我國香蒲屬水生藥用植物資源及其資源化利用研究△

陳佩東，嚴(yán)輝，陶偉偉，丁安偉

(南京中醫(yī)藥大學(xué) 中藥資源產(chǎn)業(yè)化與方劑創(chuàng)新藥物國家地方聯(lián)合工程研究中心/江蘇省中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210023)

·專題·

我國香蒲屬水生藥用植物資源及其資源化利用研究△

陳佩東，嚴(yán)輝，陶偉偉，丁安偉*

(南京中醫(yī)藥大學(xué) 中藥資源產(chǎn)業(yè)化與方劑創(chuàng)新藥物國家地方聯(lián)合工程研究中心/江蘇省中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210023)

香蒲屬植物為常見水生植物，除藥用以外，香蒲屬植物在食品、飲料、保健品、材料、有機(jī)肥料、手工藝品中也有廣泛用途，而且在水體環(huán)境保護(hù)方面具有獨(dú)特的應(yīng)用價值，可減輕湖泊、水庫、池塘、河流和海灣等封閉性或半封閉性水體的重金屬鉛、銅和氮、磷等有機(jī)物污染。本文對香蒲屬植物的資源化學(xué)和資源利用策略進(jìn)行了討論。

香蒲屬；水生植物；資源化學(xué)；資源化利用

香蒲(Typha)又稱蒲草，為香蒲科(Typhaceae)植物，同屬植物的干燥花粉均可入藥，稱為蒲黃(Typhae Pollen)，具有止血、化瘀、通淋的功效。香蒲屬植物現(xiàn)有16種，分布于熱帶至溫帶，主要分布于歐亞和北美，大洋洲有3種。我國有11種香蒲屬植物，其中有苞組有7種，包括長苞香蒲TyphaangustataBory et Chaubard，水燭香蒲T.angustifoliaLinn.等；無苞組有4種，包括寬葉香蒲T.latifoliaLinn.，東方香蒲T.orientalisPresl.等[1]。香蒲在我國廣泛分布于華北、東北及西北、西南地區(qū)的淺水濕地，性耐寒，喜光照，適應(yīng)性強(qiáng)。

1 資源利用現(xiàn)狀

香蒲植物花粉蒲黃是重要的活血化瘀中藥，《本草匯言》中有“蒲黃血之上者可清，血之下者可利，血之滯者可行，血之行者可止”；《本草分經(jīng)》中有蒲黃“生用性滑，行血消瘀”的記載。由古代文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)含蒲黃的方劑有900余首，常用經(jīng)典名方有以蒲黃、五靈脂配伍的失笑散，蒲黃炭、香附炭配伍的二神散等，有行瘀、止血的功效。現(xiàn)代成方制劑有蒲黃片、復(fù)方蒲黃緩釋片、復(fù)方蒲黃腸康膠囊等?，F(xiàn)代藥理研究表明，長苞香蒲提取物對傷口具有明顯的促進(jìn)愈合作用[2]，寬葉香蒲中的多糖類化學(xué)成分可刺激角化細(xì)胞增殖和早期分化，上調(diào)Smad3和PKC的表達(dá)而促進(jìn)傷口愈合[3]，而少腹逐瘀湯中的香蒲新苷可通過抑制內(nèi)皮素、促進(jìn)PGI2釋放、逆轉(zhuǎn)NO的合成和釋放以抑制人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的損傷[4]。蒲黃對血液流變學(xué)具有影響，其水煎液可降低血瘀大鼠全血黏度和血沉、紅細(xì)胞剛性指數(shù)，從而改善血液循環(huán)[5]。此外，蒲黃提取物還有抗動脈粥樣硬化[6]、抗免疫[7]等方面的作用。

香蒲屬植物在食品、飲料、保健品、材料、肥料、工藝品中也有廣泛應(yīng)用。由香蒲、紅花等制備的爽身粉有吸濕、消炎等作用[8]；香蒲纖維適量混合黃麻纖維，與聚丙烯樹脂復(fù)合熱壓可制備增強(qiáng)復(fù)合材料[9]；以香蒲作為主料，加入尿素等物質(zhì)可制備有機(jī)肥[10]；以香蒲為原料可制備具有止血作用的創(chuàng)可貼[11]；蒲黃與首烏、黃精等配伍可制備具有降血脂作用的茶飲料[12]。

除以上應(yīng)用以外，香蒲屬植物在環(huán)境保護(hù)方面具有獨(dú)特的應(yīng)用價值。香蒲屬植物為多年生挺水植物，對水系中排放的污染物具有較好的吸收作用，可減輕湖泊、水庫、池塘、河流和海灣等封閉性或半封閉性水體由于農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)造成的重金屬鉛、銅和氮、磷等有機(jī)物污染，起到凈化水體、保護(hù)環(huán)境的作用[13-15]。以香蒲屬植物為主要原料的主要資源產(chǎn)品及其資源利用途徑見表1。

表1 香蒲屬植物主要的資源產(chǎn)品及其資源價值

2 資源性化學(xué)成分組成

香蒲屬植物的化學(xué)研究主要集中在水燭香蒲、寬葉香蒲、東方香蒲、長苞香蒲等種，其中所含的化學(xué)成分主要有黃酮類、甾體類、烷烴類、有機(jī)酸類、多糖類、氨基酸類等。

2.1 黃酮類

香蒲屬植物中黃酮類成分主要有黃酮醇、黃酮、二氫黃酮和黃烷醇型，其中黃酮醇類化學(xué)成分含量相對較高。香蒲新苷(typhaneoside)和異鼠李素-3-O-新橙皮糖苷(isorhamnetin-3-O-neohesperidoside)是香蒲屬植物中含量最高的黃酮類化學(xué)成分。具有相同母核的還有異鼠李素-3-O-蕓香糖苷、異鼠李素-3-O-葡萄糖苷、異鼠李素-3-O-β-半乳糖苷等。苷元為槲皮素的化合物有槲皮素-3-O-(2G-α-L-鼠李糖基)-蕓香糖苷、槲皮素-3，3′-二甲醚、3，3′-二甲基槲皮素-4′-葡萄糖苷、槲皮素-3-O-新橙皮糖苷等。苷元為山柰酚的有山柰酚-3-O-葡萄糖苷、山柰酚-3-O-半乳糖苷、山柰酚-3-O-新橙皮糖苷、山柰酚-3-O-(2G-α-L-鼠李糖基)-蕓香糖苷等。此外，還有兒茶素類成分阿夫兒茶精(afzelechin)、D-兒茶素(D-catechin)等，橙酮類成分香蒲苯酞(typhaphthalide)和二氫黃酮類成分柚皮素(naringenin)[16-19]，香蒲屬植物中主要黃酮類成分化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 香蒲屬植物中主要黃酮類成分化學(xué)結(jié)構(gòu)圖

2.2 甾體類

香蒲屬植物中的親脂性部位中常含有甾體類化學(xué)成分，包括膽甾醇、菜油甾醇、24-亞甲基膽甾醇(24-methylenecholesterol)、異墨角藻甾醇(isofucosterol)，(20S)-4α-甲基-24-亞甲基膽甾-7-烯-3β-醇，豆甾-4-烯-3酮、豆甾烷-4-烯-3，6-二酮、豆甾-4-烯-6β-羥基-3-酮、6α-羥基-豆甾-4-烯-3-酮、3β-羥基-豆甾-5-烯-3-酮[20-22]。

2.3 有機(jī)酸類

香蒲屬植物中含有大量的酸性化合物，主要成分為亞油酸等脂肪酸和咖啡酸、香草酸、5-反式咖啡酰莽草酸等酚酸類化合物[23-24]。

2.4 其他

香蒲屬植物含有烷烴類化學(xué)成分7-甲基-4-三十烷酮(7-methy-4-triacontanon)、6-三十三烷醇(6-tritriacontanol)、二十五烷、7，8，10-二十九烷三醇、7，9，10-二十九烷三醇等[25]。

此外，水燭香蒲中發(fā)現(xiàn)含有少量腦苷類成分1-O-(β-D-glucopyranosyloxy)-(2S，3S，4R，8Z)-2-[(2′R)-2′-hydroxytricosanoylamino]-8-nonadecene-3，4-dio等，尚有核苷類成分腺嘌呤、尿嘧啶、胸腺嘧啶及多糖類成分[26-27]。

3 資源性化學(xué)成分動態(tài)評價

香蒲屬植物分布廣泛，由于采收地域、種類、時間的差異，其中的化學(xué)成分存在較大差異。該屬植物花粉的資源性化學(xué)成分動態(tài)評價主要集中在黃酮等主要類型的化學(xué)成分，又由于香蒲屬植物在環(huán)境保護(hù)中的重要作用，有關(guān)全草中的化學(xué)成分動態(tài)評價主要集中在對水系中重金屬、有機(jī)物及化學(xué)、化工制藥等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中排放的有毒、有害物質(zhì)的吸收、代謝和轉(zhuǎn)化釋放規(guī)律方面。

3.1 藥材形成過程資源性化學(xué)成分動態(tài)評價

3.1.1 不同產(chǎn)地香蒲屬植物中黃酮類化學(xué)成分的動態(tài)評價 對產(chǎn)自內(nèi)蒙古、甘肅、山東、四川、安徽、江蘇、浙江、江西、福建、云南和海南的水燭香蒲中的槲皮素-3-O-(2G-α-L-鼠李糖基)-蕓香糖苷、槲皮素-3-O-新橙皮糖苷、山柰酚-3-O-(2G-α-L-鼠李糖基)-蕓香糖苷、香蒲新苷、山柰酚-3-O-新橙皮糖苷、異鼠李素-3-O-新橙皮糖苷、異鼠李素-3-O-蕓香糖苷、槲皮素、柚皮素、山柰酚和異鼠李素進(jìn)行含量測定的結(jié)果表明，黃酮中含量最高的是異鼠李素-3-O-新橙皮糖苷，最高含量可達(dá)335.28 μg·g-1，其次為香蒲新苷，最高含量為311.98 μg·g-1。這兩種苷的含量占總黃酮含量的55%～70%，而異鼠李素-3-O-新橙皮糖苷的含量為香蒲新苷的1.1～1.4倍。黃酮苷元中，異鼠李素比槲皮素和山柰酚含量高。從樣品采集地域看，則一般北方地區(qū)如內(nèi)蒙古、甘肅樣品的黃酮含量比海南、四川等南方地區(qū)高[18]，不同產(chǎn)地香蒲屬植物花粉中異鼠李素3-O-新橙皮糖苷含量見圖2。

圖2 不同產(chǎn)地蒲黃中異鼠李素3-O-新橙皮糖苷的含量積累分析

3.1.2 香蒲屬不同品種中黃酮化學(xué)成分的動態(tài)評價 對采自寧夏、湖南的水燭香蒲、東方香蒲、寬葉香蒲、長苞香蒲和無苞香蒲中的槲皮素和異鼠李素進(jìn)行含量測定，結(jié)果表明，異鼠李素含量比槲皮素含量高，寬葉香蒲中二者比例達(dá)1∶6.8，其他種中二者含量比例一般為1∶2～1∶4，差異較為明顯[28]，這5種香蒲屬植物中香蒲新苷與異鼠李素-3-O-新橙皮糖苷的含量比則在1∶1.45～1∶1.55[29]，結(jié)果見圖3。

圖3 不同種類蒲黃中香蒲新苷的含量積累分析

3.1.3 不同產(chǎn)地香蒲屬植物中腺苷類化學(xué)成分含量分析 對產(chǎn)自內(nèi)蒙古、甘肅、山東等省市的蒲黃中尿嘧啶、次黃嘌呤、胞嘧啶核苷、胸腺嘧啶、腺苷、腺嘌呤、鳥嘌呤核苷、胸腺、腺苷等核苷類化學(xué)成分的研究中發(fā)現(xiàn)，福建、內(nèi)蒙古、甘肅等地產(chǎn)蒲黃藥材中核苷類化學(xué)成分的總量較高，最高可達(dá)3 922.45 μg·g-1，而采自浙江的樣品含量最低，只有954.15 μg·g-1，結(jié)果見圖4[27]。

圖4 不同產(chǎn)地蒲黃中總腺苷類成分的含量積累分析

3.1.4 不同采收期黃酮類成分含量分析 對2002年7月15日至11月30日產(chǎn)自江蘇淮陰的水燭香蒲葉中黃酮類成分異鼠李素-3-O-新橙皮糖苷和異鼠李素-4′-O-葡萄糖苷的含量進(jìn)行分析，結(jié)果表明10月底采收的水燭香蒲葉中黃酮類成分含量最高[30]，見圖5。

圖5 不同采收時間水燭香蒲葉中黃酮苷類成分的含量

3.2 資源利用效率提升研究

3.2.1 藥材深加工與產(chǎn)品開發(fā) 香蒲屬植物中的化學(xué)成分主要是黃酮類化合物，其中以黃酮醇型化合物異鼠李素為苷元的異鼠李素-3-O-新橙皮糖苷和香蒲新苷為主要成分。盡管異鼠李素在植物中較為常見，但這兩種黃酮苷在自然界中存在并不廣泛，僅在金盞花Calendulaofficinalis、錦雞兒Caraganasinica等少數(shù)植物中發(fā)現(xiàn)[31]。香蒲屬植物具有保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞、影響血液流變性、改善微循環(huán)的作用，這與其中所含有的以異鼠李素為主要母核的化學(xué)成分緊密相關(guān)，有望進(jìn)一步開發(fā)成藥物。蒲黃經(jīng)乙醇提取，大孔樹脂純化得到的總黃酮部位可以降低犬冠脈結(jié)扎后心肌缺血的程度，減少梗死范圍和增加冠脈流量，用于防治心肌缺血等心血管疾病[32]；由蒲黃提取物與紅花提取物制備的藥物可用于心腦血管疾病的治療[33]；由蒲黃提取物與紅景天提取物可制備增加冠脈血流量，用于冠心病、心絞痛等疾病的藥物[34]；由蒲黃提取物、姜黃提取物及多糖等組成的食品，營養(yǎng)豐富，且具有輔助降血脂的功能[35]。

3.2.2 資源性化學(xué)成分轉(zhuǎn)化率提升研究

3.2.2.1 香蒲花粉破壁對提取的影響 香蒲花粉有花粉壁，對其中化學(xué)成分的提取造成了影響?；ǚ劢?jīng)破壁處理后可降低提取能耗，提高提取效率[36]，結(jié)果見表2。

3.2.2.2 超臨界萃取法提取香蒲花粉中的黃酮類物質(zhì) 以異鼠李素-3-O-新橙皮苷轉(zhuǎn)移率為指標(biāo)，考察超臨界萃取蒲黃中黃酮化合物工藝，結(jié)果表明最佳工藝條件為壓力20 MPa，溫度40 ℃，夾帶劑為藥材2.0倍量的95%乙醇提取時提取效率高、速度快，異鼠李素-3-O-新橙皮苷轉(zhuǎn)移率最高可達(dá)78.3%[37]。

表2 破壁對香蒲花粉中資源性化學(xué)成分提取率的影響

3.2.2.3 微波提取法提取蒲黃中黃酮類物質(zhì) 以總黃酮和異鼠李素-3-O-新橙皮糖苷含量為考察指標(biāo)，采用超微粉碎技術(shù)與微波提取工藝相結(jié)合的方法，提取蒲黃中黃酮類成分，結(jié)果表明，微波提取蒲黃超微粉的最佳條件為加醇量18倍，乙醇濃度70%，微波功率540 W，加熱時間8 min。此時不僅有助于提取，而且能對花粉細(xì)胞壁造成破壞，有利于提高提取效率[38]。

3.3 非藥用部位的資源化利用研究

3.3.1 香蒲葉的資源化利用 隨著世界范圍內(nèi)能源和資源的日益緊缺，新型材料尤其是天然纖維材料的研發(fā)和應(yīng)用愈發(fā)引人關(guān)注。香蒲屬植物葉中含有大量纖維，在新型植物纖維的應(yīng)用領(lǐng)域具有良好前景。香蒲葉經(jīng)過脫膠處理后，長度165 mm，細(xì)度10.9 tex，纖維強(qiáng)度52 cN/tex。得到的植物纖維可制備強(qiáng)化板材。除此以外，香蒲葉還可用于編織手包、提藍(lán)、坐墊等工藝品[39]。

3.3.2 香蒲花序、全草的資源化應(yīng)用 成熟的雌花序稱蒲棒，可蘸油或不蘸油用以照明，雌花序上的毛稱蒲絨，幾乎為純纖維，常用作枕絮。香蒲全草由于纖維含量較高，纖維質(zhì)量較好，可用于造紙原料。香蒲與蠶絲等制備的香蒲被具有清香、防蚊等功效[40]。經(jīng)過備料、預(yù)處理、蒸煮、洗料、打漿、精制、漂白、烘干等步驟處理后，可制得以香蒲為原料的粘膠纖維用漿粕，解決了當(dāng)前粘膠纖維原料短缺現(xiàn)狀[41]。

3.4 產(chǎn)業(yè)化過程中產(chǎn)生的香蒲藥渣的資源化利用研究

3.4.1 香蒲屬植物對水體中有害物質(zhì)的吸收作用 香蒲屬植物可用于防治污染，但是被植物吸收的各種重金屬、有機(jī)物在植物生長停滯期又會釋放到水體中，造成二次污染。所以，及時地收割香蒲植物，并充分利用其廢棄物是十分重要的資源利用方向。香蒲植物的全草可用于制炭，所得活性炭比表面積可達(dá)1279 m2·g-1，對孔雀石綠的吸附力可達(dá)197.94 mg·g-1[42]。香蒲厭氧發(fā)酵的工藝條件為固體濃度6%，沼氣累積產(chǎn)氣量可達(dá)6482 mL[43]。

3.4.2 香蒲屬植物對化學(xué)制藥排放物吸收的動態(tài)過程 化學(xué)制藥工業(yè)在生產(chǎn)的過程中會排放對水體環(huán)境造成污染的化學(xué)物質(zhì)，對人類和動物的健康造成巨大的威脅。寬葉香蒲能對水中的制藥排放物雙氯芬酸進(jìn)行吸收，并且依靠糖基轉(zhuǎn)化酶進(jìn)行代謝，從而減少污染，其中根部的吸收和代謝功能最強(qiáng)[15]。

3.4.3 寬葉香蒲對污水中重金屬的去除率 隨著工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，重金屬排放數(shù)量急劇增多，重金屬排放污染物一旦進(jìn)入食物鏈會對人類和動物造成嚴(yán)重影響。香蒲屬植物可以有效地吸收水體中的重金屬如鉛、銅、鉻等，從而起到保護(hù)環(huán)境的作用，不同重金屬的去除率見圖6，而香蒲屬植物的根及地下部分對重金屬吸收能力最強(qiáng)[13]。

圖6 寬葉香蒲對水體中不同重金屬的去除效率圖

4 討論與展望

香蒲屬植物是常見水生植物，具有耐鹽、易生長的特性。該屬植物的花粉為藥用部位，具有活血化瘀、降血脂等功效，而且在食品、飲料中也有應(yīng)用前景。香蒲葉可制作各種工藝品，香蒲全草可廣泛應(yīng)用于肥料、材料等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，資源性應(yīng)用優(yōu)勢明顯。特別是目前隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，水體污染嚴(yán)重，水生植物的防污、治污、治鹽能力尤其受到重視[44-45]，香蒲屬植物資源利用路徑見圖7。但是，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，目前適于香蒲生長的淺水、沼澤面積不斷縮小，香蒲這一優(yōu)質(zhì)水生資源面臨減少的危險；另一方面，如何充分利用香蒲屬植物，將現(xiàn)有野生資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)資源成果，仍是今后香蒲屬植物資源利用的主要策略和研究方向。

圖7 香蒲屬植物資源循環(huán)利用及再生產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑

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StudyonChemicalResourcesandStrategyUtilizationofAquaticMedicinalPlantsfromGenusTypha

CHENPeidong，YANHui，TAOWeiwei，DINGAnwei*

(NationalandLocalCollaborativeEngineeringCenterofChineseMedicinalResourcesIndustrializationandFormulaeInnovativeMedicine，andJiangsuCollaborativeInnovationCenterofChineseMedicinalResourcesIndustrialization，NanjingUniversityofChineseMedicine，Nanjing210023，China)

The genus typha is a series common aquatic plants，and the pollen of the plants is named puhuang，which is commonly used in clinical with the effect of removing blood stasis.In addition to medicine，typha plants have been widely used in food，beverage，health care products，materials，agriculture，industry，and have a unique application value in water environmental protection for decreasing heavy metals and organic pollution in lakes，reservoirs，ponds，closed or semi closed water in bays.The chemical resources and the strategy utilization of genus typha were discussed in this study.

Typha；aquatic plants；chemical resources；strategy utilization

2015-05-04)

國家公益性行業(yè)科研專項(201407002)；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目

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丁安偉，教授，研究方向：中藥炮制與質(zhì)量控制；E-mail：awding105@163.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2015.7.004