天然产物的提取人参.ppt

1、百草之王 -人参与它的提取物简介,天然产物化学与提取,天然产物化学及提取,天马行空官方博客： ；QQ:1318241189；QQ群：175569632,主要内容,1.关于人参 1.1生长状态及种类 1.2药用历史 1.3药理知识 2.人参的综合利用 2.1 人参综合利用的重要意义 2.2 人参综合利用的原料来源 3.关于皂苷 2.1皂苷的分类 2.2皂苷的性质 2.3皂苷的提取,天马行空官方博客： ；QQ:1318241189；QQ群：175569632,4.分析方法 4.1 人参皂苷含量测定方法 4.2 人参皂苷的分析方法 5.发展趋向5.1 国内外人参和人参皂苷开发应用新进展5.2 人参和

2、人参皂苷开发应发展新趋向 5.3 还需深入研究的问题,1.1 生长状态及种类,1.1.1 生长状态 人参是中国一类保护植物,多年生草本,属于五加科人参，又名神草、地精、天狗、王精、孩儿参、人衔、黄参等。由于它的根部类似人形，故而，人们把它称为人参。根味甘、微苦、性温，具有调气养血、安神益智、生津止咳、滋补强身之功效，被誉为“百草之王”。原产原始森林中，喜冷凉、湿润气候;为阴性、长日照植物，喜散射光或斜射光，忌强烈日光直射和高温。高30-6Ocm;主根肉质，黄白色，圆柱形或纺锤形，下面稍有分枝。茎直立，圆柱形，不分枝。掌状复叶3-6片轮生茎项，椭圆形至长椭圆形，边缘有细锯齿。伞房花序单个顶生，花

3、小。浆果扁球形，成熟果实鲜红色;种子1-3粒，半圆形，乳白色。花期5-6月，果期7-8月。,1.1.2 人参的种类,按生长环境分,人参分为园参（栽培）和野山（野生）参。 按地域分,人参又有高丽参、西洋参、花旗参等品种。 不同的加工方法可派生出不同的参名： 生晒参: 园参通常于栽培56年后采挖，洗净晒干称生晒参； 大力参：刮去外皮、用硫磺熏后晒干或烘干的称为大力参； 糖参(白参):经沸水浸烫后，浸于糖中，再晒干，称糖参或白参； 红参: 除去侧根、细根，蒸熟晒干或烘干称红参.细根称参须。,移山参 野山参 种植参,天马行空官方博客： ；QQ:1318241189；QQ群：175569632,1.2

4、药用历史,据说中国人服用人参(Panax ginseng)已有4000年的历史，但是在先秦文献和西汉史书中并无关于人参的记载。人参的最早记载见于两汉期间大量出现的用神学附会儒家教义的纬书这类荒诞不经的迷信著作中，如“摇光星散而为人参，人君废山读之利则摇光不明、人参不生”(春秋纬)，这显然是由于人参像人形而引起神秘的联想，被当成神草。 稍后，中国第一部药物学著作神农本草经首次将人参当成药物收入。在书中，人参被列为“主养命以应天，无毒，多服久服不伤人，欲轻身益气不老延年”的上品“君”药之一，其药理则是“主补五脏，安精神，定魂魄，止惊悸，除邪气，明目，开心，益智。”颇类似于现在的“保健品”广告，但也

5、不算突出，因为这类被认为久服轻身延年的上品药在书中列举了120种之多。 东汉末年张仲景著伤寒论记载了113个药方，其中有21个用到人参。这是首次对人参药用的记载。,1.3 人参的药理知识,人参能加强大脑皮质的兴奋和抑制过程，使二者得到平衡，使紧张造成紊乱的神经过程得以恢复。其对中枢神经系统有镇静作用，对很多兴奋药有对抗作用，并能减轻中枢抑制药的抑制作用。人参皂甙R6类对中枢神经有镇静作用，而Rg类则显示兴奋作用。小剂量人参皂甙主要表现为兴奋作用，过大剂量则转为抑制作用。 能提高人的脑力和体力劳动能力，对抗疲劳，提高思维活动和人体劳动效率。可改善老年人的大脑功能，特别在注意力集中及长时间思考能力

6、方面有改善。对智力、记忆力减退及思维迟钝有兴奋作用。 增强机体对有害刺激的防御能力，加强机体适应性。有人称之为“适应原”样作用。如人参制剂对失血性休克可使血压回升，又可使高血压患者恢复正常；既能阻止AG-TH引起肾上腺肥大，又可阻止可的松引起肾上腺萎缩；既能降低饮食性的高血糖，又能升高胰岛素引起的低血糖。,天马行空官方博客： ；QQ:1318241189；QQ群：175569632,能增强机体免疫功能，防止多种原因引起的细胞下降。并能增强网状内皮系统的吞噬能力。可提高健康人淋巴细胞转化率和r-球蛋白、IgM的含量，从而改善机体免疫功能。 浸剂小剂量能提高多种动物心脏的收缩力，高浓度则减弱心收缩

7、力并减慢心率。人参对血管先收缩后扩张，小量使血管收缩，大量使血管扩张作用。对血压有调整作用。有抗休克作用，能使过敏性休克和烫伤性休克动物的生存时间明显延长；对大量失血性急性循环衰竭动物，可使心收缩幅度和心率显著增强；在心机能衰竭时，强心作用更为显著。 有兴奋肾上腺皮质作用，有明显的抗应激作用。人参茎叶制剂也能兴奋垂体一肾上腺皮质系统。人参有促性腺作用，对雄性、雌性动物都具有性激素和促性激素作用。 人参蛋白合成促进因子，能促进蛋白质、DNA、RNA的生物合成，提高RNA多聚酶的活性，提高血清蛋白合成率，增高白蛋、-球蛋白含量，促进骨髓细胞的分裂。,2 人参的综合利用,2.1 人参综合利用是指对人

8、参植株副产物茎、叶、花、果及人参加工过程中所产生的副产品蒸汽、残液、残渣等。加以综合开发利用，生产含有人参成分人参综合利用的重要意义的新产品。 随着对人参药理、药化研究的深入，人们认识到。人参茎、叶、花、果及加工副产品中所含的有效成分不但不低于参根，而且有的比参根还高。人参茎叶中所含的二醇型及三醇型皂苷明显高于参根;花蕾中的人参皂苷含量高于叶和根中的含量：果实中含有多种单体人参皂苷，加工红参时所产生的蒸汽含人参挥发油成分等等。,天马行空官方博客： ；QQ:1318241189；QQ群：175569632,这些副产物与参根一样，有抗疲劳、防衰老、增记忆、调血压、抗肿瘤等滋补健身作用。可见，对人参

9、茎、叶、花、果及人参加工副产品的开发与利用是不容忽视的。我国是世界上人参种植面积最大的国家，尤其是东北三省人参栽培面积最大。据统计，东北三省每年所产人参茎叶1720吨，可提取人参皂苷595t，是一笔很大的财富。人参茎、叶、花、果及人参加工副产品可以制成药品、食品、饮料及化妆品等系列产品。既增加了社会财富，提高了经济效益，又可以净化环境，避免污染。人参综合利用的开发，为充分利用大自然赋予人类的这一稀有珍贵植物的全部产物，开创了新途径。,2.2 人参综合利用的原料来源,2.2.1 人参茎叶 人参茎叶除少数直接供作药物或配制人参茶外，绝大部分作为提取人参茎叶皂甙的原料。我国吉林省靖宇、集安，黑龙江省

10、东宁等地已建立人参皂苷厂，采用先进技术生产商纯度人参茎叶皂苷产品，收率达1603-18、7(杜尔逊：1980)。人参茎叶皂苷可用于生产药物、食品、饮料及化妆品等。 2.2.2 人参花蕾 栽培人参时，为促进种根增重，每年花期将非留种人参植株上的花蕾摘除。同时为提高种子产量和质量,也对留种的植株进行疏花、疏蕾、疏果。通常将上述所得的干品称为“人参花”。主要用其制作饮料。 2.2.3 人参果实 人参果实为浆果状核果。果实成熟采收后，搓洗种子时所得的外果皮、果肉，果汁及洗液，统称为“人参果浆”，人参果浆经干燥或浓缩并加防腐剂后备用。人参果浆可用于制造药物、饮料及化妆品。,3 皂苷,欧洲著名生命科学研究

11、院LAT研究证实，人参的药用价值来源于人参皂苷，人参主要含10多种人参皂苷，以及人参快醇、-榄香烯、糖类、多种氨基酸和维生素等。 3.1 皂苷的分类 (经典含义) 存在于植物界的一类结构复杂的苷类化合物。它的水溶液易引起肥皂样泡沫，多数具有溶血等特性。 (现代含义) 螺甾烷及其生源相似的甾族化合物的低聚糖苷或三萜类化合物的低聚糖苷。 皂苷根据水解后苷元的结构类型分为两大类 :甾体皂苷和三萜皂苷。,3.2 皂苷的性质,性状 (1)皂苷分子量大，大多为无色或乳白色无定型粉末，而皂 苷元大多有完好的结晶。 (2)大多有苦和辛辣味，粉末对人体粘膜有强烈的刺激性。 (3)大多具有吸湿性。 溶解度 苷元：

12、不溶于水，溶于低极性有机溶剂，可溶于甲醇、乙醇。 苷: 原生苷：易溶于水、热甲醇、乙醇，难溶于丙酮、乙醚。 在含水正丁醇中溶解度较大。 次生苷：水溶性降低，易溶于醇、丙酮、乙酸乙酯。 皂苷有助溶性，可促进其它成分在水中的溶解。,发泡性 皂苷有降低水溶液表面张力的作用，多数皂苷的水溶液振荡后产生持久性泡沫，并且不因加热而消失。这点可与其它物质产生的泡沫进行区别。 溶血性 皂苷有使红细胞破裂的作用，称溶血性。皂苷在高等动物的消化道中不被吸收，故口服无溶血毒性。 熔点与旋光度 皂苷常在熔融前就分解，因此无明显的熔点。 甾体皂苷及其苷元的旋光度几乎都是左旋，而且旋光度与双键间有密切的关系，如未饱和的苷

13、元较相应的饱和化合物为负，可用于推定结构。 水解性,3.3 皂苷的提取,3.3.1 传统提取方法 正丁醇提取法 药材 Alc提取 提取液 回收溶剂 浸膏 加水，用乙醚或石油醚脱脂 水液乙醚（油脂、色素等） 水饱和正丁醇提取 水液正丁醇液 （糖类） 减压蒸干 总皂苷,溶剂沉淀法利用皂苷在甲醇、乙醇中溶解度大，在丙酮、乙醚中溶解度小的性质，用乙醇提取后，在醇液中加入丙酮，使皂苷析出沉淀。 碱提酸沉淀法利用某些皂苷元含有羧基。可用碱水提取。 甾体皂苷元的提取先水解，再用有机溶剂从水解药材中提取 生产上常用。 先提出总皂苷，进行水解后，再用有机溶剂提取 实验室常用。 ( 生产上为了提高产率，可在酸水解

14、前先行酶解，即将原料进行预发酵，而后加入酸进行水解. ),3.3.2 新型提取方法,微波提取法 称取人参须根粗粉5. 00g , 放入150mL 三角瓶中, 分别用50 %的乙醇60mL 、50mL 、40mL 于微波炉中低火提取8 分(中火,中高火,高火易沸腾溢出三角瓶) ,用抽滤漏斗过滤,合并滤液,回收乙醇蒸干, 超声波提取法 称取人参须根粗粉5. 00g ,8 倍量水浸泡12h ,放入超声波中提取,设定提取时间为20 分、功率100 、温度30 、溶剂量8倍、次数3 次,提取后,减压抽滤。,超高压提取法 超高压全称为“超高冷等静压” (cold ultrahighisostatic hy

15、drostatic pressure，CIP)，是在常温下用1O01000 MPa的流体静压力作用于料液,在预定压力保持一段时间，使药物细胞内外压力达到平衡(有效成分达到溶解平衡)后迅速卸压，使细胞内外渗透压力差突然增大，细胞内的有效成分穿过细胞的各种膜(细胞膜的结构在超高压下发生变化)，转移到细胞外的提取液中，达到提取皂苷的目的 样品(人参干根)干燥，粉碎过0。45 mm筛；脱脂：按1(g) ：40(m1)比例加入三氯甲烷回流3 h，回收溶剂，残渣挥干溶剂备用精确称取已脱脂的人参干粉末05 g，准确加入一定量的溶剂，密封混匀，按照预定工艺参数超高压处理.(超高压提取的最佳工艺参数为：在提取压

16、力200 MPa、溶剂为浓度50的乙醇、料液比1：100时，皂苷提取得率最高为732 96),4.分析方法4.1 人参皂苷含量测定方法4.1.1 标准曲线制备 精密称取人参皂苷Re 30mg ,用甲醇定容于100mL 容量瓶中, 使浓度为0.130mg/ mL ,精密吸取此液0. 1 、0. 2 、0. 3 、0.4 、0. 5mL 分别置于10mL 刻度试管中,将试管置于冰水浴中,分别加入0. 4 、0. 3 、0. 2 、0. 1 、0mL 甲醇后,再加入0. 5mL 香草醛(8 %乙醇液) 和5mL77 %硫酸,摇匀,混合物置60 恒温水浴中加热10 分后,立即在冰水浴中冷却15 分,并

17、在另一试管中加甲醇0. 5mL ,其他条件同上,作为空白对照,在544nm 波长处测量吸光度值,绘制标准曲线.4.1.2 供试品含量测定 提取液纯化后,残渣用甲醇定容,用722 分光光度计,依照标准曲线项方法测定,测定吸光度,并用回归方程计算得出皂苷含量。,4.2 人参皂苷的分析方法,4.2.1 比色法(Colorlmetry) 其原理是皂苷类成分和一些显色试剂反应后显色，可在一定波长处进行测量。常用的显色试剂有浓硫酸、香草醛一浓硫酸、香草醛一冰醋酸、香草醛一高氯酸等。显色反应虽然较灵敏，但显色试剂的专属性较差，因此比色法通常用于总皂苷的测定。黄俊斌 等以5香草醛冰醋酸溶液和高氯酸为显色剂，在

18、536 am处测定黄芪注射液中黄芪总皂苷的含量。,严芳芳用C18Cartridge固相萃取前处理方法和比色法在496nm处测定了健之宝口服液中绞股蓝总皂苷的含量。刘岱利用呋甾皂苷可与对二甲氨基苯甲醛的盐酸乙醇溶液(E试剂)作用并显红色的专属反应，建立了薤白中呋甾皂苷含量的E试剂比色测定法，并作为评价生药薤白的质量标准。由于比色法所显颜色随显色温度和时间的变化而变化，因此比色法重现性差。采用此法时须严格控制条件相同，尽量排除干扰。,4.2.2 分光光度法(Spectrophotometry),分光光度法实际上是比色法的延伸，它不仅能测定有色物质，还能精确测定含共轭结构和杂原子的有紫外吸收的无色物

19、质，也是一种成熟经典的分析方法。孔燕君四等利用皂苷分子上的糖基能被浓硫酸氧化脱水成糠醛衍生物的性质，建立了测定人参皂苷的分光光度法，测定波长为322nm。并用此方法测定了生药生晒参、红参、西洋参、三七及中成药双宝素胶囊中人参总皂苷的含量。Uematsu同等建立了测定丝兰提取物中皂苷元的分光光度法，测定波长为430 nm。,4.2.3 薄层扫描法(TLCS) 薄层扫描法分离效能高，所用仪器设备简单，操作简便并可同时作多样品的平行分析。较前两种方法专属性和稳定性都有提高，既可定性也可定量。因此薄层扫描法在药物的鉴别和中成药尤其是复方制剂中有效成分的分离分析方面应用广泛。 康阿龙 等采用薄层扫描法单

20、波长锯齿形扫描方式测定盾叶薯蓣中盾叶新苷和薯蓣皂苷的含量，扫描波长为5 10 nm。李伟等也采用单波长锯齿形扫描方式在540 nm处对小儿解热宁口服液中柴胡皂苷b2进行定量。,张中苏等采用双波长反射法锯齿扫描测定龟龄集中人参皂苷Rgl的含量。测定波长541 nm，参比波长700 nm。他们都使用硅胶G薄层板，以氯仿一甲醇一水(65：35：10)10 以下放置的下层溶液为展开剂，10硫酸乙醇溶液为显色剂。,4.2.4 高效液相色谱法(HPLC) HPLC法具有分离效能比薄层层析高，分析速度快，自动化程度高，灵敏度高等特点。目前用HPLC法检测皂苷类成分的检测器主要有紫外检测器(uv)、蒸发光散射

21、检测器(ELSD)和示差拆光检测器。于超等采用HPLCUV法检测器测定复方参附冻干粉针中人参皂苷Rgl的含量。检测波长203 nm，流动相：乙腈一水一01磷酸溶液。王梅IJI等用HPLCUV梯度洗脱法同时检测三七总皂苷原料及注射液中三七皂苷Rl、人参皂苷Rbl、人参皂苷Rgl 3种皂苷含量。方法采用Spherisorb C18分析柱，乙腈一水线性梯度洗脱，检测波长203 nm。研究中的主要问题是由于皂苷类化合物的结构中所含双键很少或没有，因此使用紫外检测器时只能用末端吸收(203nm)进行检测，容易受到流动相等各种试剂的干扰，使基线不稳，影响定量。可通过仔细地选择色谱条件获得较好的结果。,比色

22、法、分光光度法和薄层扫描法在灵敏度、精密度、特异性和重现性方面均较HPLC法差，但由于对仪器要求不高，方法简单便于开展，近年来在生药药材和制剂的总皂苷测定方面仍有应用。用HPLC法测定皂苷的含量时，ELSD检测器优于UV检测器，但其普及率较低。这是因为ELSD虽为通用型检测器，但却无法取代UV检测器在测定有光学活性物质方面的显著优势。,4.2.5 高效液相一质谱联用法(LCMS) LCMS法是近10年发展成熟的分析技术，它集HPLC的高分离效能与串联质谱的高灵敏度、高专属性的优点于一体，并能够给出被测组分的分子量信息。通过多级串连质谱分析(MS“)还可得出被测物质的结构信息。刘永臻 等采用多级

23、串联质谱法研究了甾体皂苷类化合物的质谱裂解特征和规律。Ji Qc i1 等采用反相HPLC法，以四级杆质谱仪为检测器，建立了同时测定人参中人参皂苷Rbl，Rb2，Re，Rd，Re，Rf和Rgl含量的液质联用方法。仇峰等用LCMS法测定大鼠血浆中大豆苷元及其代谢物。Hye Young Jit一91等建立了同时测定血浆中的人参皂苷Rbl和Rgl的LCMS法。最低定量限能达到10 ngmL。克服了其他分析方法需加大口服剂量来迁就灵敏度的问题。同HPLC法相比，LCMS分析能减少分析方法开发、开展和样品预处理所用时间，真正实现了高通量分析。,4.2.6 气相色谱法(Gc),皂苷是一种高沸点且极性大的分

24、子，即使是脱掉糖链的皂苷元，也具有较大的极性和分子量，给GC分析带来了困难。都述虎r-z01等建立毛细管气相色谱法测定穿龙薯蓣总皂苷中薯蓣皂苷元的含量。选用HP-1(Metlsyl siloxane)耐高温非极性毛细管柱，柱温270 ，载气(N2)流速：2.0mLmin。样品无需衍生化处理，方法简单，分离效果好。王志安采用超临界CO 萃取知母总皂苷，以胆甾醇为内标，气相一质谱(GCMS)法测定了知母总皂苷中的7个组分的含量。 4.2.7 高效毛细管电泳法(HPCE) 经典电泳技术和现代微柱分离相结合的产物。主要包括以下几种分离模式：毛细管区带电泳(CZE)、胶束动电毛细管电泳(MECC)、毛细

25、管等速电泳(CITP)、毛细管凝胶电泳(CGE)、毛细管等电聚焦电泳(ClEF)及毛细管电色谱(CEC)。其中用于三萜皂苷分析的主要是CZE和MECC。Emara St=l等用CZE法在60 mM硼酸缓冲液，Ph=l0，分离电压12kV条件下，测定了Trifolium alexandrinum种子中三萜类皂苷的含量。杨伟峰等用MECC法测定西洋参中人参皂苷Re，Rbl的含量。该方法具有样品前处理简单，可以同时测定两种成分，重现性好，使用溶剂量少，所得色谱图信息丰富等特点。可以用于西洋参药材及其制剂的质量控制或品质评价。,以上几种分析方法都在皂苷类成分的定性定量分析中取得了成功。但各方法的侧重面

26、不同，比色法、分光光度法适于测定总皂苷；薄层扫描法、高效液相和气相色谱法适于用作药材和中成药中有效成分的质量控制方法。液质联用法的高灵敏度、高专属性和鉴定代谢物的能力使其成为皂苷药代动力学定性、定量研究中的强有力工具。,5 发展趋向,5.1 国内外人参和人参皂甙开发应用新进展 目前有关人参皂苷的研究主要有两个方向，为化学研究和药理作用研究。在人参皂苷化学研究方面，目前其全合成还未成功，仍需从人参根、茎及叶等部位提取以满足需要。对于某些含量较低、活性较强的单体皂苷的新品开发还比较困难。对于有着较强抗癌活性的人参皂苷一Rh2，国内外学者已采用不同方法半合成人参皂苷-Rh2及其类似物，这项工作正在进

27、一步研究。合成工作的另一方面意义在于对已阐明活性的化合物进行结构修饰与改造以寻找活性更强的化合物，而且也能改善某些人参皂苷的性质，增加其生物利用度。同时，研究者对于人参皂苷的代谢化学研究也应给予重视，目前已发现某些代谢产物具有较强的生物性。前述主要研究的是人参皂苷Rbl、Rb2、Rgl等成一分，其他成分还未进行研究。人参皂苷的代谢有待深入研究和反复验证，这对于研究人参皂苷在体内的吸收与分布、阐明人参皂苷的药理作用机制、寻找新的活性化合物有重要作用。,在人参皂苷的药理活性研究方面，研究者深知，单体的生物活性至关重要，可排除其他成分的存在，阐明单体的确切药理作用和分析机制如人参皂苷Rbl具一有中枢

28、抑制作用，而RaJ具有中枢兴奋作用；另一方面，通过多种单体皂苷成分的构效关系研究也易于发现活性较强化合物，如在对人参皂苷抗肿瘤活性构效关系研究中，专家还发现人参皂苷-Rh2具有较强活性。目前单体化合物多集中于RgRbLRe、Rb2等含量较高成分。其他成分及非皂甘成分行待深入研究和反复验证。研究证明，单体化合物研究对于发现人参新的生物活性和评价人参药用价值是很有益处的。由于Rh2人参皂苷是人参皂苷中的一个稀有活性成分，附加值高。世界各国自20世纪80年代开始努力开发，但都没能实现，工业化生产。我国在2003年成为一世界上第一个今实现Rh2等人参稀有皂苷的工业化生产的国家。我国大连工业学院研究者从事的一相关科研项目将人参二醇类皂苷生产Rh2皂苷的转化率达到60以上，比从红参中提取提高500-700倍。,大连轻工业学院的研究者发现，Rh2等人参稀有皂苷在红参和野山参中含量仅有十万分之几：具有高抗癌和保健功