人參中人參皂苷提取分離研究進展

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(吉林農業(yè)大學中藥材學院,吉林長春 130118)

人參中人參皂苷提取分離研究進展

董微,郜玉鋼*,何忠梅,趙巖,張連學*

(吉林農業(yè)大學中藥材學院,吉林長春 130118)

人參皂苷是人參的主要活性成分之一,具有提高免疫力,抗氧化,抗疲勞,抗腫瘤等多種藥理活性作用,如何高效率得到高質量的人參皂苷現已成為研究熱點。因此,本文綜述了人參皂苷提取、分離純化方法,并對其進行了比較,為其確定人參皂苷的最佳提取分離純化方法,旨在為人參皂苷開發(fā)和利用提供一定的科學依據。

人參皂苷,藥理活性,提取,分離純化,綜述

人參為五加科植物人參(PanaxginsengC.A. Mey)的干燥根,主產于我國吉林長白山脈、遼寧、黑龍江、河北、山西等地,是我國傳統(tǒng)名貴的中藥材?，F代研究表明,人參中已經分離鑒定40余種人參皂苷單體,其次還含有人參多糖、氨基酸、蛋白質、人參二醇、人參三醇等有效成分,其中人參皂苷為人參中的主要活性成分之一,具有保護心功能,降血糖,抗氧化,抗疲勞,抗腫瘤等藥理活性作用[1-3],選用合理的提取分離方法得到高質量的人參皂苷已成為研究熱點。據文獻報道[4-5],傳統(tǒng)提取分離方法,如煎煮法、滲漉法、索氏提取法、柱層析法等均在中藥制藥業(yè)發(fā)展過程中發(fā)揮了重大作用。但是,這些方法均不同程度的存在提取周期長,有效成分流失多,提取效率低等問題。隨著現代科學技術的不斷發(fā)展,出現了許多新型的提取分離技術,如超臨界二氧化碳萃取技術、微波輔助萃取技術、超聲波提取技術等[6-7],運用這些技術不僅降低了生產成本,又能提高其得率,對人參產業(yè)化、精確化、自動化提供了技術指導。

1 提取方法

為解決人參在提取過程中存在的諸多問題,近年來我國對中藥提取新技術的研究十分活躍,并取得了長足的進步,這些技術不僅能最大限度地提取人參中的皂苷成分,還避免了人參皂苷的流失和無效成分的溶出等問題。

1.1微波提取方法

微波提取具有設備簡單,節(jié)省時間,萃取率高,投資少,節(jié)省溶劑,污染小等優(yōu)點。劉永練[8]等采用微波提取法對西洋參干燥根中的人參皂苷進行提取,結果發(fā)現人參皂苷得率高達5.53%,比乙醇回流提取率提高29%,提取時間是乙醇回流的2%。另有實驗[9]證實了微波提取人參皂苷的提取率為8%,是常規(guī)回流法的2.67倍。張晶等[10]采用微波提取法的人參皂苷的提取率為5.25%,是常規(guī)回流法的1.67倍。宋亞會[11]等采用微波提取法提取人參皂苷,結果證實該方法下人參皂苷提取率為8%左右,而回流法為3.27%。值得注意的是微波提取僅適用于對熱穩(wěn)定的產物,對于熱敏的物質微波加熱能導致這些成分的變性,甚至失活。

1.2超聲波提取方法

超聲波提取法溶劑用量少、提取效率高、不影響人參皂苷活性。季曉暉[12]等采用超聲波提取法對西洋參莖葉中的人參皂苷Re進行提取,其提取率為2.77%,是常規(guī)水提取法的1.2倍左右。鄭義[13]等采用超聲波法提取人參總皂苷的提取率為8.13%,遠高于傳統(tǒng)提取法5.01%。金達明[14]等利用超聲波法提取人參總皂苷,采用中心組合設計方法,確定最佳提取條件為:乙醇濃度64%、超聲時間108min、溶媒比26mL/g,該條件下人參總皂苷提取率為5.23%,證實了該方法相比于其他傳統(tǒng)方法具有提取率高、耗能少等優(yōu)點。

1.3超臨界流體萃取方法

超臨界流體萃取技術是一種新的提取方法,其無毒、無殘留溶劑、成本低、節(jié)約能耗。張樂[15]針對人參稀有皂苷極性較小的特點,利用超臨界流體萃取技術進行提取,結果發(fā)現人參稀有皂苷的提取率約為2.76%,略低于常規(guī)回流提取法(3.26%),雖然該方法對極性大的皂苷成分提取比較困難,但針對極性小的稀有皂苷進行提取時其具有的污染少、溶劑無殘留等綠色環(huán)保的優(yōu)點,是常規(guī)回流方法不可比擬的。姜曉晴[16]等運用超臨界流體萃取技術從人參總次苷中萃取人參皂苷Rh1、人參皂苷Rh2,結果發(fā)現人參皂苷Rh1和人參皂苷Rh2的得率分別為7.33%和14.69%,高于傳統(tǒng)回流提取方法。另有實驗證明[17]在提取體系中引入特定的表面活性劑之后,人參皂苷的萃取率達15.9%,是沒加表面活性劑的13.3倍。雖然該技術具有低溫操作、快速、環(huán)保等優(yōu)點,但該方法存在著設備投資較大,生產成本較高和安全性等問題,因此在推廣應用時應給予注意。

1.4酶提取法

酶解法是近幾年來用于天然植物有效成分提取的一項新型技術,選用恰當的酶,可較溫和地將植物組織分解,加速有效成分的釋放,從而提高提取率[18]。張瑩[19]等證明人參經雙孢菇漆酶處理后再提取,可顯著提高人參總皂苷的提取率,該方法提取率比水浸提取提高了65.31%。王野[20]等發(fā)現經漆酶酶解處理后人參皂苷Re的提取率達0.511%,比傳統(tǒng)加熱回流法提高了90.0%。吳清[21]等采用纖維素酶法從人參葉中提取人參總皂苷,結果發(fā)現人參皂苷提取率高達6.29%。雖然酶提取法具有催化效率高以及催化條件溫和等優(yōu)點,但該技術對酶及生產條件要求較高,所以在今后的研究工作中應加強對生成產物進行控制和建立特殊活性酶的篩選等內容。

1.5仿生提取方法

仿生法提取[22]是模擬人體胃腸道的消化和運轉過程,采用不同pH的酸性水和堿性水依次提取,從而得到仿生提取液。由于人參皂苷的提取主要是基于“相似相溶”的原則,提取溶劑以及條件都與人體消化系統(tǒng)的生理條件相差很大,使皂苷成分一般在體外有效,一旦進入人體內就會發(fā)生無效的現象?；谶@一現象,陳新[23]分別以仿生溶媒和水作為提取溶劑對人參皂苷類成分進行了提取,證實經仿生提取的人參皂苷得率為61.31%,高于水提取法的得率54.26%。該方法雖具有提取率高,生產周期短,不改變中藥原有功能的特點,但該方法目前仍屬于熱提取方法,對熱敏性活性成分具有一定的影響,所以采用該技術是應注意對于一些熱敏性有效活性成分的保護。

1.6其他方法

近年來由于人參皂苷提取技術的迅速發(fā)展,除上述幾種提取技術外,還出現許多技術。如:雙水相萃取法:它是利用物質在兩相的分配差異進行提取的新型提取技術,張儒等[24]采用雙水相萃取法對人參根中人參皂苷進行提取,結果發(fā)現該體系對人參皂苷的回收率高于傳統(tǒng)提取法。浸漬法:由于人參皂苷在水中有較好的溶解性,可使所有人參皂苷浸出。張春紅[25]等采用浸漬法提取人參皂苷的提取率為8.33%。另有實驗[26]證明,采用浸漬法將人參浸泡48h后人參皂苷Rb1,Rg1,Re的提取率分別為2.906%,0.2450%,1.3420%。回流法:吳正中[27]等采用回流法提取的人參總皂苷提取率為5.52%,人參皂苷Rg1和Re的總提取率為0.2473%,提取率高于傳統(tǒng)浸漬法。高壓提取法:陳瑞戰(zhàn)[28]等采用高壓提取人參中人參皂苷,結果證明了高壓提取法提取人參皂苷得率為7.76%,遠高于傳統(tǒng)提取方法。

2 單體分離純化方法

由于人參皂苷化學性質不穩(wěn)定,在酶、酸性條件下易水解。目前對人參皂苷單體分離純化的方法有大孔吸附樹脂分離純化方法、高速逆流色譜分離方法以及泡沫浮選分離方法等,這些方法均具有分離純度高,分離效果好速度快等優(yōu)點,應用前景十分廣闊。

2.1大孔吸附樹脂分離純化方法

謝麗玲[29]等通過大孔吸附樹脂對人參總皂苷的純化工藝進行研究,結果發(fā)現經大孔樹脂分離純化后得到的人參皂苷Rg1、Re和Rb1的總提取率為0.989%。另有報道[30]同樣證明了采用弱極性的大孔樹脂提取的人參總皂苷純度可達60%以上。蔡雄[31]等證實了通過大孔樹脂富集與純化后人參總皂苷洗脫率在90%以上。劉繼華[32]等證實了利用大孔吸附樹脂提取西洋參果肉總皂苷,其總皂苷含量超過50%。孫成鵬[33]等采用D101C大孔吸附樹脂分離純化人參根總皂苷,結果分離純度達到94.62%。該方法雖然分離純度較高,但在應用上同樣具有一定的局限性,分離對象主要集中在皂苷、生物堿等成分上。在應用中還應建立對樹脂殘留物和裂解產物的檢測方法,制定合理的限量標準。

2.2高速逆流色譜分離方法

高速逆流色譜作為近年來發(fā)展起來的一種新型分離技術,分離樣品可達到90%以上,具有制備量大、分離效果好、速度快等優(yōu)點,張敏[34]等應用高速逆流色譜法分離得到Re、Rg1、Rg3三個人參皂苷單體化合物,經HPLC檢測其純度均達95%以上。另據文獻報道[35]利用同種方法分離制備了人參皂苷Rg1、Rf和Rd,經HPLC分析其純度分別達到96.2%、94.3%、95.1%,證實了高速逆流色譜法比常規(guī)柱色譜法簡單、快速、提取效率高,具有較好的實際應用價值。

2.3泡沫浮選分離方法

泡沫浮選分離法是利用物質在氣泡表面吸附的差異性進行分離純化的一種技術,具有富集倍數高,不需要有機溶劑的特點。王玉堂[36]等采用動態(tài)泡沫浮選分離富集人參水提液中二醇型人參皂苷,結果發(fā)現動態(tài)泡沫浮選法對人參皂苷Rb1,Rc,Rb2和Rd的富集效率優(yōu)于其他方法,回收率分別為93.3%,98.6%,96.9%和98.3%。溶液中含有表面活性成分是泡沫分離的必要條件之一,而人參中所含的人參皂苷具有表面活性的特性,在攪拌或通入氣體時可產生穩(wěn)定的泡沫,這使人參水提液具備了泡沫分離的條件[37]。由此可知,采用泡沫浮選分離法也可有效的提高人參皂苷的富集倍數,提高人參皂苷得率。

3 多種技術的聯(lián)合使用

隨著現代提取分離技術的迅速發(fā)展,多種技術的聯(lián)合使用也逐漸深入到人參產業(yè)領域中,利用聯(lián)合技術可針對人參提取物的特點,通過集成方式進行技術間的聯(lián)用,充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,互補對方的不足,擴大各自的應用范圍,以便在更短時間、更低能耗、更快速率提取得到更高產率的人參皂苷,應用前景廣闊。

3.1超聲波強化超臨界流體萃取方法

超聲波強化超臨界流體萃取技術是指通過超聲場進行強化超臨界流體萃取分離中藥有效物質能力的一種聯(lián)用技術,該技術具有降低萃取壓力溫度、縮短萃取時間、降低能耗、減少流體流量、萃取率高等特點。羅登林[38]等采用超聲波強化超臨界流體萃取法提取人參皂苷,并對加入超聲前后人參皂苷的提取率進行了分析,結果發(fā)現在加入超聲波前的情況下,人參皂苷的萃取率達8.06%。在加入超聲波后的優(yōu)化條件下,人參皂苷萃取率達13.20%,由此可見,超聲的加入能明顯提高超臨界CO2萃取人參皂苷的萃取率和生產效率。

3.2超聲-硅膠柱層析聯(lián)用方法

王樂樂[39]等采用超聲-硅膠柱層析聯(lián)用技術對人參皂苷Rg1進行了分離和純化,結果證實該方法下分離50g的人參,可得到約9.91g、純度為89.63%的人參皂苷Rg1,此方法準確,成本低,所獲產品純度較高,可作為獲得高質量人參皂苷Rg1的有效方法。該方法不僅保留了超聲波法的操作簡單、用時短、收率高的特點,還保留了經典硅膠柱層析技術對人參皂苷單體進一步分離純化,提高其純度的優(yōu)點。因此,超聲-硅膠柱層析聯(lián)用技術也是提高人參皂苷提取得率及純度的一種有效途徑。

3.3大孔吸附樹脂-硅膠柱層析聯(lián)用方法

為了得到人參皂苷Rd,王巖[40]等對1g人參樣品采用大孔吸附樹脂技術從人參中提取人參總皂苷,再分離得到人參二醇皂苷,并聯(lián)用硅膠柱層析法對人參二醇皂苷進行分離,從而得到較純的人參皂苷Rd,結果得到較純的人參皂苷Rd 500mg,得率為50%,其純度為98%。該方法采取了二者各自針對人參提取物的特點,通過集成方式進行技術間的聯(lián)用,充分發(fā)揮了各自的優(yōu)勢,互補對方的不足,擴大了各自的應用范圍,提高了人參皂苷的純度。

4 結論

人參皂苷是人參中的主要活性成分之一,具有良好的藥理活性和臨床藥用價值,市場需求量大,因此如何高效率的提取高質量的人參皂苷日益受到重視。近年來,隨著中藥領域新技術的不斷引入與發(fā)展,對于人參皂苷的提取分離已經取得了一定的成果。本文對人參中人參皂苷提取常用的方法進行比較顯示,這些新技術均具備針對性強、得率高、成分損失少、耗能低等優(yōu)點,但同時也都具有各自的局限性,不同提取方法著眼于對人參皂苷成分的粗提取,提取出的人參單體皂苷純度不高,而單體分離純化方法則可以彌補上述提取方法的不足之處。但無論采用哪種方法提取和分離人參皂苷,其純度都不能達到最高,只有通過集成方式進行技術間的聯(lián)用,充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,互補對方的不足,才能擴大各自的應用范圍和作用。從目前研究來看,多種技術間的聯(lián)合使用多為實驗室研究階段,如何將其應用到人參制劑的生產當中,需解決的技術問題還很多,需要研究單位和企業(yè)聯(lián)手,以提高人參的內在質量,并不斷對新的技術進行探索和發(fā)展,使之廣泛的應用于人參生產中,為人參產業(yè)現代化的發(fā)展發(fā)揮作用。

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Research progress in extraction and separation technology of Ginsenosides

DONGWei,GAOYu-gang*,HEZhong-mei,ZHAOYan,ZHANGLian-xue*

(Collage of Traditional Chinese Medicine,Jilin Agricultural University,Changchun 130118,China)

Ginsenosides was one of the main active ingredients in ginseng. It has many pharmacological effects that include immunity enhancement,antioxidant,anti-fatigue,antitumor effect and so on. Nowadays,how to obtain the high quality of ginsenosides had became a hot research topic. Therefore,this review summarized the method of the extraction and separation technology of ginsenosides and made a comparison on it to confirm the best method of the extraction and separation of ginsenosides so that it provided some scientific basis on the development and application of ginsenosides.

ginsenosides;pharmacological effect;extraction;separation;review

2013-12-30 *通訊聯(lián)系人

董微(1990-)，女，生藥學碩士生，研究方向：植物藥。

吉林省基礎研究項目(20130102075JC) ；國家科技支撐計劃項目(2011BAI03B010602)；國家自然科學基金資助項目(31070316)；國家科技重大專項子課題(2012ZX09304006)；吉林省科技廳重點項目(20110228) ；吉林省科技條件與平臺建設計劃(20112101)；吉林省現代農業(yè)產業(yè)技術體系建設項目(201218)。

TS

A

1002-0306(2014)17-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2014.17.001