β -谷甾醇的研究及開發進展

劉威良，姬 昱，黃艾祥

（云南農業大學食品科學技術學院，云南昆明 650201）

β -谷甾醇是植物甾醇類成分之一，屬于四環三萜類化合物，是真核生物細胞膜的主要組成成分，目前已被鑒定出來的植物甾醇達200 余種[1]。β -谷甾醇廣泛存在于各種植物油[2-3]、果蔬[4]、植物種子中[5]，其中植物油中含量相對較高。除此，我國保健食品較常見的40 余種中草藥，如杜仲、天冬、地黃、玄參等均有較高含量的植物甾醇，總量高達2 g/kg，β -谷甾醇是其主要的植物甾醇單體，占50%以上，有的高達90%以上[6]。目前，β -谷甾醇單體主要通過化學、物理方法提純得到，具有較強的生理活性、極高的營養價值，廣泛應用于醫藥、保健品、化妝品等領域。研究發現，β -谷甾醇在抗氧化、抗高血脂、抗炎、免疫調節、抗腫瘤、中樞神經系統等方面表現出良好的藥理作用。隨著對其生理活性研究的不斷深入，β -谷甾醇的分離純化及其潛在的藥理活性研究成為熱點。

1 β -谷甾醇分離提純

β -谷甾醇是植物甾醇主要成分之一，是植物的一種活性物質，隨著其在醫藥工業上的進一步應用，對其純度的要求更高。目前，我國主要從植物油精煉的脫臭餾出物中提取混合植物甾醇，進而分離純化出β -谷甾醇[7]。由于甾醇單體結構極其相似，因而從混合甾醇中分離得到較高純度的β -谷甾醇單體是一項復雜而又困難的工作，國內文獻報道不多，主要利用溶劑結晶法分離提純β -谷甾醇[8]。但實現高純度單組分甾醇的規?；a，可為β -谷甾醇等甾體類藥物的研發提供廉價的原料。目前，國內外對β -谷甾醇單體的分離純化方法主要分為以下2 種。

1.1 化學法

化學法的原理是利用化學反應來制備植物甾醇的衍生物，進而增加了各種植物甾醇的物性差異，再通過物理方法分離單體。例如，利用β -谷甾醇乙酯的二溴化物與豆甾醇乙酯的四溴化物溶解度的差異，首先將混合甾醇用乙酸酐進行酯化反應，其次將酯化產物用過量溴進行溴化，選用合適的溶劑分離出二溴化物和四溴化物，分離后的產物分別用鋅粉還原脫溴、堿性水解，最后在丙酮中重結晶制得純化的β -谷甾醇[9]。由于這種工藝存在反應步驟繁瑣、操作難度大、成本高且回收率低等缺陷，不能達到理想的分離結果，因而難以實現規模化的工業生產。

1.2 物理法

物理法的原理[10]是利用各個甾醇物理性質差異達到分離的結果，所依據的物性不同，則采用的方法也不同。例如，利用β -谷甾醇與其他甾醇蒸汽壓力不同，真空蒸餾分段富集，使其在遠低于其沸點的溫度下分離；利用β -谷甾醇在層析柱中洗脫液與吸附劑之間的分配差異達到分離目的；利用β -谷甾醇在有機溶劑中的溶解度差異，進行多級分步結晶，然后重結晶分離等。目前，主要應用的物理法有分子蒸餾法[11]、高效液相法[12]、吸附法[13-15]、溶劑結晶法[16]等，其中溶劑結晶法具有操作簡便、工藝流程短、產品純度高、適合工業化生產等優點備受國內外學者青睞。歐洲專利[17]EP005705 報道，從不皂化物甾醇中分離提純β - 谷甾醇，其混有12%～24%的菜油甾醇和β -谷甾醇，方法是用熱的丙酮或異丙醇溶解混合物形成氫鍵，再向溶液中加水冷卻到10 ℃，使β-谷甾醇結晶為水合物，最終得到β -谷甾醇的純度為91.5%～93.9%。吳英艷等人[18]研究了甾醇單體在不同溶劑中的溶解度，在此基礎上，利用β -谷甾醇和豆甾醇、菜油甾醇在環己酮中溶解度隨溫度變化有差異，用重結晶法提純β -谷甾醇，結果表明3 次結晶操作后，β-谷甾醇純度達86.58%。

2 β -谷甾醇的藥理活性

甾醇被譽為“生命鑰匙”，其中最常見、含量最豐富的是β -谷甾醇、豆甾醇等物質，表現出重要的生理功能[19]。研究發現[20]，β -谷甾醇具有抗氧化、抗炎、降低膽固醇、抗腫瘤等功效。

2.1 抗氧化

體內動物試驗研究表明[21]，β -谷甾醇具有很強的抗遺傳毒性，同時體外試驗發現其具有明顯的抗氧化活性并呈現劑量依賴性。研究顯示[22-23]，β -谷甾醇擁有抗氧化活性且在抗氧化酶合成時不產生急性、亞慢性毒性或異常。β -谷甾醇還可增加超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶活性，降低過氧化氫酶活性[24]。

2.2 降低膽固醇

PollakO J[25]在1953 年研究發現，膳食中攝入的谷甾醇能有效降低血清膽固醇，并將谷甾醇作為一種治療高膽固醇的藥物。研究表明[26-27]，β -谷甾醇可以降低膽固醇小腸吸收，還能通過抑制膽固醇合成酶（HMG-COA） 的表達，減少膽固醇的體內合成，是治療高膽固醇血癥的有效藥劑。Raicht R F 等人[28]發現，谷甾醇能降低大鼠膽固醇吸收率。

2.3 抗炎癥

Gupta M B 等人[29]在1980 年研究發現，β -谷甾醇具有類似于氫化可的松的抗炎作用，其抗炎的主要機制是通過下丘腦- 垂體- 腎上腺素軸（HPA）系統發生的。Valerio M 等人[30]研究發現，β -谷甾醇對脂多糖（LPS） 誘導的J774A1 巨噬細胞，可提高抗炎因子IL-10 的活性，減小趨化因子和促炎因子活性，同時增強酪氨酸磷酸酶（SHP-1） 活性，抑制核轉錄因子（NF-κB） 遷移。JN C 等人[31]研究發現β -谷甾醇抗炎作用機制是通過減少NO 的合成，抑制巨噬細胞IL-6 活性，減少IL-1 、TNF - 等炎性因子的分泌。

2.4 免疫調節

Kritchevskyd D 等人研究發現，β - 谷甾醇及其糖苷可以增加T -淋巴細胞增殖，增加自然殺傷細胞對癌細胞的裂解能力，增加Th-1 型淋巴細胞，Th-2 型淋巴細胞被抑制或沒有變化。它還可以增強白介素- 2 和干擾素- γ 的分泌，抑制白介素- 4 的分泌。它體外可通過抑制白介素- 6 和腫瘤壞死因子發揮抗炎作用，且呈劑量依賴性。還有研究發現，β -谷甾醇通過嗜酸性粒細胞和分泌黏性因子減少氧自由基和炎癥。β -谷甾醇和乳糖、β -谷甾醇分別抑制IL-4 和IL-5 在肺部組織和支氣管肺泡部位的mRNA 和蛋白表達。

2.5 抗腫瘤

研究發現，β -谷甾醇可抑制化學致癌劑誘發大腸癌，這可能與其抑制膽汁酸流入大腸有關。研究表明，β -谷甾醇在體外通過增加癌細胞凋亡來抑制乳腺癌細胞MDA-MB-231 的增殖[32]。研究發現，β -谷甾醇和TNF-相關凋亡誘導配體或他莫昔芬結合可作為預防與治療乳腺癌潛在的藥劑。研究顯示，β -谷甾醇能滲入細胞膜中并改變膜流動性，抑制對雄性激素敏感的人前列腺癌細胞增殖，誘導癌細胞凋亡且提高凋亡速率。

2.6 中樞神經系統作用

研究發現，從美洲椴樹中分離提取出β - 谷甾醇，其具有明顯的抗焦慮和抗驚厥作用。另有研究發現，β -谷甾醇是毛葉番荔枝的主要活性成分，具有抗焦慮作用，其作用機制可能與GABA/BDZR 有關。此外，研究發現山苦茶葉甲醇提取物中正丁烷萃取部位含有β - 谷甾醇，在腹腔注射劑量為50 mg/kg時對小動物自主活動有明顯抑制作用。

3 結語

綜述了β -谷甾醇的來源、分離提純方法和藥理活性，通過對比分離提純β -谷甾醇的工藝可知，溶劑結晶法中的重結晶工藝操作方便、產品純度高、適合工業化生產。研究者可嘗試利用不同溶劑和適當的料液比、結晶時間、結晶溫度、結晶次數，或聯合其他精制方法研究出更為簡便快捷的提純工藝來擴大工業化生產，使β -谷甾醇的應用價值充分發揮。β -谷甾醇是膳食中的主要甾醇類物質，具有多種藥理活性，表明β -谷甾醇是通過多靶點、多途徑作用于機體。目前，對于β -谷甾醇藥理活性的研究較多集中于降血脂、降膽固醇方面，其抗炎、抗腫瘤、中樞神經方面分子機制尚不清楚，也未形成完整的信號通路模型。隨著分子生物學技術的不斷發展，重點從分子角度評價其活性、探究其作用機理，構建高效、完整、精確的β -谷甾醇發揮藥理作用的體內外評價體系，為β -谷甾醇新的藥用、保健用等產品的研發提供科學依據，將是廣大科研工作者奮斗的方向。