大学化学, 2021, 36(10): 2107035-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202107035

 

剥丝抽茧话银杏

江敏玲, 尹守春,

Detailed Analysis of Ginkgo

Jiang Minling, Yin Shouchun,

通讯作者: 尹守春, Email: yinsc@hznu.edu.cn

收稿日期: 2021-07-7   接受日期: 2021-07-28  

基金资助: 第一批省级课程思政教学研究项目
杭州师范大学“高分子化学——线上线下混合式一流本科课程”建设项目
杭州师范大学“课程思政示范课堂”建设项目

Received: 2021-07-7   Accepted: 2021-07-28  

Abstract

In the form of debate contest and with the combination of real life, this article introduces the physiological activities and structural functions of ginkgolides and flavonoid from the aspects beneficial to human beings, while introduces structural functions and pathogenic mechanism of glycosides, ginkgolides and cyanosides.

Keywords: Ginkgo ; Active ingredient ; Medicinal value ; Toxicity

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本文引用格式

江敏玲, 尹守春. 剥丝抽茧话银杏. 大学化学[J], 2021, 36(10): 2107035-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202107035

Jiang Minling. Detailed Analysis of Ginkgo. University Chemistry[J], 2021, 36(10): 2107035-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202107035

镇上最大的医院里有一棵两人都环抱不过来的银杏树。夏天的时候,银杏树上的树叶郁郁葱葱;而秋天的时候,黄色的银杏落叶会铺满地面。由于银杏树具有调节气温的作用,夏天的时候,病人们都爱在树下聊天散步,用手触摸银杏树干还能有冰凉的感觉。在医院实习的医生小刘的办公室正对着银杏树,一抬头就能看到小扇子似的的银杏叶子。他时常在想,银杏树是我国古老的树种,它熬过了第四纪冰川运动,见证了恐龙的灭绝,被称为植物界的“活化石”。它不言不语地伫立在这世界上,却知微知彰,它看过岁月,看过雨雪,看过太多的人和事。那它生命的意义能被人们发现吗?随着时间长河的不断流动,科学家们也确实剥丝抽茧地逐渐认识到陪伴我们那么久的银杏蕴含的秘密。蛋白质、脂肪、碳水化合物、微量元素Ca、P、Fe及少量胡萝卜素和核黄素构成了银杏的种子,黑暗却又温暖湿润的泥土提供源源不断的能量促使它逐渐长大,长出富含银杏醇、谷街醇、莽草酸、黄酮类化合物、银杏内酯类、白果内酯等物质的银杏叶。随着银杏慢慢孕育能量,20多年的厚积薄发,才能结出富含独特成分的银杏内酯类、银杏黄酮类、白果蛋白、白果多糖类、银杏酚酸类、银杏醇的银杏果。这些关于银杏的秘密也白纸黑字地逐渐被解开,静静地等待人们去翻阅。

1 误食“双刃”白果——辩论赛的缘由

医院的银杏树下来了一帮人,二话不说就要砍树。小刘医生听闻,立马跑下去将他们拦住。许多病人和医生也紧随而出,询问发生了什么事。

带头的男士说:“我家明明吃了这个银杏果,就是白果,结果中毒了。一开始,我家小孩出现了发热、恶心呕吐、腹痛腹泻的现象;后来都神志昏迷不清了。我们一问才知道是因为吃了这棵树的果子。我们立即给他喂了蛋清,然后把他送到医院,及时进行了洗胃、洗肠导泻,注射生理盐水和葡萄糖溶液。通过及时稀释血液中毒素的浓度,并配合治疗脱水,孩子才脱离了危险。医生说正是因为吃了这个银杏果(即白果)才会这样的。这种害人的树为什么还要留着?我们把它砍了免得让它继续害人!”

一位老护士站出来平复男子的心情说道:“我们一般吃的白果仁和熟白果,都是种仁。你家小孩估计是吃了太多生白果才中毒的。吃10–50颗白果就可以引起中毒,但是这些毒素遇热后容易分解,所以白果煮熟或者炒熟以后,毒性会下降。生食银杏很大几率会引起中毒,为了预防白果中毒,不能吃生白果,家长一定要防止小孩子误食。”

“那生白果还是有毒啊。其他小孩子万一不知道,家长也没发现,这样的事情不就会再次发生吗?要留着这种树继续害人吗?”说完,该男子就要举起斧头往树上砍。

“等等!银杏树生长较慢,寿命极长,能长成这样雄伟的银杏树,肯定是有上百年啦。一棵银杏树从种下去到结出白果起码要二十几年。在民间有着‘公种而孙得食’的说法,因此人们也把它称为‘公孙树’。而且银杏树还有很高的观赏价值、经济价值和药用价值[1]。你二话不说就要砍它,只看到了它的不足,却没有看到它的优点。”小刘医生连忙将其拦住。

“那你倒是说说这棵破树能有什么优点!”

“银杏具有很高的药用价值。很多中医院都会种植银杏树,有些医院甚至把银杏树设计到院徽上,这都说明了银杏跟医药息息相关。”小刘医生尴尬地挠了挠头,“不过具体什么药用价值,我得回去仔细翻阅书籍才能告诉你。”

“我看你就是随便胡扯一下,想打发我走吧!”

老护士见大家争论不下,她急中生智,赶紧缓和气氛道:“都别吵了,你们看这样行不行?我们下周举办一次友谊辩论赛,就讨论银杏对于人来说,到底是利大于弊还是弊大于利?给你们一周时间准备,刚好也可以让大家重新认识一下银杏树,怎么样?当然,友谊第一,比赛第二,大家不要伤了和气。”

两人互相看了一下对方,点了点头。

2 唇枪舌战——辩论进行时

一周后,医院的银杏树下,如期开展了关于“银杏树的存在是利大于弊还是弊大于利”的辩论赛。老护士清了清嗓子,“各位观众大家下午好,今天我很荣幸担任这次比赛的主持人。我们今天辩论的题目是‘银杏树的存在是利大于弊还是弊大于利’。正方是医院的小刘同志等人,他们的观点是银杏树的存在利大于弊;反方是明明爸爸及其亲属等人,他们的观点是银杏树的存在弊大于利。首先请正方一辩进行陈词。”

正方一辩:“银杏作为植物界的活化石,至今已有几亿年的历史了,是裸子植物中的老前辈。今天我们就不过多赘述它的生态、艺术和经济价值了。我们将主要从白果的食用、医药价值来证明银杏树的存在利大于弊。

众所周知,银杏从叶到果,都具有很大的食用和医用价值。银杏果又被称为白果,由外种皮、中种皮、内种皮和种仁组成。我们一般吃的白果仁和熟白果,都是除去肉质的外种皮和坚硬的中种皮后的种仁。银杏果因具有独特的活性成分(如银杏黄酮类、银杏内酯类、白果蛋白、白果多糖类等)而常被用于保健品。银杏果的每个活性成分都有自己独特的作用,对人体健康都有很大的益处。下面我将从银杏内酯、银杏黄酮等物质来简单介绍一下银杏带来的好处。

在人类不断的探索研究中,目前已经明确的银杏内酯结构有:银杏内酯A、银杏内酯B、银杏内酯C、银杏内酯M、银杏内酯J。它们都是二萜内酯,由图 1可以看出它们仅仅含有的羟基数目和连接的位置略有不同。而白果内酯是银杏中唯一发现的倍半萜内酯,跟银杏内酯并不是同一种物质[2]

图1

图1   白果内酯和银杏内酯的结构式


银杏内酯能够特异性抑制血小板活化因子(PAF)受体,即阻止血小板聚集、抑制血栓形成,进而起到保护心脑血管和延缓动脉硬化等作用。此外,还能起到很好的抗炎、抗过敏、抑制神经细胞凋亡等效果。银杏内酯的化学结构决定了它是最有应用前景的天然PAF受体拮抗剂。如图 1所示,研究人员对比结构发现,当结构中羟基数目增多,或者R3是羟基时,银杏内酯对PAF的拮抗活性会减弱;而当R2为羟基且R3为氢原子时,银杏内酯对PAF的拮抗活性会显著增强[3],因此对PAF产生的拮抗作用最强的是银杏内酯B。正基于此,广大研究者对银杏内酯B的机理研究也最为广泛[4]

从银杏叶果中提取的重要活性成分之一——银杏黄酮类化合物,主要以黄酮苷的形式存在,如双黄酮、单黄酮、儿茶素等(图 2)。银杏黄酮的药用价值与银杏内酯有些类似,也能够起到预防血栓形成的作用,并通过阻止血小板聚集来扩张血管,提高血液流量,起到改善脑血管中血液循环的作用。银杏黄酮还可以提高高密度脂蛋白(HDL)的含量,降低血液粘度、血浆胆固醇的含量,从而有效防治心脑血管等疾病,对治疗老年痴呆有一定帮助。因此,老年人吃适量白果是有益身体健康的[5]。银杏黄酮还具有较好的抗氧化能力,它能通过抑制氧化酶的形成,进一步抑制自由基的产生,清除体内正常细胞产生的部分过氧化物和自由基。所以女士们用的护肤品很多都含有银杏黄酮类物质,能起到帮助皮肤抗衰老的效果。最后,银杏黄酮还能帮助促进肝脏的脂肪代谢,对调节血糖、增强机体的胰岛素敏感性也有一定作用。

图2

图2   银杏黄酮类化合物的结构式


此外,白果多糖具有很强的抗病毒活性,也有很好的抑菌效果。白果蛋白还具有一定的抗氧化、清除自由基、抗菌等功效[6]。以上都说明银杏树的存在利大于弊,并且带来的药用价值极高。”

“正方一辩的演讲非常精彩,那反方又有怎样独到的见解呢?接下来,我们有请反方一辩进行陈词。”

反方一辩:“银杏果含有氰苷、银杏醇、银杏酚酸类等有毒物质,生食或熟食过量的银杏果就会导致中毒。然而很多人不清楚安全食用量,很容易摄入过多导致中毒。中毒情况因人而异,症状轻微者仅表现为全身不适、嗜睡;而中毒严重的则会呕吐、抽搐、嘴唇青紫、呼吸困难等,处理不当还会危及生命。现在就让我来介绍一下它们的危害。

银杏酚酸类物质即银杏酸和银杏酚,其主要存在于银杏果的外种皮和银杏叶中,但种仁中也含有少量。研究发现银杏果的外种皮中银杏酸含量最高为28.78 mg∙g−1,而种仁中只有0.116 mg∙g−1。那么银杏酚酸为什么会对人类造成伤害呢?这还需从它的结构来看。

银杏酸是长侧链烃基取代的水杨酸衍生物。根据取代烃基的长度及饱和度的差异,可将银杏酸单体分为白果酸、氢化白果酸、氢化白果亚酸、白果新酸等(图 3)。如果银杏酸去掉羧基,就可以变成为白果酚,白果二酚也称氢化白果二酚(图 3)。

图3

图3   银杏酚酸类的结构式


从上述结构可以看出,白果酚的结构和漆树中所含的致敏物质漆酚相类似(图 4),该结构是致敏的根本原因。随着烃基上的双键数目增多,其不饱和度越高,越易致敏[7]。相关研究推测银杏酚酸能够抑制酶的活性,从而影响人体器官的功能和代谢,最终表现为对白果的过敏症状(呕吐抽搐、腹痛、腹泻、思维模糊、昏迷、呼吸困难等)。这可能是因为酚官能团会与酶系统发生反应,也可能是因为这些分子具有两亲性,亲水的基团羟基、羧基和亲脂的基团烷烃链,能与细胞膜结合,具有细胞毒性,甚至具有神经毒作用[8]。银杏酸还会引起严重的炎症反应,接触肉质外皮或者核仁可能发生接触性皮炎,也可能在接触后出现过敏性皮炎,甚至严重的还会发生皮肤溃烂的现象。小孩子皮肤娇嫩,更容易发生接触性皮炎[9]

图4

图4   漆酚的结构式


种仁中含有微量的氰甙,即具有α-羟基腈的苷。氰甙本身无毒,很容易被稀酸或者酶水解产生不稳定的苷元α-羟基腈,且立即分解成具有强毒性的氢氰酸(HCN)。HCN沸点只有26 ℃,极易挥发散失。因此,白果一般炒熟食用就是利用高温减少其毒性。但是每年还是会有很多人不知道这些,生食白果而中毒的情况时常发生。然而针对银杏酸导致的毒副作用(如致敏性、致突变、神经毒性),目前还缺乏针对性的治疗手段。以上这些都说明了银杏果带来的危害不可小觑。”

“下面我们进入到自由攻辩环节。由反方首先进行提问,正方进行回答并反问,时间为5 min。”

反方二辩:“正方一辩说我们吃的银杏主要是种仁,但是银杏种仁中的胚和子叶还是含有银杏酚酸类有毒物质,而且对白果进行加工生产的很多厂家并不能完全将银杏酸控制在5−10 mg∙kg−1这样一个安全的范围内。就这一点来说,你放心让你家的小孩和老人食用你所说的含丰富营养物质和多种功能的白果吗?”

正方二辩:“正是意识到种仁的胚和子叶中有银杏酚酸类对人体不好的物质,我们在食用的时候可以先剔除这部分,或者可以通过炮制的方法降低其毒性。早在古代,人们就利用蒸法、煨法、炒法、浸法等以降低白果毒性而进行食用。当今,人们既可以通过先炒再去壳,也可以先去壳再蒸炒,或者通过进行蜜制等方法来制作可食用的白果。研究发现炮制后的银杏酚酸类和氢氰酸等成分大幅度减少,有较好的减毒效果[10]。对于白果减毒的研究目前也还在如火如荼地进行呢!”

正方三辩:“反方一辩中提到,银杏外种皮含有较多的对人造成危害的银杏酚酸类物质,在对银杏进行加工的时候,外种皮通常是被作为废物而丢弃。然而目前也有很多学者将富含银杏酚酸的外种皮运用到制作农药防治农业害虫上,可以变废为宝制作成无公害农药[11]。这难道不能说明它也有益处吗?对人体有一定伤害的物质,难道就不能在其他方面发光发热吗?

说到这,我不得不为银杏酸喊冤。换个角度考虑,银杏酸具有细胞毒性,那它可以作为一种抗肿瘤的潜在药物。已有很多研究证明了银杏酸可以抑制肿瘤的生长增殖、侵袭转移,可以阻碍细胞周期并诱导细胞凋亡,从而抗肿瘤效果明显[12]。除了抗肿瘤,银杏酸还有抗病毒作用、抑制杀菌的作用,对柯萨奇B3病毒、人体免疫缺陷病毒(HIV)、巨大芽孢杆菌等都有很好的抑制作用。这些不更说明了你认为的对人有害的银杏酸其实也可以帮助人类吗?”

反方三辩:“我们先前提到的银杏酚酸类针对于人体的危害确实是存在的。就算是经过减毒后的白果,还是会含有微量的银杏酸酚类物质,无法做到完全剔除,依然存在潜在的危害。虽然银杏酸可以作为农药防治害虫,但是若未清洗干净,还是会对人体有伤害。另外,银杏酸在作为抗肿瘤的潜在药物时,是否考虑过其具有潜在肝肾毒性?研究发现银杏酸C15:1会引起许多代谢紊乱,引起肝损伤[13]。用银杏酸来治疗癌症,是不是伤敌一千、自损八百呢?”

正方三辩:“对于银杏酸抗癌的研究近几年才刚开始,还正在不断发展。世上没有哪一款药物一出来就百分百完美的,都是需要不断改进的。因此,我们不能否认其在抗癌方面的作用。银杏酸作为一种潜在抗癌药物,具有很好的研究价值和研发潜力,值得广大研究者进行研究。

对方辩友,相信你生活中应该能经常见到银杏,银杏的副产品也充斥着我们的生活。例如:银杏干果、银杏淡斑美容护肤品、银杏酒、银杏茶等。它能带动一方经济的增长,这些优点不都说明了银杏对于人们来说利大于弊吗!”

反方二辩:“银杏确实能给人们带来利益,但是跟人的健康相比,银杏的弊显得更大于利。以银杏茶来说,它是以银杏叶为原料直接制成的产品。与银杏叶提取物制品不同,我们目前还不能有效地控制其中有毒成分的含量。喜欢喝茶的人大多为年长者,万一中毒,危害更大。更为严重的是针对银杏酸导致的毒副作用,目前还缺乏针对性的治疗手段。”

正方二辩:“银杏叶制作的银杏茶中含有丰富的银杏内酯、黄酮类化合物,其优点上述都已经详细说过,所以很多中老年人喝一点银杏茶其实对身体还是有好处的。同时,在银杏茶制作过程中,一般有毒物质会大量减少。适量的氢氰酸有助于镇咳平喘,因此含有少量氢氰酸的苦杏仁可作为一种良好的中药材[14]。银杏茶只要不是生茶;只要不要一次性喝太多,对老年人的身体健康来说还是很有帮助的!”

正方三辩:“对方辩友,抛开剂量谈毒性是不对的。有些食物和毒物之间也仅仅是剂量的差别。只要我们好好对其进行研究,加以利用,那它就是能帮助我们的良药。”

主持人:“时间到,经过精彩的自由辩论,大家一定对银杏有了更深刻的认识!那比赛的最终胜利方是谁呢?现在我们让观众进行投票,选出今天的最佳表现队伍。”观众席中爆发一阵热烈的掌声,大家七嘴八舌地讨论起来。

3 握手言和——拉下帷幕

观众开始陆陆续续进行投票,护士长乘着这段空隙说道:“在工作人员进行计票的过程中,我们来采访几位观众的感受如何?有没有自告奋勇上来讲一讲的?”

观众甲:“今天这场辩论真地很有趣。我了解到了很多关于银杏的事情,有时候甚至想拿笔记一记。遗憾的是今天没带。下次再有这种辩论赛,我一定还要来听。不仅增长见识,还能防止生活中误食东西嘞。大家说我说得对不对!”

观众乙:“我非常赞同前一位朋友所说的,我觉得通过这种方式去了解我们不懂的却又与我们生活息息相关的事物,非常有趣。今天双方的表现都非常精彩,很全面地带我们认识了银杏。也让我们知道很多时候,我们要用辩证的眼光来看待事物。”

老护士:“大家说得都非常有道理。下面我来公布一下比赛的结果,优胜方是正方!大家热烈鼓掌。”

明明爸爸:“这场辩论赛,我查阅了很多关于银杏的资料,也了解到了它的好处。作为反方虽然输了,但是我也收获了很多。也希望听到这场辩论的朋友们能了解到它的好处和坏处。还有就是白果虽好,但是也不要多食。”

小刘医生:“明明爸爸有这个担心是很正常的,我们真是不辩不相识。您看,我们在银杏树上竖一块牌子,把我们今天辩论内容的要点和食用银杏的注意事项写上去,以提醒大家。你看怎么样?”

明明爸爸激动地点了点头。两人握手言和,相视而笑。

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