人參皂苷生物轉化的研究進展

王士杰 譚會娜 韓鳳波

（吉林農業科技學院中藥學院 吉林吉林 132101）

人參皂苷生物轉化的研究進展

王士杰 譚會娜 韓鳳波

（吉林農業科技學院中藥學院 吉林吉林 132101）

人參皂苷具有較強的生理功效，由于尚未實現全化學合成，某些生理活性極強但含量極低的單體皂苷只能經過結構改造來獲得，國內外研究人員積極探索人參皂苷的生物轉化，從而滿足科研和醫療需要。

人參皂苷 微生物 酶

人參皂苷是人參的主要藥效成分,普遍具有免疫調節、增強抵抗力、調節血壓、消炎等功效,中醫認為人參是中藥上品,能夠大補元氣。人參皂苷目前不能進行全化學合成,單體皂苷只能從人參提取總皂苷后,經結構改造和化學修飾,轉化為需要的單體。

1 人參及人參皂苷相關研究

人參（Panax Ginseng C.A.Meyer）是應用廣泛的傳統中草藥,在我國有兩千多年應用歷史,也是最具有傳奇色彩的中草藥［1］。隨著分子生物學、現代醫學等學科的長足發展,對人參化學成分的研究和藥理作用的探索達到了新水平。自古有“人參冠百草”之說,《神農本草經》將人參列為上品藥材,自漢唐以來我國臨床應用廣泛［2］,人參生理活性廣泛,藥效明確,目前不完全統計表明人參的復方已近700個［3］。其主要活性成分是三萜類皂苷,依據苷元結構可分為原人參二醇Rb組、原人參三醇Rg組和Ro組。自上世紀六十年代以來,人參有效成分分離提取和鑒定都有突破性的進展,研究深入到人參栽培、成分、藥理、藥效及代謝各個方面,并有很大的提升［4］。目前分離到的單體皂苷已經有40余種,另外對人參多糖、水溶性蛋白、揮發油成分研究也日益深入。

人參皂苷能夠興奮中樞神經系統,并且能促進神經遞質的生物合成,對腦部的物質和能量代謝、蛋白質的合成具有明顯的促進作用。人參皂苷Rbl、Rg對神經組織具有保護作用,人參皂苷Rb和Rd對小鼠學習記憶功能有增強作用,可以增強機體免疫功能。人參皂苷Rg3、Rh2臨床表明能夠抑制多種癌細胞的增殖,這兩種皂苷單體已經注冊為抗癌藥物。

2 人參皂苷生物轉化的研究進展

某些特殊類型的人參皂苷具有臨床應用價值,研究其轉化即具有積極意義。采用化學轉化一般條件比較劇烈,并可能產生其它副產物,危害人體健康,我們應積極尋求有效的生物轉化法。

2.1 酶解法

研究表明離人參某些部位總皂苷可以采用大孔樹脂法進行分離,經檢測其三醇組總皂苷主要含人參皂苷Rg1、Re,經蝸牛酶水解后,得到次級人參皂苷20（S）-Rh1。乙醇回流法分離提取人參總皂苷,通過乙醇回流法中對人參粉碎度、乙醇濃度、提取時間、液料比的考察,得出對人參總皂苷得率的影響,確定最佳提取工藝條件［5］。采用高效液相色譜法為測定方法,以人參皂苷Rg1提取率為指標,建立正交試驗,優選實驗工藝條件,纖維素酶用量、酶解時間、酶解溫度對人參皂苷Rg1提取率有顯著性影響。

2.2 微生物進行生物轉化

微生物轉化是指利用生物菌體產生的酶類將一種化合物變成結構相關的其它類型的產物,進行其它常規化學方法不易完成的生化反應。對人參皂苷進行生物轉化的研究目前已經較多,并且某些已經取得實際進展,應用到實際生產。

土壤微生物轉化法制備人參皂苷CK的研究中,研究人員將絲狀真菌甘蔗鐮孢轉化三七葉皂苷生成三種主要產物,建立工藝流程篩選最佳的工藝條件。人參皂苷CK具有較強的抗腫瘤活性,與人參皂苷Rg3相近,另有研究利用根癌農桿菌C58菌株對西洋參進行生物轉化,人參皂苷Re的產量最高。

五加科植物內生菌應用在人參皂苷的生物轉化方面,趙方允［6］等已經開展研究,將三七中分離獲得27株真菌和2株細菌菌種發酵后篩選,最終得到兩株能夠有效轉化人參皂苷的菌株。后期研究表明轉化菌能提高發酵液中人參總皂苷的含量,并且表明人參皂苷Rb1的TLC點消失,而且人參皂苷Rg3處顯現增加,初步推測Rb1轉化為稀有人參皂苷Rg3,具體結構仍需要進一步測定。

人參皂苷在腸道菌作用下發生生物轉化。陳新梅［7］等研究Rg1經大鼠腸道菌群代謝轉化后,人參皂苷轉化為Rh1和F1。在食品級微生物作用下發生轉化,某些人體益生菌也有較強的轉化作用。

2.3 微生物轉化機理研究

通過微生物作用使有些人體不能直接利用的或大分子物質轉化為易吸收的或是小分子的成分,提高了機體利用率。同時微生物在發酵過程中分泌的胞外酶使部分人參皂苷的糖基發生斷裂或轉移,人參皂苷經生物轉化,C3位、C20位糖基被修飾或轉移,稀有皂苷含量增加。

3 人參皂苷生物轉化的前景

食品級微生物已報道的用于人參皂苷轉化,而采用益生菌發酵,建立人參皂苷復合發酵反應體系,產生一系列復雜的生理活動和生化效應,為稀有人參單體皂苷通過生物轉化進行生產提供了理論依據和研究基礎。對于人參皂苷或其它高活性代謝物質的生物轉化研究,尤其是專一性強的高產菌種篩選和尋找,最佳工藝條件的探索,對于稀有人參皂苷的大規模工業生產及臨床應用具有積極意義。

［1］郭從亮，崔秀明.楊曉艷.人參皂苷生物轉化研究進展［J］.中國中醫藥雜志，2014，39（20）：3899-3904

［2］江蘇新醫學院編.中藥大辭典［M］.上?？茖W技術出版社，1977，29

［4］宋亞會，姜曉君. 人參皂苷提取工藝研究［J］. 黑龍江科技信息，2009，31：240.

［5］王樂樂，董志，劉媛，程玉潔，唐紅. 人參皂苷Rg1的提取純化及其含量測定［J］. 中國藥房，2013，07：605-607.

［6］趙方允，虞泓，陳自宏，等.三七中分離微生物對其轉化的初步研究［J］.醫學研究雜志，2011，40 （8）：47.

［7］陳新梅.大鼠腸道酶和菌群對人參皂首Rg1的代謝轉化研究［J］.中國實驗力一劑學雜志，2011，17（11）：210.

R284.3

A

1674-2060（2016）03-0226-01

王士杰（1978—），男，博士，從事藥用植物栽培與加工方向研究。

吉林農業科技學院青年基金項目（編號2013208），吉林農業科技學院博士啟動基金項目資助（吉農院合字2012第308號）。