基础研究 食品研究与开发 FOOd Research And DeveloDment 2016年1月 第37卷第1期 香豆素类化合物清除自由基及抗肿瘤活性研究 张娜。陈文娟。柳青青,周碉,钟儒刚 (北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京100124) 摘要:运用电子顺磁共振(EPR)和细胞增殖检测试剂盒(MTs)两种方法研究4个双羟基香豆素化合物及天然产物v 的清除DPPH自由基及抗肿瘤细胞增殖的能力。结果表明,香豆素化合物清除DPPH自由基EC 值和抗肿瘤细胞增殖 活性Ic∞值的范围分别为9.04 ̄mol/L~37.32 ̄mol/L和21.76 txmol/L一38.48 lrmol/L,均优于Vc自由基清除能力(EC∞为 42.44I ̄mol/L)和抗肿瘤细胞增殖能力(IC∞为>100Izmol/L)。其中,化合物la的清除自由能力最强(EC 为9.4I0 ̄mol/L), 化合物2b的抗肿瘤活性最高(IC 为21.76 ̄mollL)。因此,与Vc相比,4个双羟基类化合物表现出较强的自由基清除能 力和抗肿瘤细胞增殖活性,为具有癌症防治功能的天然产物抗氧化剂的开发利用提供理论基础和试验依据。 关键词:香豆素;自由基清除能力;抗肿瘤活性;EPR;MTS Studies on Radical Scavenging and Anti—tumor Effects of Coumarins ZHANG Na,CEHN Wen-juan,LIU Qing—qing,ZHOU Yue,ZHONG Ru-gang (College of Life Science and Bioengineering,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China) Abstract:The free radical DPPH scavenging and anti—tumor activity of four dihydroxy coumarin derivatives and Vc were investigated using electron paramagnetic resonance(EPR)and MTS methods.The results showed hatt the ranges of EC50(radical scavenging ability)and IC5o(antitumor activity)values offour compounds were 9.04 I ̄mol/L-37.32 I ̄mol/L and 21.76 I ̄mol/L-38.48 I ̄mol/L,respectively,and therefore the radical scavenging and anti—tumor ability of four compounds were more potential than those of Vc with ECs0=42.44 ̄mol/L and IC50 >100 Ixmol/L,respectively.Compound la(EC50=9.04 ̄mol/L)and 2b(IC50=21.76 ̄mol/L)were the most active compounds at DDPH radical scavenging and antitumor,respectively.In conclusion,compared with Vc, four coumarin compounds exhibited more potentil abilitay at radical scavenging and antitumor cell proliferation, and were considered as the natural antioxidant with free radical scavenging abilityand antitumor activity. Key words:eoumarins;radical scavenging ability;antitumor activity;EPR;MTS 癌症是当前严重威胁人类生命的最主要的疾 香豆素是一类广泛分布于伞形科和芸香科植物 中的苯并呲喃酮衍生物,具有抗菌、消炎、抗氧化和抗 肿瘤等生物活性【5J,已被认定为重要的药物先导化合 病之一,而人体内过量的自由基可导致细胞和组织 器官的损伤,进而诱发癌症及心血管功能障碍等多 种疾病㈣,摄人外源性的抗氧化剂可以在生理上和药 理水平上有效降低或预防癌症的发生[3]。研究表明,作 为抗氧化剂的天然产物如白藜芦醇、大豆异黄酮和黄 芩素可诱导癌细胞的死亡 。因此,兼具自由基清除活 性且抗肿瘤活性的抗氧化剂成为癌症防治的重要 来源。 基金项目:国家自然科学基金(81402852);北京市自然科学基金 (7152013);北京市教育委员会科技计划(KM201610005031) 物。相关文献表明,香豆素类化合物通过控制血糖和 血脂,抑制过氧自由基功效,抑制脂氧合酶和环氧合 酶花生四烯酸的代谢途径而发挥其抗氧化性功效 ; 同时,该类化合物在体内是一类重要的抗癌物质,对 人类肺癌,肾癌及乳腺癌细胞线粒体具有显著的抗增 殖活性,也可通过抑制细胞中Cyclin D1的过量表达来 抑制癌细胞增殖[81。因此,香豆素所具有的多种药理作 用,如神经保护、抗肿瘤、抗炎作用等均与其抗氧化活 性有关[9- 01。本研究选择4一甲基及4一三氟甲基取代的 双羟基香豆素类化合物(如图1所示),分别是来源于 作者简介:张娜(198l一),女(汉),助理研究员,博士,研究方向:天然 抗氧化剂研究与开发。 张娜,等:香豆素类化合物清除自由基及抗肿瘤活性研究 基础研究 2 CH- j. ,oH 02o 0 H 0H 1a lb Cn . \ / /0H 0 H 0 。 0H OH 2a 2b 图1香豆幕化合物的化学结构式 Fig.1 The chemical structure of coumarins 木犀科植物苦枥白蜡树的七叶亭(6,7一二羟基香豆素), 及瑞香属植物长白瑞香的瑞香素(7,8一二羟基香豆素) 的衍生物,采用电子顺磁共振方法(EPR)及细胞增殖试 剂盒(M1’S)i贝0定化合物清除DPPH自由基的能力及抗 弧 肿瘤细胞增殖活性,以探究两类化合物的清除自由基 能力及抗肿瘤活性,为具有癌症防治功能的天然产物 抗氧化剂的开发利用提供理论基础和试验依据。 1材料与方法 1.1材料与仪器 6,7一二羟基一4一甲基香豆素(1a)、7,8一二羟基一4一 甲基香豆素(1b):百灵威公司;6,7一二羟基一4一三氟甲 基香豆素(2a)、7,8一二羟基一4一三氟甲基香豆素(2b): 以1,2,4一苯三酚,1,2,3一苯三酚及三氟乙酰乙酸乙酯 为原料:北京工业大学分析测试中心自制“ ;2,2一联 苯基一1一苦基肼基(DPPH):美国Sigma公司;无水甲 醇(一级色谱纯):天津四友精细化学品有限公司;MTS 试剂盒:北京庄盟国际生物基因科技有限公司;人肺 癌细胞A549细胞株:上海华瑞生物科技有限公司。 A一300电子顺磁共振仪:德国Bruker公司; EnSpire酶标仪:美国PerkinElmer公司。 1.2方法 1.2.1化合物溶液配置 香豆素溶液配制:分别准确称取0.009 6 g化合物1a 与1b和0.012 3 g化合物2a与2b,使用无水甲醇溶解并 定容于50mL容量瓶,配制成浓度为1 mmol/L储备液。 V。溶液配制:准确称取0.008 8 gV ,使用去离子 水溶解并定容于50 mL容量瓶,配制成浓度为1 mmol/L 储备液。使用去离子水将溶液稀释为20、40、60、80、 100、120、140 Ixmol/L的使用液。 DPPH溶液配制:准确称取DPPH固体粉末 0.071 0 g,用无水甲醇溶解并定容于100 mL容量瓶, 配制成1.80 mmo1]L DPPH储备液,冷藏避光保存。准 确移取5 mL储备液于50 mL容量瓶,用无水甲醇定容 至刻度,配制成0.180 mmol/LDPPH使用液,使用液需 现用现配。 1-2.2 DPPH自由基清除能力测定 使用无水甲醇将1 mmol/L储备液稀释为0、5、l0、 20、40、60、80、100 ̄mol/L的使用液。取不同浓度的香 豆素化合物按照表1进行加样,反应30 min后用50 毛细管吸取一定量反应混合液装入保护管,置于谐振 腔中进行测谢旧。EPR仪器所采用的参数为:中心磁场 3 524.970 G;扫场宽度200.000 G;微波频率9.842 GHz; 微波功率20.17 mW;调制频100 kHz;调制幅度2.00 G。 以谱图中3 507 G处峰高表示DPPH自由基的强度, 按公式1计算化合物对DPPH自由基的清除率。 表1 EPR试验加样表 Table 1 Sample composition for EPR experiment 清除率/%=(1一})×10o (公式1) 式中:,l为未加化合物时DPPH原始信号强度,使 用无水甲醇代替样品液;,2为加人化合物后DPPH的 信号强度。 1.2.3抗肿瘤细胞增殖活性测定 使用RPMI1640培养基将1 mmol/L储备液稀释 为10、20、40、60、80、100、120、240 ̄mol/L的待测液。 将处于对数生长期的肺癌细胞配成细胞悬液,以每孔 7 500个细胞的量接种到96孔板内。在37℃,5%CO: 条件下孵育培养24 h,设置阴性对照3孔,将含有不同 浓度的香豆素化合物的待测液处理A549细胞24 h。 药物作用24 h后,每孔加人1O MTS试剂,继续培 养2 h,终止培养,用酶标仪在450 nm波长下测定其吸 光度值,并按公式2计算化合物对肺癌细胞A549的 增殖抑制率绘制曲线。 增殖抑制率 =(1一 上,2 )×100 (公式2) 式中:D.为未加待测物时的OD值,使用培养基 代替样品液;D 为加人待测物时的OD值。 2结果与分析 2.1香豆素化合物及V 清除DPPH自由基的能力 运用EPR方法对不同浓度的化合物及V 进行测 试。以磁场强度为横坐标,信号强度为纵坐标绘制化 合物清除DPPH自由基的电子顺磁共振波谱图。以化 基础研究 张娜,等:香豆素类化合物清除自由基及抗肿瘤活性研究 合物1a和V 为例,如图2所示。 40 — 3O 2O l0 0 一’… ~ 一4O 3 780 3 5oo 3 520 3 540 磁场强度/G 10o 80 6o 2 40 20 0 A A 霞 一2O V 妲 一4O 一6o -80 —10o 3 780 3 50o 3 520 3 540 磁场强度/G 图中浓度单位为p.mol/L。 图2不同浓度的化合物l、僻 姆醐钽皿}Idd盆 a及vc清除DPPH自由基的电子顺磁 共振波谱图 Fig.2 EPR signalsofDPPH radicals scavengingforthedifferent concentrations of compound la and Vc 由图2可知,DPPH自由基特征峰中心磁场均在 3 507 G,自由基波谱信号强度均随化合物浓度的增加 而显著减小,说明化合物的浓度越大对DPPH自由基 的清除作用越强。进一步分析可知,化合物la在浓度 大于20 ̄mol/L后信号锐减,浓度为60 ̄mol/L时信号 强度趋于零,说明化合物la对DPPH自由基的清除能 力较强。 香豆素化合物的清除自由基能力通过自由基清 除率的EC∞值体现,EC,。值越小,则清除能力越高。以 DPPH自由基清除率(%)对化合物浓度(I ̄mol/L)作图, 见图3。 粪 冀 皿 藿 由图3可知,在一定浓度范围内,DPPH自由基清 除率随浓度化合物的增加而逐渐升高。化合物la与化 合物lb,2a,2b分别在0-20},mol/L和O一40 t ̄mol/L 内,清除率显著升高,60 Ixmol/L的化合物la与 0 2O 40 6O 80 10o 浓度/( ̄mol/L) 鬟 碧 容 O 2O 40 6O 8O 100 浓度/( ̄mol/L) 蓬 望 塞 0 2O 4O 6O 8O l00 浓度/(I ̄mol/L) 1 旃 蜒 醐 丑 皿 壬 台 O 20 4O 6O 8O 1oo 120 l4O 浓度/( ̄,mol/L) 图3香豆素化合物及Vc对DPPH自由基的滑除率与浓度关系 Fig.3 The correlation between DPPH radical scavenging rate and concentrations of coumarins and Vc 8O tLmol/L的化合物1b,2a,2b自由基清除效果相当, 且清除率接近100%。这与波谱图的变化趋势是一致 的。结果通过计算得出:4种香豆素化合物(1a、1b、2a、 2b)及v 清除DPPH自由基的EC50值(DPPH起始强 度减少50%时所对应的清除剂浓度)分别为:9.04、 37.32、34.6O、29.33、42.44 p,mol/L,清除能力依次为:化 合物la>2b>2a>lb>V 。说明4种香豆素类化合物清 除DPPH自由基的能力优于天然抗氧化剂v 。 2.2香豆素化合物及V 抑制A549细胞的增殖能力 运用MTS方法,对不同浓度的4个化合物及V 张娜,等:香豆素类化合物清除自由基及抗肿瘤活性研究 基础研究 进行抗肿瘤细胞A549增殖活性测试。以增殖抑制率 (%)对化合物浓度( ̄mol/L)作图,见图4。 萋 霎 浓度/( ̄mol/L) 熏 浓度/( ̄mol/L) 要 浓度/( ̄mol/L) 谆 纂 嚣 磐 浓度/( ̄mol/L) 磊 器 磐 浓度/(p.mol/L) 图4化合物对肿瘤细胞A549增殖的抑制率与浓度的关系 Fig.4 The correlation between A549 cell proliferation inhibitory rate and concentrations of coumarins 由图4可知,不同的香豆素衍生物作用于A549 细胞24 h后,对A549细胞均有不同程度的抑制作用, 且随着香豆素衍生物浓度的增加,其增殖抑制率也在 逐渐上升,说明化合物的浓度越大对A549细胞的增 值抑制能力越强。进一步分析可知,不同化合物对 A549细胞的抗增殖作用随浓度变化趋势不同,化合物 1a、1b、2a的浓度到达100 p ̄mol/L时,对A549细胞抗 增值作用已经接近于80%且趋于平缓;而只有化合物 2b浓度为80 ̄mol/U时其抑制率已经超过8O%,故化 合物2b具有良好的抑制肿瘤细胞的作用。 香豆素化合物的抗肿瘤活性可通过增值抑制率 的Ic∞值体现,抗肿瘤活性越高,Ic∞值越小。通过对 比发现:4种香豆素化合物(1a、1b、2a、2b)的抗肿瘤活 性分别为:38.48、33.53、31.66、21.76 ̄mol/L;而Vc的抗 肿瘤活性>100 Ixmol/L,这与已报到的文献相一致[13 4】。 抗肿瘤活性的强弱依次为:化合物2b>2a>lb>la>V ; 同时,吸电子基团CF 取代香豆素衍生物抗肿瘤细胞 增值活性优于CH 取代香豆素衍生物。 3结论 运用电子顺磁共振和MTS两种方法分别对香豆 素化合物的自由基清除能力及抗肿瘤活性进行测定。 试验结果表明,双羟基香豆素类化合物不仅对DPPH 自由基具有较好的清除能力,而且对肿瘤细胞的增殖 具有一定的抑制活性,且均与香豆素的浓度呈正相关 性。此试验中的香豆素化合物清除DPPH自由基能力 及抗肿瘤细胞增殖活性均优于V ,其中自由基清除能 力最强为化合物la(EC∞=9.04 Ixmol/L),抗肿瘤活性 最好的是化合物2b(IC∞=21.76 Ixmol/L),该研究为具 有癌症防治功能的天然产物抗氧化剂的开发利用提 供试验依据。 总之,从天然植物中寻找天然抗氧化剂取代合成 抗氧化剂是食品行业的发展趋势,具有治疗作用的天 然抗氧化剂也将是现代医药、保健行业的发展方向。 因此,基于天然植物,筛选和开发抗氧化作用确切、安 全无毒的新品种或分离提取其有效抗氧化成分,并针 对其抗氧化机理、协同作用、构效关系和分子设计等 方面开展深入研究,将为天然抗氧化剂的应用开发奠 定理论基础和指导思路。 参考文献: 【1]1 Bubols GB,Vianna Dda R,mol/Ledina-Remon A,et a1.The antiox— idant activity of coumarins and flavonoids[J].mol/Lini—Reviews in mol/Ledicinal Chemistry,2013,13(3):318-334 基础研究 DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2016.01.002 食品研究与并发 Food Research And Developmen 2016年1月 第37卷第1期 乳化剂对芝麻酱稳定性的影响 毕海燕,邵悦。马勇 (渤海大学化学化工与食品安全学院,辽宁锦州121000) 摘 要:分析芝麻酱长期放置后分层、板结现象的原因,研究乳化剂的加入方法以及乳化剂的配比对芝麻酱稳定性的 影响。蔗糖酯与单甘酯复配后的乳化效果好于二者单独使用的乳化效果,蔗糖酯:单甘酯=2:3的复合乳化剂的乳化效 果最好,乳化溶液透光率为68.3%;复合乳化剂与芝麻酱中油脂的质量比为3.50%,乳化效果最好,乳化溶液透光率为 72.1%;向芝麻中加入复合乳化剂,再研磨成芝麻酱,其上浮指数(O.01%)小、稳定性大,呈棕黄色,放置100d未析油;而 向芝麻酱中加入复合乳化剂的酱体发灰,其上浮指数(nll%)大、稳定性小,放置60d后出现析油、麻渣板结现象。 关键词:芝麻酱;稳定性;复合乳化剂;添加方式 The Influence of Emulsifiers on the Stability of Sesame Paste BI Hai-yan,SHAO Yue,MA Yong (College of Chemistry,Chemical Engineering and Food Safety,Bohai University,Jinzhou 121000,Liaoning, China) 基金项目:辽宁省教育厅重点实验室项目(2009S004);辽宁省高校重大科技平台“食品贮藏加工及质量安全控制工程技术研究中心”与“辽宁省 食品安全重点实验室”开放课题(LNSAKF2Ol 1027) 作者简介:毕海燕(1969一),女(汉),副教授,本科,研究方向:食品资源开发与利用。 通信作者:马勇(196O一),男(回),教授,博士,研究方向:食品资源开发与利用。 【2】Zhang KY,Ding WX,Sun J,et a1.Antioxidant and antitumor activi— ties of 4-arylcouma tins and 4-aryl-3,4-dihydrocoumarins[J】_ Biochimine,2014,107:203-210 ical activity[J1.Current mo1]Ledicinal Chemisty,2005,12(8):r887— 916 【9】Fylaktakidou KC,Litinas KE,Hadjipalou—Litina DJ.Natural and synthetic coumarin derivatives with antiinflammatory/antioxidant ac— 【3] U JW,Liu YF,Fan LP,et a1.Antioxidant activities of polysaccha— rides from the fruiting bodies of Zizyphus Jujuba cv.Jinsixiaozao[J】. tivities[J].Current Pharmaceutical Design,2004,10(30):3813— 3833 Carbohydrate Polymers,201 1,84(1):390—394 [4】Fox JT,Sakamuru R,Huanq R,et a1.High—throushput genotoxicity assay identiifes antioxidants as inducers of DNA damage response [10]Beillerot A,Domingnez JC,Kirsch G,et a1.Synthesis and protective effects of coumarin derivatives against oxidative stress induced by and cell death叨.Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America,2012,109(14):5423—5428 【5]mol/Lanojkumar P,Ravi TK,Gopalakrishnan S.Antioxidant and antibacterial studies of arylazopyrazoles and arylhydrazonopyra— doxorubicin[J].Bi ̄rnigc&moYLedicinal Chemistyr Letters,2008, 18(3):1102-1105 [11】张娜,陈文娟,张凤娟,等.氟代7一羟基香豆素化合物在蛋白激酶 抑制剂或,和抗肿瘤药物中的应用[P].公布号:CN104606186A, 公布日期:2015.05.13 [12】周碉,张娜,林太风,等.柠檬汁清除DPPH自由基能力及实验方 法比较研究[J】_食品工业科技,2012,33(16):176—182 [13】Chen Q,Espey moYLG,Sun AY,et a1.Pharmacologic doses of ascorbate act s aprooxidant nd decraease growth of aggressive tumor zolonescontainingcoumarinmoiety[J].European Journal mol/Ledic— inal Chemistry,2009,44(1 1):4690-4694 【6]Kostova L,Bhatia S,Griqorov P,et 1.Coumarians as antioxidants[J]. 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