白酒行业大多数为手工操作或者技术比较落后。大多数白酒的生产工艺采用泥窖发酵,泥窖需要构筑而成,发酵泥的培养需要选采、晒制泥土;粉碎泥土、制作发酵泥、堆积发酵等工艺都需要人工操作,由此看来,机械化、自动化程度相对较低。而且在中国,与啤酒,葡萄酒等行业相比较就可以已明显的发现我国的白酒设备十分的老化。一些企业只是死守着以前的技术一眛的就知道传承而忽略了创新的重要意义,在这样观点下造成的后果就是不注意在科研,人才,设备方面的投入。而且很多的企业检测手段也比较落后。白酒产品质量的鉴定感官质量也是全凭人鼻闻、口尝来鉴定,感官品评的重要性大于理化、卫生指标的分析。
2.白酒工艺技术方面所做出的的创新
在低度的白酒工艺技术方面做出的创新。随着中国消费观念和生活方式的改变,中国的白酒也出现了“老龄化”的现象。现在的年青一代他们更崇尚品位和个性。大部分的年轻人都是拒绝白酒的。所以在现有的消费者的消费心理的基础上,我们应该对我们的白酒做出相应的改变。从低度的大曲酒可以看出,白酒低度化生产工艺正在推陈出新,质量日益得到了提升。目前,我国低度白酒生产工艺普遍使用吸附法和过滤法,在生物制曲技术、发酵、香型、贮存、勾兑等方面都进行了创新。勾兑是白酒创新的一个重要环节。白酒通过勾兑,可以取长补短,弥补客观因素造成的半成品酒缺陷,改进酒质,解决低度白酒工艺技术难题,形成精品时尚的低度酒。但是我们在勾兑白酒时应该注意要保持自己本身的风格。在这个基础上使各个香味的白酒相互融合,生产出幽雅、细腻、醇和、爽净的低度白酒的基酒。
在白酒勾兑方面做出的技术创新。在白酒勾兑方面对勾兑师提出了较高的要求因为众所周知,品酒与勾兑息息相关,两者密不可分。根据器官的灵敏性不同,不同的勾兑师所调出来的酒可能大相径庭。这就对勾兑师的评酒能力与经验提出了较高的要求。要想上述素质得以提高,就需要经过长期艰苦的磨练。此外,具有实事求是的工作态度和良好的职业道德对于一个优秀评酒师来讲也是应该具备的。而所谓的勾兑是指科学地从酒的理化、色谱成分统计录入处理等角度开始,建立酒体指纹图谱、专家鉴评等系统,大幅度地减轻手工数据查询的劳动量,控制勾调的低成本,稳定产品的高品质。另外,白酒勾兑还需注意酸酯的平衡,在已知总酸的前提下,通过反应式及平衡常数计算出总酯含量,或已知某有机酸含量的前提下,可计算出该有机酸酯的含量,通过勾兑使酒体达到酸酯平衡。传统白酒勾兑经验告诉我们勾调就是酒勾酒、酒调酒,没有添加其他成分。要调出高质量的产品就需要高品质的基酒与技术。此外,使用的香精、香料,其纯度和对口感的影响亦不能忽视。
在白酒贮存工艺技术方面做出的的创新。我们国家大多数人以为陈年老酒才是好的,越陈的酒味道则越为香浓。其实不然,酒并不是越陈越好。根据化学知识我们知道当白酒酯化反应平衡后,如果继续贮存,会使酒精的度数减少,酒味变淡,挥发损耗也会增大。为了科学地安排贮存的老熟期,白酒贮存方法创新是关键。目前,科研人员研制出一种白酒复合陈化装置,它由超声白酒陈化器、安装在超声白酒陈化器陈化筒筒壁内侧的化学催陈剂释放体挂筐和化学催陈剂释放体组成。当待陈化酒在陈化筒中进行超声处理后,可使酒的陈化过程加速,使酒的品质和口感均可得到改进。所以,在白酒的贮存方面引进先进的技术使白酒的香味得到最大程度的利用才是生财之道。
在白酒制曲工艺技术方面做出的的创新。首先,机械化制坯工艺技术的创新。针对传统人工拌料、人工踩制曲坯等造成劳动生产效率低下的缺陷,研究实现了机械拌料、人工踩制曲坯,机械拌料、机械制坯,大幅度降低工人劳动强度,显著提高劳动生产率;其次,微氧环境制曲工艺技术的创新。针对机械流水线制坯提浆的效果差,导致曲坯表面没有营养优势的客观情况,创建了 “ 微氧环境曲药发酵 ” 理论,采用对曲坯保湿保潮形成的微氧环境进行曲坯配菌发酵,增强了曲坯表面的保湿效果,曲坯表面微生物得以较好地生长繁殖,显著改善了制曲培菌发酵过程的穿衣,在微氧环境中培养的曲药微生物,增强了其适应窖内密闭后形成的微氧环境的发酵性能。
结语:白酒工艺技术涉及多方面的生产技术,在对其进行改革创新时我们应该考虑多方面的因素,不仅应该考虑现有的生产工艺现状,也应该把它与现今的科学技术相结合,而且白酒行业是一部不断创新的史诗,要时刻牢记创新在白酒行业的重要作用。同时,我们也应该考虑到把我国的白酒业与世界的酒业进行接轨,达到真正的工艺技术创新的目的。
参考文献:
[1] 沈怡方. 白酒生产技术全书[M].北京: 中国轻工业出版社,1998.
[2] 陈益钊.中国白酒的嗅觉味觉科学及实践[M].成都: 四川大学出版社, 1996.
[3] 徐朝晖, 周春红.有机酯在低酒精度水溶液中的贮存变化分析[J].酿酒, 2004, (4) : 52- 53.
医药化工生物技术的现状与产业化方向 来源:学习中国网 点击: 更新:2006-7-1 3:21:39 生物化工已成为国外著名化学公司争夺的热点。生物技术从医药、农业逐渐向化工领域转移,使传统的以石油为原料的化学工业发生变化,向条件温和,以可再生资源为原料的生物Jjn-v过程转移。目前西方各国较大的化工企业,如美国杜邦、孟山都、道化学公司,德国赫司特、拜尔公司,英国ICI公司等都投入巨资和庞大的科技力量进行生物技术研究,并取得了许多重要成果。1.1高价位产品的发展速率高于低价位产品目前,全球生物化工年销售额在4OO亿美元左右,每年约以7%-8%的速率增长。从产品结构来看,生物化工领域生产规模范围极广,市场年需求量仅为千克级的干扰素、促红细胞生长素等昂贵产品(价格可达数万美元/g)与年需求量逾万吨的抗生素、酶、食品与饲料、日用与农业化制品等低价位产品(部分价格不到l美元,g)。高价位的产品市场份额在50%一60%,低价位的产品市场份额在40%~50%。而且,根据近年来生物化工的发展趋势及人们对医药卫生的重视来看,高价位产品的发展速率高于低价位产品。1.2 生物倦化成为生物化工的技术核心生物催化因其有转化条件温和、选择性高、生物催化剂制造成本低等优势,已发展成为化学工业重要技术之一。以催化作用为基础的化学品占化工产品的60%,其技术渗入量占目前化工生产技术的90% 。生物催化剂为生物催化的核心,已经成为各国学者及工程技术人员研究的重要内容。生物催化的主要前沿领域有手性催化、极端菌研究、生物能源、生物新材料等。1.2.1手性化合物的研究利用生物催化酶、微生物等催化合成化学品不但具有条件温和、转化率高的优点,而且可以合成手性化合物及高分子。手性化合物是国外生物技术的主要产品。应用手性技术最多的是制药领域,包括手性药物制剂,手性原料和手性中间体。手性药物不同的对映体作用不同,从疗效和安全性出发,单一对映体的分离和定性合成十分必要。如巴比妥药DMBB与MPPB左旋(一)一异构体均具有抗惊厥性,而右旋(+)一异构体的功能则是促惊厥。合成手性药物的生物转化反应可分为两类:一类是把外消旋体拆分为两个光活性的对映体;另一类是从外消旋或手性前体出发,通过催化反应得到不对称的光活性产物。手性化合物研究一个成功的例子是:生物法合成头孢菌素。生物法生产利用了酶的对映体催化专一性,只用两步就可以替代传统的化学法生产,从而减少了工艺流程,提高了产量和纯度。近期研究发现,当以外消旋化合物进行酶催化反应时,反应底物可以在反应的同时不断进行外消旋化,从而得到超过50%的对映体纯的异构体。1.2.2 极端菌的研究近年来,人们发现一些菌在高温、高盐浓度等条件下仍然可以生存。对这些极端菌进行研究,有望逐步改善工业生物催化剂对温和环境依赖等缺陷,从而提高酶在高温、高压等条件下的催化活性,增加酶对底物和反应物抑制作用的抵抗程度,从而拓宽生物催化剂使用的范围。极端菌包括喜高温菌、喜低温菌、喜盐菌、耐pH值等。近期的研究集中在与工业生物催化相联系的极端的认定上,它们包括了酯酶,且旨肪酶、糖苷酶、缩醛酶、腈水解酶/酰胺酶、磷酸酶以及消旋酶。喜高温菌主要应用于食品工业和洗涤剂工业,喜低温菌主要应用于提高热敏性产品的产量,喜盐菌由于在高盐浓度下稳定而被用于低含水体系的催化剂。1.3 传统发酵工业已由基因重组菌种取代或改良许多传统的发酵工程产品如柠檬酸、青霉素等都已开始采用基因工程手段进行改造,大大地提高了产量,在以基因工程为主导的现代生物技术产品中,医药生物技术产品占75%左右。 医药生物技术的现状我国医药消费水平与国际水平相比差距很大,1997年全国人均年消费仅为l16.87元,每年以16%的幅度增长;医药销售总额约1400亿元(医药七大类),每年以21%-22%速度增长,但进口药、合资药和国产药在国内市场的占有率基本上是三分天下。我国将成为原料药的出口基地和成品药的销售市场,其危机在加入WTO以后将越来越突出。因此,加速研制、开发、生产新药是我国的重要国策。l基因工程药物中国已经批准上市的基因工程药物有:重组人干扰素alb(商品名为干扰灵、赛若金),重组人干扰素a2a(商品名为福康泰、莱福隆、因特芬、迪恩安、贝尔芬),重组人干扰素et2b(商品名为利芬能、安福窿、安达芬、安福莱、隆化诺),重组人干扰素,重组人白介素-2(商品名为安特鲁克、德路生、辛洛尔、因路英、悦康仙、欧耐特、因特康),重组人粒细胞集落刺激因子(商品名为吉粒芬、促粒素、吉粒强、金磊赛强、粒生素、苏粒素),重组人巨噬细胞粒细胞集落刺激因子(商品名为特立尔、吉立强、格宁、里亚尔、利白多),重组链激酶rSK,重组人红细胞生长素(商品名为宁红欣、益比奥、依普定、EPO、爱血宝、依倍能),碱性成纤维细胞生长因子(商品名为贝复济),重组表皮生长因子。目前国内正在研究的产品有神经生长因子类NGF,CNTF,GDNF,BDNF,SOD,瘦素(LE吣,抗溶凝栓药物设计,IGF一1,hGH拮抗剂,人胰岛素C肽,水蛭素,降钙素,葡激酶,人IL-6,Fit3配体,人肿瘤血管生长抑制因子,bFGF,血小板生成素,治疗老年性痴呆基因工程新药96718,表皮生长因子,胰岛素,生长激素,链激酶。2.2徽生物发酵(奠棚药基因工程医用抗生素进行了丙酰螺旋霉素、麦迪霉素、丝裂霉素、麦白霉素等多种抗菌素的研究。青霉素、Ve是我国重要发酵产品。固定化青霉素酰化酶和青霉素酰化酶基因工程菌用细胞膜反应器实现了工厂化大规模裂解青霉素C生产6一氨基青霉烷酸(6一APA)。自行构建的基因工程菌发酵生产头孢菌素C,发酵单位提高到2800单位以上,已经广泛使用。7一ACA是半合成头孢霉素的母核,1997年进口额为4亿元,用二步酶法将头孢菌素C转化和水解为7一ACA,已成功克隆出2种酶的基因工程菌,对CPC钠盐转化率达73.4% ,7一ACA纯度达9o%以上。此外,还开发了几种抗生素,如:妥布霉素、利福霉素SV、丝裂霉素C、泰乐霉素等;尼克霉素X、宁南霉素、庆大霉素、农用抗生素66oB等。抗感染药物销售在全球仅次于心血管药,居第二位,而我国抗感染药一直居第一位,在开放农村市场后尤为突出。随着人体抗药性增强,新的抗菌要求将越来越迫切。2.3 动、植物来源镧药’这是传统制药的一个重要领域,除了药物还有生物制品、预防药品和营养品,目前该行业存在分离技术落后、收率低、生产分散等问题。引人生物技术进行改进有了一些新进展,如:中药现代化中,对天然植物的基因、酶和生化、构效进行分析研究,用生物技术方法提取植物有效成分,用植物细胞反应器培养工厂化生产紫杉醇、银杏内酯、青蒿素、紫草宁、麻黄素等;用动物细胞反应器培养生产单克隆抗体、干扰素、生长激素、生长因子、酶等生物药物。3 生物制药正在发展的领域随着肥胖及老龄化问题的加剧,除心血管药物外,减肥降脂药、糖尿病药、抗老年痴呆症药成了畅销药。随着生活节奏的加快,竞争的剧烈,形势的多变,世界主要国家精神病发病率迅速上升,已成为严重影响人们生活质量的新问题,因此研发与生产心血管药、抗癌药、艾滋病药、糖尿病药、防老年痴呆症药及精神病药成为重点。对于大多数城市而言,建立生物药物生产企业,尚缺乏上游研究机构,但从战略考虑,需用一二个”五年计划”建立龙头研究机构、龙头开发机构和龙头生物制药企业。教育部和国家计委批准36所高校建立的”国家生命科学与技术人才培养基地”提出的”四个结合,四个创新,两个配套”的总体思路(即:上下游结合、产学研结合、国内外结合、不同学科交叉结合;体制创新、机制创新、模式创新;政策配套、投人配套)值得借鉴。3.1基因组学和蛋白质组学药物基因组学(pharmnacogenomics)是利用人类基因信息指导新药开发的一个领域,该领域是研究遗传多样性的个体差异对用药的特异性,用已知的基因理论研究用药的个性化和进行优化药物的设计,在临床上发现具有潜在效应式毒性的化合物,对市场上低效和高毒性药物通过药物基因组学加以改善。人类基因组计划完成后,基因组学能为人类提供基因活性和疾病的相关性的有力证据,但实际上大部分疾病并不是因为基因改变所造成,且基因表达方式错综复杂,同样一个基因在不同条件下,不同时期可能会起到完全不同的作用,这是基因组学无法回答的, 因而产生了后基因组学和蛋白质组学(proteomics)。完成生命功能过程是:DNA-+mRNA_十蛋白质,在此过程中一个基因可能编码出几个、几十个各异蛋白质。基因转录产生一个蛋白前体,再进行加工、修饰成为活性蛋白,通过一系列的运输、定位才能发挥正常的生理作用,蛋白质组学是研究”一种基因所表达的全套蛋白质”。通过对正常个体及病体个体的蛋白组比较分析,我们可以找到”疾病特异性的蛋白质分子”成为新药设计的分子靶点。3.2药物的筛选和组合化学药物筛选是指从众多的化合物中挑选出具有生物活性的化合物过程,其中以特定的生物学指标为依据找到的第一个化合物为先导化合物。新药筛选分两类:一是随机筛选(普筛),即从完全未知的化合物群中寻找先导化合物;二是定向筛选,即根据已知的先导化合物定向设计新化合物以筛选出药效更好的化合物。天然化合物、动植物、中药经验是我们进行药物筛选的有利条件。组合化学(combinatorial chemistry)是把化学合成、电脑设计、计算机技术结合为一体,能同时产生许多结构相关但变化有序的化合物,然后用高灵敏度的生物方法对这些化合物同时进行筛选,从中确定具有生物活性的物质,再经结构测定,以期找到全新的先导化合物。组合化学包括分子多样性化合物库的建立、群集筛选(分固、固/液两相),确认活性分子结构。33 基因诊断和基因治疗基因诊断主要是针对病原体、肿瘤和遗传病的基因检测,现代化城市的优生、疑难病(与基因及遗传相关)的控制是先进的标志之一,有关产前诊断基本空白,由此起步建立基因诊断,在服务社会的同时积累数据为基因治疗做好准备。基因治疗(gene therapy)是把功能基因导人病人体内使之表达,其表达产物一蛋白质发挥功能使疾病得以治疗。基因变异或缺陷可导致各种疾病,也可能遗传给后代。基因治疗是给基因做一次手术,又称为“分子外科”。体细胞基因治疗是当前的研究主流。3.4基因剔除、转基因动物和生物反应器基因剔除gene knock out)是指对一个结构已知但功能未知的基因,从分子水平上设计实验,将该基因去除(包括引人定点突变),然后从整体观察动物,推测相应的功能,其技术主要包括构建重组基因载体、转人受体细胞核内、筛选已击中细胞,将细胞转人胚胎使其生长成为基因剔除的动物。转基因动物是用实验导入方法使外源基因在染色体基因组内稳定整合,亦能遗传给后代的一类动物。1974年美国学者首次用显微注射法获得了转基因小鼠,转基因动物已广泛用于基础研究、疾病动物模型的建立、药用蛋白的生产、农业(转基因家畜的生产,如无毛鸡)等各个领域。3.5 生物芯片和生街传感器生物芯片是利用微电子、微机械、化学、物理技术、计算机技术、样品检测、分析过程连续化、集成化、微型化。包括芯片实验室(Lab—on—a—chip)、基因芯片(DNAchip)、蛋白芯片(protein chip)、细胞芯片(cellchip)、组织芯片等。生物芯片技术包括芯片方阵的结构、样品制备、生物分子反应和信号检测及分析,主要用于疾病诊断、药物筛选、基因测序,此外在农业、食品监督、环境保护、司法鉴定等方面都将做出重大贡献。生物传感器具有检测专一、灵敏、响应快等特点,可用于许多生物产品代谢、中间产物的测定,可测定非生物化学物质。生物传感器使用的酶和细胞可以反复使用。生物传感器利用酶、免疫系统、组织、细胞器或完整细胞作为催化剂,制成固定化膜与物化仪器化学、热、光、声波)相连,将生理信号转变为物化信号输出,可制备成微型传感器和多参数传感器。美国每年投人约l3亿美元用于生物传感器技术及产品开发研究。生物工程与计算机工程结合发展颇具工业前景。3.6 组织工程和器官移植组织工程是应用生物学和工程学原理,研制和开发能够修复和改善组织损伤或缺失功能的人造组织或器官的一门新兴学科。软骨、骨、肌腱、皮肤等组织再造成功,血管、气管等复合组织再生,胰、肝脏等组织再生研究取得不同程度进展,其他组织如输尿管、尿道、食管、小肠、肾脏、血管和血细胞等组织工程也取得了某些进展。3.7 药物新拊型治疗、预防和诊断用的药物都以一定的剂型服务于人类,权威的观点认为”提供新型的药物传输方法与提供新药几乎同等重要”。药物必须制成一定的剂型,以制剂的形式应用于治疗、预防或诊断,而制剂的 医1l5 匕工有效性、安全性、合理性和精密性等都反映了医药的水平,决定了用药的效果。提高药物的疗效、降低药物的毒副作用和减少药源性疾病,对药物制剂不断提出了更高的要求,药物的新剂型和新制剂技术也正发挥愈来愈大的作用。4 生物制药的产业化问题由于欧美等发达国家药品市场渐趋饱和,加之目前一些受专利保护的畅销药物专利期将至,以及新的专利药物开发速度缓慢等原因,国际药品市场结构发生了十大变化:生物技术药物异军突起;通用名药品(专利期已过的药品)在处方药品中的销售额比例激增,远高于世界整个制药工业的平均年增长速度;非处方药(OTC)的增长速度也不断加快;在药品开发方面,胆固醇控制、充血性心力衰竭、精神分裂症、老年记忆衰退、老年性痴呆症、糖尿病、艾滋病以及各种癌症等治疗领域,研究开发速度加快,市场前景广阔;在药物制剂和剂型方面,透皮吸收、控缓释药物制剂前景广阔;为减少住院病人,缓解住院病床负担,节约医疗费用,将住院治疗改为门诊治疗的新药不断面市;老年病及妇女儿童用药的市场发展迅速;预防性药物、保健、营养滋补药的发展将持续升温;天然药物发展潜力巨大;新药研究开发的难度越来越大。生物制药具有高投入、高效益、高风险、长周期的特征,一个生物药品,前期开发需投入大的资金、技术、人力,并历经数年。药品的审批、临床试验也要数年,所以生物药品的成功率仅为5%-10%。但与传统制药相比,又有便于大规模生产、利润高、生产工艺简单、人力投入少、无污染、生产周期短等优点,新药一旦开发成功利润巨大。据Ernst-yong公司分析,有0o种生物技术新药处于后期临床实验阶段,到2007年将有240个新药上市。基因工程药物开发和产业化有以下几个问题需特别重视:(1)选择好项目新生物技术商品化竞争剧烈,因此除人类基因组计划中部分成果无专利外,所有新发现均申请了专利,如何获得专利的使用权,是新药开发必须首先研究的;其次是市场评估,有的基因药物适于全世界,有的只能适用于某些区域,对企业而言,只有可掌握的市场才有意义;三是项目的可行性,包括成熟程度(有药证不一定代表成熟)、是否能工业化、工艺成本是否低以及环保问题等,也要考虑接受后的再开发投入。基因工程药物的发展方向:①开发针对神经系统、肿瘤、心血管系统、艾滋病及免疫缺陷等重大疾病的多肽、蛋白质和核酸等新生物技术产品。此方面开发重点将主要是干扰素、生长激素与T-PA等。②选择一批市场前景好的生物技术产品及疫苗、诊断用单克隆抗体进行开发,我国在这方面已有一定基础,开发重点是乙肝基因疫苗与单克隆抗体诊断试剂。③开发靶向药物主要是开发抗肿瘤药物。目前治疗肿瘤药物存在一个”敌我不分”的问题,在杀死癌细胞的同时,也杀死正常细胞。导向治疗就是针对这个问题提出来的,所谓导向治疗就是利用抗体寻找靶标,如同导弹的导航器,把药物准确引入病灶,而不伤及其他组织和细胞。④人源化的单克隆抗体的研究开发。抗体可以对抗各种病原体,亦可作为导向器,但目前的单克隆抗体多为鼠源抗体,注入人体后会产生抗体(抗抗体)或激发免疫反应。目前国外已研究噬菌体抗体技术、嵌合抗体技术、基因工程抗体技术以解决人源化抗体问题。⑤血液替代品的研究与开发仍然占重要地位。血液制品是采用大批混合的人体血浆制成的,由于人血难免被各种病原体所污染,如艾滋病病毒及乙肝病毒等,通过输血而使患者感染艾滋病或乙型肝炎的案例时有发生,因此利用基因工程开发血液替代品引人注目。(2)理好t、中、下游的关系人类基因组计划意义巨大,影响深远,随着”人类基因组计划”初具成果,一个更加令人振奋的后基因组计划的蛋白质工程研究时代即将到来。首先得益的是服务于人类健康的预防、治疗药物与服务。基因工程药物将会蓬勃发展,但必须处理好上、中、下游的关系。(3)建立好先进的工程技术平台①药物筛选平台~ 新药的发现;②药物中试转化平台;③ 动物实验平台。(4)加强生物药物开发中的生化工程技术保证人类健康的诊断和治疗新药的发现与制备就是通过生物大分子的相互作用与识别的研究,通过外源药物与外场作用及生物信息的传递与调控,进行有效合成和生物转化,将发现的有用活性物质经制备、提取、分离和纯化获得有益于人类健康的产品。(5)智能化的生化过程工程生化工程的研究包括基础生物反应的模拟,生物表面和界面,传质、传热、动量传递、信号分子传输和反应,复杂生物系统的工程分析等。生物化工朝智能化工的方向努力,应主动吸收现代物理、数学、生物学、计算机、信息学等最新成就。智能化工是针对广义化工过程,精心设计新产品及其反应、分离提高选择性和过程调优控制,利用现代计算机、智能仪器、系统工程等新技术,密切组合计算机控制、有关模型和专家系统、局部检测点和执行器,使传统化工实现微型化、模块化和非集中化。即通过对化工过程多尺度研究集成和智能操作,以解决物质转化过程中宏观层次的工程与技术中的科学问题。(6)充分发挥国家生化工程中心的桥粱和孵化器作用国家计委和国家科技部抽出一部分资金建立中游(中试放大和工程化)研发机构一国家工程技术中心。1996年科技部在北京、上海、南京、深圳分别建立生物技术产业孵化器一国家生化工程技术研究中心。深圳国家生化中心针对国内外基因工程药物成熟的实验室成果争夺激烈并要价极高,进行的中试放大试验的改进工作量大等因素,运用中心的设备和人才条件,建立起基因工程实验室进行的源头项目研究工作,即节省了大量资金,又充分发挥了现有设备的潜力,更加速了项目开发的速度,有利于赶上国际先进水平和市场的需求,也有利于中心的发展。(7)发展CliO服务产业对于生物技术以及制药公司来说,把新药推向市场并不容易。一个典型新药申请至少需要4000例临床试验,有时需要进行多达50项不同的试验。由于候选药物数目愈来愈多,公司的负担不断增加,为了减少每个药物上市时间上的压力,许多生物技术和制药公司开始整合外部资源进行药物开发。委托研究机构(Contract Research Organization,CRO)具有生物技术及制药公司所需要的特殊专长,全球化、高质量的临床试验管理能力,可以满足这些公司对新药上市时间上的要求。CRO主要面对医药、生物技术公司,提供与药物开发有关的各种专业服务。现已扩展到前期药物先导化合物的发现,一直到新药上市后的一系列服务。如药物发现、临床前研究、药物基因组学、I~Ⅲ期临床、信息学、临床文件、政策法规咨询、生产和包装、推广、市场、产品发布和销售支持、药物经济学以及商业咨询等。主要参考文献1.河北化工。2004(4):1-52.现代化工,2004(6):13.精细与专用化学品,2004,12(2):1-3
海洋生物来源药物先导化合物的研究进展【摘要】 海洋生物中活性物质丰富,本篇文章对国内外近3年来从海洋生物中分离提取到的萜类化合物以及糖苷类化合物进行了归纳,并对其研究趋势进行了展望。这些新发现的萜类化合物广泛分布于海藻、珊瑚、海绵以及一些海洋真菌等海洋生物中,主要以单萜、倍半萜、二萜、三萜结构型式存在;而糖苷类化合物在海藻、海绵、海参、海星等海洋生物中发现大部分以糖苷脂、甾体糖苷、萜类糖苷型式存在。 【关键词】 海洋生物 萜类化合物 糖苷类 生物活性 【Abstract】 Marine organism show some important biological activities. This paper reviews terpenoids and glycosides from marine organism at home and abroad since 2005, and provides scientific evidence for reasonable exploitation and application. Terpenoids are mainly occurred on marine algae, coral, sponge and some fungi by monoterpene, sesquiterpene, diterpene and triterpene. And glycosides with structures of lipid, steroid and terpenoid are distributed to marine algae, sponge, sea cucumber and starfish. 【Key words】 Marine organism; terpenoid; glycoside; bioactivity 海洋是生命之源,由于海洋环境的特殊性,具有高压、低营养、低温(特别是深海)、无光照以及局部高温、高盐等生命极限环境,海洋生物适应了海洋独特的生活环境,必然造就了海洋生物具有独特的代谢途径和遗传背景,必定也会有新的、在许多陆地生物中未曾发现过的新结构类型和特殊生物活性的化合物。 萜类物质是一类天然的烃类物质,其分子中具有异戊二烯(C5H8)的基本单位。故凡由异戊二烯衍生的化合物,其分子式符合(C5H8)n通式的均称萜类化合物(terpenoids)或异戊二烯类化合物(isopenoids)。但有些情况下,在分子合成过程中由于正碳离子引起的甲基迁移或碳架重排以及烷基化、降解等原因,分子的某一片断会不完全遵照异戊二烯规律产生出一些变形碳架,它们仍属于萜类化合物。海洋生物中萜类化合物主要以单萜、倍半萜、二萜、二倍半萜为主,三萜和四萜种类和数量都较少,且大部分以糖苷形式存在。萜类化合物是海洋生物活性物质的重要组成部分,广泛分布于海藻、珊瑚、海绵、软体动物等海洋生物中,具有细胞毒性、抗肿瘤活性、杀菌止痛等活性作用。 糖苷的分类有多种方法,按照在生物体内是原生的还是次生的可将其分为原生糖苷和次生糖苷(从原生糖苷中脱掉一个以上的苷称为次生苷或次级苷);按照糖苷中含有的单糖基的个数可将糖苷分为单糖苷、双糖苷、三糖苷等;按照糖苷的某些特殊化学性质或生理活性可将糖苷分为皂苷、强心苷等;按照苷元化学结构类型可分为黄酮糖苷、蒽醌糖苷、生物碱糖苷、三萜糖苷等,海洋类的糖苷大部分是按照此特点分类的,主要包括鞘脂类糖苷、甾体糖苷、萜类糖苷和大环内酯糖苷等,在很多海洋生物如海藻、珊瑚、海参、海绵等中均发现有糖苷类化合物存在。已有的研究表明海洋糖苷类成分大都具有抗肿瘤、抗病毒、抗炎、抗菌、增强免疫力等生物活性。抗白血病和艾氏癌药物阿糖胞苷Ara-C(D-arabinosyl cytosine) 1、抗病毒药物的Ara - A 2以及Ara-C的N4-C16-19饱和脂肪酰基化衍生物3是海洋糖苷类药物成功开发的典范〔1〕。 本篇文章对国内外自2005年来从海洋生物中分离提取到的萜类化合物以及糖苷类化合物进行了总结。 1 萜类化合物 单萜 2005年M. G. Knott等人〔2〕对从红藻Plocamium corallorhiza中分离得到的三种多卤代单萜化合物plocoralides A-C(1~3)〔3,4〕进行了活性研究,发现化合物Plocaralides B(2), C(3)对食管癌细胞WHCOI具有中等强度的细胞毒作用,这些化合物具有卤素取代基。 倍半萜 从海泥来源的真菌Emericella variecolor GF10的发酵液中分离得到两个新型的倍半萜化合物6-epi-ophiobolin G(4)和6-epi-ophiobolin N(5),化合物在1~3μM浓度时能使神经癌细胞Neuro 2A凋亡,同时伴随细胞萎缩和染色体聚集〔5〕。这一类ophiobolins是天然的三环或四环的倍半萜化合物,对线虫、真菌、细菌以及肿瘤细胞有着普遍的抑制活性。 Willam Fenical等人从海洋沉积物分离得到一株放线菌CNH-099,在该菌的代谢产物中分离到具有细胞毒作用的新颖的 marinonc 衍生物 neomarinone(6)、isomarinone(7)、hydroxydebromomarinone(8)和methoxydeuromomarinonc(9),它们均是倍半萜萘醌类抗生素。Neomarinone(6)和marinones(7~9)对HCrll6结肠癌细胞显示中等程度的体外细胞毒作用(IC50=8μg/ml),而且,neomarinone(6)对NCI-s60癌细胞也具有中等程度细胞毒作用(IC50=10μg/ml)〔6〕。 化合物花侧柏烯倍半萜(10~12)从希腊北爱情海希俄斯岛采集的红藻 L. microcladia中分离得到〔7〕。红藻 L. microcladia 经有机溶剂CH2Cl2/MeOH (3:1)提取,以Cyclohexane/EtOAc(9:1)为洗脱液进行硅胶柱层析,最后经HPLC纯化得到化合物(10-12)。该试验并对化合物活性进行了研究,发现三种化合物均对肺癌细胞NSCLC-N6 和 A-549有抑制作用,化合物(10):IC50= μM (NSCLC-N6)和 μM (A-549),化合物(11):IC50 = μM (NSCLC-N6) 和 μM (A-549) ,化合物(12):IC50= μM (NSCLC-N6)和 μM (A-549)。后两个化合物对肺癌细胞毒活性作用明显高于第一个化合物,推测可能由于后两个化合物结构中酚羟基以及五环内双键的存在提高了化合物活性,而化合物中溴原子的存在并没有对其活性构成影响。从中国南京采集的红藻L. okamurai也分离出四种衍生的花侧柏烯倍半萜化合物,分别是Laureperoxide (13), 10-bromoisoaplysin (14), isodebromolaurinterol (15)和10-hydroxyisolaurene (16)〔8〕。5种snyderane倍半萜(17~21)化合物从红藻L. luzonensis中分离得到〔9〕。 从一个软海绵种属Halichondria sp中分离得到四种具有抗微生物活性的含氮桉烷倍半萜化合物halichonadins A-D(22~25)〔10〕。该海绵采集于日本冲绳运天港, kg样品溶于4L MeOH,所得的115g MeOH提取物分别用1200ml EtOAc和400MlH2O萃取, EtOAc萃取物经硅胶柱层析后,洗脱液为MeOH/CHCl3(95:5)和石油醚/乙醚(9:1),得到化合物halichonadins A-D(22~25)和已知化合物acanthenes B、C。活性检测实验显示:化合物halichonadins A-D均具有抗细菌活性,同时halichonadins B和C也具有抗真菌活性,化合物halichonadins C对新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)的半致死浓度(IC50)达到μg/ml。三个部分环化的倍半萜(26~28)化合物具有抑制磷酸酶Cdc25B活性,从海绵Thorectandra sp.中分离得到〔11〕。冷冻的海绵样品经4℃去离子水浸泡冷冻干燥后得到的干涸物, 随后用MeOH/CH2Cl2(1:1)和MeOH/H2O(9:1)的有机溶剂提取获得粗提物。采用活性追踪的方式,对粗提物(IC50=8μg/ml)进一步分离,将其溶于100mlMeOH/H2O(9:1)有机溶剂中,得到的粗提物加入300ml正己烷,获得水相部分溶于MeOH/H2O(7:3)的溶剂中,再用300ml CH2Cl2提取得到的部分经活性测定显示对磷酸酯酶抑制活性最强(IC50=6μg/ml),之后采用反相C-18柱HPLC分离,得到部分环化的倍半萜化合物(26)16-oxo-luffariellolide(12mg, tR=18min),化合物(27) 16-hydroxy-luffariellolide ( mg, tR=19min)以及化合物(28) luffariellolide (, tR=38min)。五种属于倍半萜类的化合物hyrtiosins A-E (29~33),从中国海南两个不同地方的海绵Hyrtios erecta种属中分离得到〔12〕。 氧化的倍半萜化合物gibberodione(34), peroxygibberol(35) 和 sinugibberodiol(36)从台湾软珊瑚Sinularia gibberosa分离得到〔13〕,化合物(35)具有较温和的细胞毒性〔14〕。从珊瑚Eunicea sp.中提取的七种倍半萜代谢产物(37~43)〔15〕,含有榄烷,桉烷和吉玛烷骨架结构,研究显示对Eunicea 种属的疟原虫具有轻度的抑制作用。 二萜 以前很少有从绿藻中分离得到萜类化合物的报道,但是与2004年相比,提取的代谢产物数量有所增加〔16〕。从澳大利亚塔斯马尼亚采集的绿藻Caulerpa brownii中分离出许多新型二萜类化合物,其中化合物(44~48)在没有分支的绿藻中提取得到〔17〕,而类酯萜化合物(49)是从分支的绿藻中获得,该研究同时显示提取的类酯萜化合物对细胞、鱼类、微生物均有不同程度的毒性作用〔18〕。 日本Koyama K等人从褐藻Ishige okamurae来源的未知海洋真菌(MPUC 046)中分离到一种新型的二萜类化合物phomactin H(50)〔19〕。真菌(MPUC 046)经含150g小麦的400ml海水25℃发酵培养31天后,采用CHCl3溶剂提取、硅胶层析及HPLC纯化得到phomactin H。该化合物同已发现的phomactin A-G化合物一样,均属于血小板活化因子(PAF)拮抗剂,能抑制PAF诱导的血小板凝聚,同时推测此活性与化合物的某个特定骨架结构有关。 从法国南部大西洋海滨采集的褐藻Bifurcaria bifurcata中分离得到(51~55)五种新型的极性非环状二萜类化合物〔20〕。该褐藻经CHCl3/MeOH(1:1)提取,硅胶层析(洗脱液为不同比例的Hexane,EtOAc,MeOH),经反相C-18柱HPLC纯化获得十二种化合物,其中五种为新型二萜类化合物。化合物(51~53)在Hexane: EtOAc(2:3)洗脱液中发现,而化合物(54)和(55)则从Hexane: EtOAc(1:4)洗脱液中获得。 6种新型的Dactylomelane二萜类化合物 (56~61)从西班牙特纳里夫南部家那利群岛采集的红藻Laurencia中分离得到〔21〕,其结构具有C-6到C-11环化的单环碳新型结构。采集的红藻经CH2Cl2/MeOH(1:1)有机溶剂提取后,用洗脱液Hexane/CHCl3/MeOH(2:1:1)进行Sephadex LH-20反相色谱分离,结合TLC点样筛选的部分用洗脱液EtOAc/hexane(1:4)进行硅胶柱层析,最后采用硅胶柱进行HPLC纯化得到六种新型的单环碳二萜类化合物Dactylomelans。从红藻L. luzonensis中也分离得到二萜类化合物luzodiol (62)〔9〕。一个溴代二萜类化合物 (63)从日本其他红藻Laurencia物种中分离得到 〔22〕。 Xenicane二萜类化合物(64~71)从台湾珊瑚Xenia blumi分离出来,而化合物xeniolactones A-C (72~74)则是从台湾Xenia florida中分离出来的〔23〕。化合物 (64~67), (69), (70) 和 (72)具有轻微的细胞毒性作用。非Xenicane代谢产物xenibellal (75)对Xenia umbellata也具有轻微的细胞毒性作用〔24〕。化合物Confertdiate (76)是一个四环的二萜类物质,从中国珊瑚Sinularia conferta中分离得到〔25〕。 从史密森尼博物院癌症研究所收集的海葵中分离得到的二萜类化合物actiniarins A-C (77~79)能适度抑制人cdc25B磷酸酶重组〔26〕。 Periconicins A,B (80~81)〔27〕是从内生红树林真菌Periconia sp.分离得到的二萜类的新化合物,能抑制不同微生物的生长活性,诸如bacillus subtilis ATCC 6633, Staphylococcus aureus ATCC 6358p, Staphylococcus epidermis ATCC 12228等等。 南海真菌2492#是从采自香港红树林植物Phiagmites austrah样品中分离得到的,从2492#菌株的发酵液中分离得到的两种二萜类化合物 (82~83)有很好的生理活性〔28〕,如抗肿瘤、降压、调整心率失常,同时降压调整心率失常的作用在相同的条件下优于临床现用的阳性对照物。 从中国红树林植物Bruguiera gymnorrhiza分离出二萜类化合物 (84~86),化合物(86)对小鼠成纤维细胞具有适当的细胞毒活性〔29〕。也从中国红树林另一物种Bruguiera sexangula var. rhynchopetala分离出三种二萜类化合物 (87~89) 〔30〕。与之结构相似的二萜类化合物 (90~93)从中国Bruguiera gymnorrhiza中分离得到,其中化合物 (92)和 (93)有轻微的细胞毒活性〔31〕。 二倍半萜 Willam Fenical研究小组从曲霉属Aspergillus海洋真菌(菌株编号CNM-713)分离到一个新的二倍半萜化合物aspergilloxide (94),该化合物为含有25个碳原子的新骨架,对人的结肠癌细胞HCT-116有微弱的细胞毒活性〔32〕。在此之前,Willam Fenical等人从巴哈马的红树林中的漂浮木中也分离到一株真菌Fusarium heterosporum CNC-477, 并从中分离得到一系列多羟基二倍半萜类化合物neomangicols A-C(95~97)〔33〕和mangicols A-G (98~104)〔6〕,它们的结构如下图所示。Neomangicols的骨架为25个碳的二倍半萜,是首次从天然物中分离得到。药理实验显示化合物 (96)具有和庆大霉素大致相当的对革兰阳性细菌的抑制能力,化合物 (98)和 (99)对MPA(phorbol myristate acetate)诱导的鼠类耳朵水肿有抗炎症活性。 三萜 从海洋生物中提取得到的三萜类化合物主要以三萜皂苷、三萜烯类、三萜糖苷等形式存在。四环三萜皂苷类化合物nobilisidenol (105) 和 (106)是从中国黑乳海参Holothuria nobilis分离得到的〔34〕。采集于福建东山的黑乳海参洗净切碎后用85%的EtOH冷浸提取,得到的流浸膏均匀分散于水中,依次用石油醚、二氯甲烷、n-BuOH萃取,研究发现n-BuOH提取物经大孔吸附树脂、正相硅胶层析、反相C-18硅胶柱层析以及反相C-18 柱HPLC分离得到三萜皂苷类化合物nobilisidenol (105)和(106)。易杨华等同时从海参中提取到了其它的三萜糖苷类化合物以及三萜皂苷脱硫衍生物〔35,36〕。三萜烯类化合物intercedensides D-I(107-112)从中国海参Mensamaria intercedens中分离得到,具有细胞毒功能〔37〕。新西兰海参Australostichopus mollis是单硫酸酯三萜糖甙化合物mollisosides A(113), B1(114) 和 B2(115)的来源〔38〕。 具有细胞溶解作用的三萜类化合物sodwanone S (116)是从印度洋多毛岛采集的海绵Axinella weltneri中分离得到的〔39〕。三萜苷类化合物sarasinosides J-M (117-120)分离自印尼苏拉威西岛采集的海绵Melophlus sarassinorum,对B. subtilis和S. cerevisae的细菌具有抗微生物活性作用〔40〕。 2 糖苷类化合物 从中国海南采集的甲藻A. carterae中分离得到一种不饱和的糖基甘油酯化合物(121)〔41〕。甲藻采集于中国海南三亚,经分离筛选得到的A. carterae大规模培养后用甲苯/MeOH(1:3)的有机溶剂提取,所得干涸物分别用甲苯、1N NaCl 水溶液提取。研究发现有机相提取物经硅胶柱(洗脱液为不同比例的MeOH/CHCl3)、反相C-18硅胶柱层析(洗脱液为MeOH/H2O=9:1),最后经反相C-18柱制备型HPLC(流动相为MeOH/H2O =95:5)分离纯化得到25mg不饱和的糖基甘油酯化合物(121)。从多米尼克普次矛斯采集的绿藻Avrainvillea nigricans中可以分离出一个甘油酯avrainvilloside(122),该化合物含有6-脱氧-6-氨基糖苷部分〔42〕。 两个甘油一酯化合物homaxinolin(123)和(124),磷脂酰胆碱homaxinolin(125)以及能抑制细胞生长的脂肪酸(126)是从韩国海绵Homaxinella sp.中分离得到的〔43〕。从红海采集的海绵Erylus lendenfeldi分离得到的两个甾体糖苷类化合物erylosides K(127)和L(128)能选择性的抑制酵母菌株的rad50芽体,rad50能修复协调受损的双链DNA〔44〕。 海参Stichopus japonicus是五种糖苷化合物SJC-1(129),SJC-2(130), SJC-3(131), SJC-4(132) 和 SJC-5(133)的主要来源〔45〕。五种化合物均从弱极性CHCl3/MeOH部分分离出来,其中SJC-1(129), SJC-2(130), SJC-3(131)是典型的鞘甘醇或植物型鞘甘醇葡萄糖脑苷脂类化合物,含有羟基化或非羟基化的脂肪酰基结构。SJC-4(132) 和 SJC-5(133)也含有羟基化的脂肪酰基结构,但是含有独特的鞘甘醇基团,是两种新型的葡萄糖脑苷脂类化合物。Linckiacerebroside A(134)是从日本海星Linckia laevigata分离出的一种新型糖苷脂化合物〔46〕。 甾体糖苷孕甾-5, 20-二烯-3β-醇-3-O-α-L-吡喃岩藻糖苷(135) 和 孕甾-5, 20-二烯-3β-醇-3-O-β-D-吡喃木糖苷(136)从中国短足软珊瑚Cladiella sp.中分离得到〔47〕。将新鲜的软珊瑚干质量 kg用乙醇在室温下浸泡 3 次, 合并提取液, 减压浓缩后得到深褐色浸膏 用30%的甲醇溶解后, 依次用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取, 石油醚提取液经减压浓缩后得棕黑色胶状物 ,将此提取物硅胶柱减压层析, 用石油醚乙酸乙酯溶剂体系梯度洗脱, 从石油醚/乙酸乙酯(20:80)洗脱液中所得的洗脱部分在反相C-18柱上进行HPLC分离, 用MeOH洗脱得到化合物60mg(135)和3mg(136),该类化合物具有抗早孕和抑制肿瘤细胞生长活性。 四种甾体糖苷化合物(137-140)是从中国珊瑚Junceella juncea EtOH/CH2Cl2提取液中分离得到〔48〕。 3 结语 目前,从海洋生物中发现的萜类和糖苷类天然化合物的数量近几年呈现逐渐增加的趋势,有些化合物的活性确切而且活性作用强烈是很有希望的一些药物先导化合物,但是用于临床研究的化合物还相对较少,因此开发更多新的天然化合物是有必要的。其次,从海洋生物中发现的活性化合物也存在着活性较低或毒性较大等问题,可以通过对其结构进行修饰,使其活性达到最佳效果。此外,从海洋生物中提取的活性化合物含量通常较低,而且化合物在提取过程中受到提取试剂、方法等外界因素的影响,所以采用化学合成的方法进行化合物的半合成或者全合成解决化合物在提取过程中结构易变、试剂耗量大等缺点。例如从海洋真菌中发现的结构新颖,有抗菌、抗癌和神经心血管活性的物质头孢菌素C,就是从海洋真菌中分离得到的,这是一大类半合成的广为人知的抗生素,它已广泛用于临床〔49〕。所以采用合成或半合成的方法解决活性化合物作为药源的大量生产方式是通行的。我们期待着这些药物先导化合物在药物开发方面发挥重要作用。
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