一、植物的化学成分概况

1. 第三部分 药用植物的利用与改良 一、植物的化学成分概况 1. 糖类及苷类 • 糖类： 单糖（如葡萄糖）、低聚糖（由2-9个单糖基聚合而成）、多糖（由十个以上单糖基聚合而成）、树胶（多种糖类聚合）、粘液质（植物体内的粘多糖）。 • 苷类：由糖和非糖两部分组成。

2. 2. 脂类 脂类是油脂和类脂的总称，包括油、磷脂、糖脂等。植物油脂是工业的重要原料，同时还是医药的重要原料，不饱和脂肪酸还是抗癌的重要活性物质。 藻类植物体含油5-6%；真菌体含油30-47%；蕨类植物的油主要存在于孢子中；种子植物的油脂比孢子植物复杂、高级、多样，其中裸子植物的油脂不饱和脂肪酸含量极为丰富；种子植物各科还含有一些特有的脂肪酸。

3. 3. 氨基酸、蛋白质类 植物体含有丰富的氨基酸，其中除了组成蛋白质的20种氨基酸外，还含有丰富的非蛋白质氨基酸，这些氨基酸蕴藏着极大的应用价值。 植物体的蛋白质含量十分丰富，如豆科植物种子中的蛋白质含量高达50-60%。很多植物蛋白具有独特的功效。如大蒜中的蒜酶，菠萝中的菠萝蛋白酶，猕猴桃蛋白酶等有驱虫、抗水肿、消炎作用；木瓜蛋白酶和无花果蛋白酶可消灭体内寄生虫，刀豆蛋白素，蓖麻蛋白，相思豆中的相思豆毒蛋白等具有抗癌作用。

4. 4.维生素类 维生素是机体需求量很少但机体本身不能合成的一类重要物质，必须从事物中获取； 植物体内的维生素含量特别丰富，尤其是蔬菜和植物的果实中。如胡萝卜中的丰富的胡萝卜素是维生素A的前体；谷类和豆科植物含有丰富的维生素B族；植物的果实和蔬菜中含有极丰富的维生素C；十字花科、菊科植物中含有丰富的维生素E（生育酚）等。

5. 5. 生物碱类 生物碱主要存在于植物体内、是对人和动物有强烈生理作用的含N的碱性物质。生物碱常常是很多中草药中的有效成分。 植物体内生物碱含量虽少，但与人类关系密切。许多生物碱是治病良药，如毛莨科黄连根茎中的小蘖碱是黄连素的主要成分，有抗菌消炎作用；萝芙木中的利血平能降血压；石蒜中的加兰他敏对小儿麻痹后遗症有疗效，罂粟果皮中所含的吗啡碱是著名镇痛剂；奎宁碱是有价值的解热药；三尖杉碱和长春花碱是治癌良药。有的生物碱可用来制作农业用的杀虫剂。

6. 烟碱（尼古丁）：剧毒，少量可兴奋神经。 • 吗啡：罂粟科植物鸦片中含有20多种生物碱，其中比较重要的有吗啡，属于异喹啉衍生物类，吗啡对中枢神经有麻醉作用，有极快的镇痛效力，但易成瘾，不宜常用。 • 海洛因：是吗啡的二乙酰基衍生物，海洛因镇痛作用较大。并产生欣快和幸福的虚假感觉，但毒性和成瘾性极大，过量能致死。海洛因被列为禁止制造和出售的毒品。 • 小檗碱：又名黄连素，存在于小檗属植物黄柏、黄连和三颗针中，黄连素具有较强的抗菌作用，在临床上常用盐酸黄连素治疗菌痢、胃肠炎等疾病。 • 长春新碱：存在于夹竹桃科植物长春花中，属于双聚吲哚类生物碱。 长春新碱对白血病、癌症均有效，且毒性较低。

7. 6. 挥发油和萜类 • 挥发油：是从植物原料中经过蒸馏作用所得到的与水不相混合的挥发性油状成分的总称。化学成分复杂，大多具有芳香气味。 • 萜类：具有（C5H8)n通式，在植物中，胡萝卜素、橡胶等多属于萜类，可分为单萜类、倍半萜类等。 • 单萜类：常用作芳香剂、矫味剂、防腐剂、消毒剂及祛痰剂等。 • 倍半萜类：主要有抗炎、解痉、抑菌、强心、降血脂、抗原虫和抗肿瘤等活性。

8. 7. 色素类 植物色素泛指以野生或栽培植物为原料，加工提取的着色染料，是植物花、果、叶颜色的主要成分，不同的植物含有不同的色素；色素在中草药中分布很广。 植物色素具有较高的上色价值和实用价值，性能稳定，安全可靠，广泛应用于糕点、果浆、饲料、糖果、冰淇淋等多种食品以及菜肴、药物的染色加工。此外，它还有一定的营养和药用功能，姜黄素含有人体必需的18种氨基酸和多种微量元素，有降压、利胆、和气、抑菌、破瘀功能；叶绿素、紫草中的萘醌类色素、栀子花中的栀子黄色素等能抑菌；红花中的红花红素和红花黄素能活血化淤与抗氧化。

9. 8. 鞣质（单宁）类 是一类与蛋白质结合成不溶于水的沉淀物的多元酚类衍生物的总称，广泛存在于植物界。可用来鞣皮，即与兽皮中的蛋白质相结合，使皮成为致密、柔韧、难于透水且不易腐败的革，因此称为鞣质。 　　内服可用于治疗胃肠道出血，溃疡和水泻等症；外用于创伤、灼伤，可使创伤后渗出物中蛋白质凝固，形成痂膜，可减少分泌和防止感染，鞣质能使创面的微血管收缩，有局部止血作用。鞣质能凝固微生物体内的原生质，故有抑菌作用。鞣质还有抗病毒、解毒、延缓衰老、驱虫和降血压等作用。

10. 二、植物主要类群的化学成分概况 1. 藻类植物： 无根茎叶的分化，水生，一般具光合色素，同化产物相对简单。海生种类含有丰富的碘，如海带、紫菜等。 2. 菌类植物： 有细菌、黏菌、真菌等组成。其中细菌与真菌的利用极为广泛，细菌绝大多数无叶绿素。 真菌中的一些种类危害人类日常生活，如霉菌；一些因独特的生理作用为工业生产服务，如酵母菌；还有一些因为独特的代谢产物成为名贵的药材，如冬虫夏草、喉头、灵芝等。

11. 3. 地衣植物 初生代谢产物主要是多元醇和多糖类，次生代谢产物则含有特殊成分---地衣酸，能腐蚀岩石； 一些地衣植物可用做染料，多种地衣因对二氧化硫反应敏锐而用做大气的监测指示植物。 4. 苔藓植物 苔藓植物脂肪酸含量很少，黄酮类化合物广泛分布； 生态效应大于经济效益，对防止水土流失，为陆生草本、灌木、乔木生活创造条件。

12. 凤尾蕨 肾蕨 桫椤 5. 蕨类植物 黄酮类化合物广泛的存在于蕨类植物中，类型比较复杂；生物碱主要分布于小叶型的蕨类植物中；许多蕨类植物含有鞣质，另有一些种类的孢子中含有丰富的植物酸。

13. 黄酮类化合物是一种广泛存在于植物中的天然有机化合物，是许多中草药的有效成分。黄酮类化合物具有降血压、降血脂、防止血栓形成、防治心脑血管疾病、增强免疫、降低血管脆性、改善心脑血管血液循环等作用。黄酮类化合物是一种广泛存在于植物中的天然有机化合物，是许多中草药的有效成分。黄酮类化合物具有降血压、降血脂、防止血栓形成、防治心脑血管疾病、增强免疫、降低血管脆性、改善心脑血管血液循环等作用。 科学家认为黄酮类化合物是新发现的人体必需的天然营养素，当人体内缺乏类黄酮时，容易导致大脑和心脏功能不全，血管硬化、脆性增强。因其分子量小，易被人体吸收，能通过血脑屏障，进入脂肪组织。所以它对人体的健康具有广泛的作用，如抗炎症、抗过敏、抑制细菌、抑制病毒、防治肝病、防止血栓形成、防治心脑血管病、抗肿瘤等。

14. 6. 裸子植物是一类具有重要工业和药用价值的类群 • 银杏科 • 可用于治肺结核，有小毒，不可过量；种仁含蛋白质、脂肪、糖类及组氨酸、胡萝卜素等；性凉，可炒食或作甜食，是清凉饮料的原料，它能生津止渴，消暑舒神。 • 银杏叶含多种黄酮及双黄酮，还含有苦叶酸，是对高血脂、心脑血管疾病的防治是最有效的成分之一。

15. 松科 • 富含树脂，松香中含有90%以上的树脂酸；松科植物的针叶及树皮中含有丰富的挥发油。 • 三尖杉科 • 含有多种生物碱，类型有粗榧生物碱类，酯型生物碱类具有明显的抗癌活性。三尖杉为重要的抗癌植物。 • 麻黄科 • 含有多种生物碱和挥发油，麻黄碱具有松弛平滑肌作用，用于治疗咳喘；同时具有解热发汗作用。

16. 7. 被子植物（其物质含量和代谢产物最为丰富，表现出极高的多样性） • 木兰科 • 本科植物皆含挥发油，普遍含有异喹啉类生物碱，均由苯丙氨酸衍化而来。最新研究证实异喹啉类生物碱具有一定的抗HIV活性 。 • 马兜铃科 • 马兜铃酸具有抗癌、抗感冒及增强机体免疫能力；本科植物广泛存在的尿囊素（黄嘌呤的分解产物）可促进创面愈合及新肌生长。

17. 睡莲科 • 荷叶含多种生物碱，莲心含有莲心碱等，具有降血压作用，睡莲叶含丰富的黄酮类化合物。 • 毛茛科 • 化学成分在各属间表现出较大差异。如毛茛属含有的毛茛苷具有显著的抗菌作用，强心苷分布于侧盏花属，异喹啉类生物碱则是唐松草的特征性成分。

18. 小檗科 • 本科木本植物中含有丰富的异喹啉类、苄基异喹啉类生物碱，草本植物则缺少，小檗碱普遍分布于小檗属植物中。 • 罂粟科 • 富含乳汁，其中含有大量生物碱、有机酸类和黄酮类物质。

19. 金缕梅科 • 富含金缕梅鞣质，枫香属植物含有脂肪及挥发油。 • 蓼科 • 是黄酮类重要的资源植物，蓼科植物还普遍含有丰富的鞣质，亦为鞣料的重要资源植物。

20. 山茶科 • 富含嘌呤类生物碱，以咖啡碱为主，茶叶中含有挥发油。 • 葫芦科 • 含有的葫芦苦味素具有抗癌性能，该科植物种子含有大量的脂肪酸及多种氨基酸。

21. 乌饭树 巴豆 • 杜鹃花科 • 普遍含有挥发油，一些植物含有的苷类具有明显的抗菌作用，如乌饭树含有的熊果苷。 • 大戟科 • 该科植物种子富含脂肪油和蛋白质，但多具毒性，如巴豆、乌桕等。大戟属植物富含碳氢化合物，为潜在的能源资源。

22. 豆科 • 该科植物普遍含有黄酮类化合物，类型繁多，而且异黄酮几乎只分布于豆科。临床研究表明，大豆异黄酮对乳腺癌 前列腺癌 心脏病 心血管疾病及妇女更年期综合症具有独特疗效。 • 芸香科 • 该科植物普遍含有生物碱，尤其是喹啉类生物碱，其中呋喃喹啉类生物碱在芸香科中分布最为普遍。有抑制神经和抗癌作用。

23. 大豆异黄酮具有与雌激素类似的分子结构，可以与女性体内的雌激素竞争性结合雌激素受体，发挥弱雌激素效应，具有双向调节女性体内雌激素水平的作用。大豆异黄酮具有与雌激素类似的分子结构，可以与女性体内的雌激素竞争性结合雌激素受体，发挥弱雌激素效应，具有双向调节女性体内雌激素水平的作用。 另外，大豆异黄酮是一种植物多酚，具有较强的还原性，可以清除人体内多余的自由基，发挥抗氧化作用。大豆异黄酮的雌激素效应和还原性，在改善女性更年期综合症、骨质疏松、心血管疾病、肿瘤等方面具有十分显著的功效。

24. 五加科 • 该科植物普遍含有皂苷、香豆类苷、以及萜类。其中人参皂苷被发现对肝癌、肺癌、乳腺癌、肺腺癌的细胞均有抑制效果，并且能加强对癌细胞的毒杀作用。 • 菊科 • 化学成分几乎包含了所有天然化合物类型。 其中倍半萜、乙炔化合物和菊糖为其突出特征。其中菊糖不是糖也不是碳水化合物，甜度是普通蔗糖的200到300倍，但它却是无热量的食品，因此非常适合糖尿病患者和肥胖人士。但日前欧美国家传出菊糖可能会导致癌症或不育。

25. 三、植物化学成分提取、分离纯化及鉴定 1. 植物化学成分的提取 • ①提取方法： • 浸渍法（如酿酒） • 将原料放入容器中，加入适当和适量的溶剂，连续震荡或搅拌，然后离心或过滤分离出溶液和滤渣。如此反复，合并提取液，然后通过浓缩，沉淀得到所需化学成分。 • 优点：操作简单，对设备要求不高，最常用方法。 • 缺点：溶剂用量和损失过大，给分离纯化带来一定困难。

26. 煎煮法（如各种中药的熬制） • 将原料加工成粉末，加水煮沸将有效成分提取出来。 • 优点：提取效率高，节约成本。 • 缺点：含挥发性成分或受热易破坏的成分不能使用本方法。

27. 压榨法（如食用油通常采用的方法） • 所要提取的成分存在于植物体的汁液中且含量较高，通过压榨新鲜材料分离汁液和渣质。 • 优点：操作简单，可大量处理原料。 • 缺点：原料浪费较大，不能彻底分离出有效成分。

28. 升华法（如樟脑的提取） • 植物体的某些固体化学物质具有受热直接气化的特性，通过加热气化后受冷凝固为需要的固体化合物。 • 优点：操作简单。 • 缺点：实用性差，温度高原料易炭化；其次是升华不尽，产率较低。

29. 回流提取法（如银杏叶提取物、益母草碱的提取）回流提取法（如银杏叶提取物、益母草碱的提取） • 所要提取的成分需用有机溶剂加热提取时采用回流加热装置。 • 优点：效率较高。 • 缺点：一些成分受热容易受到破坏。

30. 水蒸汽蒸馏法（如各种挥发油的提取） • 适用提取具有挥发性的、能随水蒸汽蒸馏而不被破坏，与水不发生反应，难溶或不溶于水的成分的提取。 • 优点：成本相对较低，操作简单。 • 缺点：提取对象局限。

31. ②常用溶剂的选择 • 选择标准 • 根据所提取的化学成分性质选择溶剂，如提取物分子量小并含有极型基团通常用水，酸或碱；而含有亲脂性基团则多用非极性溶剂如乙醚、氯仿等；对于中等极性的物质则用乙醇、丙酮等中等极性的溶剂提取； • 对有效成分溶解大，对杂质溶解度小； • 不与其提取成分发生化学反应； • 价廉易得。

32. 常用溶剂 • 水：价廉易得安全，渗透力强，可用于提取生物碱类，苷类，有机酸类，蛋白质类，糖类等物质； • 酸或碱：有些成分由于在水中溶解度不大，为增加其溶解度添加一些酸或碱； • 有机溶剂： • 乙醇：为一种常用的亲水性的有机溶剂，性能稳定，对组织的渗透能力较强，提取成分比较全面； • 其他有机溶剂：除乙醇外，还有醚类、苯、氯仿、丙酮等。这些特定有机溶剂的优点是对所提取成分的选择性高，易得到较纯的产品，但缺点是渗透能力差，价格昂贵，很多有毒。

33. 2. 植物化学成分的分离纯化 上述提取物纯度一般比较较低，需要进一步进行有效成分的分离和纯化。常用的方法如下： ①结晶法： 利用溶剂对有效成分与杂质在不同温度条件下溶解度的显著差别而分离纯化的方法，常用于对固体物质的分离。结晶法的关键是选择合适的溶剂，主要用来分离糖类（单糖或寡糖）、氨基酸等。

34. ②萃取法： 利用混合物中不同成分在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同而达到分离的办法。分配系数相差越大，分离速度越快、纯化效果越好。 主要用于分离脂类物质，如脂肪、挥发油等。

35. ③盐析法： 在水的提取液中加入一定量的无机盐（中性盐如氯化钠、硫酸镁、硫酸钠等）使其某些成分在水中的溶解度降低而沉淀析出，而与水溶性大的杂质分离。 主要用于分离生物碱、苷类、挥发油、蛋白质等。

36. ④沉淀法： 在提取液中加入某些试剂使有效成分或者是杂质产生沉淀的方法，多用于提取液中各成分溶解性质相近、不宜用萃取法、结晶法分离的一种方法。 乙醇沉淀法：在浓缩的水提取液中加入一定量的乙醇，不溶于乙醇的成分就会从溶液中沉淀出来，可分离淀粉、树胶、果胶、蛋白质等； 酸碱沉淀法：利用某些成分在一定PH值的酸或碱中溶解的性质改变PH值而使其沉淀，可分离内酯类化合物、生物碱、蛋白质、氨基酸等； 生成不溶性盐沉淀法：利用一些物质与盐生成不溶性的物质而沉淀来去除杂质，如常用于除去提取液中的有机酸、蛋白质、鞣质等杂质。

37. ⑤透析法： 利用小分子物质在溶液中可通过半透膜而大分子不可通过的特征而达到分离目的。 可除去皂苷、多肽、多糖、蛋白质等大分子提取液中的小分子杂质。 ⑥分馏法： 利用不同物质的沸点差异在不同的温度收集蒸汽而达到分离的目的。 多用于挥发油、酯类等混合物的分离纯化。

38. ⑦层析法： 利用样品中各组成成分的不同物理化学性质的差异，使各组分以不同程度分布在固定相和流动相两相中，由于各组分随流动相前进的速率不同,从而把它们分离开来的技术。

39. 3. 植物化学成分的鉴定 ①糖类及苷类的鉴定 • 费林试剂法：取检液2ml加入等量的费林试剂（硫酸铜、氢氧化钠和酒石酸钾钠组成的蓝色混合溶液）于沸水上加热数分钟，如产生红色氧化亚铜沉淀，表明有还原糖存在。除去沉淀，将滤液加盐酸显酸性后，加热数分钟，冷却，调PH值至中性，同上加入费林试剂，产生红色氧化亚铜沉淀，表明有多糖、苷类存在。

40. ②蛋白质类的鉴定 • 茚三酮反应：氨基酸的氨基与茚三酮水合物反应可生成蓝紫色化合物，因此可作为测定的方法。 • 双缩脲反应：尿素加热至180℃左右，生成双缩尿并放出一分子氨。双缩尿在碱性环境中能与Cu2+形成紫红色化合物，此反应称为双缩尿反应。蛋白质分子中有肽键，其结构与双缩尿相似，也能发生此反应，故可以用来测定蛋白质。

41. ③脂类、挥发油和萜类的鉴定 • 脂类：涂在纸片上留下持久性的油斑（渍)。 • 挥发油：具有香味或其它特殊气味，常温下可以挥发，涂在纸片上不留下持久性的油斑（渍)。 • 萜类： • 醋酐-浓硫酸反应：取少量经验样品加热，溶于1ml醋酐中，加入一滴浓硫酸，醋酐层呈现绿色、红色或蓝色。

42. ④生物碱的鉴定： • 沉淀反应：大多数生物碱遇某些酸类重金属盐类及一些碘化钾的复盐时，生成难溶的沉淀。因此，这些化合物如碘化铋钾、碘化汞钾、硅钨酸等试剂均可作为生物碱的沉淀剂进行检识。 • 如碘化汞钾+生物碱 淡黄色沉淀 • 如碘化铋钾+生物碱 桔红色沉淀 • 10%硅钨酸+生物碱 淡黄或灰白色沉淀 酸性溶液 酸性溶液 酸性溶液

43. ⑤黄酮类化合物的鉴定 • 盐酸-锌粉实验：样品溶液1ml于试管中，加入少量锌粉，再加入几滴浓盐酸，沸水浴加热，呈现红色。 • 三氯化铁反应：取样品液1ml于试管中，加入数滴1%三氯化铁水溶液，摇匀，呈深绿色。

44. 作业： 1.植物体内有哪些主要的化学成分？ 2.植物化学成分的提取有哪些方法？ 3.植物化学成分的分离纯化有哪些方法？ 4.怎样鉴定植物体内的糖类及苷类、蛋白质、生物碱、萜类和黄酮？