紫皮石斛研究進(jìn)展

吳蓓麗，趙錚蓉，劉 驊，焦 冬，吳月國(guó)

（浙江省醫(yī)學(xué)科學(xué)院，浙江杭州 310013）

石斛屬是蘭科中繼石豆蘭屬之后的第2大屬,全球約有1 500個(gè)原生種,廣泛分布于亞洲、歐洲,澳大利亞等地區(qū),我國(guó)約有86種,主要分布于華南、西南和華東地區(qū)［1-2］。2015年版《中國(guó)藥典》［3］收載了石斛與鐵皮石斛,前者為金釵石斛Dendrobium nobileLindl.、鼓槌石斛Dendrobium chrysotoxumLindl.或流蘇石斛 Dendrobiumfimbriatum Hook.的栽培品及其同屬植物近似種的新鮮或干燥莖,后者為鐵皮石斛Dendrobium officinaleKimura et Migo的干燥莖。紫皮石斛Dendrobium devonianumPaxt.為藥用石斛佳品之一,又名齒瓣石斛、紫皮蘭［4］,具有益胃生津、滋陰清熱等功效［5］。紫皮石斛產(chǎn)地主要集中在云南龍陵［6］,已被收載于《云南省中藥材標(biāo)準(zhǔn)》［7］中,該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了來(lái)源、性狀、鑒別、檢查（水分、總灰分）、浸出物等項(xiàng)目。鑒于紫皮石斛的優(yōu)良品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,有學(xué)者提出將其收入《中國(guó)藥典》［8］。

目前關(guān)于紫皮石斛的全面報(bào)道較少,王洪云［8］、陳玲玲等［5］對(duì)紫皮石斛的化學(xué)成分、藥理作用以及繁殖技術(shù)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述；李桂琳等［9］對(duì)紫皮石斛種質(zhì)資源的鑒定評(píng)價(jià)研究作了綜述。鮮見(jiàn)對(duì)紫皮石斛的分布產(chǎn)區(qū)、現(xiàn)代藥學(xué)及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的全面研究。課題組就紫皮石斛野外分布、種植產(chǎn)區(qū)、化學(xué)成分、藥理作用、毒理學(xué)研究及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,以期為其深入研究及資源利用提供參考。

1 野外分布

紫皮石斛為我國(guó)原生種,主要分布于云南、貴州、廣西、臺(tái)灣和西藏東南部。國(guó)外如不丹、印度、越南、緬甸、老撾、泰國(guó)也有分布［10］。

紫皮石斛是一種多年生附生性草本植物,不能生長(zhǎng)在普通土壤中,一般生長(zhǎng)在樹(shù)下的巖石或者樹(shù)干上,常與苔蘚植物伴生,并靠裸露在外的氣生根從空氣中吸收養(yǎng)分、水分。由于其喜溫暖、濕潤(rùn)及陰涼的環(huán)境,因此亞熱帶的深山老林,氣候冬暖夏涼,濕度很高,散射光充足,非常適合石斛生長(zhǎng)［11-13］。具體適生條件為：海拔800～1 800 m,年降雨量1 100～1 500 mm,年均溫18～25 ℃,蔭蔽度40%～50%,空氣濕度70%～80%的山林［9］。

由于鐵皮石斛資源長(zhǎng)期處于瀕危狀態(tài),無(wú)法滿足市場(chǎng)需求,急需尋找其替代品,因而出現(xiàn)大量采集紫皮石斛代替緊缺的鐵皮石斛,加之生境破壞與植樹(shù)造林、繁殖特性缺陷等原因,致使紫皮石斛野生資源受到了嚴(yán)重破壞,已成為瀕危植物［14］。在其主要產(chǎn)區(qū)云南龍陵縣,集體林區(qū)內(nèi)已較難找到野生紫皮石斛。

2 種植產(chǎn)區(qū)

云南龍陵是國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)紫皮石斛產(chǎn)業(yè)化的地區(qū),其發(fā)展帶動(dòng)了云南保山市其他縣區(qū)、普洱、臨滄、紅河、西雙版納、大理、德宏、怒江等地區(qū)的紫皮石斛產(chǎn)業(yè)發(fā)展。紫皮石斛對(duì)氣候環(huán)境、空氣濕度的要求較高,除云南省外,廣西、四川、貴州等省也有一定面積的產(chǎn)業(yè)發(fā)展［6］。

龍陵縣石斛產(chǎn)業(yè)已由過(guò)去的粗放仿野生栽培、零星種植、分散經(jīng)營(yíng)發(fā)展到如今的集約化栽培、規(guī)模規(guī)范化種植和行業(yè)組織化經(jīng)營(yíng)。目前,龍陵縣已成功申報(bào)注冊(cè)了“龍陵紫皮石斛” 地理標(biāo)志、農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志和國(guó)家地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品［6］。

3 化學(xué)成分

目前,已報(bào)道的紫皮石斛化學(xué)成分有多糖、生物堿、菲類、聯(lián)芐類、酚酸類、黃酮類和苯丙素類,另外還有微量元素、氨基酸及其他類成分,見(jiàn)表1。

3.1 多糖

3.1.1 多糖提取 石斛多糖是紫皮石斛等多種石斛的主要功效成分,多糖含有量被認(rèn)為是評(píng)價(jià)中藥石斛品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。目前紫皮石斛多糖的提取一般為水提法,包括回流和超聲提取,也有學(xué)者采用超臨界流體萃取技術(shù)對(duì)紫皮石斛進(jìn)行萃取。為去除影響多糖含有量和活性的干擾物質(zhì),通常在提取前加石油醚（60～90 ℃）或80% 乙醇脫脂,提取后采用0.1% 活性炭脫色,80% 乙醇沉淀去除單糖、低聚糖,Sevag法脫蛋白。

在水提工藝中,多為加水回流后以80% 乙醇沉淀［15-18］。陳玲玲等［17］通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化了紫皮石斛多糖水提法的提取工藝,最佳條件為提取溫度95 ℃、提取時(shí)間1 h、提取2次、料液比1 ∶25,多糖得率36.14%。王洪云等［18］采用正交設(shè)計(jì)優(yōu)化的紫皮石斛多糖最佳提取工藝為溫度100 ℃、料液比1 ∶25、提取時(shí)間1 h、提取2次,多糖得率37.9%。趙俊凌、明興加等［19-22］以石油醚 （60～90 ℃）和80%乙醇除雜后加水回流提取紫皮石斛多糖,再用0.1%活性炭脫色、80% 乙醇沉淀,Sevag法脫蛋白。甘小娜等［23］先用80%乙醇索氏提取,藥渣再加水回流提取紫皮石斛多糖。葛穎華等［24］比較了超聲法和回流法對(duì)紫皮石斛多糖含有量的影響,發(fā)現(xiàn)超聲法提取效率高且操作簡(jiǎn)便,其最佳條件為提取溫度30 ℃、超聲提取40 min、超聲1次、提取倍量為200倍。

在超臨界流體萃取技術(shù)中,有研究表明乙酸乙酯作為夾帶劑更有利于紫皮石斛中低極性化合物的溶出,直接泵入乙酸乙酯與CO2共萃的方式更有利于紫皮石斛中各成分的溶出［25］。

相對(duì)于紫皮石斛而言,鐵皮石斛多糖的提取制備方法較為成熟,有熱水浸提、超聲波/微波輔助提取、超高壓萃取、閃式提取及酶提法［26］,也有冷壓、凍融冷壓等新技術(shù)［27］。在選擇合適的提取方法時(shí),可從多糖得率、結(jié)構(gòu)特征和生物活性方面綜合評(píng)價(jià),根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)際條件合理選擇。

3.1.2 多糖定性和定量測(cè)定 不同部位［22］、栽培方式［28］及采收期［16］均會(huì)影響紫皮石斛多糖的含有量,準(zhǔn)確測(cè)定多糖含有量具有重要意義。目前紫皮石斛多糖含有量測(cè)定的方法主要為苯酚-硫酸法：石斛多糖在濃硫酸的強(qiáng)酸性條件下脫水生成糠醛或其衍生物,再與5%苯酚溶液縮合生成有特殊顏色的物質(zhì),照紫外-可見(jiàn)分光光度法,在488 nm或490 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度,計(jì)算樣品中多糖的含有量［15-24］。

多糖的分子量分布、單糖組成、空間結(jié)構(gòu)及糖苷鍵的連接方式,與多糖的藥理活性密切相關(guān)。多糖分子量及其分布可采用高效凝膠色譜法（HPGC）測(cè)定,傅里葉紅外光譜法（FT-IR）、高效液相色譜法（HPLC）、氣相色譜聯(lián)用質(zhì)譜法（GC-MS）、核磁共振（NMR）已被用于分析單

糖組成和糖苷鍵連接方式。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn),紫皮石斛多糖主要由甘露糖、葡萄糖組成,也有少量的半乳糖、半乳糖醛酸、果糖等,在O-2、O-3或O-6位上被乙?；〈?主要的糖苷鍵是β-1,4-manp,見(jiàn)表2。

表1 紫皮石斛中化學(xué)成分

表2 紫皮石斛多糖理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)特征

3.2 生物堿 生物堿類成分是最早從石斛屬植物中分到的化學(xué)成分,孟志霞［32］、張愛(ài)蓮等［33］從紫皮石斛乙醇提取物中分得5個(gè)有機(jī)胺類和1個(gè)吲哚類生物堿（化合物4～9）,結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。王再花等［41］測(cè)定了紫皮石斛的總生物堿。趙菊潤(rùn)等［42］探討發(fā)現(xiàn)仿野生栽培種植模式下總生物堿含有量顯著高于集約化種植,2年生植株總生物堿含有量普遍高于1年生,其中,仿野生模式下種植2年生的生物總堿與1年生莖條的生物總堿含有量具有顯著性差異。

圖1 紫皮石斛中生物堿類化合物結(jié)構(gòu)

3.3 菲類 近年來(lái)從紫皮石斛中分離得到的菲類成分有4種（化合物10～13）,結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 紫皮石斛中菲類化合物結(jié)構(gòu)

3.4 聯(lián)芐類 孟志霞等［32］從紫皮石斛中分得3個(gè)聯(lián)芐類化合物（14～16）,結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 紫皮石斛中聯(lián)芐類化合物結(jié)構(gòu)

3.5 酚酸類 酚酸是指結(jié)構(gòu)中含有活潑氫供體的酚羥基有機(jī)酸,研究表明酚酸具有抗菌、抗氧化、抗癌等功效。孟志霞等［32］從紫皮石斛乙醇提取物中分得8個(gè)酚酸類化合物（17～24）。張愛(ài)蓮等［31］分得4個(gè)（化合物25～28）。Wu等［34］從紫皮石斛莖中分離出2種新的脂肪酸（化合物29～30）,結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。表1顯示紫皮石斛中酚酸類成分主要為苯甲酸和肉桂酸的羥化衍生物。李巖等［43］建立了HPLC法同時(shí)測(cè)定鐵皮石斛中原兒茶酸、對(duì)羥基苯丙酸、對(duì)羥基桂皮酸、對(duì)羥基苯甲酸等13種酚酸類成分。

圖4 紫皮石斛中酚酸類化合物結(jié)構(gòu)

3.6 黃酮類 沈妍等［35］從紫皮石斛90% 乙醇提取物中分得4個(gè)黃酮苷和1個(gè)二氫黃酮（化合物31～35）。孟志霞等［32］分得柚皮素。Sun等［36］從紫皮石斛全草中分離出一種新的黃酮醇苷（化合物37）,該化合物顯示出比阿卡波糖更有效的α-葡萄糖苷酶抑制活性。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。

黃月純等［44］建立了紫皮石斛HPLC特征圖譜,在340 nm下專屬性地檢出10個(gè)黃酮類特征共有峰。廖嫻等［37］建立了紫皮石斛中5種黃酮苷類成分（化合物35、38～41）的含有量測(cè)定方法。

3.7 苯丙素類 目前,從紫皮石斛中分得3種苯丙素類成分［32］（化合物42～44）,結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6。

3.8 微量元素及氨基酸 鄭志新等［28］發(fā)現(xiàn)紫皮石斛含有S、P、K、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Mn 9種礦質(zhì)元素,其中Ca含有量遠(yuǎn)高于鐵皮石斛野生及栽培種。張建強(qiáng)等［45］測(cè)定表明紫皮石斛根和莖中Hg＞Cr＞Cu,Cd和Pb未檢出。不同浸煮時(shí)間下紫皮石斛8種微量元素浸出量不同,其浸出量與浸煮時(shí)間未呈線性關(guān)系［46］。不同宿主樹(shù)種的紫皮石斛莖條,微量元素含有量存在較大差異［38］。龍陵產(chǎn)紫皮石斛中Cr、Cu含有量較高［47］。

李光等［48］以2,4-二硝基氟苯為衍生試劑,與紫皮石斛中氨基酸柱前衍生,采用HPLC測(cè)定其含有量,共檢測(cè)出天門冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸等13種氨基酸。孫永玉等［38］發(fā)現(xiàn)不同宿主樹(shù)種上放養(yǎng)的紫皮石斛所含氨基酸種類相同,但各氨基酸含有量和氨基酸總量存在較大差異。

3.9 其他類成分 在紫皮石斛中還檢測(cè)到核苷（化合物47～48）、蔗糖、β-谷甾醇、天然色素（化合物51～52）,結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7。紫皮石斛花色苷的最佳提取工藝為60%甲醇、料液比1 g ∶15 mL、溫度50 ℃、提取120 min,含有量約為9.8 mg/100 g［39］。溫度、陽(yáng)光照射、金屬離子等對(duì)紫皮石斛花色苷穩(wěn)定性均有影響［49］,且該花色苷具有抑菌作用［50］。另外,孫晶等［40］分析鑒定了紫皮石斛中48種脂溶性成分,主要為淚柏醇、烷烴和芳香族物質(zhì)。

4 藥理作用

紫皮石斛已報(bào)道的藥理作用,有抗氧化、抗菌、免疫調(diào)節(jié)、改善肝功能及抗體力疲勞。

4.1 抗氧化 紫皮石斛具有抗氧化作用,與其所含的酚酸類成分及酸性多糖有關(guān)。張愛(ài)蓮等［33］對(duì)從酚酸類化合物進(jìn)行抗氧化活性篩選,發(fā)現(xiàn)N-反式-對(duì)阿魏酰酪胺、4-羥基-3,5-二甲氧基苯甲酸均有一定的清除ABTS+自由基能力。廖瀅等［51］采用堿提醇沉法制備紫皮石斛酸性多糖,測(cè)定表明其對(duì)ABTS+自由基、羥自由基均有清除能力,且酸性多糖中的官能團(tuán)硫酸糖可能會(huì)抑制其抗氧化活性,而糖醛酸會(huì)增強(qiáng)其自由基清除活性。

圖5 紫皮石斛中黃酮類化合物結(jié)構(gòu)

圖6 紫皮石斛中苯丙素類化合物結(jié)構(gòu)

圖7 紫皮石斛中其他類化合物結(jié)構(gòu)

4.2 抗菌 紫皮石斛無(wú)水甲醇和水提取物對(duì)7種臨床常見(jiàn)的病原菌均有不同程度的抑制作用,對(duì)葡萄球菌抑制作用最強(qiáng),且無(wú)水甲醇提取物對(duì)幾種菌的抑制作用優(yōu)于水提取物［52］。紫皮石斛花色苷的抑菌作用大小依次為枯草芽孢桿菌＞金黃色葡萄球菌＞大腸桿菌,抑菌作用與花色苷濃度呈正相關(guān)［50］。

4.3 免疫調(diào)節(jié) 研究表明紫皮石斛多糖和水提取物具有免疫調(diào)節(jié)活性。Deng等［29］發(fā)現(xiàn)紫皮石斛多糖能促進(jìn)巨噬細(xì)胞吞噬功能和NO釋放。Wu等［30］研究發(fā)現(xiàn)紫皮石斛多糖在體外直接刺激巨噬細(xì)胞的活化,通過(guò)誘導(dǎo)形態(tài)學(xué)改變,從而促進(jìn)細(xì)胞因子TNF-α、IL-6和NO的產(chǎn)生,增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的胞漿活性；通過(guò)建立斑馬魚模型,還發(fā)現(xiàn)紫皮石斛多糖可減輕長(zhǎng)春瑞濱誘導(dǎo)的體內(nèi)巨噬細(xì)胞減少,對(duì)巨噬細(xì)胞形成具有明顯的促進(jìn)作用,表明具有增強(qiáng)免疫作用。紫皮石斛莖中水溶性多糖通過(guò)改善特異性和非特異性免疫反應(yīng),顯著抑制S180荷瘤小鼠移植腫瘤的生長(zhǎng)［31］。紫皮石斛多糖具有增強(qiáng)脾臟免疫的作用［53］,其增加免疫的作用機(jī)制與增強(qiáng)T淋巴細(xì)胞免疫和體液免疫相關(guān)［54］。

Zhao等［55］比較了紫皮石斛和鐵皮石斛體外和體內(nèi)的免疫調(diào)節(jié)活性,實(shí)驗(yàn)表明5批紫皮石斛的水提取物均能顯著刺激脾細(xì)胞增殖、減輕氫化可的松誘導(dǎo)的免疫抑制小鼠的白細(xì)胞減少和脾臟、胸腺萎縮,并顯著增加巨噬細(xì)胞吞噬功能和遲發(fā)型超敏反應(yīng)。

4.4 改善肝功能 龔曉敏［56］研究結(jié)果表明紫皮石斛榨汁液預(yù)防性給藥能有效抑制谷草轉(zhuǎn)氨酶升高,對(duì)亞急性酒精性肝損傷有良好的防治作用。

4.5 抗體力疲勞 紫皮石斛60%乙醇提取物具有抗體力疲勞作用［57］,與空白對(duì)照組比較,紫皮石斛能延長(zhǎng)小鼠負(fù)重游泳力竭時(shí)間,能降低小鼠游泳后的血清尿素氮、血清乳酸的含有量,能提高小鼠體內(nèi)肝糖原的儲(chǔ)備量,且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05,P＜0.01）。

5 毒理學(xué)

系統(tǒng)科學(xué)的毒理學(xué)研究,能為紫皮石斛在普通食品和保健食品領(lǐng)域的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。已有報(bào)道對(duì)紫皮石斛提取物［58-59］/浸膏［60］的急性毒性、遺傳毒性和亞慢性毒性進(jìn)行探討,見(jiàn)表3。

表3 紫皮石斛毒理學(xué)研究

6 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

目前,市場(chǎng)上常見(jiàn)的石斛產(chǎn)品多為鐵皮石斛,紫皮石斛相對(duì)較少。紫皮石斛以加工成紫皮楓斗最多,切片、花和鮮條占少數(shù)；深加工產(chǎn)品甚少,有紫皮石斛酒、西歸紫皮石斛復(fù)合飲料［61］、紫皮石斛西洋參顆粒［62］。其中,紫皮石斛西洋參顆粒是以紫皮石斛、西洋參為主要原料的具有增強(qiáng)免疫力功能的顆粒劑。根據(jù)國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局保健食品查詢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)果,石斛類保健食品主要以鐵皮石斛為原料,也有采用金釵石斛、霍山石斛、細(xì)莖石斛為原料。這些產(chǎn)品的功能描述主要包括增強(qiáng)免疫力、緩解體力疲勞、清咽等,其中具增強(qiáng)免疫力功能的產(chǎn)品獲批最多。

已有研究表明紫皮石斛的化學(xué)成分如多糖含有量［21,23］、微量元素種類［46］等與鐵皮石斛相似,并具有與鐵皮石斛類似的抗氧化［33,51］和免疫調(diào)節(jié)［29-30,53-55］作用。且云南省現(xiàn)已將紫皮石斛列入食品管理范疇,因此以紫皮石斛為主要原料的食品、藥品均具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力。

7 結(jié)語(yǔ)

紫皮石斛作為西南地區(qū)石斛主要習(xí)用品種之一,具有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)占有率,栽培僅次于鐵皮石斛［59］,但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)其藥理作用和化學(xué)成分的研究都相對(duì)較少、其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)僅有云南省食品及中藥材地方標(biāo)準(zhǔn)。目前紫皮石斛產(chǎn)品以初級(jí)原料為主,深加工程度低致使產(chǎn)品附加值不高。

因此,后續(xù)的研究工作可注重以下幾個(gè)方面：一是采用多種方法研究并建立系統(tǒng)的紫皮石斛質(zhì)量評(píng)價(jià)體系,如利用紅外、分子生物學(xué)、指紋特征圖譜等新技術(shù)［63］深入研究,建立專屬性的定性鑒別方法,建立聯(lián)芐類、黃酮類、生物堿類等成分的檢測(cè)方法,并研究其對(duì)質(zhì)量的影響；二是深入研究紫皮石斛的化學(xué)成分,明確其功效物質(zhì)基礎(chǔ)。如分離純化紫皮石斛多糖,用得到的均一多糖進(jìn)行藥理活性和作用機(jī)制研究,并分析多糖的理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)特征,進(jìn)而研究石斛多糖的構(gòu)效關(guān)系,為深入開(kāi)發(fā)紫皮石斛類中成藥打下基礎(chǔ)；三是深度開(kāi)發(fā)紫皮石斛類產(chǎn)品,發(fā)揮紫皮石斛作為藥食兩用植物的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)；四是進(jìn)一步完善紫皮石斛的安全性毒理學(xué)評(píng)價(jià),以期為其進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供依據(jù)。