「黄精多糖的研究进展」.doc

黄精多糖的研究进展摘 要黄精为百合科植物属滇黄精Polygonatum kingianum Coll. et Hemsl、黄精Polygonatum sibiricum Red. 或多花黄精Polygonatum cyrtonema Hua 的干燥根茎，是药食同源的一种名贵中草药。多糖是黄精中重要的一种化学成分，本文系统地收集并整理了有关黄精多糖研究进展的文献资料,对黄精多糖的化学成分、含量测定方法及其提取工艺和药理临床作用进行了简要的分析和阐述。关键词：黄精多糖；化学成分；含量测定；提取工艺；药理临床应用。Research Progress of Polygonatum sibiricum PolysaccharidesAbstract:Polygonatum is a dry rhizome of Liliaceae.It has Polygonatum kingianum Coll. et Hemsl,Polygonatum sibiricum Red. and Polygonatum cyrtonema Hua.It is a valuable herbal medicine homologous. In this paper the recent research of Chinese scholars on the composition,methods of content determination methods of extraction, main features of Polygonatum sibiricum polysaccharides and other aspects were analyzed and summarized, and the research prospect of Polygonatum sibiricum polysaccharides was also looked forward to. Key words:Polygonatum sibiricum Polysaccharide;Chemical composition;Determination of content;Extraction process;Pharmacological clinical application.引 言黄精为百合科植物属滇黄精Polygonatum kingianum Coll. et Hemsl、黄精Polygonatum sibiricum Red. 或多花黄精Polygonatum cyrtonema Hua 的干燥根茎。按形状不同，习称“大黄精”、“鸡头黄精”、“姜形黄精”。春、秋二季采挖，除去根须，洗净，置沸水中略烫或蒸至透心，干燥1。泰山黄精，又称老虎姜、黄芝、鸡头参等，性甘、平，归脾、肺、肾经，具有补气养阴、健脾润肺、抗菌、抗衰老、强精力的功效，主要用于滋补养身、脾胃虚弱、口干食少、精血不足等症；万用黄精浸膏可治疗脚癣。现代医学研究证明，黄精具有降血糖、降血脂、改善心血管功能、增强免疫力和抑制肿瘤等作用2。黄精属植物在全球分布范围很广，据统计全球大约有40多种黄精属植物，在中国越有31种，分布于全国各地3,但在河北、内蒙古、陕西等地分布集中。而泰山黄精分布于山东省境内的泰沂山区，主要分布在泰山、沂蒙山的荫坡、石壁、杂草丛或者是树下的岩石缝隙，尤其是以泰山风景区生长的黄精和多花黄精材质机理为佳，深受国内外学者关注。自20世纪80年代以来，国内外广大学者对黄精的化学成分进行了深入研究，研究发现了多种化学成分，其中主要包括多糖、三萜、甾体皂苷、木脂素、生物碱、黄酮及挥发油等，多糖和甾体皂苷类成分在黄精中含量最大，是最主要药效成分。药理活性方面，黄精在抗衰老、调节免疫力、调血脂、改善记忆力、抗肿瘤、抗菌等方面显示出潜在的药用价值4。在查阅收集相关文献的基础上，综述近年来黄精多糖的研究进展，旨在为相关研究提供理论借鉴。1 黄精多糖的化学成分多糖是由单糖缩合成的一种多聚物，广泛的分布在自然界中，是一类重要的生物活性物质。黄精多糖溶于水，不溶于高浓度的乙醇、丙酮等有机溶剂。可与硫酸苯酚、硫酸蒽酮发生显色反应。黄精多糖是由黄精块状根茎中提取出来的具有多种生物活性且结构相对复杂的植物多糖。由于黄精的品种、产地以及多糖的提取方式不同，所以不同品种的黄精多糖在化学组成结构、单糖的种类以及相对分子质量等理化指标上有着明显的差异。不同材料中所提取的黄精多糖含量不同，新鲜黄精中多糖含量最高，炮制后的黄精多糖含量最低。张庭廷5等通过对九华山的多花黄精多糖的分级提取以及化学结构的研究，发现其黄精多糖属于杂多糖，其相对分子量为8912，组成为果糖：葡萄糖=8.7:1。内蒙古野生黄精多糖是由单一果糖组成的相对分子质量为7073 Da的同多糖6；滇黄精多糖主要由葡萄糖组成，单糖间以(1，4) 糖苷键进行链接，相对分子质量为8100Da7。而吴群绒8等通过实验，从滇黄精中分离得到滇黄精多糖I(PKP I) ，这是首次从滇黄精中提取分离出的一种新多糖。通过以上结果表明，多花黄精，黄精，滇黄精3个品种所含的多糖的组成存在显著差异。王坤等9采用多种方法对不同提取条件下多花黄精多糖的单糖组成、含量等进行测定分析，从中得到多花黄精多糖PCP1，PCP2，PCP3，PCP4，PCP55个样品，其相对分子质量分别为2010，38600,42600,34300和24100Da，且均含有一定量的阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖和半乳糖醛酸，以及少量的木糖和葡萄糖醛酸; 水提样品中半乳糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖醛酸相对含量较高。黄精材料中的多糖与其他材料中的多糖还存在着明显差异。林勤保等10人采用高效液相色谱法，研究分析了大枣多糖的单糖组成结果表明大枣中性多糖的单糖组成为L-阿拉伯糖，D-半乳糖和D-葡萄糖; 酸性多糖的单糖组成为L-鼠李糖，L-阿拉伯糖，D-半乳糖，D-甘露糖和D-半乳糖醛酸。而绿茶多糖相对分子质量为91000，由半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖、葡萄糖、岩藻糖组成，物质的量比为2.43：1.04:1.00：0.62：0.23；乌龙茶多糖相对分子质量为107000，由葡萄糖、半乳糖、岩藻糖、阿拉伯糖、木糖组成，其单糖组成比为44.20:41.99:6.08:5.52:2.2111。 2 黄精多糖的含量测定方法 黄精多糖含量的测定常采用的方法是蒽酮-硫酸比色法、苯酚-硫酸法、红外光谱定量分析法以及DNS法。目前测量黄精多糖最主要采用的蒽酮-硫酸比色法、苯酚-硫酸法。其原理是根据多糖在硫酸的作用下水解成单糖分子，并迅速脱水生成糖醛衍生物，再将其与苯酚或蒽酮缩合成有色化合物，在适当波长下和一定浓度范围内，吸收值与糖浓度呈线性关系，从而测定其含量。蒽酮-硫酸法的主要测定方法为取经105干燥至恒重的无水葡萄糖对照品33mg，精密称定，置100ml量瓶中，加水溶解并稀释至刻度，摇匀，即得（每ml中含无水葡萄糖0.33mg）。精密量取对照品溶液0ml/0.1ml/0.2ml/0.3ml/0.4ml/0.5ml/0.6ml于10ml具塞刻度试管中，各加水至2ml摇匀，在冰水浴中缓缓滴加化0.2蒽酮硫酸溶液至刻度，混匀，放冷后置水浴中保温10分钟，取出，立即置冰水浴中冷却10分钟，取出，以相应的试剂为空白，照紫外可见分光光度法（通则），在582nm的波长处测定吸光度，吸光度为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。取60干燥至恒重的黄精样品细粉0.25g精密称定，置圆底烧瓶中，加80己醇150ml置水浴中回流小时，趁热过滤，残渣用80热乙醇洗涂次，每次10ml，将残渣及滤纸置烧瓶中加水150ml，置沸水浴中回流1小时，趁热滤过，残渣及烧瓶用热水洗涂次，每次10ml，合并滤液与洗液，放冷，转移至250ml容量瓶中，加水至刻度，摇匀。精密量取供试品溶液1ml置20ml具塞干燥试管中，照标准曲线的制备项下的方法，自加水至2ml起，依法测定吸光度，从标准曲线上读出供试品溶液中含无水葡萄糖的重量（mg）。计算即得。本品按干燥品计算，含黄精多糖无水葡萄糖计，不得少于12.5。周斌12等在对九华山地区黄精多糖含量的研究中，使用蒽酮硫酸比色法测定黄精中多糖含量。以葡萄糖为对照品，通过此方法在最大波长为620nm处测得吸光度，带入回归曲线方程，结果3批样品中多糖含量分别为136.45/137.45/137.42mg/g。测定结果表明: 该法具有操作简单快速、灵敏准确的优点。 苯酚-硫酸法的主要测定方法为称取样品0.2g-0.1g于50ml具塞离心管中。先用5ml水浸润样品，缓慢加入20ml无水乙醇，同时使用涡旋振荡器震摇，使混合均匀，放在超声波提取器中超声提取30min。提取结束后，于4000r/min离心10min，弃去上清液。不溶物用10ml80乙醇溶液洗涤、离心。用水将上述不溶物转移到烧瓶中，加入50ml水，于120W超声提取30min,重复两次。冷却至室温，过滤，将上清液转移至200ml容量瓶中，残渣洗涤2-3次，洗涤液转至容量瓶中，加水定容。再分别吸取0/0.2/0.4/0.6/0.8/1.0ml的标准葡萄糖溶液置于20ml具塞比色管中，用蒸馏水补至1.0ml。向试液中加入1.0ml 5苯酚溶液，然后快速加入5.0ml硫酸，静置10min。使用漩涡振荡器使反应液充分混合，然后将试管放置于30水浴反应20min，490nm测吸光度。以葡萄糖质量浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，指定标准曲线。吸取1.00ml样品测定液于20ml具塞试管中，按照上述标准曲线的制作方法测定吸光度。用该法测定黄精总多糖含量，快速准确，稳定可靠，可作为黄精总多糖含量测定方法。3 黄精多糖的提取工艺查阅相关文献得知，植物多糖因实验材料及目的不同，所选择的提取方法也会有所不同。常用的多糖提取方法可以分为三大类：溶剂法、酶解法以及物理强化法。溶剂法包括水提醇沉法、酸提法、碱提法。酶解法包括单一酶解法和复合酶解法。而物理强化法主要有微波辅助提取法、超声波辅助提取法、高压脉冲法等。而目前用于黄精多糖提取分离方法有水煎煮法、碱提法、酶解法、微波辅助提取法、超声波提取法。3.1 水煎煮法水提法是提取分离黄精多糖的传统方法，其主要影响因素较多有提取温度、提取次数、提取时间和溶剂倍数等。陈刚13等利用响应面分析法对在单因素实验基础上选取的料液比、提取温度和提取时间三个主要因素，以黄精多糖提取率为响应值，得出最佳工艺条件为料液比是21.5:1，在73.5下，提取2.5h，其实际提取率可达12.25，比单因素实验最高提取率高出10.6。王冬梅14等采用水提醇沉法通过正交试验对秦岭卷叶黄精(Ploygonatum cirrhifolium) 多糖提取工艺进行研究，提取的最佳工艺为: 提取时间为2h，提取温度为80 ，液料比为1:25。孙庭阁15等采用正交实验比较了不同的提取次数、提取温度、浸提时间、固液比对泰山黄精多糖提取率的影响，结果实验表明影响多糖收率的顺序为：提取温度固液比提取次数时间，得出最佳工艺为温度为80，固液比1:15，提取次数2次，时间120min。梁引库16通过水提醇沉法提取黄精多糖，结果表明，固料比1:15，提取温度90 ，提取时间4h，提取一次黄精多糖的得率可达3.2248。3.2 碱提法碱液有助于解除植物细胞壁分子间的化学和物理作用。碱提法通过碱液破坏细胞壁的作用使得有效成分溶出细胞，达到提取多糖的效果。有些多糖在碱液中有更高的提取率，尤其是提取含有糖酸酸的多糖17。赵瑞萌18等人采用正交实验优化了碱法提取黄精多糖的工艺流程，结果研究表明，提取条件对多糖收率影响顺序为：药材粒度碱液浓度固液比。最佳工艺为药材粒度为60目，碱液为3NaOH溶液，固液比为1:15。3.3 酶解法植物细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶质等物质构成的致密结构。酶解法是通过相应的酶破坏细胞壁的结构，产生局部的坍塌、溶解、疏松，减少溶剂提取时来自细胞壁和细胞间质的阻力，加快有效成分溶出细胞的速率，提高提取效率，缩短提取时间19。李智慧20等通过添加纤维素酶提取黄精多糖，结果表明，纤维素酶用量为黄精质量的0.50。酶解时间为120min，酶解温度49，酶解PH值4.6，黄精多糖提取率为(16.30.5)。3.4 微波辅助提取法微波提取是通过偶极子旋转和离子传导两种方式里外同时加热，与常规提取法相比，具有高效、节能、省时等特点。张瑞堂21等以浸膏得率和多糖含量为考察指标，采用单因素试验和正交试验，得出的最佳工艺条件为加14倍量水，浸泡1.5h，温度60，微波提取3次，每次12min。曲晓兰22等采用微波辅助提取法提取黄精多糖，结果表明: 微波辅助提取法具有迅速、操作简单、提取率较高等优点，此方法将对黄精多糖的基础研究和开发利用起到很好的促进作用。胡芳等以黄精多糖含量为指标，使用单因素和正交试验优化的黄精多糖最佳工艺为：黄精除杂后的粉末浸泡60 min，固液比50:1，微波功率450W，处理5min，提取率为1182（n5）。周桃英等23通过单因素与正交实验优化其提取工艺，得到超声波-微波协同法提取黄精的最佳工艺条件为超声功率50 W、超声频率40 KHz、料液比为1:32、微波功率300 W、提取时间为80 s；此时黄精多糖提取率实际值为11.91。3.5 超声波提取法超声波辅助提取是在水浸提的同时加超声波辅助。此法不仅可缩短提取时间，提高提取率，且避免高温对有效成分的影响。中药材中的药效物质之所以能高效率分离出来，是因为其在超声作用下不但作为介质质点获得了巨大的加速度和动能，而且通过了空化效应获得了强大的外力冲击。高红莉24用超声波提取方法从泰山黄精中提取黄精多糖，得到黄精多糖含量为13.19，比常规法提取的黄精多糖含量高出23.6。4 黄精多糖的药理临床研究黄精多糖是黄精中重要的功能成分之一，据相关文献报道，黄精多糖药理价值很高，具有抗肿瘤、延缓衰老、抗疲劳、降血脂血糖、提高学习记忆的作用。在功能食品中，医疗保健方面具有良好的发展应用前景25。在临床应用方面，在抗感染、提高免疫功能以及治疗神经系统疾病方面有显著疗效。4.1 抗肿瘤研究表明黄精多糖对体外和动物在体移植瘤均有很好的抑制作用，不仅能显著抑制H22移植瘤的生长，使细胞停滞于G0/G1期而阻碍细胞增殖，提高肿瘤组织中Caspase-3,8,9的活性加速肿瘤细胞的凋亡26; 还能减少在体Heps，Eac瘤的质量，且给药剂量为50 mg/kg时有显著的抑瘤作用27; 黄精多糖给药48h后，体外人食管癌Eca-109细胞、人胃癌HGC-27细胞、人直肠癌HCT-8细胞S期百分比率显著升高，提示肿瘤细胞可能被阻滞于S期而加速凋亡28。4.2 抗衰老近年研究发现黄精多糖具有抗衰老作用。抗衰老一直是人类健康关注的重点，研究证实端粒作为人类染色体末端的一段碱基对，其脱失的严重程度大大决定了人体的衰老程度。研究利用Fenton法、邻苯三酚自氧化法和磷钼络合物法分别研究了硫酸酯化黄精多糖和黄精多糖对羟基自由基、超氧阴离子自由基的清除能力和总抗氧化活性。结果表明，硫酸酯化黄精多糖和黄精多糖都具有较好的抗氧化活性，在一定范围内，随硫酸酯化黄精多糖和黄精多糖浓度的提高，对羟基自由基的清除、超氧阴离子自由基的抑制和总抗氧化活性也逐渐增高；硫酸酯化黄精多糖和黄精多糖对羟基自由基的清除率最高可分别达74.6和92.1；对超氧阴离子自由基的抑制率最高可分别达86.7和8029。李超彦等30研究发现黄精多糖对更年期大鼠血清超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)活性均具有显著的改善，该项研究再次证明黄精多糖具有良好的抗衰老作用。黄精多糖能改变老龄大鼠老化相关酶活性31，增强自然更年期大鼠的抗氧化能力并改善其血脂代谢延缓衰老32，并能影响骨骼肌氧化活性，降低骨骼肌MDA含量，增强骨骼肌内源性SOD活性，从而增强机体的抗损伤、抗衰老作用33。4.3 降血糖 高英等33发现PSP为黄精中抑制一葡萄糖苷酶活性的主要成分。李友元等34研究发现PSP可显著降低实验性糖尿病鼠血糖和血清糖化血红蛋白浓度，并明显升高血浆胰岛素及C肽水平。公惠玲等35研究发现PSP能够降低链脉菌素(STZ)糖尿病大鼠血糖，提高胰岛素表达，其机制可能与抗氧化作用有关。研究表明37黄精多糖能降低患病大鼠的血糖水平，减轻多饮多尿症状，增加大鼠体重，改善肾脏肥大指数，尿微量白蛋白(mAlb)，血肌酐(SCr)，尿素氮(BUN) 水平也均有显著改善，说明黄精多糖降低血糖改善糖尿病肾病症状，进而保护肾脏。4.4 治疗神经系统疾病成威38研究了PSP对APP转基因小鼠学习记忆能力及海马CAI区超微结构，电子标本显示PSP治疗组脑组织神经元数目相对较多，神经细胞变性程度减轻;有关线粒体、突触及突触界面结构的体视学参数有明显改善;脑组织水肿减轻，细胞器空泡样变性明显减少，结果表明PSP是治疗实验性阿尔茨海默病的有效药物。4.5 抗炎及抑菌作用郑春艳等39实验表明，黄精多糖对大肠杆菌、副伤寒杆菌、白葡萄球菌以及金黄色葡萄球菌等均有较强的抑制作用，同时还能抑制小鼠的耳胀，具有一定的抗炎作用。PSP的抗病毒和抗菌作用在临床上已取得良好的疗效40。辜红梅等41研究发现PSP有体外抗单疮病毒的作用。5 展望黄精多糖作为一种药食同源性食物，由于其多方面的功能活性，受到广大消费者推崇。另外，我国黄精资源丰富，药用价值相当可观，为其开发利用提供了广阔前景。但是，目前对于黄精多糖化学成分微量鉴定以及其分子水平的药效研究仍不够完善。现代药理学研究表明黄精多糖具有良好的抗动脉粥样硬化、抗炎、抗衰老、抗肿瘤、降血脂、降血糖等方面的药理作用。随着对黄精药理药化及临床研究的逐步深入，黄精的临床应用也越来越广泛。但是在临床上有PSP开发的制剂还大多数处于试验研究阶段，所以研制开发出更加稳定的PSP制剂用于临床应用上将会是以后研究的重点。而且研究黄精在保健品开发具有保健功能的食品开发化妆品开发等领域的应用也将成为今后研究的主要方向。参 考 文 献1国家药典委员会. 中华人民共和国药典2010年版(一部)S. 北京: 中国医药科技出版社,2010: 2882黄瑶,石林. 黄精的药理研究及其开发利用J. 华西药学杂志,2002,17(4): 278-279.3徐国钧,徐珞珊. 常用中药材品种整理和质量研究(南方协作组，第1册)M.厦门: 福建科技出版社，19944陈晔,孙晓生. 黄精的药理研究进展J. 中药新药与临床药理,2010,21(3): 328-330.5张庭廷,胡威,汪好芬，等. 九华山黄精多糖的分离纯化及化学表征J. 食品科学,2011（10）: 48-50.6Zhang X H,Geraldo B J H,Zhao G T，et al. 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