黨參多糖的提取與結(jié)構(gòu)組成研究進(jìn)展

徐美蓉 ，王 青 ，寇向龍 ，李曉蓉

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所，甘肅 蘭州 730070 2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜草與綠色農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070）

黨參在我國具有悠久的應(yīng)用歷史，也是常用大宗藥材，全世界黨參屬植物有40余種。我國是世界黨參的主要產(chǎn)區(qū)和分布中心，主要產(chǎn)地為四川、貴州、陜西、山西等省，商品規(guī)格分為川黨參、東黨參、潞黨參、白黨參、西黨參等［1］。黨參除臨床上用于中藥飲片外，民間還常用于保健藥品，可用來燉肉、煲湯。作為藥食同源的中藥材，黨參所含的成分主要有多糖、皂苷、甾醇、三萜，生物堿、倍半萜及香豆素類等，其中多糖含量最大。黨參多糖在調(diào)節(jié)免疫力、抗衰老、抗缺氧、抗應(yīng)激、抗氧化等很多方面具有較好的生物活性［2-8］，保健功效也越來越為人們所關(guān)注［9-10］。

隨著多糖多方面生物活性的不斷揭示，近年來科研工作者對(duì)黨參多糖展開了相應(yīng)的研究工作。我們簡要綜述了黨參多糖在提取分離、純化、含量測定、結(jié)構(gòu)分析等方面的近幾年研究，以期為黨參多糖基礎(chǔ)性研究和其開發(fā)利用提供參考。

1 黨參多糖的提取、分離與純化

1.1 提取

黨參多糖屬于大分子易溶于水的活性物質(zhì)，對(duì)黨參多糖的化學(xué)分析首先是提取和純化。提取方法有傳統(tǒng)的水煮法、堿法、酸法，但直接熱水浸提多糖得率比酸法和堿法提取多糖的得率高，所以工業(yè)上一般推薦用熱水浸提的方法。影響其提取率的主要因素有提取時(shí)間、提取溫度、料液比和提取次數(shù)。鮑智娟［11］對(duì)輪葉黨參的多糖提取工藝進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，當(dāng)物料比為1∶15、浸提時(shí)間為4 h、浸提溫度為70℃時(shí)，輪葉黨參多糖提取率可達(dá)到8.50%。由于影響熱水浸提結(jié)果的主要因素為提取時(shí)間和提取次數(shù)，因此熱水浸提法會(huì)造成提取目標(biāo)物的產(chǎn)率低以及原料的浪費(fèi)。此外，該方法中的黨參多糖在加熱條件下有可能造成多糖褐變以及其他水溶性成分的溶解，從而影響多糖的純度。隨著提取技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，此方法已逐漸被其他新的方法所取代。

在近年的多糖提取研究中，相繼又出現(xiàn)了生物酶解法、超臨界流體萃取法、超聲波和微波輔助提取法。余蘭等［12-14］進(jìn)行了超聲波輔助提取洛龍黨參多糖，通過多因素正交試驗(yàn)進(jìn)行了提取工藝最佳條件的篩選，得到了洛龍黨參多糖的最佳提取工藝。張銳等［15］的研究結(jié)果表明，利用超臨界法提取黨參多糖，在提取溫度150℃、提取時(shí)間45 min、料液比1∶12時(shí)，黨參多糖的提取率可達(dá)19.5%，與熱水浸提法相比，該方法可明顯降低提取時(shí)間，并明顯提高了黨參多糖的得率。對(duì)植物中多糖的酶法提取也是近年研究的熱點(diǎn)，該方法可有效提高多糖得率，也是一種安全、高效、對(duì)環(huán)境無污染的提取方法。此法是利用選擇性的特異性酶如蛋白酶、果膠酶和纖維素酶，在提取過程中以破壞細(xì)胞壁和脂質(zhì)體，來促進(jìn)胞內(nèi)物質(zhì)釋放，從而提高多糖的提取率的一種生物性的提取方法。岳顯文［16］使用酶法對(duì)黨參多糖的提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，在采用正交設(shè)計(jì)法對(duì)黨參多糖的酶提工藝參數(shù)進(jìn)行對(duì)比的結(jié)果表明，在酶解時(shí)間90 min、纖維素酶用量為2.4%、酶解溫度75℃條件下，酶解后用水回流提取2次，該提取工藝穩(wěn)定、可行。周大寨等［17］利用復(fù)合酶法（纖維素酶＋木瓜蛋白酶＋果膠酶）提取板黨多糖，結(jié)果表明最佳提取工藝為木瓜蛋白酶、纖維素酶和果膠酶的酶用量分別為90、90、150 U/g干粉復(fù)合下，pH為5.0、酶解溫度50℃、酶解90 min下，板黨多糖提取率最高達(dá)26.5%。

1.2 分離和純化

1.2.1 黨參多糖的分離 多糖的分離純化即在獲得粗多糖后，通過一系列方法去除多糖中共存雜質(zhì)，是一個(gè)純化、精制多糖的過程，一般采用醇沉的方法進(jìn)行分離。此方法首先將多糖粗提溶液進(jìn)行濃縮，加入四倍量的乙醇溶液，通過一定時(shí)間進(jìn)行醇沉，根據(jù)不同濃度的乙醇，得到所需的多糖［18］。醇沉液需要在4℃放置過夜，得到多糖沉淀，通過離心或減壓干燥后，分別用95%乙醇、無水乙醇、石油醚反復(fù)洗滌，最終得到精制的黨參多糖。李啟艷等［19］將黨參水提液濃縮至100 mL，加乙醇至80%沉淀，醇沉物用Sevage試劑除蛋白，超聲15 min，在4 500 r/min下離心15 min，并采用HPLC和高效凝膠色譜（HPGPC）法，對(duì)多糖水解后的單糖組成和相對(duì)分子質(zhì)量分布進(jìn)行測定，黨參多糖的提取率可達(dá)22.57%。

植物來源的黨參粗多糖含有蛋白質(zhì)、色素、低聚糖等小分子的雜質(zhì)。根據(jù)不同雜質(zhì)的特性，利用Sevage法、三氟三氯乙烷法、三氯醋酸法均能有效的去除黨參粗多糖中的蛋白質(zhì)含量，但在蛋白質(zhì)水解酶的作用下Sevage法去除蛋白的效果最佳［20-21］。由于植物來源的多糖中呈負(fù)性離子的色素類的物質(zhì)，不能用活性炭吸收劑脫色，一般采用弱堿性樹脂DEAE纖維素或Duolite A-7來吸附色素。對(duì)于低聚糖等小分子雜質(zhì)，可通過透析袋或透析裝置，利用逆向流水透析法來除去。

1.2.2 黨參多糖的純化 在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作過程中分離和純化是很難明顯區(qū)別開的，因?yàn)橛械姆蛛x過程已經(jīng)在純化，反過來在純化過程中又使多糖進(jìn)一步得到分離，使所得產(chǎn)物為更均一的多糖。黨參中存在多種類的多糖，因此要進(jìn)一步了解黨參多糖的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)以及藥理學(xué)方面的特性，需要對(duì)黨參粗多糖進(jìn)行進(jìn)一步的分級(jí)、分離［22］。常用的有乙醇分級(jí)沉淀法、陰離子交換層析柱法、超速離心法、凝膠過濾法、高效凝膠色譜法以及近年來研究較多的超濾膜分析方法等。乙醇沉淀法是一種簡易、低成本，適用于大量分離多糖的方法，主要利用不同多糖在不同濃度乙醇中溶解度的差異，從而達(dá)到分離的目的。一般來說，在醇沉過程中，相對(duì)分子質(zhì)量越大的多糖會(huì)越先被析出。李啟艷等［23］通過加熱回流法提取制備黨參粗多糖，經(jīng)中空纖維超濾實(shí)驗(yàn)裝置分離獲得多糖分級(jí)，黨參多糖經(jīng)分離后獲得了3個(gè)組分（CPP1、CPP2、CPP3）。黨參多糖以中性和酸性多糖為主，用陰離子交換層析柱如DEAE-纖維素層析對(duì)帶負(fù)電荷的酸性多糖進(jìn)行分級(jí)處理，分別用蒸餾水、不同濃度的NaCl水溶液進(jìn)行洗脫得到中性多糖和酸性多糖組分，用苯酚-硫酸法對(duì)分段流出的溶液進(jìn)行多糖含量測定，根據(jù)多糖分布情況收集洗脫峰，透析、濃縮、冷凍干燥，進(jìn)而得出不同組分的黨參多糖［24］。

2 黨參多糖的定量

含量測定對(duì)多糖的質(zhì)量控制至關(guān)重要，常用方法有苯酚-硫酸、蒽酮-硫酸比色方法［25］。這2種比色法均利用葡萄糖做對(duì)照品進(jìn)行測定，但黨參多糖中有一部分單糖的響應(yīng)與葡萄糖的不同，因此影響黨參多糖測定的準(zhǔn)確性。但多糖分離純化過程復(fù)雜，合適的對(duì)照品常難以獲得。

3 黨參單糖結(jié)構(gòu)分析

分析黨參多糖的單糖組成和結(jié)構(gòu)分析，是進(jìn)行黨參多糖構(gòu)效關(guān)系研究的基礎(chǔ)，對(duì)于深度利用和開發(fā)黨參多糖具有重要的意義。常用到的方法有化學(xué)方法、酶學(xué)方法、免疫學(xué)方法、儀器方法等。目前已建立的許多分析方法用于闡明多糖結(jié)構(gòu)的初步信息，包括相對(duì)分子質(zhì)量分布、單糖組成及比例等?；瘜W(xué)方法如水解法、smith降解、甲基化分析等。儀器方法進(jìn)行多糖結(jié)構(gòu)分析主要有核磁共振、電鏡、紅外光譜掃描、多角度激光散射儀、原子力顯微鏡等，尤其是核磁共振、電鏡、紅外光譜掃描儀等方法目前在多糖結(jié)構(gòu)研究方面使用的比較普遍。楊春霞［26］利用凝膠滲透色譜-多角度激光散射儀連用技術(shù)對(duì)黨參的酸性多糖進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，并通過電鏡掃描得出了部分黨參多糖的結(jié)構(gòu)圖。李啟艷等［23］采用中空纖維超濾實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)提取的黨參粗多糖進(jìn)行分級(jí)，并使用紅外光譜掃描儀對(duì)分級(jí)出的多糖組分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析，在3個(gè)黨參多糖組分中分別分析出純葡萄糖醛酸、氨基半乳糖為主的雜多糖。張培等［27］對(duì)26種不同種不同產(chǎn)地的黨參進(jìn)行多糖含量測定，利用GC和衍生化法對(duì)黨參中的單糖結(jié)構(gòu)及組成進(jìn)行了分析和鑒定，確定了黨參多糖中的鼠李糖、阿拉伯糖、木糖等五種單糖的含量。楊豐榕等［28］分離得到5種黨參多糖，其中CPS-4分子量在200萬以上，純度用面積歸一化法計(jì)算達(dá)到96.43%，確定該組多糖主要由鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖三類組成。任麗靖等［29］利用DEAE-纖維素柱分離純化出不含蛋白質(zhì)的黨參多糖，其單糖組成為阿拉伯糖、核糖、甘露糖、果糖、半乳糖、葡萄糖；利用原子力顯微鏡（AFM）分析表明，分離出的組分CPPS1分子具有糖鏈間形成大小不等的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

4 展望

黨參在健康保健方面的功能被人們?cè)絹碓街匾暎?018年黨參等多種中藥材被擴(kuò)展到藥食同源目錄中，可以預(yù)見黨參在今后的產(chǎn)品開發(fā)和使用方面的需求會(huì)越來越廣泛。作為黨參中主要有效成分之一的黨參多糖，具有對(duì)人體有益的多種藥理作用，其產(chǎn)品也會(huì)更受人們青睞，其進(jìn)一步開發(fā)利用也會(huì)具有更廣闊的前景，因此黨參多糖的提取分離及其純化、和結(jié)構(gòu)組成方面的研究對(duì)黨參在藥品、食品、保健品方面的利用和快速發(fā)展有著重要的意義。

目前在黨參多糖的研究中還存在以下問題。一是多糖的純化和分級(jí)需要有更加適當(dāng)?shù)姆椒?，?duì)黨參多糖的純化和均一性有待進(jìn)一步的研究；二是多糖的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，還需借助更加先進(jìn)的分析技術(shù)確定其分子結(jié)構(gòu)。