藏红花的研究概述

The Summary of Research on Saffron (Crocus sativus L.)

中山大学生命科学学院 李琳琳

摘要:藏红花是一种名贵的中草药,具有活血化瘀的作用,素有“植物黄金”之称。本文论述了藏红花的有效成分和主要功效及药理研究,并对其质量控制标准及其资源短缺的解决途径提出了一些见解。

关键词:藏红花;化学成分;药理;质量控制;资源

出处:2008 中山大学研究生学刊(自然科学、医学版) 第29卷第2期

 

藏红花(saffron,Crocus sativus L.)是鸢尾科番红花属球根类多年生草本植物。《本草纲目》中,以番红花为其正名,被列入卷十五草部鸢草类,言:番红花,出西番回回地及天方国,即彼地红蓝花也。元时以人食馔用。按张华《博物志》言,张骞得红蓝花于西域,则此得一种,或方狱地气稍有异耳”,又言“活血,又治惊悸”。

藏红花作为妇科良药在欧洲和亚洲广泛应用,又可用于开发功能性食品、天然色素、保健性化妆品等;还可以把藏红花作为观赏植物栽培。但藏红花只是柱头入药,产量极低;又因为其资源极其有限,致使其价格昂贵,一直被誉为“植物黄金”。藏红花原产欧洲,我国历来都是进口供药用,虽然进行引种栽培,提供少量商品,但是因种源少、适宜栽培的地区有限、条件苛刻等因素,满足不了市场的需求,因此出现了供不应求的局面。藏红花的品质也是参差不齐,因此需要更精确的检测手段来提高这一名贵中药的质量标准。因此本文就藏红花的化学成分、药理药效及质量控制、资源短缺的解决途径等方面加以概述。

 

1、分布

藏红花原产于西班牙、希腊、南欧各国以及伊朗等地,印度、日本也有栽培,经印度传入我国西藏,因而称为藏红花,在我国的浙江、江苏、山东、北京等地有栽培。作为药用植物藏红花在国外的最早记载是在公元1550年左右《埃伯斯纸草书》之中。

 

2、化学成分

对藏红花化学成分的研究主要集中在柱头部分。其中含有挥发油、类胡萝卜索及其苷类化合物,胡萝卜素类化合物,氨基酸,三甲基环乙烯衍生物的苷类化合物及皂苷;花被含黄酮及其苷类化合物;侧芽中含蒽酮化合物。

2.1 挥发油

其总量占到0.4-1.3%,包括二苯基乙醇、萘、2-丁烯酸内酯、高级脂肪酸和三甲基环乙烯衍生物,共有30多种成分。三甲基环乙烯衍生物中的藏红花醛是挥发油的主要成分,占挥发油总量的72%。

2.2 类胡萝卜素及其苷类

各类藏红花酸是这类物质的主要成分。如:藏红花素(藏红花酸和2分子龙胆二糖的酯),藏红花酸-2-(β-D-葡萄糖)-酯,藏红花酸-(β-龙胆二糖)-酯,藏红花酸-(β-D-葡萄糖)-(β-龙胆二糖)-酯,BZ-藏红花索等。这类物质主要是色素成分,在溶液中的稳定性受到pH值、光、温度和氧的影响。

2.3 胡萝卜素

主要有胡萝卜素、番茄红素、玉米黄质。

2.4 黄酮类

此类物质主要存在于藏红花的花被中。分别是二十九烷,3-D-葡萄吡喃(2-1)葡萄吡喃糖苷,山奈素,紫云英苷,山奈素-3-葡萄糖-6-乙酰葡萄糖苷,翠雀素,翠雀素-3,5-二葡萄糖苷,和3-甲基花翠素。

2.5 三甲基环乙烯衍生物的苷类化台物

其中3个为葡萄糖苷,一个为辛二烯酸衍生物的葡萄糖酯。还有藏红花苦素——藏红花的主要苦味成分。藏红花苦素在酸或碱性条件下加热或在酶的作用下可以转化为藏红花醛,这也是不同样品中藏红花醛含量不同的原因。

2.6 蒽酮化合物

从侧芽的氯仿萃取物中分离得到。还有大黄素,二氢大黄素,1-甲基-3-甲氧基-8-羟基蒽醌-2-羧酸、1-甲基-3-甲氧基-6,8-二羟基蒽酮-2-羧酸。

2.7 其它

从藏红花的花粉中分离到两种苷,还有大量的氨基酸和少量的皂苷、维生素。

 

3、药理药效

3.1 对心血管系统作用

我国学者陈琼等人的临床研究表明,藏红花可以调节纤维蛋白溶酶原激活剂和纤维蛋白溶酶原激活剂抑制物之间的平衡,改善冠心病、心绞痛患者纤维蛋白的溶解功能,减少血栓形成,而不良反应发生率明显低于阿斯匹林。

3.2 抗癌及抗肿瘤的作用

早在1982年就有学者报道,藏红花可作为抗癌剂使用。近年来,研究人员对藏红花的活性成分及其抗癌机理进行研究,发现藏红花中的藏红花素、藏红花苦素、藏红花醛、藏红花酸具有明显的抗癌作用。特别是对白血病、卵巢癌、结肠癌、乳头肉瘤、扁平细胞瘤和软组织肉瘤都具有较强的抑制作用。因此,藏红花成了新型抗癌药物研究的热点。考虑到水溶性和高抑制性等因素,藏红花素被认为是藏红花成分中最有希望的癌症治疗药剂之一。其作用机理推测是:在分子水平上抑制癌基因的启动并破坏癌细胞DNA和RNA的合成酶系,使其不能正常合成。此外,藏红花素类物质还抑制细胞蛋白激酶的活性以及原癌基因的表达。

吴强等人初步探讨了藏红花浸出液抑制肿瘤细胞增生的机制。已知死亡受体途径(CD95/CD95-L)是目前研究较清楚的细胞凋亡的途径之一。当CD95与其配体结合可使受体死亡结构区域(death domain,DD)聚集,然后通过Fas死亡结构域相关蛋白(Fas associated death domain,FADD)使Caspase-8酶原活化,从而激活下游的级联反应。他们发现,藏红花浸出液(10mg/ml)对人神经母细胞瘤SK-N-SH细胞有明显的抑制作用,使S期细胞明显减少,而且CD95受体的表达有不同程度上调。他们认为,藏红花对SK-N-SH细胞的抑制作用可能与藏红花诱导SK-N-SH细胞发生凋亡有关,CD95/CD95-L途径可能参与了该凋亡过程。Molnar等人研窆发现藏红花素和藏红花酸酯均有抑制非洲淋巴细胞瘤病毒早期抗原表达的作用,而且前者的作用强于后者,并发现藏红花素及其衍生物二葡萄糖基藏红花酸和三葡萄糖基藏红花酸有抑制腺病毒感染细胞的早期肿瘤抗原表达的作用,并且具有一定的剂量依赖性。

Escnbano等人发现,藏红花的萃取物可抑制人肿瘤细胞的生长。他们的研究结果表明。Hela细胞的LD50剂量分别为藏红花柱头乙醇萃取物2.3mg/mL,藏红花素3mmol/mL,藏红花醛0.8mmol/L和藏红花苦素0.8mmol/L。用藏红花素处理过的Hela细胞出现溶胀和胞浆膜破裂,显示其细胞毒性可能由胞外液体吸收所致。后来又报道他们从藏红花的球茎分离出一种蛋白多糖能显著抑制体外Hela细胞的生长,其多糖部分(含36.4%的鼠李糖)占全分子的94.5%,蛋白质骨架由天冬氨酸、天冬酰胺、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、丝氨酸构成。此外,他们还从藏红花愈伤组织中提取到这种蛋白多糖,并发现它对子宫上皮癌细胞也具有显著的细胞毒性作用(IC50=7mg/mL)。

Jagadeeswaran等人的研究显示,藏红花酸(5~20mg/mL)、五羟黄酮(quercetin)(10~40mg/mL)和顺铂(cisplatin)(60~180mg/mL)均对人体横纹肌肉瘤(RD)细胞有抑制作用。其中藏红花酸和五羟黄酮只对RD细胞产生显著破坏,而顺铂则在对RD细胞产生抑制的同时,对正常的非洲绿猴肾(Vero)细胞也表现出轻微的毒性。Wang等人的研究表明,藏红花素能抑制因TPA诱发的大鼠上皮肿瘤,这是由于藏红花素能减弱TPA刺激细胞蛋白的磷酸化水平,同时抑制TPA诱导的原癌基因的表达,因此可以有效抑制肿瘤形成。

3.3 对肝胆的保护作用

藏红花具有保肝利胆作用,有效成分为藏红花酸钠盐及藏红花酸酯。藏红花酸能降低胆固醇和增强脂肪代谢,可配合山楂、草决明、泽泻等传统中药,用于脂肪肝的治疗。病毒性肝炎目前尚没有特异的治疗方法,我国传统医学的治疗原则不外清热解毒补虚化瘀,而在治疗环节中清热解毒、化瘀显得尤为重要。藏药“九味红花”丸系藏医经典治肝良方,由藏茵陈、藏红花、诃子等纯天然优质植物药配成,具有清热解毒、保肝退黄的功效。丹增坚措通过临床病例研究发现,该药有抑制肝炎病毒,消除乙肝病因,促使HBsAg转阴的作用,提高免疫功能,减轻肝实质炎症,防止肝细胞坏死,促进其恢复与再生,促进病毒的消除,从而达到治愈目的。

3.4 免疫调节作用

Escribano发现从藏红花中提取的蛋白多糖可以迅速活化蛋白激酶C和NF-KB,促进巨噬细胞的活性,因而具有免疫调节和抗入侵功能。凌学静等通过对沪产藏红花的研究发现用药组小鼠游泳耐力、细胞免疫和体液免疫均有增强,免疫器官重量系数及淋巴细胞转换率显著高于对照组。临床上藏红花利用活血化瘀、抗菌消炎的功效,增强机体耐力,增强淋巴细胞增殖反应,以此来提高机体细胞免疫和体液免疫,起到调整人体气机运行,平衡人体阴阳的作用。

以上研究结果表明,藏红花在治疗或预防心脑血管疾病以及癌症等方面具有明确的药理效应。特别是藏红花具有广谱的抗癌活性和低毒性,而且藏红花素等单体化合物显示出比藏红花粗提取物具有更好的效果,在进一步的基础研究和临床实验后,可望成为未来的主流抗癌新药,或具有强力活血化瘀功效的治疗心脑血管疾病的新药。因此,深度开发藏红花素类化合物的药用价值以便广泛应用于医疗领域,具有重要的社会意义和经济价值。

 

4、质量控制标准

目前,藏红花主要出产地在地中海、欧洲和中亚地区。其中以西班牙、法国、伊朗、印度占主要地位西班牙生产的藏红花质量最好,出口量也最多。在我国,藏红花只有少量分布,主要集中在西藏、浙江江苏、上海等地。由于藏红花每朵花的柱头的大小和花柱的数量影响着总产量和质量,70000~200000朵花才能够生产1kg干藏红花柱头。这1kg柱头需要370~470h的工作量,因为藏红花的采收和从花中分离柱头都是手工劳动。由于其产量极低,采收又耗时费力,在我国被列为名贵的中药材。国内西藏、新疆也有种植,但藏红花产量远不能满足市场需求,每年都要进口大量产品,且藏红花的品质方面也参差不齐。

清华大学郭志刚实验小组在这方面进行了深人研究,他们对人工栽培藏红花和藏红花培养细胞的主要成分、种类以及含量的差异进行了比较,利用傅立叶变换红外光谱法(rrm)结合高效液相色谱法(HPLC)对两类样品进行对比分析,借以考察藏红花细胞的培养效果。结果表明不同产地的藏红花主要成分、种类和含量差异显著,与栽培藏红花相比,藏红花培养细胞中虽然代谢产物种类较少,但是其具有抗癌活性的藏红花素A(crocin A)的含量高于野生型藏红花2~3倍。

中药指纹图谱是指经光谱或色谱测定得到的组分群体的特征图谱,是一种新型的中药生产质量标准。指纹图谱质量控制模式能综合反映某一特定药材各主要组分及其相对含量,它比测定任何一种或几种成分所提供的信息都更丰富和更全面。中药提取物在给定的实验条件下所得到的色谱指纹图谱,反映了该中药的化学组成及其含量分布状况,其特征峰可作为鉴别中药的依据。它可以确保药品的一致性、疗效的安全性及可靠性。由于指纹图谱能较全面地反映所含成分的相对关系,较好地体现中药成分的复杂性和相关性。指纹图谱已成为国际公认的控制中药或天然药物质量的最有效的手段。面对藏红花参差不齐的品质特征,采用高效液相色谱技术,建立藏红花的指纹图谱,从而完善其质量控制标准体系和方法,为其检测结果提供参考,从而更好地评价、控制藏红花药材的质量。

 

5、解决资源短缺的途径

藏红花的栽培生产主要是采用室内栽培、收获鲜花的方法。但是在室内开花期间,待放的花苞会突然发生萎蔫,继而腐烂,造成产量和质量的下降。这种萎花现象每年都有不同程度的发生,造成藏红花药材产量下降5%以上,严重时成批萎花,损失更为严重。同时我国藏红花在栽培条件下不能结实,要靠球茎繁殖,而在栽培过程中球茎越种越小,小球茎开花少且花小,甚至不开花,从而失去药用价值。限于其繁殖速度慢,不能满足市场的需求,试图通过以下途径来解决资源短缺的问题。

5.1 球茎的诱导

为克服自然条件的限制,可以用组织培养法快速繁殖球茎,以满足扩大种源的需要。球茎的诱导方式多样,国内外的报道很多,诱导球茎也比较容易。以嫩叶为外植体的组织培养:将嫩叶接种在加BA(2mg/L或3mg/L或5mg/L)、2,4-D(2mg/L)的MS培养基,或者加BA(1.5mg/L)、NAA(2.5mg/L)的MS培养基上,其蔗糖浓度为6%,并附加300~500mg/L水解乳蛋白,不仅能产生愈伤组织。而且能分化形成小球茎。黄守印等人的研究表明:以叶基切段为外植体诱导愈伤组织的培养基为N6培养基+BA(0.5mg/L)+2,4-D(2mg/L);分化培养基为MS培养基+NAA(0.2mg/L)+BA(0.5mg/L)和MS培养基+Zt(3mg/L)+NAA(0.5mg/L);促根培养基为加0.5%活性炭的1/2MS培养基+生长素(IAA或IBA或NAA)1mg/L;试管苗用沙壤土移栽,各个环节均在15℃下进行。也可以用球茎作为组织培养的外植体,在B5的基础上补加6-BA(2~5mg/L)可诱导丛生芽,在B5的基础上补加IAA(5mg/L)可诱导球茎的形成。

5.2 细胞培养

由于藏红花的药用部位主要是其柱头,若大规模生产不但需要大量劳动力和大面积的耕地,且产量低。利用器官组织培养法如离体条件下获得大量的花柱-柱头状物可以节省耕地和劳动力,但是花柱-柱头状物的再生时间很长,约1个月左右,不利于大规模生产。因此若能筛选出快速生长又能产生藏红花素、藏红花苦素、藏红花醛和藏红花酸等药理活性物质的细胞系、愈伤组织等,利用植物细胞培养技术大规模生产藏红花药理活性物质,是解决藏红花供不应求的有效方法之一。在这一方面清华大学郭志刚等进行了研究,并且取得了较好的结果,筛选出生长较快的愈伤组织并通过二步培养法生物合成藏红花素。

5.3 开发替代产品

藏红花素和藏红花酸等主要生理活性成分不仅在藏红花的柱头上存在,某些茜草科栀子属植物的种子和花中也存在,这为解决藏红花资源短缺问题提供了一条新的途径。藏红花素在栀子属中的检测以及通过藏红花素大花栀子(Gardenia jasminoides ellis)产生藏红花素和藏红花醛的报道可见国内外文献;藏红花素等在栀子中的含量有待于进一步提高。

 

6、结语

基于对藏红花中有效化学成分的研究,深度开发藏红花素类化合物的药用价值以便广泛应用于医疗领域,具有重要的社会意义和经济价值,其中应重点从以下几个方面着手:

1、对我国藏红花资源进行合理开发利用,并充分保护我国中草药资源的多样性。

2、解决藏红花资源短缺的现状,结合现代生物技术充分利用其他自然资源如栀子,开发藏红花素天然药用产物。

3、生理活性物质的检测以及藏红花质量评价体系需要进一步完善;建立其完善的指纹图谱对规范其质量控制标准有着重大意义。


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