天然产物化学实验之植物原花色素与蛋白质的络合反应
几种植物天然产物在化妆品上的应用
几种植物天然产物在化妆品上的应用洪晓云【摘要】植物天然产物在防治皮肤病、增强皮肤活性等方面优势明显,且具有无毒、无害及无副作用等特点,已在化妆品中广泛应用.本文综述了多糖、多酚以及三萜类化合物等3类植物天然产物的功效、作用机理及其在化妆品中的应用和发展前景.【期刊名称】《亚热带植物科学》【年(卷),期】2017(046)003【总页数】4页(P297-300)【关键词】植物;化妆品;天然产物【作者】洪晓云【作者单位】福建省泉州第五中学,福建泉州 362200【正文语种】中文【中图分类】Q946化妆品经历了由原始天然化妆品向化学合成化妆品的转变。
原始化妆品一般未经过加工，比如动物油脂、植物花汁等[1]。
但由于人体皮肤的结构特性，原始天然化妆品的营养成分只能到达角质层，无法深入皮肤。
而化学合成化妆品中含有大量添加剂，比如色素、脱色剂、着色剂、防腐剂、香料等，如长期使用，会造成皮肤过敏反应或累积中毒现象，还会造成人体生理系统失衡，导致肌肤过早衰老，甚至引起恶性病变。
因此，自然、温和、不刺激、安全性高的植物天然产物化妆品成为当今化妆品行业的发展趋势[2—4]。
植物天然产物化妆品是指从植物中提取、分离出有效成分，再与其他原料复配而成的化妆品[5]。
我国植物资源丰富，植物有效成分的提取、分离技术也较为成熟，从植物中提取天然产物制作化妆品的前景十分广阔。
本文以植物多糖、多酚以及三萜类为主要论证对象，对其在化妆品上的应用机理进行综述。
多糖是单糖通过糖苷键连接而成的高分子物质，是人体皮肤真皮层的重要组成成分[6]。
多糖由于其链接大量的亲水性羟基，具较强的吸水性、乳化性与成膜性，将其添加在化妆品中具有保湿、抗氧化衰老、增强免疫力、修复皮肤组织、促进皮肤血液循环以及抗痤疮等功效。
多糖中的羟基及羧基等基团能与水分子结合形成氢键，可保有大量水分[7]。
而且多糖分子链状结构还能组建较为密实的网状结构，再与氢键结合，进而有效实现保水功能。
光合作用中植物叶绿体蛋白质的分子机制
光合作用中植物叶绿体蛋白质的分子机制光合作用是植物生长和生存的重要过程之一，它的发生需要依赖叶绿体内部的一系列蛋白质参与。
在这些蛋白质中，光合色素和光反应蛋白是其中最为重要的组成部分，它们通过复杂的分子机制协同工作，使植物能够吸收光能并将其转化为化学能供生命活动所需。
光合色素是植物叶绿体内非常重要的一类蛋白质，主要功能是吸收太阳能并将其转化为生化能量。
光合色素分为不同类型，其中最重要的是叶绿素。
叶绿素分子结构比较复杂，由长链的脂类分子和氮原子、镁离子等元素组成。
在叶绿体内，叶绿素能够对红光和蓝光等特定波长的光线吸收，并将吸收到的能量传递给光反应蛋白。
光反应是光合作用的第一步，其主要功能是将光能转化为能够储存的生化能量(ATP和NADPH)。
光反应的核心是两个复杂的蛋白质聚合物，它们分别是光系统I(PSI)和光系统II(PSII)。
PSII嵌入在叶绿体的膜上，它通过吸收光线使得内部分子发生变化，从而使得电子从水分子中被释放出来，同时产生氧气，完成了光能的吸收和水的分解，同时也产生了能量和电子。
而PSI则通过接收PSII释放出的电子，进一步加工这些电子，使其能够储存并转化为ATP和NADPH。
这两个光系统之间有一个复杂的能量转移和电子传递的过程，需要多种蛋白质协同工作完成。
在光合作用过程中，植物还需要管理光反应和ATP合成之间的匹配，以确保能量的产生和利用之间的平衡。
这一过程中又需要涉及到多个蛋白质，其中最为重要的是CF1和CF2蛋白质。
CF1蛋白质作为一种ATP酶，在PSI中完成ATP的合成，而CF2则协助光系统II释放氧气。
在光合作用过程中，植物的叶绿体中还有各种各样的其他蛋白质参与。
这些蛋白质的功能和作用方式比较复杂，但都需要通过协同作用，才能完成整个光合作用过程。
除了已经提到的一些蛋白质之外，光合作用中还涉及到多个辅助蛋白质、电子传输质以及其他酶类，这些蛋白质的不同组合方式能够产生不同的代谢通路和产物。
原花色素的提取及测定
原花色素的提取及测定一、实验原理原花色素，也称原花青素，是一类从植物中分离得到的在热酸条件下能产生花色素的多酚化合物，它既存在于多种水果的皮，核和果肉中，如葡萄，苹果，山楂等。
也存在于如黒荆树，马尾松，思茅松，落叶松等的皮和叶中。
原花色素属于生物类黄酮,它们是由不同数量的儿茶素或表儿茶素聚合而成，最简单的原花色素是儿茶素的二聚体，此外还有三聚体，四聚体等。
依据聚合度的大小，通常将二至四聚体称为低聚体，而五聚体以上的称为高聚体。
从植物中提取原花色素的方法一般有两种，分别是用水抽提或用乙醇抽提。
其抽提物为低聚物，称之为低聚原花色素（OPC）。
原花色素具有很强的抗氧化作用，能清除人体内过剩的自由基，提高人体的免疫力，可作为新型的抗氧化剂用于医药、保健、食品等领域。
利用低聚原花色素溶于水的特点，用热水煮沸抽提原花色素，再用大孔吸附树脂吸附、洗脱得到原花色素。
D101树脂是一种球状、非极性交联聚合物吸附剂，具有相当大的比表面和适当的孔径，对皂甙类、黄酮类、生物碱等物质有特殊的选择性，适用于从水溶液中提取类似性质的有机物质。
原花色素（I）的4~8连接键很不稳定，易在酸作用下打开。
反应过程（以二聚原花色素为例）是：在质子进攻下单元C8（D）生成碳正离子（II），4~8键裂开，下部单元形成（-）-表儿茶素（III），上部单元成为碳正离子（IV），失去一个质子成为黄-3-烯-醇（V），在有氧条件下失去C2上的氢，被氧化成花色素（VI），反应还生成相应的醚（VII）。
若采用正丁醇溶剂可防止醚的形成。
（如下图所示）在一定浓度范围内，原花色素的量与光吸收值呈线性关系，利用比色法可测定样品中的原花色素含量。
但盐酸-正丁醇法受原花色素的结构影响较大，对于低聚度原花色素及儿茶素等单体反应不灵敏。
二、实验器材新鲜山楂，烧杯，玻璃层析柱，大孔吸附树脂D-101，具塞试管*9，移液枪，紫外分光光度计，水浴锅；三、实验试剂60%乙醇，95%乙醇，原花色素标准品(1.0mg/mL)，HCl-正丁醇，2%硫酸铁铵，2.0mol/L HCl；四、实验步骤Ⅰ原花色素的制备1、称取新鲜山楂10.0g，剪成块状，置入锥形瓶中，加入40.0mL蒸馏水，沸水浴30min，间期混匀。
天然产物化学复习思考题
第一章绪论:1、什么是天然产物？什么是天然产物化学？天然产物化学研究的内容主要是什么？试论研究天然产物化学的研究目的和意义。
答：（1）在化学学科内，天然产物专指由动物、植物、海洋生物和微生物体内分离出来的生物二次代谢产物及生物体内源性生理活性化合物。
天然产物化学以各类生物为研究对象，以有机化学为基础，以化学和物理方法为手段，研究天然产物中有效成分的提取、分离、结构、功能、生物合成、生物转化、化学合成与修饰及综合利用等内容的一门科学。
主要侧重研究次生代谢产物（主要是有效成分）的提取、分离、化学结构、性质、生物活性、生物合成及开发利用等。
天然产物化学研究的目的：从中获得医治严重危害人类健康疾病的防治药物、医用及农用抗菌素，开发高效低毒农药以及植物生长激素和其他具有经济价值的物质。
研究天然产物化学的意义：有助于从分子层面认识、开发利用和保护天然产物，通过化学合成、组织培养（细胞培养）、基因工程合成、微生物发酵等多种途径定向获得大量目标物，保障人类的健康，满足环境保护与持续发展的需要。
2天然产物的有效成分：从药理学和生物学角度看指具有生物活性的物质，这种物质在化学上能用分子式或结构式表示，并且具有一定的物理常数。
3天然产物的无效成分：天然产物中无生物活性的成分。
有效成分和无效成分的划分是相对的。
天然产物化学按化学结构分类有哪些类型？其各自的结构特点是什么？请举出各自的代表化合物1-2个。
答：（1）糖类和苷类。
结构特点：糖类：又称碳水化合物，是多羟基醛或酮的碳水化合物，一般为五元环状或六元环状。
苷类又称配糖体，是糖或糖的衍生物如氨基酸，糖醛酸等与另一类非糖物质通过糖的端基C原子连接而成的化合物实例：灵芝多糖（2）醌类结构特点：含两个双键的六元环状二酮结构包括苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌实例：蒽醌如大黄酸（天然色素、抗菌）。
（3）黄酮类结构特点：具有酚羟基的苯环通过中央三碳原子相互连接而成的一系列化合物实例：槲皮素、葛根素（4）苯丙素类结构特点：含一个或几个C3-C6单位的天然成分实例：香豆素、木脂素（5）萜类与挥发油结构特点：A.萜类:由甲戊二羟酸衍生而成的化合物，分子式符合(C5H8)nB.挥发油（精油）:是一类具有挥发性的油状液体的总称。
《植物天然产物开发》样题
结构式识别：槲皮素芦荟苷厚朴酚小檗碱乌本苷元纤维素多糖酶蛋白质淀粉多糖桔毒素聚戊酮糖咖啡酸苯丙酸芦丁酚苷紫杉醇环状二萜齐墩果酸五环三萜乌头碱生物碱单糖六碳糖填空：1.聚酰胺吸附色谱法原理为氢键吸附。
适用于分离酚类、醌类、羧酸类化合物。
2.甾体皂苷除本身药用外还可作为合成激素类药物的原料。
3.花色素分子呈离子形式存在，二氢黄酮因其分子的非平面型而强于黄酮。
4.大黄中主要游离的蒽醌类化合物有大黄酸、大黄酚、大黄素、芦荟大黄素、大黄素甲醚。
5.中药中提取的有效成分可作为先导化合物6.亲脂性溶剂提取生物碱时，若以氨水湿润再用氯仿提取可将亲脂性生物碱提取出来。
若用乙酸湿润后用氯仿可将强碱性生物碱留在原料中。
7.甘草流浸膏的溶血指数是1:4000，则甘草皂苷的含量是10%。
8.挥发油可吸收固体，如薄荷醇也可称薄荷脑。
9.黄芩根中提取出的黄酮类主要有效成分为黄芩苷，作用是抗菌消炎。
10.含蒽酮类的药材除大黄外，还有虎杖、芦荟、何首乌。
主要的生物活性是抗菌、抗癌、泻下。
11.植物中天然成分在溶剂中的溶解度与溶剂的极性有关，溶剂可分为水、亲水性有机溶剂、亲脂性有机溶剂。
12.天然成分的提取方法有溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、升华法。
13.苷类又称配糖体，是糖或糖的衍生物与另一类非糖物质通过糖的端基碳原子连接形成的化合物。
14.含木质素的重要有五味子、连翘。
15.中药虎杖属蒽醌，紫草属萘醌，丹参属菲醌。
16.黄酮类化合物多以苷形式存在。
17.青蒿素是过氧倍半萜，从青蒿中分离出抗疟疾有效成分。
18.挥发油存在于植物中，通过水蒸气蒸馏法蒸馏出的是挥发性油状液体。
19.皂苷产生溶血的原因是皂苷与胆甾醇结合成不溶性的混合物。
20.去乙酰毛花苷提出的苷商品名为西地兰。
选择题：1．化合物的生物合成途径为醋酸-丙二酸途径（ D ）。
A、甾体皂苷B、三萜皂苷C、生物碱类D、蒽醌类2．能使β-葡萄糖苷键水解的酶是（ B ）。
A、麦芽糖酶B、苦杏仁苷酶C、均可以D、均不可以3．黄酮苷元糖苷化后，苷元的苷化位移规律是（ B ）。
实验19植物组织中可溶性蛋白质含量的测定(精)
实验19植物组织中可溶性蛋白质含量的测定Ⅰ 考马斯亮蓝 G – 250 染色法一、原理考马斯亮蓝 G – 250 （ Coomassie brilliant blue ， G-250 ）法是利用蛋白质–染料结合的原理，定量地测定微量蛋白质浓度的快速、灵敏的方法。
考马斯亮蓝 G-250 存在着两种不同的颜色形式，红色和蓝色。
它和蛋白质通过范德瓦尔键结合，在一定蛋白质浓度范围内，蛋白质和染料结合符合比尔定律。
此染料与蛋白质结合后颜色由红色形式转变成蓝色形式，最大光吸收由 465 nm 变成 595 nm ，通过测定 595 nm 处光吸收的增加量可知与其结合蛋白质的量。
蛋白质和染料结合是一个很快的过程，约 2 min 即可反应完全，呈现最大光吸收，并可稳定 1 h ，之后，蛋白质–染料复合物发生聚合并沉淀出来。
此法灵敏度高（比 Lowry 法灵敏 4 倍），易于操作，干扰物质少，是一种比较好的定量法。
其缺点是在蛋白质含量很高时线性偏低，且不同来源蛋白质与色素结合状况有一定差异。
二、实验材料、试剂与仪器设备（一）实验材料植物材料。
（二）试剂1. 标准蛋白质溶液（ 100 μg ／ mL 牛血清白蛋白）：称取牛血清蛋白 25 mg ，加水溶解并定容至 100 mL ，吸取上述溶液 40 mL ，用蒸馏水稀释至 100 mL 即可。
2. 考马斯亮蓝试剂：称取 100 mg 考马斯亮蓝 G-250 ，溶于 50 mL 90 ％乙醇中，加入 100 mL 85 ％（ W ／ V ）的磷酸，再用蒸馏水定容到 1000 mL ，贮于棕色瓶中。
常温下可保存一个月。
（三）仪器设备分光光度计，离心机，研钵，烧杯，量瓶，移液管，试管等。
三、实验步骤1. 标准曲线的绘制取 6 支试管，按表 26–1 加入试剂，摇匀，向各管中加入 5 mL 考马斯亮蓝试剂，摇匀，并放置 5 min 左右，以 0 号试管为空白对照，在 595 nm 下比色测定吸光度。
花卉色素合成与花色变化机制
花卉色素合成与花色变化机制花卉作为自然界中的美丽存在，其色彩鲜艳丰富，给人们带来了无尽的欣赏和赏心悦目的感受。
然而，花朵的颜色并非天生就是如此美丽多彩，而是通过花卉色素的合成和花色变化机制来实现的。
本文将探讨花卉色素的合成过程以及影响花色变化的机制。
一、花卉色素的合成过程花卉色素的合成是通过复杂的生物化学反应来实现的。
其中，花卉色素主要由苯酮衍生物和苯丙氨酸衍生物两类合成途径。
苯酮衍生物合成途径包括乙酸途径、黄酮途径和黄酮异构酶途径；苯丙氨酸衍生物合成途径包括酪氨酸途径和酪氨酸类别途径。
1. 乙酸途径：乙酸途径主要是通过酶催化将乙酰辅酶A转化为苯丙酮酸，然后通过多个中间产物的转化，最终形成花卉色素。
2. 黄酮途径：黄酮途径是指通过乙酸途径产生的苯丙酮酸，进一步被酶催化以产生黄酮类，最终形成花卉色素。
3. 黄酮异构酶途径：黄酮异构酶途径是通过对黄酮类物质进行异构酶催化反应，最终形成花卉色素。
4. 酪氨酸途径：酪氨酸途径主要是通过酶催化将酪氨酸转化为还原酪胺酸，然后通过多个中间产物的转化，最终形成花卉色素。
5. 酪氨酸类别途径：酪氨酸类别途径是指通过酶催化将酪氨酸转化为另一类花卉色素的途径。
二、花色变化的机制花色变化是指花朵颜色的改变，在花卉色素的合成基础上，还受到其他因素的调控和影响。
1. 光照条件：光照是影响花色变化的重要因素之一。
光照可以直接影响花卉色素的合成速率和种类，不同波长的光照会导致不同颜色的花朵。
2. 水分供应：水分供应充足能够促进花色的饱满和艳丽，缺水则会导致花色的枯萎和暗淡。
3. 温度：温度也是影响花色变化的重要因素之一。
高温会促进花卉色素的合成和花色的鲜艳，而低温会使花色变得暗淡。
4. 土壤物质：土壤中的营养物质和无机盐对花卉色素的合成和花色的变化也有影响。
不同的土壤条件对花色的稳定性和鲜艳程度有不同的影响。
5. 植物激素：植物激素是调控植物生长和发育的重要分子，在花色变化中也起着关键的作用。
花色素实验
花色素的分离提取纯化实验一实验目的掌握花色素提取的方法（溶剂萃取法提取），了解做一个完整的实验需要具备哪些条件，探究肿柄菊花色素提取的最佳条件。
二实验原理花色素多存在于有色果皮和花中花色素是黄酮类物质，是多羟基的化合物，易溶于水等极性溶剂中，在植物细胞中多与糖类结合成花色素苷，花色素在偏酸性溶液中偏红，碱性溶液中偏蓝，花色素不稳定，易分解，具有还原性。
三实验试剂与器材器材：水浴锅，电炉，；冷冻干燥机，天平，研钵，分光光度计，旋转蒸发仪，离心机，移液管等玻璃仪器试剂：花色素标准样品，甲醇，0.1%HCl-95%乙醇（V/V=70：30）,无水乙醇，石油醚，氯仿，乙酸乙酯，HCl-正丁醇（浓HCl 5.0ml 加入正丁醇95.0ml，混合即可），2%硫酸铁铵（硫酸铁铵2.0g溶于2.0mol/mlHCl 100.0ml即可）。
新鲜花：扶桑花（大红花）肿柄菊四实验步骤（一）扶桑花花色素提取验证实验：1、原料预处理：取扶桑花，60o C烘干。
称取一定量干燥啊、样品，剪碎，加3倍左右的石油醚（沸程60~90o C），室温浸泡，以脱去脂质物质和叶绿素，过滤，将扶桑花样品自然晾干，挥发石油醚成分，备用。
2、花色素提取：提取剂为0.1%HCl-95%乙醇（V/V=70：30），料液比（m/V）为1:150，提取时间为30min，提取温度为60o C，提取次数2次，即提取剂分两次加入。
3、花色素纯化：粗提液加2倍左右的无水乙醇，沉淀除去色素粗提液中的蛋白质、多糖等杂质，上清液再用石油醚、氯仿、乙酸乙酯依次萃取，继续除去粗提液中的脂质、叶绿素和多酚等杂质，弃有机溶剂层。
4、花色素浓缩冻燥：提取液（水层）用旋转蒸发仪浓缩后，冷冻干燥，即为待测花色素样品。
5、花色素标准溶液配制（1.0mg/ml）：精确称取花色素标准样品10.0mg，用甲醇溶解，定容至10.0ml，备用。
6、花色素样品溶解：将分离得到的花色素样品，用甲醇溶解定容至25.0ml，试样浓度控制在1.0~3.0mg/ml。
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天然产物化学实验
植物原花色素与蛋白质的络合反应
一、实验目的：
本实验的目的是考察植物中不同原花色素的差异，并间接论证其与生物酶的结合性、生物膜的透过特性。
以进一步了解植物原花色素的特性。
二、实验原理：
植物原花色素与蛋白质结合能力的大小可用平衡渗析法
（Equilibrium Dialysis）、微比色
法（Microcalorimetry）、酶抑制法（Enzyme Intibition）、以及蛋白质沉淀法（Protein Precipitation）等方法测定[1]。
此外，紫外吸收-沉淀法[2]是研究植物多酚与蛋白质反应能力的一种简便、快速、有效的方法。
利用植物原花色素含有大量的活性酚羟基能与蛋白质分子上的羧基等发生络合反应。
依据分子大小差异、羟基量不同、以及分子量分布不同，它们的络合能力与反应强度不同。
依据这一原理。
实验利用不同的原花色素试样，配制成不同浓度，在不同pH条件下，与不同浓度的明胶发生络合反应。
然后通过高速离心，使与原花色素-明胶络合物沉降除去，测定上清夜中存留的原花色素含量以确定二者的反应能力。
依据朗伯-比尔定律[3]： A= εCL
对同种物质，由于ε与L相同，A与C成线性关系，测定反应前原花色素的A0值，再测定反应后离心液中原花色素的A1值，则原花色素与明胶反应沉淀的多少可用相对沉淀率求出：
R A=（A0- A1）/ A0×100%
R A值越大，沉淀越多，表明原花色素与明胶的结合越强。
三、材料、试剂与仪器：
3.1材料
3.2试剂：
1)、明胶蛋白质（10分子量）作为蛋白质代表物或模型化合物。
2)、磷酸盐缓冲液。
3.3仪器：
1)、高速离心机；2)、pH-3型酸度计；3)、紫外-可见分光光度计（带扫描）
4)、恒温水浴震荡器。
四、实验内容与方案：
4.1、预备实验
目的：探索有关反应条件如：（1）原花色素浓度、（2）明胶浓度、（2）最大吸收波长（λmax）以选取实验的较优条件。
方案：
4.2、正式实验
目的：用A组试样作材料，研究它们与明胶蛋白的络合反应的特性，重点考察分子量大小、酚羟基多少、类型与反应的关系。
方案：
五、结果与讨论：
请根据实验情况来进行讨论
六、结论：
请根据实验情况来下结论
七、参考文献
略。