植物提取物抗氧化成分及研究进展

第一篇：植物提取物抗氧化成分及研究进展

植物提取物抗氧化原理及成分研究

抗氧化是抗氧化自由基的简称。因为人体常与外界接触，平时的呼吸、外界污染、放射线照射等因素会导致人体内产生自由基，过量的自由基会导致人体癌症、衰老和其它疾病，而抗氧化自由基（以下简称“抗氧化”）可以有效克服这些危害。因此，抗氧化已成为保健品和化妆品市场的主要研究课题之一。

本文从多种类植物提取物抗氧化成分及其原理出发，阐述了各界近年来利用植物对抗自由基的研究进展。

一、植物提取物抗氧化原理

不同的植物提取的有效成分不尽相同，同样，抗氧化作用的植物提取物也有很多不同成分，其作用机理也有所区别，西安源森生物从以下几方面进行了总结阐述：

（一）作用于与自由基有关的酶

与自由基有关的酶类分为氧化酶与抗氧化酶两类，植物提取物的抗氧化作用体现在抑制相关氧化酶的活性和增强抗氧化酶活性两方面。1.抑制氧化酶的活性

生物体内许多氧化酶，如P-450 酶、黄嘌呤氧化酶(XOD)、脂氧化酶、髓过氧化酶(MPO)和环氧酶等，与自由基的生成有关，能诱发大量的自由基。

另外，诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)在缺血再灌注时活性增加，产生大量NO而导致氧化损伤。

研究表明，许多植物提取物对上述各种氧化酶有抑制作用，从源头抑制自由基生成。黄酮类化合物中的槲皮素、姜黄素在缺血再灌注损伤时可抑制 iNOS 的活性，从而起到抗氧化作用；绞股蓝皂苷可以降低异常增高的XOD 和MPO 的活性，改善糖尿病大鼠肾脏的氧化应激，延缓肾脏损害的进展。2.增强抗氧化酶活性

机体存在具有防护、清除和修复过量自由基伤害的抗氧化酶类，如过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶等。SOD 是体内超氧阴离子的主要清除者，将其催化分解为H2O2，但H2O2也具有氧化损伤作用，CAT 将其转化为O2和 H2O。同时 H2O2也可通过 GSH-Px 的催化和还原型谷胱甘肽(GSH)反应生成H2O，同时生成氧化型谷胱甘肽。

许多研究表明，植物提取抗氧化成分不仅能防护体内抗氧化酶，还能增强机体内抗氧化酶活性，如黄酮类中的槲皮素能减少胰岛β细胞的氧化损伤，同时还能恢复Fe2+致肾细胞损伤动物的SOD、GSH-Px 和CAT 的活力；皂苷类物质对氧自由基本身影响较少，但大多能提高体内 SOD、CAT 等抗氧化酶的活性，从而增强机体抗氧化系统功能。

此外，一些天然物质可在基因与转录水平上诱导体内抗氧化酶如 SOD 的表达，发挥其抗氧化作用。

（二）抗氧化成分之间互补和协同作用

植物提取物抗氧化成分之间存在相互补充、相互协调的关系，在体内通过电子和 / 或质子转移、作用于氧化酶和抗氧化酶、螯合钝化过渡金属离子、影响基因表达等途径联合发挥抗氧化作用。

研究发现不同浓度的茶多酚和西洋参之间均存在明显的协同增效作用，并且随着浓度上升，协同增效作用也相应增强。VE 和VC对鹰嘴豆抗氧化多肽的还原能力有显著的增效作用，且VC与鹰嘴豆抗氧化多肽的协同作用较VE更强，所有的协同作用随添加量和作用时间的增加而增强。

（三）直接清除或抑制自由基

植物提取物能够作为氢质子或电子的供给体，直接猝灭或抑制自由基，终止自由基的连锁反应，发挥抗氧化功能。1.提供质子

大部分抗氧化成分都是氧自由基清除剂，如多酚类物质、甾醇、VE等，原因之一是其本身可以释放出体积小、亲合性很强的氢质子，捕捉高势能的极活泼的自由基使之转变为非活性或较为稳定的化合物，同时自身转变成较氧化链式反应生成的自由基更稳定的物质，从而中断或延滞链式反应。2.提供电子

植物提取物发挥抗氧化作用的另一个原因是通过电子转移直接给出电子而清除自由基，如多酚类、植物多糖、维生素等。β-胡萝卜素有很好的抗氧化性能，能通过提供电子抑制活性氧的生成达到清除自由基的目的；而VC是通过逐级供给电子而转变成半脱氢抗坏血酸和脱氢抗坏血酸以实现清除活性氧自由基的目的。

（四）螯合钝化过渡金属离子

过渡金属离子(如 Fe2+、Cu2+等)在氧自由基产生过程中是必需的，如 F e2 +既能介导脂质过氧化，也是•OH 等自由基产生的催化剂。

植物提取物中的黄酮类化合物具有4-酮基，5-羟基的分子结构，且B 环3′和4 ′位的连位羟基含有孤对电子，因而能螯合金属离子。能通过配位电子螯合钝化促氧化金属离子的抗氧化成分还有单宁、多糖、活性肽、植酸、柠檬酸等。

二、植物提取物抗氧化成分研究

植物提取物的抗氧化活性成分主要有生物碱类、皂苷类、维生素类、多酚类、多肽类和多糖类等，这些成分大多从谷物、中草药、蔬菜、水果、植物饮品和香辛料提取而来。西安源森生物就以上几类物质的抗氧化性进行说明：

（一）生物碱类

生物碱(alkaloids)是一类大多具有复杂含氮环状结构、显著生理活性的有机化合物，绝大多数分布在高等植物中，尤其是双子叶植物，如毛茛科、罂粟科、茄科、芸香科、豆科等。影响生物碱抗氧化活性的结构因素主要是立体结构和电性，杂环中氮原子越“裸露”在外，越有利于充分地接近活性氧并与之反应，抗氧化效果就越好；供电子基团或者能使氮原子富有电子的结构因素也可增加其抗氧化活性。

具有抗氧化作用的生物碱类有马钱子碱、苦豆碱、四氢小檗碱、去甲乌药碱、木兰碱、川芎嗪、小檗碱、海罂粟碱、药根碱、番荔枝碱等。

（二）皂苷类

皂苷(saponins)是中草药中一类重要的活性物质，根据苷元的化学结构不同分为甾体皂苷和三萜皂苷两类，前者多存在于百合科和薯蓣科植物中；后者多存在于五加科和伞形科等植物中。

近年研究表明，大多数皂苷具有明显的抗氧化作用，包括：五加科皂苷(包括人参、西洋参、刺五加)、豆科(包括黄芪、大豆、甘草)等。绞股蓝、红景天、灯盏花、七叶、柴胡、苦瓜、虎杖、罗汉果、油茶等所含的总皂苷成分也具较强的抗氧化活性。西安源森生物公司给i以五加科皂苷、豆科皂苷和红景天、虎杖、苦瓜提取的总皂苷成为作为抗氧化类主打产品。

（三）维生素类

维生素(vitamins)既是不可少的食品营养素，也是人体最重要的抗氧化物质。植物中的抗氧化维生素主要有VE、VC 和胡萝卜素，但它们在特定情况下也可成为促氧化剂。1.V E VE 是各种生育酚的统称，其中α-生育酚生物活性最大，若以它为基准，β-生育酚、γ-生育酚和δ-生育酚的生理活性分别为 40%、8% 和 20%，其余活性极其微弱。在大多数情况下，VE 的抗氧化作用是与脂氧自由基或脂过氧自由基反应，向它们提供氢离子，使脂质过氧化链式反应中断，是最重要的脂溶性断链型抗氧化剂。2.VC VC 又称抗坏血酸，是含有 6 个碳原子的α-酮基内酯的酸性多羟化合物。具有可解离出氢离子的烯醇式羟基，是最重要的水溶性捕捉型抗氧化物，能通过逐级供给电子而实现清除活性氧自由基；还能保护 VE 和促进 VE 的再生。3.类胡萝卜素

类胡萝卜素共有600余种，均为具有11 个双键的类异戊二烯结构，β-胡萝卜素是典型代表。研究发现有显著抗氧化性的还有叶黄素、玉米黄质、番茄红素和虾青素等。

β-胡萝卜素是VA 的前体，由4 个异戊二烯双键首尾相连而成，分子两端各有一个β-紫萝酮环，主要有全反式、9-顺式、l3-顺式及 l5-顺式 4 种形式。有很好的抗氧化性能，能通过提供电子抑制活性氧的生成达到清除自由基的目的。

叶黄素共有 8 种异构体，主要存在于甘蓝、菠菜等深绿色蔬菜及金盏花、万寿菊等花卉中。玉米黄质主要存在于枸杞子、玉米、菠菜和亚洲柿子等食物中。叶黄素和玉米黄质总是伴生存在，作用也十分近似，主要表现在抗氧化方面，能减少氧化胁迫对眼睛的伤害，即对视网膜黄斑部由光线所诱发的氧化作用有抵抗能力，能够预防因视觉斑降解引起的衰老。另外还能预防晶状体中蛋白和脂质的氧化，从而降低老年性白内障的发生。

番茄红素是一种无环类胡萝卜素，化学结构是一个非环的、含有11 个共轭双键和 2 个非共轭双键组成的线性全反式结构。能接受不同电子的激发，生成基态氧或三重态氧番茄红素，一个三重态氧番茄红素可猝灭成千上万个单线态氧自由基，抗氧化能力是 VE 的100 倍、VC 的 1000 倍，是自然界最强的延缓衰老的抗氧化剂。

虾青素是一种特殊的氧化型类胡萝卜素，不仅同其他类胡萝卜素一样在分子中有很长的共轭双键，而且在其两个紫罗兰环的 3、4 位上各有一个羟基和不饱和酮基，这种相邻的羟基和酮基可构成α-羟基酮。这些结构都具有比较活泼的电子效应，能向自由基提供电子或吸引自由基的未配对电子，极易捕获自由基，因此虾青素具有较一般类胡萝卜素更强的抗氧化性。

（四）多酚类

植物多酚类抗氧化物质就其化学结构的不同，可分为鞣质、类黄酮、酚酸3 大类。1.鞣质类物质

鞣质类又称单宁(tannins)，在植物中广泛分布，通常是指相对分子质量在 500～3000 的植物多酚。根据分子结构不同和水解难易可分为 3 类：水解鞣质(如没食子单宁、鞣花单宁)、缩合鞣质(如原花色素、低聚原花色素)、缩合鞣质与水解鞣质中的葡萄糖以碳键连接而成的复合鞣质(如山茶素 B、番石榴素 A)。

影响鞣质类抗氧化活性的因素有3个：单元的结合方式；羟基是否游离；六羟基二苯甲酰基(HHDP)、没食子酰基(gall)、脱氢六羟基二苯甲酰基(DHHDP)基团的种类及数量。当单宁结合单元(如儿茶素)以可水解的酯键、苷键结合时，分子的抗氧化能力增强，而以碳碳键结合成缩合型时，分子抗氧化能力大大下降；酚羟基游离时有利于活性上升；HHDP、gall、DHHDP 基团的活性顺序为HHDP ＞ gall ＞ DHHDP，在结合单元中，这 3 个基团数目越多，活性越大。

2.类黄酮物质

类黄酮(flavonoids)也称为黄酮类化合物，在多酚类物质中种类最多，几乎所有植物的所有组织均含有这类天然产物。泛指两个苯环(A －与 B －环)通过中央三碳键相互连接而成的一系列化合物，可进一步分为黄酮类、黄酮醇类、黄烷酮类、二氢黄酮醇类、黄烷-3-醇类(也即儿茶素类)、异黄酮类、查尔酮类及花色素类等亚族。黄酮类化合物具有不同的抗氧活性，其抗氧活性的大小与化合物的结构密切相关。酚羟基及其取代基位羰基、羟基成苷、羟基甲基化和Δ2(3)双键)的位置和数量是确定其抗氧化活性的重要因素。

一般认为，B环上的邻二酚羟基对黄酮类抗氧化活性起主要作用；一个环上的邻二羟基与另一个环上的对二羟基产生很有潜力的抗氧化性，A 环上的 5、7、8 位增加羟基可以不同程度地增加抗氧化能力。许多黄酮类化合物显示出明显的抗氧化特性，代表性的有刺槐素、槲皮素(栎精)、柚皮素、黄杉素、茶多酚、大豆异黄酮、三羟基查尔酮、矢车菊色素等。3.酚酸类物质

酚酸是指同一苯环上有若干个酚性羟基的一类化合物。自然界植物中发现的具有抗氧化性的酚酸类物质可分为 3 类：第1 类是羟基苯甲酸及其衍生物，如原儿茶酸、没食子酸、丁香酸等；第 2 类是鞣花酸及其衍生物，如3-羟基苯乙酸；第3 类是羟基肉桂酸(羟基苯丙烯酸)及其衍生物，如绿原酸、阿魏酸、咖啡酸、迷迭香酸、香豆酸、芥子酸等。

酚酸类物质的抗氧化能力，在化学结构上的规律与黄酮类一样，即凡在苯环上具有相邻酚性羟基者，比没有的要强得多，如具有联苯三酚结构的的没食子酸及其各种衍生物，比只有两个羟基的强。而具有邻苯二酚结构的如绿原酸、咖啡酸、迷迭香酸，其抗氧化能力远比只有一个羟基的阿魏酸、芥子酸强。

（五）活性肽

具有抗氧化性质的多肽类物质被称为抗氧化活性肽(bioactive peptides)。国内外研究人员已从不同植物来源的蛋白质中提取到各种具有抗氧化活性的肽类物质，然而能了解细致分子结构，并进行相关机理研究的天然抗氧化肽仅限于谷胱甘肽，更多的是各种天然蛋白酶解物中具有一定抗氧化活性低分子混合肽，如大豆肽、玉米肽、小麦肽、米糠肽、花生肽。此外，在黑米、菜籽、灵芝、桂花、枸杞等植物蛋白质原料中均获得了具有抗氧化作用的活性肽。西安源森生物实验室研究表明：构成肽的氨基酸种类、数量及氨基酸排列顺序决定着肽的抗氧化能力。具有抗氧化能力的氨基酸及其衍生物有半胱氨酸、组氨酸、色氨酸、赖氨酸、精氨酸、亮氨酸和缬氨酸、5-羟色氨酸等。

（六）多糖类

多糖(polysaccharides)是由10个以上多种单糖聚合而成的天然高分子物质。近年来，人们对多糖及复合物的抗氧化活性作用有了越来越深入的认识。

已有大量研究指出，从植物中提取分离得到的多糖类化合物具有抑制脂质过氧化作用、清除自由基、抑制亚油酸氧化等抗氧化作用。枸杞多糖、金樱子多糖、黄芪多糖、油柑多糖、牛膝多糖、大蒜多糖、三七多糖等 100 多种植物多糖具有抗氧化作用，具有抗氧化活性的植物多糖不断被发现。

（七）其他类

还有许多成分如萜类(苍术酮、生姜单萜)、醌类(丹参醌、大黄蒽醌)、褪黑素等均为有效的植物源抗氧化成分。

三、结语

研究资料显示目前大多数抗氧化研究均采用体外实验，整体或在体实验资料较少，难以系统、准确地反应天然成分抗氧化作用的全貌。以整体实验为主，体外实验为辅，综合酶学、免疫学、药理学等多学科知识建立一套全面客观、高效快速的动物实验模型来综合评价物质的抗氧化性是以后研究需要重点解决的问题。

在为保健品市场提供有效应对高血压、糖尿病、肿瘤、帕金森症、老年痴呆等病症的优质抗氧化类植物提取物之外，西安源森生物公司已将“安全抗氧化植物提取物的营养保健食品应用”列为主要研究课题之一，以紧抓《食品安全法》颁布实施所带来的市场机遇。

第二篇：植物提取物工艺及检测技术

植物提取物技术工艺

编著：魏少东

第一部分 主要的工业提取技术

一、常规提取物方法

1、煎煮法：

简介--水做溶剂，适用于有效成分能溶于水，但又对有效成分不清楚的，且对热较稳定的药材；缺点—用水煎煮，浸提液中除有效成分外，往往杂质较多，尚有少量脂溶性成分，给精制带来不利。

2、浸渍法：

分类--按照提取温度和浸渍次数分为冷浸渍法、热浸渍法和重浸渍法。缺点—静止状态，不宜用水做溶剂，通常用不同浓度的乙醇密闭浸渍，此法不能制得高浓度的制剂。

3、渗沥法

4、回流法：

简介—用乙醇等易挥发的有机溶剂提取药材成分，将浸提液加热蒸馏，其中挥发性溶剂馏出后又被冷凝，重新流回进出器中浸提药材，这样周而复始，直至有效成分回流提取完全。

二、超声波提取

三、微波提取（非电离的电磁辐射）

四、酶解细胞壁提取

主要的工业分离技术

1、树脂分离技术

2、工业萃取技术：①有机溶剂萃取技术；②二氧化碳超临界流体萃取技术；③微波萃取；④新型氯氟碳溶剂萃取—例如英国最近发明的Klea惰性溶剂，可以在低压室温下萃取，节省能源，又避免热破坏。

二、功效成分的含量检测方法（2种）

1、分光光度法（例如紫外分光光度法—UV法）：此法在国内普及较早，对于某类物质的检测都有一些经典的方法，如总黄酮的芦丁比色法、总多酚的盐酸-香草醛法、多糖的硫酸苯酚法等等；但是由于分光光度法自身的缺陷，如不能检测出总含量中各具体成分的含量比例，也不能检测出是否添加了化工合成产品，而且易受提取物中其他杂质含量影响等，其应用受到越来越多的限制。

2、高效液相色谱法—HPLC法：是一种正在普及的检测技术，在植物提取物行业的应用已逐渐成为主流手段，特别是近年来指纹图谱概念的兴起，使得更多的厂家把高效液相法作为含量测定手段，并制定HPLC指纹图谱。

第三篇：植物反应器研究进展

植物反应器研究进展

摘要：以转基因植物作生物反应器生产外源蛋白，包括抗体、疫苗、药用蛋白等具很强的优越性，目前已成为国内外基因工程研究领域的热点之一。植物系统具有低成本、安全和易规模化优势，其表达生物活性药用蛋白能力已被许多研究所证实；同时，植物药用蛋白产品还表现出潜在的市场和广阔应用前景。

关键词：植物、生物反应器、外源蛋白

1前言

随着人类经济社会的发展，对传统农业产品的要求也越来越高。现代生物技术，尤其是农业生物技术的迅速发展，对全球现有的农作物种植和生产结构能够产生重要影响，增强农产品对人类的服务功效及市场竞争力，增加农民的收入，促进农业的可持续发展。通过转基因用植物体表达外源蛋白(包括疫苗、抗体、药用蛋白)已成为植物基因工程领域内一个研究的热点，正在逐步形成产业化，具有极大的市场前景和商业价值。植物生物反应器就是利用植物这个系统，包括植物细胞、组织器官以及整株植物为工厂，来生产具有商业价值的生物制品，包括疫苗、抗体、药用蛋白等[1]。目前，已用于生物反应器的植物有烟草、拟南芥、大豆、小麦、水稻、玉米、油菜、马铃薯、番茄等[2]。

生物技术特别是在基因工程研究领域内的快速进展使人类进一步拓宽了植物的应用范围。国外发达国家特别是美国采用植物生物反应器这种“分子农业” 的方法，已经成功地生产出多种高新生物技术产品，包括特殊的饱和或不饱和脂肪酸、改性淀粉、环糊精或糖醇、次生代谢产物、工农业用酶以及一些高经济附加值的药用蛋白多肽，一些研究机构和公司已经开始从这些产品生产中获得巨大的经济效益[3]。

2植物生物反应器简介

生物反应器是指利用生物系统大规模生产有重要商业价值的外源蛋白，用于医疗保健和

[4]科学研究。1982年首次成功地利用细菌生产重组胰岛素，这一突破消除了大规模应用胰岛素的限制因素，但依赖微生物发酵和哺乳动物培养生产商业蛋白体系成本高、规模化生产困

[5]难，安全性较差。随着DNA重组技术和植物组织培养技术的快速发展，世界第一例转基因植物在1983年成功诞生于美国的华盛顿大学。1989年哺乳动物抗体在转基因植物中首次成功表达，证实了植物作为生物反应器的可行性。此后，植物生物反应器研究逐渐兴起。

2.1植物反应器概念

广义上讲，植物生物反应器是指以植物悬浮细胞培养、天然的或经基因工程改良的植物细胞和组织，或整株植物为“工厂”大量生产具有药用价值(如人类或动物的疫苗、抗体)，或可作为工业原料的植物次生代谢产物、食品添加剂等重要应用价值的蛋白或氨基酸。从狭义上讲，植物生物反应器是指以转基因的整株植物为“工厂”来大量生产各种价值及附加值

[6]高的生物制品。

2.2植物反应器的优点

植物作为生物反应器的优势有：(1)植物生产外源蛋白成本低，只需阳光、土壤、水分和肥料，而微生物发酵和动物细胞培养则需要昂贵的培养基，并且工业化大规模生产时需要严格控制培养条件，增加生产成本。(2)植物细胞能够再生成植物，易于成活、生长周期短、易于快速筛选转基因阳性植物、比构建动物生物反应器省时、成功率更高。(3)转基因植物

[7]通过自交得到的后代遗传性状稳定，从而可以在植物体内积累多基因。(4)植物可大规模

种植，产物贮藏在种子、果实、块茎中，易于保存、运输，其中那些能直接食用的植物疫苗

不需特殊贮存条件。(5)植物生物反应器能正确地表达、组装复杂的蛋白质，生产的蛋白活性高，很多复杂的蛋白质在微生物系统中不能正确地翻译、折叠、聚合，最终被降解或形成没有活性的包涵体，而植物具有生产任何复杂蛋白的潜能性。(6)植物生物反应器生产外

[9]源蛋白更安全，植物体只表达部分免疫蛋白，不含致病微生物，没有其他病原菌污染。

2.3植物反应器的创建步骤

创建步骤可分为4个部分：① 外源目的基因在植物表达载体中的克隆及对植物细胞的转化表达；② 转化体系的再生和选择；③重组蛋白的回收和纯化；④终产物的鉴定。到目

[10]前为止，大多数的工作都集中在外源目的基因的克隆和表达方面。

3植物生物反应器研究现状

3.1植物反应器平台

利用DNA重组技术在植物系统中表达目标生物活性分子—— 植物生物反应器研究仅有近20年历史；植物系统安全、低成本和易规模化优势使之成为目前重组蛋白生产主要系统之一。植物主流表达系统有3种：稳定核基因组转化、稳定叶绿体基因组转化和病毒瞬时转化，三者各有优势，均有不足。核基因组转化可以稳定遗传和具有较高级蛋白加工和修饰系统，不过外源蛋白表达水平低；叶绿体基因组转化可以实现外源蛋白高效表达、稳定遗传(胞质)和转基因花粉无逃逸风险，但无法完成复杂蛋白加工修饰，与原核生物类似；病毒

[11]瞬时转化，操作程序简单，也可以实现外源蛋白高效表达，但不能稳定遗传。

目前使用的植物平台有双子叶植物(拟南芥、胡萝卜、羽扇豆、烟草、番茄、紫花苜蓿、叶用莴苣、大豆和马铃薯)、单子叶植物(玉米、大麦、小麦和水稻)、某些水生植物、藻类和苔藓。

3.2疫苗生产现状

将人体免疫机理与植物转基因技术相融合所生产出的能使机体获得免疫功能的疫苗就是转基因植物疫苗。转基因植物生产疫苗有两种方式：一种是使用整株植物生产免疫蛋白，即注射疫苗，需要分离提纯；一种是直接在植物的可食性器官中合成，即口服疫苗，无需分

[12]离提纯，可直接食用。近几年来已成功表达的有病毒疫苗、细菌疫苗、寄生虫疫苗等。

3.3抗体生产现状

将编码全抗体或抗体片段的基因导入植物，在植物中表达出具有功能性识别抗原及结合特性的全抗体或部分抗体片段就是植物抗体。1989年，Hiatt克隆了小鼠的IgG基因导人烟草，再通过有性杂交获得F1抗体，从此，植物抗体开始了迅猛的发展。目前成功表达的全抗体包括IgG1、IgA 和IgG1／IgA嵌合抗体以及Fab抗体；抗体片段包括抗精子微型抗

[13]体scFvl9和乙型脑炎抗体重链可变区等。

4植物生物反应器存在问题及解决策略

4.1基因沉默或不稳定表达

基因沉默指利用遗传转化方法导人并稳定整合进受体细胞中的完整的外源基因。在当代转化体或在其后代中表达受到抑制的现象。这就使转入的基因在受体植物中往往不能稳定表达，有时甚至完全不表达，其可以通过以下途径解决：(1)探明影响植物基因表达的基因调控元件，加以修饰和开启控制；(2)了解转录过程，以便在转录水平进行基因操作，提高转录效率；(3)研究翻译过程，提高翻译效率；(4)构建一些新的植物高效表达系统，即各种

[14]载体及高效元件。

4.2蛋白表达含量低

多数转基因植物通过自交后可以选择出目的基因纯合的后代，可以稳定遗传，使表型得以延续．但是大部分外源基因的表达水平在植物体内不高，目前没有得到很好的解决．但可以尝试以下方法加以解决：(1)选择合适的植物表达宿主是表达量高低的关键，烟草以其高的生物学产量和成熟的转化步骤被广泛用来表达各种药物蛋白质；而植物种子的定位表达[8]

是近几年发展起来的另一有效途径重组药物蛋白质专一定位在种子中表达可提高其表达量并且利于贮存和运输。(2)合理选择启动子，添加有效的增强子元件，去除无效的抑制序列

[15]是外源基因高效表达的内在因素。

4.3下游成本过高

尽管植物生产体系具有许多优点，但如果产物需提纯，其费用还是比较昂贵的，因此有待降低下游生产成本，尽可能地避免或部分避免表达产物的纯化，如用转基因植物生产直接口服疫苗。

4.4安全性问题

对于转基因产品的安全性目前存在着很大的争议，尤其是在口服药物和口服疫苗方面。公众对转基因产品的接受和认可程度还不够，从而使转基因产品的市场化进程受到影响。因此，一方面要加大宣传普及力度，另一方面还要对转基因产品的潜在危险性进行充分评价，[16]开发清洁载体，防止目标产物受到污染，同时还要制定相应的安全和管理法规。

5展望

作物作为植物生物反应器大量生产外源目的蛋白具有广阔的研究价值和应用前景。全球生物技术飞速发展、生物产业不断壮大，尤其是朝气蓬勃的农业生物技术已经成为许多国家发展战略的重点，吸引着众多投资，生物经济已经成为国际经济竞争的焦点，逐步形成为与工业经济、信息经济相对应的新经济形态。据测算，到2020年全球生物技术市场将达到3万亿美元。这对于进一步提高我国生物产业水平，促进国民经济更快、更好地发展具有重要的意义。生物经济已经成为新的经济增长点，其市场空间可能是信息产业的l0倍，全球生物技术及产业的发展迅速。美国《时代》周刊预言，2020年世界将进入生物经济时代，革命性的市场投放阶段预计在2025年后到来，随着对生物技术和生物产业的不断深化认识，大量的民营资产和民营企业意识到了的投资的巨大潜力。据中国保健协会《2006—2007中国生物产业投资分析报告》预测，到2015年我国生物制品销售收入将会达到1100亿元，植物生物反应器低成本高产出的巨大前景吸引着越来越多的商业聚焦，一批以植物生物反应器为技术支撑的新型制药或生物技术公司纷纷建立起来，同时植物生物反应器产品涉及百姓生活方方面面，囊括了医药、食品、保健等。推动以作物为载体的植物生物反应器技术的生物经济快速健康发展，将会更好地加快我国未来生物经济发展。

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第四篇：植物提取物在化妆品行业的应用

（1）芦荟提取物：有很好润滑和保湿作用，还可消炎、抗炎和促进损伤皮肤愈合。（2）积雪草提取物：具有杀菌、消炎作用，促进血液循环，增加皮肤厚度，用于粗糙、干裂皮肤和唇的护理品。抗皱化妆品。

（3）人参提取液：具有促进肌肤功能、增加皮肤活力、保护皮肤等功能。中医认为，人参有养颜润肤、延年益寿的功能。用于皮肤，具有抗衰老、抗皱的效果。特别适合干性与过敏皮肤。

（4）葡萄柚提取物：具有清新、长沙上禾生物镇静、舒缓等功能。

（5）山楂提取物：具有活血、活化肌肤、滋养收敛、促进肌肤功能的作用，特别适合油性皮肤。

（6）啤酒花提取物：具有镇静、放松、滋养皮肤的功能，特别适合于中性与易过敏性皮肤。

（7）七叶树提取物：具有活血、促进吸收、增强皮肤 活力的功能，特别适合中性与油性皮肤。

（8）马尾草提取物：具有收敛、长沙上禾生物 促进强化皮肤功能的作用，特别适合于油性与过敏的皮肤。

（9）霍霍巴提取物：具有修护皮肤、改善肤感、保湿等功能。

（10）猕猴桃提取物：富含天然果酸、无机盐、矿物质、糖、维生素C等，具有保湿、护理皮肤等功能。

（11）薰衣草提取物：具有保湿、舒缓、抑菌、放松、镇静、平衡等功能。

（12）柠檬提取物：粉状，水溶性产品，富含维生素VC、VB族、天然果酸及矿物质，具有收敛、抗菌、美白、清爽、保湿等功效。

（13）燕麦提取物：具有止痒、活血、镇静、营养、促进皮肤活力的功能。（14）木瓜提取物：天然木瓜中提取，具有促使皮肤再生、紧肤、护理皮肤、保湿美白等功能。

（15）桃子提取物：具有清新、抗炎症、紧肤、保湿、促进皮肤再生等功能。

（16）迷迭香提取物：无色产品，长沙上禾生物 具有保护皮肤、活血、强化皮肤、促进皮肤机能等作用，特别适合干性至油性皮肤。

（17）海藻提取物：具有镇静、滑爽润肤的功能，并有瘦身减肥功效，特别适合中性至干性皮肤。

（18）当归提取物：具有活血、补血、养血的功能，常用于女性滋补，可促进皮肤血液循环，滋养、美白肌肤。

（19）金银花提取物：具有祛痱止痒、长沙上禾生物清热解毒、抑菌、抗粉刺、抗炎等功效。

（20）葛根提取物：具有清热、解酒、延缓衰老等功效。含丰富的黄酮类物质、护理皮肤。

（21）甘草提取物：具有抗炎、舒缓、解毒、抑菌、促进免疫、美白、抗粉刺、抗衰老等功效。

（22）槐花提取物：含丰富芦丁，具有止血、收敛、抗炎、抗辐射、防晒、防冻伤、治疗牙龈出血等作用。

(23)佛手柑 : 提神醒脑，调节皮脂分泌，适合油性、暗疮皮肤使用，止痛抗菌、除

臭、镇静（刺激敏感皮肤，不能照射阳光）。

（24）花青素：高活性产物，迄今为止最高效的抗氧化物，除自由基剂，被眷为“生命青春素”，相对ＶＡ，ＶＥ，抗氧化自由基的功效强20-50倍。

（25）茶多酚：从绿茶中提取的多酚类化合物，能很好地调节皮肤的酸碱度，抑制皮脂分泌的多余油脂，并能与皮肤表面的油脂发生脂解及氧化反应，使多余油脂分解代谢，因此具有深层去油作用，同时，茶多酚有很强的供氧功能，能清除体内自由基，杀灭暗疮棒状杆菌。

（26）山金车提取物：促进血液循环、抗菌，调理,缓解眼部疲劳。（27）鼠尾草：杀菌消炎、镇静、止痛、调节月经周期。

（28）柠檬：抗菌、美白、收敛。

（29）薄荷：止痛、消炎抗菌、收敛、退烧、收缩血管、清凉、清除黑头粉刺。（30）乳木果油：软化滋润皮肤，保湿调理。

（31）洋甘菊提取物：主要成分--芹菜素长沙上禾生物，具有镇静、放松、滋养皮肤的功能，美白，保湿

第五篇：有机电化学合成及研究进展

有机电化学合成及其发展方向

摘要

介绍有机电化学合成的原理，研究内容。有机电化学合成与传统合成的优势，介绍中国有机电化学合成的发展以及有机电化学的新进展。有机电化学的高效、经济、无污染性。还有有机电化学合成的若干发展方向。关键词

有机电化学 发展方向 绿色化学

Review on organic electrosynthesis and its Development trend

Abstract

In this paper，the principle and the research method of organic electro-ynthesis---one of the most efficient green technology was discussed.The principle of organic electrosynthesis, applications, and the advantages co-mparing to the tradition organic synthesis were expounded.Introduction to Chinese organic electrosynthesis development and advancement of organic electrochemistry.Organic electrosynthesis of high efficiency, no pollution.There are several development directions of organic electrosynthesis.Key words：organic electrosynthesis；developments of research；Green Chemistry;引言部分

以电化学方法合成有机化合物称为有机电合成，它是把电子作为试剂，通过电子得失来实现有机化合物合成的一种新技术，这是一门涉及电化学、有机合成及化学工程等学科的交叉学科。由于电化学早已有之，合成技术、化学工程技术和化学材料不断更新，因而，有人称之为“古老的方法，崭新的技术”[1]。

有机电合成是有机合成的一个分支学科，有其独特的优点和优势。有机电合成与一般有机合成相比，有机电合成反应是通过反应物在电极上得失电子实现的，一般无需加入氧化还原试剂，可在常温常压下进行，通过调节电位、电流密度等来控制反应，便于自动控制。这样，简化了反应步骤，减少物耗和副反应的发生。可以说有机电合成完全符合“原子经济性”要求，而传统的合成催化剂和合成“媒介”是很难达到这种要求的。从本质来说，有机电合成很有可能会消除传统有机合成产生环境污染的根源。有机电化学合成也是一种绿色化学，中国走可持续发展战略，在化学合成中有机电合成将会占很大比例。将是未来的合成化学的一种发展趋势。主题部分

一、有机电合成原理及分类

原理

有机电合成基于电化学方法来合成有机化合物。电解反应须从电极上获得电子来完成，因此有机电合成必须具备以下三个基本条件：(1)持续稳定供电的(直流)电源；(2)满足“电子转移”的电极；

(3)可完成电子移动的介质。为了满足各种工艺条件，往往还需要增加一些辅助设备,如隔膜、断电器等。

有机电合成中最重要的是电极，它是实施电子转移的场所。电合成反应是由电化学过程、化学过程和物理过程等组合起来的。典型的电合成过程如下:(1)电解液中的反应物(R)通过扩散达到电极表面(物理过程)；

(2)R在双电层或电荷转移层通过脱溶剂、解离等化学反应而变成中间体(I)(化

学过程)，无溶剂、无缔合现象的不经过此过程；

(3)I在电极上吸 附形成吸附中间体(Iad1)(吸附活化过程)；

(4)Iad1在电极上放电发生电子转移而形成新的吸附中间体(Iad2)(电子得失的电化学过程)；

(5)Iad2在电极表面 发生反应而变成生成物(Pad)吸附在电极表面；(6)Pad脱附后再通过物理扩散成为生成物(P)。

分类

它是一门涉及电化学、有机合成和化学工程的交叉学科, 通常有两种分类方法:(1)按电极表面发生的有机反应的类别, 分为两类有机电合成反应: 阳极氧化过程和阴极还原过程。阳极氧化过程包括: 电化学环氧化反应、电化学卤化反应、苯环及苯环上侧链基团的阳极氧化反应、杂环化合物的阳极氧化反应、含氮硫化物的阳极氧化反应。阴极还原过程包括阴极二聚和交联反应、有机卤化物的电还原、羰基化合物的电还原反应、消基化合物的电还原反应、腈基化合物的电还原反应。(2)按电极反应在整个有机合成过程中的地位和作用, 可将有机电合成分为两大类: 直接有机电合成反应、间接有机电合成反应。直接有机电合成反应: 有机电合成反应直接在电极表面完成;间接有机电合成反应: 有机物的氧化(还原)反应采用传统化学方法进行, 但氧化剂(还原剂)反应后电化学方法再生以后循环使用。间接电合成法可以两种方式操作: 槽内式和槽外式。

二、有机电合成是一种绿色化学

所谓绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂等的产生和应用。必须指出, 绿色化学不同于一般的控制污染。加强管理对控制污染是有效的, 但这不是绿色化学, 有些只是阻止污染的技术, 而不是化学。绿色化学是指从根本上消灭污染, 它的着眼点应在于使得废物不再产生, 不再有废物处理的问题, 绿色化学是一门彻底阻止污染的化学。从电化学合成的原理来看，电合成不同于一般的催化反应，它不需要另外引入催化剂、氧化剂或还原剂，因此后续处理简单，无或基本无“三废”。

三、比较成功的案例

近几十年来, 有机电合成工业化的实例越来越多.目前世界上大约有100 多家工厂采用有机电合成生产约80 种产品, 还有很多已通过了工业化实验[ 14], 而我国有机电合成方面的研究起步较晚, 可是发展很快, 下面介绍一下我国有机电合成三个典型工业化实例.2.1 L-半胱氨酸的直接电合成[15]L-半胱氨酸是中国最早实现工业化的有机电合成产品, 它的工业生产是从毛发等畜类产品中提取的胱氨酸, 通过电解还原在阴极直接电合 成为L-半胱氨酸.S)CH2)CH(NH2))COOHS)CH2)CH(NH2))COOH+ 2H+ 2e-2 L-HS)CH2)CH(NH2))COOH.近20 年来, 这一有机电合成技术在中国的许多地方推广, 年产能力已经超过600 吨, 成为生产L-半胱氨酸的主要方法.L-半胱氨酸也成为一种出口创汇的龙头产品。

四、有机电化学合成前景及发展方向

有机电合成具有很强的生命力和广阔的发展前景，其优点突出表现在以下几个方面:(1)在许多场合具有选择性和特异性；

(2)不需要使用价格较贵的氧化剂和还原剂；

(3)洁净，以电子的得失完成了氧化还原反应，不需要外加氧化剂和还原 剂；(4)条件温和，如在常温、常压下即可完成有机合成，尤其对不稳定的复杂分子结构的有机物的合成尤为有利；(5)副产物少；

(6)节能，一方面体现在综合能 耗上，另一方面是由于极间电压低(2～5V)，可接近热力学的要求值；

(7)易控，反应速度完全可以通过调节电流来实现，易于实现自动化连续操作；(8)规模效应小，对精细化工产品的生产尤为有利。

有机电化学合成要想有好的发展，应该从以下几个方面发展：

1、发展电解中特有的反应

例如己二腈的电解还原合成等，反应选择性高，有竞争能力并已工业化。

2、发展能缩短工艺过程的有机电合成

例如，对氨基苯甲醚采用化学合成，需三步工艺，而采用电合成法只需一步工艺

3、发展间接的电解合成法

1间接电还原：

○利用媒质在电极上产生还原剂与反应底物进行化学反应，还原剂被氧化后回到阴极上再生，以此达到还原剂循环使用而反应物不断生成的目的。2间接电氧化： ○

4、发展三维电极的电解

因为电解反应通常是在二维的平板电极上进行的，电解槽生产能力低。实践证明，有机电合成也可以采用三维的填料式或流化床电极来解决这个问题，使得有机电合成工艺可以与有机催化合成相竞争。

参考文献

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Word Scientific ,Singapore 【3】 顾家山,陈发华.Ti/Sn 催化电极在L-半胱氨酸电合成工业中的应用[J].精细化工, 1998(增刊): 258-262.【4】 黄培强.绿色合成)))一个逐步形成的学科前沿[ J].化学进展,1999(9):125-135.【5】 陈敏元.有机电化学的新进展[ J].精细化学, 2000, 17(增刊): 75-79.【6】 Marioli Juan M., KuwanaTheodore.Electrochemical Character-ization of Carbonhydrate Oxidation at Copper Electrodes.Elec-176 辽 宁 化 工 2003 年4月trochim.Acta, 1992, 37(7): 1187-1197

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【8】 卢星河.有机电合成的理论与应用.精细化工, 2000, 17(S): 123-124 【9】 杨辉, 卢文庆.应用电化学.北京: 科学出版社, 2001:162

【10】 徐海升, 白汝江, 赵建宏, 等.一种“绿色合成”技术——有机电合成.郑州工业大学学报, 2001, 22(3): 17-21