肖咏梅;李明;毛璞;袁金伟
【摘 要】Flavonoids are secondary metabolites of plants. In general, most flavonoids are combined with glucosides and have extremely complex molecular structures. In the nature, these flavonoids have a variety of biological activities, such as anti-oxidation, anti-virus, anti-tumor, scavenging free radicals and so on, however, due to poor solubility and stability of flavonoids, their bioavailability is limited. It has become a hot spot to modify the structure of flavonoids by biocatalytic methods to improve their water solubility or lipid solubility. In this paper, several methods for the modification of the biological structures of flavonoids at home and abroad and the biological activities of modified flavonoids were reviewed in recent years.%黄酮类化合物是一种植物生长的次级代谢产物,一般大多数黄酮类化合物与糖苷相结合,使其具有较复杂的分子结构.在自然界中,黄酮类化合物具有抗氧化性、抗病毒、抗肿瘤、清除自由基等多种生物活性,但是由于黄酮类化合物溶解性差,稳定性不好等导致其生物利用率低.利用生物催化的方法对黄酮类化合物结构进行修饰改变它们的水溶性或脂溶性、
赋予黄酮类化合物特殊功能已经成为研究热点.综述了近年来国内外对黄酮类化合物进行生物改性的几种方法以及结构修饰对黄酮类化合物生物活性的影响.
【期刊名称】《河南工业大学学报（自然科学版）》
桂皮酸【年(卷),期】2019(040)002
【总页数】10页(P123-131,139)
【关键词】黄酮类化合物;生物改性;生物活性
【作 者】肖咏梅;李明;毛璞;袁金伟
【作者单位】河南工业大学 化学化工与环境学院, 河南 郑州 450001;河南工业大学 化学化工与环境学院, 河南 郑州 450001;河南工业大学 化学化工与环境学院, 河南 郑州 450001;河南工业大学 化学化工与环境学院, 河南 郑州 450001
【正文语种】中 文
【中图分类】TS201.2
0 引言
黄酮类化合物是一种广泛存在于植物体内的次级代谢的多酚类化合物[1]，主要是由2 个苯环（A环和B 环）与3 个碳原子桥连所形成的C6-C3-C6化合物（图1）。目前已经出现的黄酮类化合物种类和数量众多，其中不含有糖基的黄酮类化合物属于黄酮苷元，连接有糖基的是黄酮苷，根据C3 结构的不同，黄酮类化合物主要分为黄酮类、异黄酮类、黄烷醇类、黄酮醇类、查儿酮类、花素类[2]。黄酮类化合物的化学结构在一定程度上决定了其多样的生物活性，结构不同生物活性也有差异。目前已经发现这类化合物具有抗氧化、抗肿瘤、抗癌、抗菌、免疫调节、抑制身体机能紊乱等方面的作用[3-4]，同时具有低毒、高活性等优点，具有较大的应用空间。
近年来，黄酮类化合物被广泛应用于医药、食品等行业中，然而，由于其分子结构导致其溶解性差，生物利用率受到限制[5]。因此，在不同植物来源的黄酮类化合物的基础上，对其进行结构修饰，不仅改变其溶解性，而且提高其生物利用度，使其广泛应用于食品、医药等各个领域中已经成为研究热点。作者综述了近年来黄酮类化合物生物改性的糖基化、去糖基化、酰基化等结构修饰方法及其生物活性的研究进展。
图1 黄酮类化合物的基本结构Fig.1 The fundamental structure of flavonoids陆浩简历
近年来大量文献报道了黄酮类化合物的糖基化反应，该方法以从微生物中提取的糖基转化酶作为生物催化剂，催化黄酮类化合物发生糖基化反应。糖基化反应可显著增加黄酮类化合物的水溶性以及稳定性，赋予黄酮类化合物特殊的生物活性。
Cho 等[6]以蔗糖作为糖基供体，用淀粉蔗糖酶作为催化剂，催化儿茶素进行糖基化反应，在整个反应中，淀粉蔗糖酶显示出极高的专一性，儿茶素糖基化反应主要发生在C-3’羟基位；Gao 等[7]以从尖芽孢杆菌中得到的α-淀粉酶作为催化剂，用环糊精作为糖基供体同样催化儿茶素，其反应产物的糖基化主要发生在C-7 位和C-5 的羟基上，同时由于糖苷的引入增加了儿茶素的水溶性，降低了其抗氧化性（图2）。
图2 淀粉蔗糖酶和α-淀粉酶催化儿茶素的糖基化反应Fig.2 The glycosylation of catechins catalyzed by amylosucrase and α-amylase
Yuan 等[8]以黄酮糖基转移酶OcUGT1 为催化剂，催化7，8-二羟基黄酮化合物（a）进行
糖基化反应，实验研究发现反应底物的物质的量比影响黄酮糖基化产物的位置。当等物质的量的糖基供体与黄酮类化合物反应时，糖基化主要发生在C-7 羟基位（b)，只有少量的发生在C-8 羟基位；糖基供体量减少时，C-8 羟基位的糖基化产物进一步减少；糖基供体的物质的量大于黄酮类化合物的时，黄酮糖基化产物主要发生在C-8 羟基位上（c）；糖基供体量远高于黄酮类化合物时，在C-7 羟基位和C-8 羟基位都发生糖基化反应，出现了二糖苷黄酮化合物（d）。所有的糖基化产物的水溶性增加，抗氧化性降低，尤其是化合物d 水溶性增强最为明显，相较于b，c 两种羟基化产物，化合物d 抗氧化性最小（图3）。
Dymarska 等[9]第一次使用了昆虫病原真菌I.fumosorosea KCH J2 作为生物催化剂，催化6-甲基黄酮化合物(1)进行糖基化反应，这是将糖基供体引入到不含羟基的黄酮化合物中的第一次报道，研究结果发现糖基化出现在6-甲基黄酮的8 位和4’位上，同时糖基的引入增大了6-甲基黄酮的水溶性和稳定性，提高了它的生物利用率（图4）。
图3 酶催化7，8-二羟基黄酮的糖基化反应Fig.3 The glycosylation of 7,8-dihydroxyflavone by enzyme
图4 6-甲基黄酮的糖基化反应Fig.4 The glycosylation of 6-methylflavone
Dymarska 等[10]同样利用KCH J2 作为生物催化剂，选择性催化3-羟基黄酮、3-甲氧基黄酮、槲皮素、黄芩素4 种黄酮类化合物的糖基化反应。研究发现3-羟基黄酮和槲皮素的糖基化反应发生在C3-OH 位，3-甲氧基黄酮的糖基化发生在B 环的3位上，黄芩素的糖基化发生在C7-OH 位上，4 种黄酮类化合物的糖基化反应的反应产率较低，3-甲氧基黄酮的糖基化反应产率最高达到29%，3-羟基黄酮化合物的糖基化反应产率最低仅为5%（图5），经过糖基化的4 种黄酮类化合物的水溶性都得到了明显提高。
Chaudhary 等[11]用从链球菌中获得的竹桃霉素糖基转移酶OleDGT 作为催化剂，UPD-葡萄糖为糖基供体，催化穗花杉双黄酮进行糖基化反应，成功地将糖基供体引入到黄酮类化合物中，得到穗花杉双黄酮单糖基产物，同时产率达到85%，水溶性增高（图6）。
2 黄酮类化合物的去糖基化反应
图5 3-羟基黄酮、3-甲氧基黄铜、槲皮素、黄芩素的结构Fig.5 The structure of 3-hydroxyflavone, 3-methoxy brass, quercetin and baicalein
图6 穗花杉双黄酮糖基化反应Fig.6 The glycosylation of amentoflavone
半月刊
自然界中的黄酮类化合物大多以糖苷的形式存在，由于糖苷种类、数量、连接方式及连接位置的差异，可以组成各种类型的黄酮类化合物[12]。有文献报道，在体外抗自由基实验中，黄酮苷元清除自由基能力和抗氧化能力明显高于黄酮苷[13]。Ratty等[14]研究结果表明，一些黄酮苷元如柚皮素苷元、橘皮素苷元、香叶木素苷元、槲皮素苷元、根皮素苷元和杨梅黄酮苷元比它们的糖苷能更有效地抑制二氨基二苯甲烷（MDA）的生成。Wiczkowski 等[15]发现当槲皮素苷元以及槲皮素葡萄糖苷作为食品固有成分时，槲皮素苷元在人体内的生物利用度优于槲皮素葡萄糖苷。由此可见，黄酮类化合物的去糖基化修饰可以提高其生物活性。
Da silva 等[16]用橙皮苷酶和柚皮苷酶处理橙皮苷和柚皮苷，各自脱掉一个鼠李糖转变成为橙皮素-7-葡萄糖苷和柚皮素-7-葡萄糖苷，同时发现去糖基化后的产物的抗氧化活性相比于橙皮苷和柚皮苷有了明显的增加。
Yang 等[17]在50 ℃下利用β-葡萄糖苷酶催化大豆提取物和大豆胚芽提取物，反应4 h 后发现超过93%的提取物（大豆苷、染料木苷和黄豆黄苷）水解成对应的黄酮苷元，并且发现增加β-葡萄糖苷酶含量可以增加苷元的含量。Hsiao 等[18]同样以β-葡萄糖苷酶为催化剂，
在90 ℃下加入含有飞燕草素-3-O-葡萄糖苷和花青素-3-O-葡萄糖苷的豆浆中进行去糖基化反应，反应结束高效液相分析黄酮苷元的含量。结果显示，在浸泡和加热条件下，β-葡萄糖苷酶的活性增加有利于飞燕草素和花青素黄酮苷元的产生，具有生物活性的飞燕草素和花青素与大豆球蛋白结合有利于豆浆等豆制品的产生（图7）。
张红城等[19]用β-葡萄糖苷酶作为催化剂催化蜂胶黄酮苷进行去糖基化反应，利用HPLC 对去糖基化反应产物含量进行分析，发现杨梅黄酮、槲皮素、芹菜素、松属素等黄酮苷元的含量明显增加，并且反应产物的还原力、清除DPPH 自由基和羟基自由基的能力也明显增强。
中国青年运动的时代主题You 等[20]用食品级黑曲霉发酵产生的α-L-鼠李糖酶为催化剂，催化芦丁使其进行去糖基化反应。研究结果显示，芦丁去除鼠李糖部分转化为槲皮素-3-葡萄糖苷，在催化反应过程中α-L-鼠李糖酶展现出了极高的酶活性，催化效率达到99%；同时在研究中用6 种不同的癌细胞（包括结肠癌、乳腺癌、肝细胞癌和肺癌等）测试芦丁和槲皮素-3-葡萄糖苷的抗增殖性，结果发现槲皮素-3-葡萄糖苷的抗增殖性远大于芦丁（图8）。
布音图7 飞燕草素-3-O-葡萄糖苷和花青素-3-O-葡萄糖苷的去糖基化Fig.7 The deglycosylation
of cordycepin-3-O-glucoside and anthocyanin-3-O-glucoside
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