薯蕷皂苷元提取方法及研究進(jìn)展

張肖沖，李明慧，高巖，宋 鑫，徐陽，孫海明，趙桂云

（北華大學(xué)化學(xué)與生物學(xué)院，吉林吉林132013）

薯蕷皂苷元由薯蕷皂苷轉(zhuǎn)化而來，而薯蕷皂苷廣泛存在于薯蕷科、百合科、石竹科、薔薇科等植物中，其中薯蕷科植物中含量最多[1]。薯蕷皂苷元是合成多種甾體激素類藥物和甾體避孕藥的重要原料，具有多種重要的藥理作用[2-4]。如今對(duì)薯蕷皂苷元的提取方法有很多，但在工業(yè)生產(chǎn)中主要以酸水解法和自然發(fā)酵法為主。但是由于酸水解法會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，對(duì)環(huán)境的污染較嚴(yán)重，而自然發(fā)酵法的自然發(fā)酵時(shí)間較長(zhǎng)，能耗大且皂苷提取率較低[5]。本文對(duì)薯蕷皂苷元的提取方法進(jìn)行了總結(jié)。

1 酸水解法

薯蕷皂苷元為薯蕷植物中薯蕷皂苷的配基，酸水解法是將酸與藥材直接混合回流水解。酸的作用是破壞薯蕷植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)和組成[6]，斷開薯蕷皂苷元與糖（纖維素）連接的苷鍵，使薯蕷皂苷元游離出來，再用有機(jī)溶劑提取出來，但對(duì)環(huán)境污染較大，該方法最早由Rothrok等[7]提出。

都述虎[8]等對(duì)酸水解法的條件進(jìn)行優(yōu)化，薯蕷皂苷元提取率提高。而更多學(xué)者在酸水解的基礎(chǔ)上又延伸出發(fā)酵酸水解法[9-10]、超臨界CO2萃取法[11]、超聲輔助提取法[12]等。隨著方法的改進(jìn)，薯蕷皂苷元的提取率不斷增高，但是上述方式需要酸處理來制備薯蕷皂苷元，依然會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，對(duì)環(huán)境造成污染，也會(huì)造成水資源的浪費(fèi)。而對(duì)于酸水解法的改進(jìn)較好的是王鵬[13]等的微波輻射下酸功能化離子液體的催化水解，該方法最大的優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保，但是其轉(zhuǎn)化率接近于常規(guī)鹽酸水解，轉(zhuǎn)化率較低。所以尋求無污染、轉(zhuǎn)化率較高的提取方法是需要探索的方向。

2 酶解法

薯蕷皂苷元與植物細(xì)胞壁緊密的結(jié)合，要想制得薯蕷皂苷元，首先將細(xì)胞壁水解。酶是具有高效性與專一性的生物催化劑，可以特異性的水解淀粉、纖維素、半纖維素等，從而釋放出薯蕷皂苷元。酶解法具有特異性強(qiáng)、水解副產(chǎn)物少、反應(yīng)條件溫和、環(huán)保無污染、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[14]。

酶解法又可分為單一酶解法和多元酶解法以及階梯酶解法。單一酶解法只用一種酶催化反應(yīng)制備薯蕷皂苷元，張黎明[15]等用纖維素酶水解葫蘆巴制備薯蕷皂苷元，王彥平[16]等也通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了纖維素酶的提取效果要優(yōu)于果膠酶。多元酶解法是使用兩種或兩種以上的酶共同水解底物，張?jiān)Ｇ鋄17]、李文君[18]、趙國(guó)強(qiáng)[19]等，分別采用階梯生物酶催化法、復(fù)合酶催化法、發(fā)酵——復(fù)合酶解法提取薯蕷皂苷元。綜合比較，多元酶解法要優(yōu)于單一酶解法，在多元復(fù)合酶解法中雖然階梯生物酶催化法轉(zhuǎn)化率較高，但是其具有過程復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、造成能源的大量浪費(fèi)等缺點(diǎn)。而復(fù)合酶催化法操作簡(jiǎn)單，且轉(zhuǎn)化率要優(yōu)于傳統(tǒng)酸水解。

3 微生物轉(zhuǎn)化法

微生物轉(zhuǎn)化是通過微生物整體的細(xì)胞代謝或者酶復(fù)合體水解掉薯蕷皂苷中的某些糖基，引起糖基結(jié)構(gòu)的局部變化而獲得具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的目的產(chǎn)物，其本質(zhì)是利用微生物產(chǎn)生的酶對(duì)外源底物進(jìn)行催化反應(yīng)，使底物的某一特定結(jié)構(gòu)在催化反應(yīng)中發(fā)生改變，從而獲得一定產(chǎn)物[20]。

用微生物法轉(zhuǎn)化薯蕷皂苷元菌株的篩選至關(guān)重要，其菌株篩選更多取決于其菌株轉(zhuǎn)化過程中對(duì)中間產(chǎn)物的利用及轉(zhuǎn)化，中間產(chǎn)物的水解種類及先后順序?qū)Ξa(chǎn)率影響極大。如今微生物轉(zhuǎn)化法大體可以分為兩部分，一部分是經(jīng)過不同的預(yù)處理制備薯蕷總皂苷，再以微生物轉(zhuǎn)化薯蕷總皂苷制備薯蕷皂苷元[21-23]，其中，馬曉霞采用的乙醇回流提取總皂苷，用塔賓曲霉HG-57轉(zhuǎn)化產(chǎn)生薯蕷皂苷元轉(zhuǎn)化率較高。另一部分是沒有經(jīng)過預(yù)處理的藥材干粉經(jīng)微生物直接轉(zhuǎn)化為薯蕷皂苷元[24-26]，李長(zhǎng)田篩選的少根霉原變種制備薯蕷皂苷元轉(zhuǎn)化率較高。雖然微生物轉(zhuǎn)化法具有環(huán)境友好、成本低、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，但是現(xiàn)在篩選的微生物轉(zhuǎn)化率普遍較低。

4 結(jié)論

如今對(duì)薯蕷皂苷元的提取方法有很多，但都存在缺點(diǎn)。眾多學(xué)者也在不斷對(duì)酸水解法進(jìn)行優(yōu)化，卻并沒有完全擺脫酸的應(yīng)用，且造成環(huán)境污染、大量的多糖資源浪費(fèi)。酶解法由于酶成本較高，且酶解過程對(duì)溫度、pH值要求較高，導(dǎo)致工藝復(fù)雜，不適合工業(yè)生產(chǎn)[27]。目前薯蕷皂苷元的微生物轉(zhuǎn)化僅停留在對(duì)單一底物的轉(zhuǎn)化方面，雖然盾葉薯蕷中可轉(zhuǎn)化率較高，但自然界薯蕷植物中可以轉(zhuǎn)化成薯蕷皂苷元的植株不僅僅是盾葉薯蕷，因此篩選出對(duì)底物具有普適性的菌株具有可研究、可發(fā)展性，不但可以分擔(dān)盾葉薯蕷的用量壓力、充分利用其他薯蕷植物，而且能篩選出適應(yīng)性更強(qiáng)的普適性菌株，為薯蕷皂苷元的微生物轉(zhuǎn)化提供了更廣闊的前景。同時(shí)，為薯蕷皂苷元的微生物法轉(zhuǎn)化提供了新思路，具有更高的自然價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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