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獨一無二

銀杏及其成分

目前,全世界只有一種銀杏,一科一屬一種,沒有任何形態與其相近的品系,在植物分類上獨佔一席。

目前,尚未發現有任何一種生物含有和銀杏內酯相類似的成分,這種二帖類化合物在各類天然物中自成一群。

銀杏出現於侏儸紀之前,重生於被原子彈炸毀的土地上,散見於文學、藝術作品之中,醫書、藥典少不了它,中、西藥房看得見它,宴席料理也愛用它,在某些國家的公園或路旁,銀杏是美化環境的路樹,對了,如果您是卡通「名偵探柯南」的忠實觀眾的話,應該記得它也曾是工藤新一推理破案的重要線索。

關於銀杏的介紹已有很多資料可茲參考,其中刊載於康健雜誌上的「銀杏的故事」寫得相當清楚,不妨先去看看,在這裡以介紹化合物的結構為主。

(註:該文提到EGb761,把它描述成是一種物質,意思說EGb761是銀杏所含的一種化學成分,這點是錯誤的,EGb是拉丁文Extractum Ginkgo bilobae開頭字母的縮寫,即銀杏萃取物之意,761是代號。EGb761是精心處理過的銀杏葉萃取液,內含銀杏內酯及黃酮類成分,絕對是個混合物,而不是純物質。)

簡介銀杏

銀杏的學名是Ginkgo biloba L.,一般常會不小心把字母 k給遺漏,而這個名字卻是因為一時筆誤而產生,原來歐洲學者在把日文「銀杏」音譯成ginkyo時竟把y寫成了g,成了ginkgo,後來的分類學家不知有錯,直接用以作為植物學名,成為一個新的名詞,就這樣用了二百多年![事實上這是個誤會,請見文末附記。]

銀杏擁有強韌的生命力,它出現在地球的時期比恐龍還早,而在恐龍滅絕多時的今日仍活得好好的,因此有「活化石」之稱,但原本大約有十種,如今只剩下一種。

因機緣而獲得研究材料

銀杏如此稀珍,保護都來不及了,怎能為研究其化學成分而把它砍下呢?Nakanishi參與了最早的研究計畫 ,材料的取得來自機緣,話說在1960年代某年某月的某一天,許多銀杏樹在颱風侵襲後毀損,研究人員因此獲准得到五棵直徑約三十公分的銀杏,並自100公斤的根皮得到迄今仍獨一無二的天然物---銀杏內酯。

銀杏內酯

下圖是銀杏內酯的化學結構,相當複雜。

(說明:以上五個化合物均具有相同的骨架,差別在於三個取代基R1, R2及R3。如果只有R1是羥基OH,其他為氫H的話,叫作ginkgolide A或簡稱為GA;如果三個都是羥基,叫作ginkgolide C或GC;三個之中有兩個是羥基,一個是氫,共有三種組合方式:羥基在R1R2者為GB,在R1R3者為GJ,在R2R3者為GM。)

一般在命名天然物時會把結構相近者依英文字母順序排列,銀杏內酯的前三個就是如此,分別是ginkgolide A, B, C,但另外兩個不是D, E,而是J, M,易讓人誤以為銀杏內酯已從A排到M共13個同類型化合物,而事實上只有五個,J和M是另有意義的。

ginkgolide M和ginkgolide A, B, C都是由Nakanishi研究群發現並定出化學結構,從100公斤根皮得到10克GA,10克GB,20克GC及0.2克GM,含量各佔100, 100, 200及2 ppm,GM的含量極微,代號M的含意就是「minor(微量)」。

J是以發現者姓氏第一個字母來命名,他的名字是Jaggy,在Nakanishi他們發表銀杏內酯結構約20年後才為這個家族添了新成員。

時至今日,不但沒有在其他植物發現銀杏內酯,連相同骨架的成分都不曾出現過,因此不論從植物分類或化學成分的觀點來看,銀杏可真是「獨一無二」啊!

化繁為簡

去掉結構式中的氧原子,可讓銀杏內酯看起來簡單一些,成為一個20個碳的骨架,如下圖:

此結構以兩個共一頂點、以螺旋方式 (spiro) 相接的五員環為主,環中各有兩個碳外接取代基,左邊五員環在3號及4號碳上分別接了異丙基 (isopropyl group)及甲基,右邊五員環在9號碳上接了乙基及甲基,在8號碳上接了三級丁基 (tert-butyl group),三級丁基在天然物是很少見的,似乎僅見於銀杏的帖類成分。

銀杏內酯的生合成

沒錯,銀杏內酯在成分歸類上是屬於二帖類,共有20個碳,Nakanishi研究群曾探討其生合成路徑如下:

entpimaradienone 是植物中常見的二帖類化合物,形成陽離子後,3號碳上的甲基位移至14號碳上,15號碳被氧化成酸;連結4號及6號碳的單鍵移位成連結5號及6號碳,使六環縮為五環;17號碳與羰基相連的單鍵斷裂,六環打開,結果如下:

此時的六環與五環已經是螺旋連結,接下來3-13單鍵位移成3-4單鍵,六環縮為五環,13號碳並進一步氧化成酸,且2-3單鍵變為雙鍵,左半部「變身」完成。在此同時,17-19雙鍵移至8-17位置,最右邊的醛基也變為酸基。如下圖:

接著右上方的羧酸脫去,少掉一個碳,但另自外頭抓個碳回來,接在17號碳上,形成天然界罕見的三級丁基,整個骨架完成。如下圖:

生理活性及銀杏製劑

銀杏內酯具有苦味,也有昆蟲拒食活性,(咦!這不都是這個網站先前所介紹的主題嗎?沒錯,前後呼應嘛........嗯......其實只是巧合);化學性質相當安定,即使用硝酸煮過都不會變質;具有抵抗血小板活化因子的作用;可以抑制細菌生長......不勝枚舉。

銀杏葉製劑被描述成仙丹妙藥,可以改善記憶力,防止老年痴呆症,治療心血管疾病,提升免疫力,抗老化,抗癌,治肝病,修復腸胃道潰瘍……幾乎能治百病。不過,以上宣稱多半只是動物實驗結果,不可冒然信之,否則後果自行負責 (一副政府官員的嘴臉)。

前面提到的EGb761是一種標準製劑,其成分含量是經過控制的,例如銀杏內酯佔 6% (bilobalide佔2.9%,GA, GB, GC合佔3.1%),黃酮配醣體佔 24%,這樣做可以保證其品質及療效,個人覺得相當科學,它融合了中醫的複方觀念及西醫的藥劑製法,做成一瓶瓶看起來像「愛肝口服液」的東西,更棒的是它採用植物的葉子而不是根皮,把無用的落葉製成了保健湯藥。

其它成分

已知的銀杏成分不下百種,大致可分成幾類:長鏈化合物、生物鹼、黃酮類、倍半帖類 (前述bilobalide就是其中之一)、二帖類 及C6-Cn類, n=13, 15, 17。在此不再詳述。(或是下回分解)

結語

銀杏真是不得了,在地球上持續存在了兩億多年,是古董,是寶貝。如今,它又是救命強身的仙藥,相關研究多如過江之鯽,令人納悶的是,銀杏內酯真的只有bilobalide, GA, GB, GC, GJ和GM嗎?不會吧!

參考文獻

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  2. Hori, T.; Ridge, R. W.; Tulecke, W.; Del Tredici, P.; Trémouillaux-Guiller, J.; Tobe, H. (Eds.) Ginkgo Biloba, a global treasure: from biology to medicine Springer-Verlag: Tokyo, 1997.
  3. Nakanishi, K.; Goto, T.; Itô, S.; Natori, S.; Nozoe, S. (Eds.) Natural Products Chemistry, Kodansha:Tokyo, Vol.1,1974, pp295-300.
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  7. Antifeedant activities of Ginkgo biloba L. components against the larva of Pieris rapae crucivora CA, 106:133761c.
  8. Tebonin 產品說明書。

2000, 2, 12.

[附記]
ginkgo並非ginkyo之誤寫,原譯者Kaempfer是很慎重地做出這樣的音譯,在當時應是大家都不會覺得奇怪的,可能也都覺得並無不妥,只是語言隨著時間而改變,200多年的演變產生了隔閡。

在上附參考文獻2的396頁有一個章節針對此事做了詳細的說明,結論如上所述,整個問題出在發音。在1712那個年代尚無嚴密及統一的記音方式,加上譯者說的是北德地方的方言,所以把現在記為yYahoo, yes所發的音均記為g,因此ginkgo用現在的記音方式可以寫成yinkyo,這麼一來解決了kgo的發音難題,也和中文對「銀杏」二字的發音較接近,最起碼「銀」的發音是相同的。2000. 2. 13.

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