甘草藥渣的研究進展△

劉芬，李寧*，倪慧，孟大利，張娟，賈曉光*

（1.沈陽藥科大學中藥學院沈陽藥科大學基于靶點的藥物設計與研究教育部重點實驗室，遼寧 沈陽 110016；2.新疆維吾爾自治區(qū)中藥民族藥研究所，新疆 烏魯木齊 830002）

綜述

甘草藥渣的研究進展△

劉芬1，李寧1*，倪慧2，孟大利1，張娟2，賈曉光2*

（1.沈陽藥科大學中藥學院沈陽藥科大學基于靶點的藥物設計與研究教育部重點實驗室，遼寧 沈陽 110016；2.新疆維吾爾自治區(qū)中藥民族藥研究所，新疆 烏魯木齊 830002）

甘草藥渣是工業(yè)化生產(chǎn)甘草酸過程中排出的廢棄物，是一種寶貴的可再利用資源。為了進一步闡明甘草藥渣這一工業(yè)生產(chǎn)廢料的醫(yī)療價值和經(jīng)濟價值，對甘草藥渣的化學成分、藥理活性、提取工藝及相關成分含量測定方法進行綜述。

甘草藥渣；化學成分；藥理活性；提取工藝；含量測定方法

甘草為豆科甘草屬植物甘草Glycyrrhiza uralensis Fisch.、脹果甘草Glycyrrhiza inflata Bat.或光果甘草Glycyrrhiza glabra L.的干燥根及根莖。富含三萜和黃酮類成分，其中五環(huán)三萜類化合物甘草酸是主要有效成分之一。醫(yī)藥生產(chǎn)企業(yè)常采用水提、含水醇提、堿提等方法從甘草藥材中提取甘草酸，提取后所剩余的甘草藥渣通常作為工業(yè)廢料棄去［1］。

進一步的研究表明甘草藥渣中富含大量的黃酮類化合物，其結構與甘草原藥材中所含黃酮類化合物基本相似，同時在工業(yè)生產(chǎn)的過程中也有新類型的化合物產(chǎn)生。這些黃酮類成分具有廣泛的生物活性，如抑菌、抗真菌、增強機體免疫功能、抗HIV、抗腫瘤、抗?jié)?、抗氧化、保肝及降血糖等。因而，甘草藥渣是一種寶貴的可再利用資源，其可廣泛應用于藥品、食品及化妝品等領域［2-5］。對于甘草藥渣這一工業(yè)生產(chǎn)廢料的醫(yī)療價值和經(jīng)濟價值的進一步闡明，有利于解決工業(yè)上生產(chǎn)廢物處理的難題，更加充分合理利用甘草植物資源［5］和保護生態(tài)環(huán)境。基于此，結合文獻資料和本課題組的研究工作，我們對甘草藥渣的化學成分、部分藥理活性、相關化合物的提取工藝及含量測定方法進行綜述。

1 化學成分

目前已有文獻對甘草藥渣的有機成分進行了定性鑒定，表明甘草藥渣中含有黃酮、糖、氨基酸、甾體和三萜、有機酸、香豆素等化合物［6］。

1.1 黃酮類

楊琳等［7］從甘草渣中分離并鑒定了甘草查耳酮A（1）、甘草查耳酮B（2）、刺甘草查耳酮（3）、甘草黃酮（4）、4′，7-二羥基黃酮（5）和4′，5，7-三羥基-8-異戊烯基黃酮（6）（結構見圖1）。張娟等［8］對甘草藥渣中黃酮類化合物進行分離并鑒定為脹果香豆素甲（7）、氫化甘草查爾酮甲（8）、甘草查爾酮甲（9）、異芹糖甘草苷（10）、芹糖甘草苷（11）、柚皮苷（12）（結構見圖1）。

本課題組對新疆脹果甘草藥渣的醇提物化學成分進行了研究，利用各種色譜手段和波譜方法，從新疆甘草藥渣中分離鑒定了19個化合物，其中既包括新疆甘草中的常見成分如光甘草酮、光甘草酚、甘草查耳酮A、甘草黃酮C等，還有一些首次從本植物中分離得到的化合物，如2′，4，4′-三羥基查耳酮，α，2′，4，4′-四羥基查耳酮，α，2′，4，4′-四羥基雙氫查耳酮，kanzonol E，甘草黃酮B等。其詳細的分離和鑒定過程將在后續(xù)發(fā)表的研究論文中論述。

1.2 糖類

王岳五等［9］對甘草藥渣進行處理得到純的水溶性物質GPS，DNS法監(jiān)測和IR分析為多糖；PC、元素分析、IR、13C-NMR確定其基本結構為α-（1，4）鍵連接的單一葡聚糖。

1.3 氨基酸類

高發(fā)奎［10］用薄層色譜法和化學法對甘草藥渣進行研究證實，甘草藥渣提取物中含有氨基酸；再經(jīng)IEC法和化學法測定含18種氨基酸（THR、SER、GLU、GLY、ALA、VAL、MET、ILE、LEU、TYR、PHE、LYS、HIS、ARG、PRO、CYS、TRP、ASP），其含量在0.04%～0.79%，其中有8種人體必需氨基酸，還有4種是治療十二指腸潰瘍以及強化飼料的氨基酸。

圖1 甘草藥渣中黃酮類化合物化學結構

2 藥理活性

甘草藥渣中富含大量的黃酮類化合物且現(xiàn)代研究表明其具有甘草黃酮相似的藥理活性，如抗氧化、抗真菌［11］、抗HIV、抗?jié)?、抗腫瘤、增強機體免疫功能、保肝及降血糖等。

2.1 甘草藥渣抽提物防腐活性

尤秀蘭［12］用醋酸乙酯－苯從甘草藥渣中萃取得到甘草藥渣抽提物，并通過霉菌生長和酵母菌生長的試驗證明，甘草藥渣抽提物對霉菌及在較寬pH范圍介質中的酵母菌的生長均有較強的抑制活性。甘草藥渣抽提物對酵母菌生長的抑制活性隨其濃度的增大而增強，且在酸性條件下抑菌活性更為明顯。

2.2 甘草藥渣中多糖的抗腫瘤活性

王岳五等［13］通過S-180及艾氏腹水瘤動物實驗表明，甘草藥渣中GPS對S-180及艾氏腹水瘤有明顯的抑制活性，其抑制率分別高于80%和30%。且劑量過高或過低都會影響其抑瘤效果。此外，還得出GPS對雄性小鼠的抑瘤活性優(yōu)于雌性小鼠。

2.3 甘草黃酮的抗氧化活性

彭雪萍等［14］對95%乙醇粗提，索氏梯度提取所得甘草藥渣提取物進行抗氧化活性研究。結果表明，各種甘草提取物均有很強的抗氧化活性，抗氧活性為醋酸乙酯提取物＞乙醚提取物＞石油醚提取物＞95%乙醇提取物＞二氯甲烷提取物，以醋酸乙酯提取物活性最強，是合成抗氧劑BHT的1.28倍，當它與BHT復配（1∶1）后其抗氧化活性升高為原來的2.5倍。

3 提取方法

3.1 甘草藥渣中多糖和甘草酸的提取方法

李炳奇等［15］采用正交設計法，確定超聲聯(lián)合醇提法提取甘草藥渣中的多糖和甘草酸的最佳條件：提取溫度45℃，固液比1∶10，提取時間75（25，25，25）min，并且得出在最佳條件下提取的多糖和甘草酸的含量為2.3%和6.6%。祖元剛等［16］應用超聲提取技術超臨界提取甘草藥渣中的甘草酸，使甘草酸的收率達到1.45%。

3.2 甘草藥渣中黃酮類化合物的提取方法

3.2.1 復合酶法提取甘草藥渣中黃酮類化合物 張志東等［17］利用復合酶法結合醇提法提取甘草藥渣，通過改變酶的種類、添加量等單因素對甘草藥渣中甘草黃酮提取條件進行優(yōu)化。得到纖維素酶添加量為50 U·mL－1，果膠酶100U·mL－1，反應 pH 6.0，溫度55℃，作用120min，最終得率達到2.3%。與直接醇提法比較，該法黃酮得率提高了25%以上。

3.2.2 甘草固體發(fā)酵法提取甘草藥渣中的黃酮類化合物 王蕓蕓等［18］通過黑曲霉菌株的固體發(fā)酵以提高甘草藥渣中甘草黃酮的提取率，確定總黃酮提取率最高的發(fā)酵工藝：甘草藥渣－麩皮（6∶4），發(fā)酵時間3 d，接種量6.0%，1.2倍的初始含水量。

（2）健全人才優(yōu)先發(fā)展保障機制。堅持人才引領創(chuàng)新發(fā)展，將科技人才發(fā)展列為衡量經(jīng)濟社會發(fā)展的重要評價指標［1］?？萍既瞬抨犖榻ㄔO工作涉及領域和環(huán)節(jié)較多，進一步明確人才工作領導小組辦公室總管全市科技人才隊伍建設工作，建立各級黨政領導班子和領導干部科技人才工作目標責任制，將科技人才隊伍建設和科技創(chuàng)新能力提升作為年度工作重要考核指標。

3.2.3 溶劑法提取甘草藥渣中黃酮類化合物 陳振鴻［19］將水提甘草藥渣液濃縮后，分別經(jīng)活性炭和大孔樹脂色譜處理，將洗脫液濃縮后，用有機溶劑重結晶即制得光甘草定。高發(fā)奎等［20］采用溶劑法對甘草藥渣進行提取發(fā)現(xiàn)，甲醇或乙醇提取藥渣中的黃酮類物質提取率相差不大，分別為10.6%、9.9%；而超臨界CO2萃取法的收率更高［21］。喬仲和等［22］通過應用化學分離轉化法，在pH＞7的條件下將黃酮和木質素進行分離，得到一種既可以增加甘草藥渣中黃酮的提取率又能回收木質素和纖維素的方法。趙麗娜等［23］對3種甘草藥渣中黃酮含量進行比較發(fā)現(xiàn)，脹果甘草藥渣和烏拉爾甘草藥渣中總黃酮含量基本相當，并明顯高于光果甘草藥渣。張明華等［24］采用微波輔助乙醇提取甘草藥渣中總黃酮，確定最佳工藝為預泡時間1 h，固液比1∶18，微波功率420W，乙醇濃度70%（wt），微波時間50s，微波次數(shù)1次，且采用最佳提取方案使最大黃酮提取率可達4.1%。李秉等［25］提出了用醋酸乙酯提取甘草藥渣后回收有機溶劑即可得到甘草黃酮，其收率可穩(wěn)定在4.0%以上，總黃酮含量則可穩(wěn)定在30%以上。苑可武等［26］先將甘草藥渣用有機溶劑提取，然后將提取物經(jīng)大孔樹脂柱進行分離，水洗除去雜質后再以有機溶劑進行洗脫，洗脫液干燥即得甘草總黃酮。

4 含量測定

目前國內外對甘草藥渣的含量測定方法研究還不深入，僅對其中的總黃酮、甘草查耳酮A及氨基酸進行了含量測定。

4.1 HPLC法測定甘草藥渣中的總黃酮

吳濤等［27］采用HPLC法以乙腈-0.1%磷酸水溶液（53∶47）為流動相，檢測波長254nm，以甘草查耳酮A為指標，對甘草渣中總黃酮含量進行了測定。

4.2 RP-HPLC法測定甘草藥渣中甘草查耳酮A

楊琳等［7］采用RP-HPLC法以甲醇－四氫呋喃－1%冰醋酸（46∶10∶44）作為流動相，377nm為檢測波長，測定了甘草渣中甘草查耳酮A的含量。

4.3 IEC法和化學法測定甘草藥渣中氨基酸含量

高發(fā)奎［10］用薄層色譜和化學法分離鑒定了甘草藥渣中的氨基酸類成分，再經(jīng)IEC法和化學法測定氨基酸的含量在0.04%～0.79%。

5 展望

甘草是一種臨床用量很大的中草藥，大多數(shù)醫(yī)藥生產(chǎn)企業(yè)從甘草中提取得到甘草酸后將剩余的甘草藥渣作為廢棄物處理。綜合目前國內外的研究情況，甘草藥渣的深入研究與開發(fā)應從以下幾個方面進行。

5.1 化學成分的系統(tǒng)研究

甘草藥渣的化學成分研究在國內外文獻中報道很少。由于甘草藥渣中甘草酸含量大大降低，使得黃酮類成分相對含量提升，許多在原藥材中含量很低的黃酮可以被分離鑒定出來?；瘜W成分的系統(tǒng)研究可以為進一步的活性測試和分析檢測工作奠定基礎。

5.2 生物活性的系統(tǒng)研究

甘草藥渣中的黃酮類化合物結構類型豐富，且主成分含量較高。文獻中甘草藥渣的藥理活性只報道了防腐、抗氧化和抗腫瘤幾個方面，研究不夠深入。從甘草藥渣中成分的化學結構的特點來看，可以預測甘草藥渣中的黃酮類成分可能會具有較廣泛的生物活性，如：抗炎、抑菌、抗?jié)?、保肝、醌還原酶誘導等。隨著化學成分研究的不斷深入，甘草藥渣的生物活性和作用機理應被深入探討。

5.3 指標性成分的指認和含量測定

結合化學成分和生物活性的研究結果，明確甘草藥渣中的生物活性成分，以其為指標成分建立快速穩(wěn)定的含量測定方法可以有效比較不同產(chǎn)地、不同品種原藥材、不同提取方法（甘草酸提取方法）所得的甘草藥渣的質量和實用價值。

本課題組準備在前期化學成分研究的基礎上，進一步利用HPLC、LC-MS等技術，指認甘草藥渣中15個主要的黃酮類成分，并對其中的生物活性成分進行含量測定。

5.4 與甘草中黃酮類成分的分析比較

甘草藥渣作為甘草的再利用資源，其與甘草生物活性的異同是需重點研究的問題。甘草藥渣中富含的低極性黃酮類成分與甘草中的總黃酮在成分、含量和生物活性上有共性和差異。在以上的化學成分、生物活性和含量測定的基礎上可進一步闡明二者的異同。

甘草藥渣作為一種寶貴的可再利用資源，國內外對其的研究還不夠全面，進一步闡明其化學成分、藥理活性，建立快速、準確的多組分含量測定方法，并對其提取工藝進行優(yōu)化研究，將有利于擴大藥源。同時，由于大量的生產(chǎn)甘草酸導致甘草資源的大面積減少，對甘草藥渣這一工業(yè)廢物的有效再利用不僅可以節(jié)省我國有限的甘草資源，還可以降低工業(yè)廢料排放，保護生態(tài)環(huán)境。

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新疆維吾爾自治區(qū)科學技術廳項目（200915122），“十一五”國家科技重大專項項目（2009ZX09501-011）

*賈曉光，Tel：（024）23986475，E-mail：xgjia＠vip.sina.com；*李寧，E-mail：liningsypharm＠163.com

2010-05-19）