多花黃精活性成分研究進展

項昭保,陳鵬飛,劉 巖

重慶工商大學 環境與資源學院,重慶 400067

1 引 言

我國“藥食同源”文化源遠流長,2018年國家衛生健康委員會最新公布了101種藥食同源名單,這些資源既有千百年來不斷被驗證的功效,又有食品的安全性,對保障人民的健康發揮了重要作用,被視為“長生不老和延年益壽藥”的黃精(PolygonatumsibiricumRed) 就是其中的代表之一。黃精始載于晉代《名醫別錄》,載“其味甘、平,無毒,主補中益氣,除分濕,安五臟,久服輕身、延年、不饑?！本哂醒a腎益精、滋陰潤燥的功效[1]。自晉朝黃精就被作為補益之品,在我國被廣泛使用[2]。2015年版《中國藥典》[3]中收載的黃精來源有3種,分別為黃精、滇黃精(PolygonatumkingianumColl．et Hemsl．)和多花黃精(PolygonatumcyrtonemaHua)。相比較前兩種,多花黃精的研究較少。多花黃精主產于湖南、湖北、四川、重慶、貴州、安徽、廣東、廣西、浙江、福建、江西等南方省份,其味甘、平,歸脾、肺、腎經,具有補氣養陰、健脾、潤肺、益腎等功效[4],現代藥理作用發現多花黃精具有降糖、提高免疫力、抗疲勞、抗腫瘤、抗菌和抗病毒等作用。多花黃精是南方地區的地道藥食兩用中藥材,近年來,由于人們對身體健康的關注越來越多,導致市場對多花黃精的需求量不斷增加,野生多花黃精資源遠不能滿足人們的需求,人工栽培多花黃精是目前市場上多花黃精的主要來源,且栽培地域和規模不斷擴大。但是多花黃精目前仍主要用作保健食材直接食用,對其功效的研究也主要集中在提取物和粗多糖,功效成分及其作用機制的研究嚴重不足,這也極大限制了多花黃精大健康產品的開發。同時,目前多花黃精資源主要利用其傳統藥用部位根,地上部分莖、葉全部作為廢棄物丟棄。為了更好地推進多花黃精資源的深度開發和高效利用,對多花黃精各類成分的化學組成、含量、結構和活性及作用機制等進行了綜述。

2 多 糖

2.1 含 量

多糖作為多花黃精中最主要的功效成分,是藥典評價黃精質量的重要指標,《中國藥典》(2015年版)規定的黃精多糖含量不得低于7.0%[3]。不同產地多花黃精的多糖含量差別很大,含量最低的僅有2.23%,含量最高的達14.77%,詳見表1。

表1 不同產地多花黃精總多糖含量

多花黃精不同齡節多糖含量不同,陳怡等[8]研究了貴州六枝地區人工栽培多花黃精不同齡節藥材多糖的含量,發現隨年限的增長,多花黃精根莖的多糖含量逐漸降低,1年齡節含量最高,為14.65%;4年齡節多糖含量最低,為3.54%。多花黃精不同部位均含有多糖,但含量不同,趙海洋等[9]測試了四川瀘州五年生多花黃精不同部位的多糖含量,發現除花中多糖含量略低于7.0%以外,根、莖、葉中多糖含量均高于7.0%,又以根中含糖量最高,高達17.86%。此外,不同生境下,多花黃精多糖的含量也不同,僅林下栽培齡節1年零4個月和錐栗林生境下三年生多花黃精滿足黃精多糖含量不低于7.0%的藥典要求,如表2所示。

表2 不同生境下多花黃精總多糖含量

2.2 化學組成

多花黃精多糖含量豐富,但是目前研究和應用的主要是總多糖,分離純化得到的多糖不多,近年來僅分離出12種多糖,如王聰[12]從多花黃精根莖中分離得到3種黃精多糖,2種主要由葡萄糖和半乳糖組成,另1種組成主要是半乳糖,重均分子量分別為13 000,13 900和12 200 Da。王坤[13]從多花黃精中分離得到5種多糖,主要由半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖醛酸組成,重均分子量分別為2 090,38 600,42 600,34 300和24 100 Da。李玲[14]從多花黃精中分離4種多糖,主要組成為鼠李糖、木糖、甘露糖、葡萄糖阿拉伯糖、半乳糖醛酸和半乳糖,除彈糖組成外還含有少量蛋白質。

2.3 藥理活性

多糖作為多花黃精中最主要的功效成分,目前對多花黃精活性的研究主要集中在多糖的藥理活性上,主要集中在降血糖、抗疲勞、提高免疫力、抗腫瘤、抗氧化、抗病毒、抗菌和抗炎等活性上,多花黃精多糖的藥理活性、作用機制及多糖的提取方法如表3所示。其中有些研究進一步對多花黃精提取物抗氧化,降血糖活性[35]和抗疲勞活性[36-37]提供了物質基礎。

表3 多花黃精多糖的藥理作用

3 甾體皂苷

3.1 含 量

甾體皂苷類是黃精屬植物的特征性成分,也是主要活性成分之一,目前對該類成分的文獻報道多集中于黃精和滇黃精,對多花黃精中甾體皂苷類成分的研究不多,根據對多花黃精的總皂苷研究,發現不同產地多花黃精中的皂苷含量差別很大,最低的只有0.003%,最高的高達5.01%[7],詳見表4所示。

表4 不同產地多花黃精總皂苷含量[6]

多花黃精根、莖、花和葉等不同部位均含有皂苷,但含量不同,不同產地含量差別大。皂苷含量跟齡節也有關系,詳見表5。不同生境下多花黃精中的皂苷含量也不相同,如表6所示。錐栗林生境下多花黃精皂苷含量高達8.50%,顯著高于其他生境下。此外,齡節長,皂苷含量高。

表5 不同產地不同部位多花黃精總皂苷含量

表6 不同生境下多花黃精總皂苷含量

3.2 甾體皂苷單體

多花黃精總皂苷可以增強大鼠免疫功能[38],對不可預見性應激抑郁大鼠有緩解作用[39]。對多花黃精總甾體皂苷的分離純化的研究不多,目前共從多花黃精中分離得到8個皂苷,如表7所示其部分結構如圖1所示。薯蕷皂苷有止咳、祛痰、脫敏、消炎作用,可用于氣管炎的治療。由薯蕷皂苷等8種甾體皂苷制成的地奧心血康膠囊對冠心病、心絞痛發作療效顯著。

圖1 多花黃精中部分甾體皂苷化合物結構

(25R,S)spirostan-5-en-12-one-3-O-D-glucopyranosyl-(1→2)-O-[β-D-xylopyranosyl (1→3)]-O-β-D-glucopy-ranosyl (1→ 4)-β-D- galactopyranoside

表7 多花黃精中分離得到的甾體皂苷

(25R,S)spirostan-5-en-12-one-3-O-D-glucopyranosyl-(1→2)-O-[β-D-xylopyranosyl(1→3)]-O-β-Dglucopyranosyl(1→4)-β-D-galactopyranoside

4 黃 酮

4.1 含 量

黃酮類化合物能有效清除自由基,減少對細胞造成的損傷,并參與調節體內氧化-抗氧化平衡,有效防止某些氧化相關慢性疾病。當前對多花黃精的黃酮研究較多,但主要集中在含量測定和提取工藝優化,多花黃精根莖的總黃酮含量詳見表8。

表8 不同產地多花黃精總黃酮含量

多黃黃精黃酮含量除與產地相關性很大外,不同生境下黃酮含量也不相同,而且與齡節也有關系,如表9所示。陳怡等[8]研究了貴州六枝地區人工栽培多花黃精不同齡節藥材黃酮的含量,發現隨年限的增長,多花黃精根莖的黃酮含量先升高后降低,2年齡節含量最高,為1.91%;5年齡節含量最低,僅為0.66%。多花黃精不同部位均含有黃酮,但含量不同,葉子含量顯著高于其他部位,詳見表10。

表9 不同生境下多花黃精總黃酮含量

表10 不同產地不同部位多花黃精總黃酮含量

4.2 總黃酮的提取

對多花黃精總黃酮提取研究如表11所示,總黃酮得率范圍從0.04%到1.25%,差別很大,可能與提取方法、測定方法、產地、種植方式、生長期等有關,總體而言,大多數多花黃精總黃酮含量占藥材干重千分之一以上,鄭小江等[42]測試發現湖北恩施多花黃精總黃酮的含量高達5.75%,得出多花黃精總黃酮含量豐富。

4.3 黃酮單體

多花黃精中發現了一些黃酮類化合物,結構式如圖2,具體官能團見表12,這些黃酮類化合物所得量均很少,且主要為高異黃酮類化合物。黃酮類化合物具有較多的酚羥基,可通過抗脂質過氧化、清除活性自由基等起到抗氧化作用。多花黃精的地上部分還發現了常見的黃酮山奈酚[47],山奈酚具有抗菌、抗病毒、抗炎、止咳祛痰等作用。對多種腫瘤細胞增殖具有良好的抑制作用[48]。

表12 多花黃精中的黃酮類化合物

5 生物堿

生物堿多具生物活性,常為許多藥用植物的有效成分,一直是天然藥物化學的研究熱點。多花黃精中生物堿含量較低,目前共分離得到13種生物堿類化合物,見表13。部分化學結構式見圖3。黃精堿A有一定的滋陰作用[54],黃精堿N1-N5這5個生物堿均有一定的降血糖和抗炎活性。一些生物堿對多種腫瘤細胞增殖具有良好的抑制作用。

圖3 多花黃精中部分生物堿化學結構

表13 多花黃精分離得到的生物堿

6 苯丙素類

多花黃精中還發現一些苯丙素類化合物,見表14和圖4所示,這些苯丙素類化合物多具有較好的生物活性,如反式-對羥基桂皮酸和反式對羥基桂皮酸甲酯具有良好的抗菌活性,咖啡酸具有止血、緩解白細胞減少,血小板減少等功效。丁香脂素具有抗氧化,抗抑郁,抗胃潰瘍,抗炎,促進神經元生長,刺激T細胞和B細胞的增殖等作用。皮樹脂醇可明顯降低氧糖剝奪下血腦屏障的通透性,具有顯著降低大腦中動脈阻塞下腦梗死體積的作用。

圖4 多花黃精中部分苯丙素化學結構

表14 多花黃精分離得到的苯丙素類化合物

7 結論和展望

7.1 結 論

多花黃精具有降血糖、抗疲勞、提高免疫力、抗腫瘤、抗菌、抗病毒、治療骨質疏松癥、抗凝血和抗抑郁等多種生物活性,其主要功效成分為多糖、皂苷、黃酮和生物堿等。不同產地、不同齡節、不同生境的多花黃精其總多糖、總皂苷和總黃酮含量差異明顯,地上部分也存在總多糖、總皂苷、總黃酮和苯丙素等功效成分。多花黃精既有千百年來不斷被驗證的功效,又有食品的安全性,加強對其功效成分及其作用機制研究,加大其地上部分資源的開發利用,從而加快功效成分明確的多花黃精大健康產品的研發,必將有力推進健康中國戰略。

7.2 展 望

多花黃精當前研究主要集中在黃精多糖上,我國藥典將其含量作為評價黃精質量的唯一指標,多花黃精的藥理作用研究也主要集中于黃精多糖的藥理作用方面。但對黃精多糖的具體成分研究和作用機制研究均不夠深入。今后應進一步深入研究多花黃精多糖中具體的多糖成分和藥理活性,以及其作用機制,明確構效關系,并以此為依據,開發出功效明確、成分清楚的大健康產品,有效緩解當前多花黃精根直接食用其藥用部位根的初級利用現狀,高效利用多花黃精資源。

對多花黃精總多糖、總皂苷和總黃酮有一些研究,但大多局限在不同產地、不同齡節、不同生境下含量的差異比較,而缺乏差異原因的深入分析。對這些黃精總多糖、總皂苷和總黃酮的具體成分研究也不夠,從中發現的化合物不多。今后應明確多花黃精功效成分差異的原因,因地制宜,種植出有特定功能和地方特色的多花黃精,同時進一步加深多花黃精化學成分的研究,盡可能明確多花黃精的物質基礎。

多花黃精目前市場需求極大,但不管是食用還是藥用,目前只有根部被利用,地上部分莖葉則被當作廢物丟棄,造成了巨大的資源浪費。而傳統藥食兩用的人參也是以其根部入藥,現在研究從人參莖葉中也發現人參皂苷活性物質,能一定程度上代替根部入藥,可部分解決人參藥材緊缺的問題。而且當前研究也已發現多花黃精地上部分也存在多糖、黃酮、生物堿和苯丙素等功效成分,今后應加強對多花黃精地上部分進行相關研發,有效提高多花黃精的綜合利用價值。