山藥化學(xué)成分和質(zhì)量控制研究進(jìn)展

孫在芝,叢曉東,張 云**,蔡寶昌,2**

(1.浙江中醫(yī)藥大學(xué)中藥炮制技術(shù)研究中心,浙江 杭州 310053;2.南京中醫(yī)藥大學(xué)江蘇省中藥炮制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210049)

山藥(Dioscorea batatas decne)屬常用補(bǔ)益類中藥,藥用歷史悠久,首見(jiàn)于《神農(nóng)本草經(jīng)》。本品是薯蕷科植物薯蕷的干燥根莖,性味甘、平,歸脾、肺、腎經(jīng),具有補(bǔ)脾養(yǎng)胃、生津益肺、補(bǔ)腎澀精等功能,常用于治療脾虛食少、久瀉不止、肺虛喘咳、腎虛遺精、帶下、尿頻、虛熱消咳等疾病[1]。山藥在西南、淮河流域、黃河流域均有分布,其中河南焦作一帶所產(chǎn)山藥有很高的藥用和食用價(jià)值,習(xí)稱懷山藥,被譽(yù)為“懷參”[2]?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)[3],山藥多糖具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、延緩衰老、降血糖、血脂以及調(diào)節(jié)脾胃等功能,此外,根莖中的一種蛋白質(zhì)具有調(diào)節(jié)體內(nèi)酸堿平衡的作用。隨著對(duì)山藥研究的深入,在營(yíng)養(yǎng)研究方面也取得了很大發(fā)展,尤其近年來(lái)山藥被制成各種營(yíng)養(yǎng)品暢銷國(guó)內(nèi)外,也為老百姓創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。通過(guò)研讀并系統(tǒng)總結(jié)記載山藥的文獻(xiàn),我們對(duì)山藥化學(xué)成分和質(zhì)量控制研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié),為山藥的質(zhì)量控制和評(píng)價(jià)提供參考。

1 化學(xué)成分

1.1 山藥多糖

山藥多糖是山藥中的主要功能性成分,組成和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,根據(jù)藥材的品質(zhì)及產(chǎn)地略有不同,含量也有差別。徐琴的測(cè)定結(jié)果表明,蘇北產(chǎn)淮山藥和鐵棍山藥多糖含量分別為1.37%和1.20%[4]。陶樂(lè)平等[5]從安徽產(chǎn)山藥中提取到一系列性質(zhì)各異的多糖,認(rèn)為熱水提取物中的多糖主要由葡萄糖組成,其次為甘露糖和半乳糖,冷水提取物中的多糖則主要由甘露糖組成。趙國(guó)華等[6]從山藥水提液中得白色粉末狀多糖RDPS-1,糖基組成為葡萄糖、甘露糖和半乳糖,摩爾比為1∶0.37∶0.11。尚曉婭,任錦等[7]從山藥中得到精制多糖,純度較高,由鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖組成。山藥的黏液質(zhì)是一類含磷的復(fù)合多糖,Satoh等[8]早年報(bào)道它是甘露聚糖和植酸的復(fù)合物,山藥黏液質(zhì)B(dioscroreamucilage B)后又被闡明是甘露聚糖和含磷蛋白質(zhì)的復(fù)合物,分子量約為200萬(wàn),其中蛋白質(zhì)約占64%。王剛等[9]從山藥中得到兩個(gè)均一多糖,相對(duì)分子質(zhì)量分別為62000和7300Dal,總多糖含量為16.42%。蔡婀娜等[10]采用最佳工藝條件水煮提取山藥,得到粗多糖DT,經(jīng)分離純化后得2個(gè)組分,分別命名為DTA和DTB,DTA為單一多糖,由果糖和葡萄糖組成,摩爾比為1∶26.36。徐琴[11]對(duì)江蘇產(chǎn)淮山藥多糖成分進(jìn)行研究,得出淮山藥多糖屬于中性雜多糖,紙層析分析單糖組成為葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖,其中甘露糖占 10.64%,葡萄糖占10.23%,半乳糖占8.69%。張宇喆等[12]采用乙醇終濃度分別為30%、45%、60%和75%時(shí)沉淀得到4個(gè)山藥多糖,用硫酸蒽酮法測(cè)得其總多糖含量分別為45.85%、56.24%、90.91%和13.87%。姜軍[13]采用傳統(tǒng)的水提醇沉法提取山藥多糖,分離出兩種多糖:中性多糖和酸性多糖。顧林等[14]以山藥為原料,經(jīng)分離提取純化等一系列步驟得到山藥水溶中性多糖,由葡萄糖和甘露糖組成,摩爾比為0.56∶0.44。

1.2 蛋白質(zhì)和氨基酸

山藥中含有豐富的蛋白質(zhì)和氨基酸,能夠提供人類所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),這也是近年來(lái),山藥被做成營(yíng)養(yǎng)食品的原因。Martin等[15]的測(cè)定結(jié)果表明,山藥粗蛋白含量為8.19%。張麗梅等[16]分析福建省建陽(yáng)主栽的7個(gè)山藥品種氨基酸含量及組成,總氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.86%～6.64%之間,平均4.95%。此外,在日本薯蕷的甲醇提取物中分出2種物質(zhì)分別為:(+)2B2Eu2desmol和Paeonol[17]。邵海等[18]從山藥中提取分離得到兩種糖蛋白組分GLP2Ⅰ和GLP2Ⅱ,相對(duì)分子量分別是13000和38000。

1.3 礦質(zhì)元素

山藥含有豐富的Zn、Fe、Mn、Cu等微量元素,這些礦質(zhì)元素均是機(jī)體重要組成成分,維持著機(jī)體細(xì)胞滲透壓與機(jī)體的酸堿平衡。劉影等[19]通過(guò)常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定方法測(cè)定了浙江江山峽口鎮(zhèn)、臺(tái)州椒江的紫山藥礦物質(zhì)元素的含量K ＞Fe＞Zn＞Mg＞Mn ＞Ca＞Cu,除 K 、Fe、Cu元素含量差異較顯著(P＜0.05)外,浙江兩產(chǎn)地紫山藥營(yíng)養(yǎng)成分差異不顯著(P＞0.05)。陳艷等[20]測(cè)定了山藥及土壤樣品中18種元素的含量,發(fā)現(xiàn)淮山藥中K含量最高,其次為P、Na、Mg、Ca等,其中K、P、Na在淮山藥中的含量明顯高于土壤中的含量,說(shuō)明淮山藥對(duì)這些元素有富集作用。

1.4 其他物質(zhì)

除上述成分,山藥中還含有膽甾醇、麥角甾醇、β-谷甾醇、鹽酸多巴胺、四氫異喹啉、山藥素 I～V、胡蘿卜素、VB等;此外,還含有較多對(duì)人體有益的脂肪酸。王勇等[21]在河南產(chǎn)懷山藥中檢出27種脂肪酸,飽和脂肪酸 18種(占51%),主要成分為十六酸;不飽和脂肪酸9種(占49%),主要為亞油酸、油酸和亞麻酸。

2 質(zhì)量評(píng)價(jià)和控制

2.1 質(zhì)量控制模式

隨著中藥多學(xué)科和各種現(xiàn)代分析技術(shù)的結(jié)合,在研究山藥質(zhì)量方面已取得了很大發(fā)展?，F(xiàn)有的檢測(cè)山藥質(zhì)量方法有:單一組分測(cè)定、多種成分同時(shí)測(cè)定、指紋圖譜和生物測(cè)定等。

在單一成分或總成分質(zhì)量測(cè)定中,有以山藥尿囊素或總多糖的含量作為評(píng)價(jià)山藥內(nèi)在質(zhì)量的主要指標(biāo),測(cè)定不同品種和不同產(chǎn)地山藥多糖的含量。如以葡聚糖凝膠柱層析結(jié)合胰蛋白酶法以及紫外、紅外和高效液相色譜法等技術(shù),提取分離山藥多糖。以硫酸-苯酚法測(cè)定山藥中活性成分多糖的含量。結(jié)果: 山藥中多糖含量為67.03%。此方法準(zhǔn)確可靠,重復(fù)性好,待測(cè)組分無(wú)干擾,可作為山藥的質(zhì)量控制方法。王勇等[22]用80%醇提物過(guò)氯仿、正丁醇、乙酸乙酯相,采用FD和PB方法測(cè)山藥中多酚含量,結(jié)果表明,在正丁醇相,多酚含量較高,乙酸乙酯相次之,氯仿相最少。此方法簡(jiǎn)便易行、重現(xiàn)性好、準(zhǔn)確度高,可用于山藥及其同屬植物參薯中多酚含量的測(cè)定。

在多組分同時(shí)測(cè)定中,主要集中在多糖和尿囊素上,而其他幾種成分(皂苷、脂肪酸、微量元素等)的研究較少。因此對(duì)山藥化學(xué)成分的全面分析,才有助于了解山藥的內(nèi)在質(zhì)量,Zhang L等[23]采用毛細(xì)管電泳法同時(shí)測(cè)定山藥中尿囊素、膽堿、L-精氨酸的含量,線性范圍尿囊素在 5～150mg/mL,膽堿在 0.9～100mg/mL,L-精氨酸在 1～200mg/mL,該法快速簡(jiǎn)便可再生。

在指紋圖譜研究上,主要有HPLC、GC-MS、薄層(TC)紅外(IR)紫外(UV)等方法,它們?yōu)橄到y(tǒng)控制和評(píng)價(jià)山藥的質(zhì)量提供方法和技術(shù)上的有益探索。

在生物測(cè)定方面,有采用酶解醇沉法測(cè)定山藥多糖的含量,進(jìn)行了淀粉酶水解法、溫浸法、煮提法提取山藥多糖,用滴定法及硫酸-苯酚法測(cè)定多糖含量。結(jié)果:淀粉酶水解法、溫浸法、煮提法測(cè)得的多糖含量分別為3.53%、0.44%、8.77%。由此得出溫浸法提取不完全,所得多糖值明顯偏低;而煮提法則因淀粉溶出而結(jié)果虛高;與之相比,用酶解法既可較好地消除原料內(nèi)淀粉的影響,多糖提取也較完全,是山藥及薯蕷屬植物多糖含量測(cè)定的一種較為簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的方法[24]。

2.2 現(xiàn)代分析技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)代分析儀器的發(fā)展,極大地提高了山藥質(zhì)量控制水平和能力,如UV、TLC、HPLC、近紅外光譜(NIR)、氣象色譜與質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)等技術(shù)在山藥質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用均有了系統(tǒng)的研究。

2.2.1 UV

紫外及可見(jiàn)分光光度法分析已得到廣泛的應(yīng)用,它不僅可以用于物質(zhì)的鑒定及結(jié)構(gòu)分析,而且還可以用于某些物質(zhì)含量的測(cè)定。高英春等[25]用硫酸-苯酚法,在490nm處有最大吸收峰的有色化合物來(lái)對(duì)山藥中的多糖進(jìn)行含量測(cè)定,結(jié)果表明山藥片粗多糖的最佳提取條件為:提取溫度為100℃,提取時(shí)間為3h,料液比為1∶12,pH 為8,提取液真空濃縮至原體積的1/5,所用95%乙醇的體積為多糖體積的3倍,用紫外分光光度法測(cè)得山藥粗多糖的得率為11.58%,多糖含量為67.03%。以紫外分光光度法測(cè)定山藥中多糖含量,該方法簡(jiǎn)便易行、準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好,為保證山藥的質(zhì)量控制提供了一個(gè)更為可靠的依據(jù)。

2.2.2 TLC

TLC法是鑒別山藥藥材及其成藥最常用的方法。實(shí)驗(yàn)中薄層色譜檢測(cè)山藥,多數(shù)采用乙醇、甲醇、水等極性較大溶劑提取,用氯仿、甲醇或氯仿、甲醇、水的下層溶液等作為展開(kāi)系統(tǒng),顯色劑為10%磷鉬酸乙醇溶液。徐自升等[26]利用薄層色譜法鑒別懷山藥炮制前后圖譜的變化,結(jié)果證明生山藥在麩炒前后發(fā)生了化學(xué)成分的明顯變化,含量也隨之發(fā)生了變化。為山藥的質(zhì)量控制提供了新的方法。

2.2.3 HPLC

HPLC是山藥質(zhì)量測(cè)定中最常見(jiàn)的方法。張芳芳等[27]用HPLC法測(cè)定了不同產(chǎn)地麩炒山藥中尿囊素的含量,結(jié)果表明:不同產(chǎn)地麩炒山藥中尿囊素的含量差異較大,其中河南登峰產(chǎn)地的尿囊素含量最高,為0.35%。此外還有RP-HPLC測(cè)定懷山藥中腺苷的含量,該法操作簡(jiǎn)單、峰形好、靈敏度高、重復(fù)性好、回收率高,可用于懷山藥的質(zhì)量控制和綜合評(píng)價(jià)。

2.2.4 NIR

紅外光譜分析是一門歷史悠久并且還在不斷發(fā)展著的實(shí)用技術(shù)科學(xué),由于紅外光譜具有特征性強(qiáng)、取樣量小、簡(jiǎn)便迅速、準(zhǔn)確等特點(diǎn),既能客觀反映中藥內(nèi)在物質(zhì)基礎(chǔ),又能在宏觀上有效控制中藥整體質(zhì)量。白雁等[28]采用高效液相色譜(HPLC)法測(cè)定其尿囊素的含量,結(jié)合OPUS軟件建立NIR光譜特征值與HPLC測(cè)定的結(jié)果之間的校正模型,進(jìn)而對(duì)預(yù)測(cè)集樣品進(jìn)行分析,結(jié)果:利用NIR技術(shù)測(cè)定山藥樣品中尿囊素的含量是可行的,為山藥藥材的質(zhì)量控制提供一種快速簡(jiǎn)便的檢測(cè)方法。

2.2.5 GC-MS

目前,氣質(zhì)連用已經(jīng)是一種非常有用且新穎的科學(xué)技術(shù),在復(fù)雜中藥體系中,對(duì)中藥及其成品的鑒別和質(zhì)量控制發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。牛健平等[29]以二氯甲烷為溶劑提取懷山藥中的有機(jī)成分,利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行分析鑒定,結(jié)合計(jì)算機(jī)質(zhì)譜圖庫(kù)檢索技術(shù)對(duì)分離的化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析機(jī)質(zhì)譜圖庫(kù)檢索技術(shù)對(duì)分離的化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,并采用峰面積歸一化法確定出各成分的相對(duì)百分含量。結(jié)果表明:從懷山藥中共提取分離出74種化合物,鑒定出 41種有機(jī)成分,占揮發(fā)性物質(zhì)總含量的95.03%,主要成分為脂肪酸類、甾醇類、酯類、維生素 E等,其中,含量最高的是甾醇類化合物(45%),為探究懷山藥的藥物活性成分和有機(jī)成分的相關(guān)關(guān)系提供依據(jù)。

2.2.6 AAS

原子吸收光譜法具有檢出限低,準(zhǔn)確度高,選擇性好,分析速度快等優(yōu)點(diǎn),主要適用樣品中微量及痕量組分分析,如以原子吸收光譜法測(cè)定山藥中的鉛、鎘、銅、砷和汞的含量。結(jié)果表明該法重現(xiàn)性好,適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的原位和在線檢測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

山藥作為一種臨床常用的補(bǔ)益藥,目前對(duì)其化學(xué)成分的研究主要集中在多糖和尿囊素類成分,對(duì)皂苷和其他成分如氨基酸、微量元素的研究則相對(duì)較少。山藥藥效的研究主要是以多糖為主,也仍有部分藥理作用機(jī)理尚未明確。隨著科學(xué)的發(fā)展,山藥的質(zhì)量控制模式還有待進(jìn)一步優(yōu)化,鑒于目前單成分質(zhì)量控制尚缺乏對(duì)照品供應(yīng),更不用說(shuō)多指標(biāo)成分的質(zhì)量控制模式。此外,山藥具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、藥用價(jià)值及科學(xué)的食用價(jià)值,因此越來(lái)越受到大家的青睞。山藥含有大量的糖蛋白、氨基酸和微量元素,常用作食療藥膳,多制成粥、糕點(diǎn)等保健食品。當(dāng)其作為傳統(tǒng)補(bǔ)益中藥時(shí),有健脾養(yǎng)胃、補(bǔ)肺益腎、止瀉利濕的功效,對(duì)糖尿病、腫瘤等都有比較好的防治作用。在科技高度發(fā)展的今天,我們要用科學(xué)的價(jià)值觀去探索、研發(fā)山藥的更大功用,讓山藥更好地為我們?nèi)祟愒旄！?/p>

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