幾種含芳香環天然化合物清除自由基的活性

王天山，邢彥彬，譚志勇，唐望昌，蘇美多，葉飛，李雯雯，宋小平

（海南省熱帶藥用植物化學省部共建重點實驗室海南師范大學化學與化工學院，海南海口571158）

幾種含芳香環天然化合物清除自由基的活性

王天山，邢彥彬，譚志勇，唐望昌，蘇美多，葉飛，李雯雯，宋小平*

（海南省熱帶藥用植物化學省部共建重點實驗室海南師范大學化學與化工學院，海南海口571158）

探討含芳香環抗氧化劑不同取代基對其抗氧化活性的影響，選擇研究了五種含有苯環的天然化合物（Diayangambin，鵝掌楸樹脂醇A二甲醚，N-反式-阿魏酰基酪胺，香蘭素和沒食子酸三甲醚）對自由基的清除能力，以鄰苯三酚的自氧化產生的超氧陰離子及Fenton反應產生的羥基自由基作為模擬自由基，以VC作為對照品，采用紫外分光光度法測量這五種化合物對這兩種自由基的清除作用。實驗結果顯示，各種天然化合物對這兩種自由基的清除率均隨濃度的增大而增加，其中前四種物質對超氧自由基的清除活性基本與VC相當，而沒食子酸三甲醚對羥基自由基清除活性則最強。沒食子酸三甲醚對羥基自由基的半清除濃度EC50值只有1.24×10-6mg/mL，而VC的EC50值則高達3.48×10-4mg/mL。研究發現在含苯環的抗氧化劑中，在苯環4位的取代基是甲氧基或者是羥基時對抗氧化活性的作用基本相似，而如果在苯環1位的取代基是羧基時則能明顯增強其抗氧化活性。

天然抗氧化劑；沒食子酸三甲醚；自由基；紫外分光光度法

自由基是含有一個不成對電子的原子團，具有強的氧化性。抗氧化劑可以清除自由基，防止食品氧化和延長食品保質期，提高食品的品質，保持原有的風味與延長物質的儲存期。天然抗氧化劑的毒性遠低于人工合成的抗氧化劑，其中大部分抗氧化劑均具有芳香環結構和至少有一個羥基[1]。近年來從自然界尋找天然抗氧化劑已經受到各國科學工作者的重視，其產品也得到人們的青睞[2]。前期從海南香花暗羅的提取物中分離得到五種含有芳香環的天然化合物：Diayangambin（1），鵝掌楸樹脂醇A二甲醚（2），N-反式-阿魏酰基酪胺（3），香蘭素（4）和沒食子酸三甲醚（5）[3]。這五種化合物均含有一個或者兩個苯環，其中化合物1和2屬于木脂素類化合物，化合物3屬于羥基肉桂酸的衍生物，化合物5是沒食子酸的衍生物，此類型的化合物均在一定的程度上具有抗氧化的作用[4-7]。在這些化合物的苯環上的取代基有些是相同的，有些是不同的；本研究主要對比這些取代基對該化合物抗氧化作用的影響，為合理設計高效的抗氧化劑提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 主要試劑及材料

鹽酸（36％～38％）：分析純，廣州市東江化工廠；三羥甲基-氨基甲烷（Tris）：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；鄰苯三酚（PR）：ALaddin Chemistry Co. Ltd.；甲基紫，分析純，天津市福晨化學試劑廠；維生素C：分析純，天津市四通化工廠；H2O2（30％）：分析純，西隴化工股份有限公司；Fe（NH4）2（SO4）2：由海南師范大學化學與化工學院分析化學實驗室提供。

供試品：Diayangambin，鵝掌楸樹脂醇A二甲醚，N-反式-阿魏酰基酪胺，香蘭素和沒食子酸三甲醚均由海南省熱帶藥用植物化學省部共建重點實驗室提供，是從香花暗羅（Polyalthia rumphii）莖皮的氯仿部位分離得到。

1.2 儀器

紫外分光光度計（UV2600型）：上海天美科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 對超氧陰離子（O2-·）清除率的測定

鄰苯三酚在堿性條件下自氧化并釋放出O2-·，并且生成有色的中間產物；當有清除劑存在時，可與O2-·反應，從而阻止中間產物的積累。因此可以通過測定溶液的吸光值在加入清除劑前后的變化來判斷清除劑的清除效果。按表1進行溶液配置，分別得到等量的空白溶液、供試品溶液和本底。量取4mL空白溶液置于1 cm比色杯中，以水作對照，經紫外-可見全波長（200 nm～800 nm）掃描，在λ=321 nm處有最大吸收，因此選擇321 nm作為測定波長。在配置溶液4min時測試溶液的吸光度A321。在測試供試品的吸光度A樣時需要扣除本底的吸光度A底，目的是消除供試品自身在321 nm的吸收。供試品清除率的計算式為：

表1 抑制鄰苯三酚自身氧化的條件Table1 Conditions of inhibiting pyorgallol autoxidation

1.3.2 對羥基自由基（OH·）清除率的測定

Fenton反應產生的OH·與甲基紫作用后使其吸光度降低，加入清除劑清除OH·后，使吸光度升高，利用反應前后吸光度值的變化來測定清除率。甲基紫溶液經紫外-可見光全波長（200 nm～800 nm）掃描，在244 nm處有最大吸收，故選擇244 nm為測定波長。

量取50mL甲基紫溶液（0.3×10-3mol/L）稀釋至200mL，測得反應前甲基紫溶液的吸光度為A；量取50mL甲基紫溶液（0.3×10-3mol/L），加入25mLFe2+溶液（1.0×10-3mol/L）和25mLH2O2溶液（0.1％），用100mL水稀釋到200mL，測得反應后甲基紫的吸光度為A0；量取50mL甲基紫溶液（0.3×10-3mol/L），加入25mL Fe2+溶液（1.0×10-3mol/L）和25mLH2O2溶液（0.1％）混合均勻后取1.5mL與1.5mL供試品溶液混合，測得吸光度為AS。則供試品對的清除率按下式進行計算：

2 結果與分析

圖1是五種供試品和維生素C對超氧陰離子自由基和羥基自由基的清除率，其中維生素C是作為對照品。從圖1可以看出，隨樣品溶液濃度的增大其對自由基的清除率也隨之增強，并且供試品與對照品對羥基自由基的清除能力比對超氧自由基的能力強。左圖顯示，Diayangambin（1），N-反式-阿魏酰基酪胺（3），香蘭素（4）和沒食子酸三甲醚（5）對超氧陰離子自由基的清除率與維生素C基本相當，而鵝掌楸樹脂醇A二甲醚（2）對超氧陰離子自由基的清除率則相對較弱，大約只有維生素C的一半。右圖顯示，化合物1，2，3和4對羥基自由基的清除率比維生素C弱，其強度只有維生素C的50％～60％；相比之下，化合物5對羥基自由基的清除活性最強，其半清除濃度EC50是1.24×10-6mg/mL，而維生素C的EC50則是3.48×10-4mg/mL，可見5對羥基自由基的EC50值只有維生素C的1/280，其活性遠強于維生素C。

圖1 供試品和維生素C對超氧自由基和羥基自由基的清除率Fig.1 Clearance rate of superoxide anion free radicals and hydroxyl radicals by samples and vitamin C

3 討論

通過實驗發現沒食子酸三甲醚對羥基自由基的EC50值只有維生素C的1/280，而沒食子酸對DPPH自由的EC50值是維生素C的1/5[7]；從這方面看，沒食子酸三甲醚對自由基清除活性比沒食子酸還要強，可見沒食子酸三甲醚亦是一種強的天然抗氧化劑，具有潛在的應用價值。

在含苯環的天然抗氧化劑中，苯環的4位連一個羥基會增強其抗氧化活性的能力，有利于與自由基反應后生成穩定的半醌自由基[8]。本研究選擇五種具有苯環的天然化合物作為供試品，以維生素C作為對照品，通過對超氧陰離子自由基和羥基自由基的清除率來評價其抗氧化活性的強弱。在這五種含苯環的天然化合物中，化合物3和4的對位是羥基，而化合物1，2和5的4位是甲氧基；實驗結果表明，這五種化合物對這兩種自由基均具有不同程度的清除能力，這說明苯環上連有羥基或者是甲氧基時對抗氧化活性的作用基本相同。如果苯環4位連的是羥基，與自由基反應時失去氫而形成半醌自由基，如果連的是甲氧基，則可失去甲基而形成半醌自由基。在這五種抗氧化活性物質的苯環上存在明顯差異的是1位的取代基，化合物1，2和3的取代基是烷基和烯基，這兩種取代不能穩定半醌自由基，因此抗氧化活性不強；化合物4和5的取代基均是羰基，但是5的抗氧化活性遠強于4，可能是因為5在溶液中能夠通過羧基的氫鍵形成二聚體使半醌自由基更加穩定，而4在溶液里則主要是以游離態存在而無法使半醌自由基更加穩定。

通過比較幾種含有苯環的天然化合物的抗氧化活性發現，苯環的4位是羥基或者是甲氧基不能明顯影響其抗氧化活性；影響其抗氧化活性的主要因素是苯環1位的取代基，若1位連的是具有強電子效應并能使半醌自由基更加穩定的取代基（如羧基）時可明顯增強其抗氧化活性。此研究結果可為如何設計強抗氧化劑提供理論依據，既可以通過修飾苯環1位上的取代基來改變其抗氧化活性，亦可以通過烷基化苯環上的羥基來增強其脂溶性。

[1]國際藥用輔料網.天然抗氧化劑的研發及市場應用前景[OL]. http://news.chemnet.com/item/2010-07-27/1385774.html.2010年07月27日

[2]陸奕娜.天然抗氧化植物化學物的研究進展[J].食品研究與開發,2011,33(9):238-243

[3]Wang T S,Yuan Y,Wang J,et al.Anticancer activities of constituents from the stem of Polyalthia rumphii[J].Pakistan Journal of Pharmaceutical Sciences,2012,25(2):353-356

[4]徐冰,楊盼盼,王佩龍,等.五味子科木脂素類化合物抗氧化活性研究[J].四川中醫,2012,30(5):52-54

[5]楊玲玲,魏安池,代紅麗,等.芝麻木脂素的抗氧化研究[J].糧食科技與經濟,2011,36(3):51-53

[6]錢素平,張加山,姚思德,等.羥基肉桂酸衍生物清除超氧陰離子自由基研究[J].輻射研究與輻射工藝學報:自然科學版,1998,16 (3):18-21

[7]趙萍,林櫻姬,金征宇,等.花生紅衣中多酚類物質清除DPPH自由基能力和抑菌性能的研究[J].食品工業科技,2010,31(10):129-132

[8]馬耀,張建中,叢建波,等.沒食子酸及其衍生物抗氧化機制的研究[J].科學通報,1993,38(15):1411-1414

Study on the Radical Scavenging Activities by Several Natural Aromatic Compounds

WANG Tian-shan，XING Yan-bin，TAN Zhi-yong，TANG Wang-chang，SU Mei-duo，YE Fei，LI Wen-wen，SONG Xiao-ping*
（Key Laboratory of Tropical Medicinal Plant Chemistry of Ministry of Education，College of Chemistry and Chemical Engineering，Hainan Normal University，Haikou 571158，Hainan，China）

On the purpose of investigating the impact factors of anti-oxidant activities by aromatic antioxidants with different substitutents，five natural aromatic compounds（Diayangambin，Epiyangambin，N-transferuloyltyramine，Vanillin and 3，4，5-trimethoxy benzoic acid）were selected to be natural antioxidants to scavenge free radicals.The anti-oxidant activities were evaluated by UV spectrophotometry，applying vitamin C as control，and the model free radicals were superoxide anion free radical from pyrogallol autooxidation under alkaline condition，and hydroxyl radical from Fenton reaction.The experimental results showed that all five natural compounds indicated activities to these two free radicals，the former four compounds showed activities to superoxide anion free radical，which were nearly to that of vitamin C；furthermore，3，4，5-trimethoxy benzoic acid showed very strong activity to hydroxyl radical with the EC50value of1.24×10-6mg/mL，which was stronger than that of vitamin Cwith the EC50value of3.48×10-4mg/mL.By comparing the anti-oxidant activities with the relevant natural compounds，the contribution to anti-oxidant activity of methoxyl group substituting at para-position of phenyl group was similar to that of hydroxyl group.Indeed，a strong electron-attracting group（such as carboxyl group），located at the primary position of benzene ring，can strengthen the anti-oxidant activity obviously.

natural antioxidants；3，4，5-trimethoxy benzoic acid；free radicals；UV spectrophotometry

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.04.002

2012-12-18

海南省自然基金項目（213018）；海南省教育廳高等學校科研項目（Hjkj2010-25）

王天山（1979—），男（漢），副教授，碩士，主要從事天然產物化學研究。

*通信作者