薯茛鞣质成分及生物活性的研究

薯茛鞣质成分及生物活性的研究进展李忠军1杨燕军1孟巨光2（1．广东食品药品职业学院，广东广州510520；2.广州星业科技股份有限公司，广东广州510520）摘要：研究表明，薯茛含有大量的生物活性成分，其中鞣质是最重要有效成分之一。本文结合近10年来有关薯茛鞣质最新研究成果，阐述了薯茛鞣质化学成分提取工艺、种类、药用及生物活性的研究进展。关键词：薯茛；鞣质；生物活性DioscoreaCirrhosaeLourTanninsComponentsandtheResearchProgressofBiologicalActivityLIZhong-jun1，YANGYanjun1，MENGJu-guang2（1.Guangdongfoodanddrugvocationalcollege,guangdongguangzhou510520,China；2.Scienceandtechnologyco.,LTD，guangdongguangzhou510520,China）Abstract:StudieshaveshownthatDioscoreacirrhosaeLourcontainsmanybiologicalactiveingredient,thetanninsisoneofthemostimportanteffectivecomponents.BasedontherecentmorethantenyearsonDioscoreacirrhosaeLourtanninsofthelatestresearchresults,thispaperexpoundstheDioscoreacirrhosaeLourtanninschemicalextractionprocess,types,medicinal,andtheresearchprogressofbiologicalactivityKeywords:DioscoreacirrhosaeLour；Tannins;Biologicalactivity1.前言薯莨(DioscoreacirrhosaeLour.)又名血母、红孩儿、山羊头、山猪薯、茹榔、金花果,主要生长于我国中南地区的浙江南部、福建、台湾、湖南、江西南部、广东、广西、四川、贵州、云南、西藏墨脱，它是薯蓣科薯蓣属的一种多年生藤本野生植物,药用其块茎，是一味常用中草药，壮药常用到它[l]。薯茛中的鞣质又叫单宁，是一类多羟基酚化合物的总称。其主要成分为儿茶素类、黄酮、黄酮醇类、花青素类、酚酸、缩酚酸类及聚合酚类等。其中儿茶素类化合物为茶多酚的主体成分,儿茶素类化合物主要包括表儿茶素、表没食子儿茶素、表儿茶素没食子酸醋和没食子儿茶素没食子酸醋四种物质，所以说薯莨鞣质是以儿茶素为母体的典型缩合类鞣质(图1)，临床上常用于止血、治疗溃疡、抗菌消炎，也用于抗辐射、延缓衰老等。__________________________________________收稿日期：2014-11-10基金项目：广东省自然科学基金项目（S2012010009816）作者简介:李忠军(1964-)，男，河南信阳人，副教授，主要从事精细化工的研究工作。通讯作者:杨燕军(1963-)，女，江西南昌人，教授，主要从事天然药物活性成分的研究工作。图1儿茶素为母体的典型缩合类鞣质（n=1、2、3、……）鞣质是薯茛的主要成分，目前,对于薯莨鞣质成分的研究有一些报道,本文就近年薯莨鞣质的化学成份及生物活性研究方面的报道进行综述。2薯茛鞣质化学成分及提取工艺研究2.1薯茛鞣质成分的化学组成薯莨化学成分主要是鞣质[2],鞣质又叫单宁，单宁是多元酚或多元酚衍生物的混合物,由儿茶酚、焦性没食子酸、根皮酚、五倍子酸等组成[3]，薯莨鞣质是以儿茶素为母体的典型缩合类鞣质[4]，同时,薯莨中的色素成份也主要是单宁,主要由儿茶素和表儿茶素缩合而成,二者比例为4：6,平均聚合度为16。薯莨鞣质含量丰富，薯茛块茎中单宁含量随产地不同变化较大,可从11%到31%不等(指质量分数)[5]。目前从薯莨中已分离得到酚性糖苷如3,4－二羟基苯乙醇葡萄糖苷,根皮酚葡萄糖苷等及鞣质右旋儿茶精[(+)-catechin],左旋表儿茶精[(-)-epicatechin]和原花青色素(protocyanidin)的二聚体:原矢车菊素B-1、B-2、B-5,三聚体:原矢车菊素C-1,儿茶精(4α-6)-表儿茶精-(4β-8)-表儿茶精,表儿茶精(4β-6)-表儿茶精(4β-8)-儿茶精,四聚体:表儿茶精-(4β-8)-表儿茶精-(4β-8)-表儿茶精-(4β-8)-表儿茶精。通过物理常数和光谱分析比较,结果二、三、四聚体均为原花青色素类[1]。2.2薯茛鞣质提取工艺研究传统的鞣质提取工艺,是用40%乙醇浸提薯莨粉末8小时后,滤液浓缩干燥即可得到较好的鞣质成分。熊晓燕等人[6]研究了从薯莨中提取单宁的最佳工艺条件,通过对不同浓度的丙酮提取单宁的得率和纯度比较,发现用60%丙酮水溶液浸提,控制温度在60℃,提取2小时,溶剂与溶质比为20∶1,所得单宁的提取率为84.37%,产品纯度可达83.39%,达到工业品二级标准。由于薯莨所含鞣质为儿茶素类缩合鞣质,易被氧化、脱水缩合为不溶于水的“鞣酐”沉淀,反应温度愈高、时间愈久,形成“鞣酐”的分子量愈大。黄瑞松[7]等人采用均匀设计法对薯莨中的鞣质成分的提取进行了优化,采用乙醇溶液渗滤提取法,药材用90%乙醇浸泡24小时,以2ml/(min·kg)的速度渗滤,收集渗滤液为药材4倍量。这种生产条件下,滤液中鞣质的得率为25.22%(折合为以药材含量计算),从药材到乙醇渗滤液的转移率为82.53%。表明采用均匀设计法优化的最佳生产工艺条件可提取出薯莨中的大部分鞣质。黎碧娜[4]等人以乙醇、水、丙酮、乙酸乙酯等作溶剂,从薯茛中提取抗氧化成分,结果表明提取在80%乙醇中,60℃温度下进行较好。改乙醇提取物含单宁较多，可以提高油脂的抗氧化性,并有抑菌性,是一种良好的天然抗氧化剂。可作为化妆品、含油脂食品及油脂的添加剂。3薯茛鞣质生物学活性研究薯莨鞣质属于多元酚类大分子化合物，分子表面具有多个酚羟基，因此它的生物活性应与这些酚羟基有较大的联系。鞣质及相关的多元酚除具有结合活性外，还能使与之共存的金属离子减少。这是由于鞣质的多元酚结构氧化成醌式结构所致，如鞣酸盐可氧化成邻苯醌类。鞣质的一些重要活性基于其根本的脱氧作用，脱氧作用是由于鞣质向共存物形成的离子供氢而形成稳定的自由基。据报道，鞣质的结构不同导致其不同的生物活性[8]。3.1清除自由基鞣质具较强的还原性,可清除生物体内的超氧自由基，对1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基具有很好的清除能力[9]。同时，儿茶素类含有多个游离酚羟基，能提供氢质子与体内自由基结合，达到清除自由基的目的，并在与自由基反应的过程中，分子内能形成氢健，生成稳定的自由基中间体，抑制原来的自由基链锁反应[10]。3.2抗辐射薯莨鞣质是存在于植物体内的一类结构比较复杂的多元酚类化合物，具有很强的抗氧化性，能清除辐射产生的自由基，保护机体组织免受辐射损伤,薯莨鞣质可提高8.0Gy60Coγ射线照射小鼠30天存活率，有利于小鼠度过急性放射损伤期，对γ射线辐射损伤具有防护作用，薯莨鞣质较茶多酚具有更好的抗辐射作用［11］。以一定剂量的薯莨鞣质对小鼠进行灌胃，可减轻放射线对小鼠小肠黏膜绒毛的损伤，降低小肠组织TGFβ1与ICAM-1的表达，减轻炎性反应，提高机体抗氧化能力，降低小肠组织脂质过氧化程度，对小鼠放射性肠损伤有一定的防护作用[10]。3.3抗氧化作用薯莨鞣质抗氧化特性是一种综合效应，可通过几种途径：①清除或抑制自由基；②与金属离子整合，减少其对氧化反应的催化；③与其他抗氧化剂产生协同效应。儿茶酚具有良好的抗氧化作用。薯莨鞣质抗氧化特性可以与茶叶茶多酚抗氧化作用有相似性，自从1963年日本根本五郎最早报导茶叶的抗氧化活性以来，数以百计的研究报导了茶叶及其活性组份的抗氧化活性。茶叶中多酚类化合物抗氧化活性的结构基础是B环上的邻二羟基(3’，4’－OH)，A环上5和7位上的二个羟基，以及C环上的3位上的羟基，此外儿茶素结构上的3’，4邻二羟基可将游离金属离子整合以减少金属离子活化而产生的活性氧离子。儿茶素类化合物具有非常强的抗氧化活性，远高于维生素C和维生素E[12]。4薯茛鞣质药用效果研究4.1止血薯莨的乙醇提取物能有效缩短小鼠的出血时间和凝血时间并可提高血小板数量，具有良好的止血和凝血效果，其中鞣质及苷类是薯莨的主要化学成分，鞣质可使创伤后渗出物中蛋白质凝固，形成痂膜，致减少分泌和防止感染，并能使创面的微血管收缩，有局部止血作用，可外用于创伤、灼伤［13］。同样的道理，用极细薯莨粉末敷于外伤出血处,能当即止血,因而具有快速高效特点,可用于应急救治药物[14]。4.2治疗溃疡薯莨鞣质具收敛性,内服可用于治疗胃肠道出血、溃疡和水泻等症。吴国正研究表明,薯莨煎剂治疗应激性溃疡的作用机制可能在于:薯莨煎剂呈凝胶状,覆盖胃黏膜出血面及小穿孔点,形成保护性膜,防止胃酸的进一步侵蚀;人体吸收后,可发挥血小板样促凝作用,缩短出、凝血时间,达到止血效果;能兴奋血管平滑肌,促进胃黏膜小血管收缩,抑制出血;鞣质具收敛作用可抑制胃酸的分泌,提高胃液的pH值,利于溃疡出血的止血;可抑制幽门杆菌的侵袭,促进溃疡面的愈合[15-16]。4.3抑菌作用薯莨鞣质能与蛋白质作用,凝固微生物体内的原生质,故有抑菌作用[17]。薯莨酊剂或煎剂在试管内对金黄色葡萄球菌有抑制作用,对甲型副伤寒杆菌与宋内氏痢疾杆菌有较弱的抑菌作用,对皮肤浅部真菌也有较好的治疗效果[18]。张其威研究报道了薯莨对病毒性乙型肝炎具有一定疗效[19]。4.4其他作用薯莨鞣质还有抗变态反应、驱虫、降血压等作用。另外,也用于延缓衰老等[2]。5薯莨鞣质的应用开发与展望5.1在医药领域的应用《全国中草药汇编》中记载薯莨苦、微酸、涩,平,能活血补血,收敛罟涩；《中华本草》记载薯莨活血止血,理气止痛,清热解毒[2]。薯莨块茎作为药物,主要用于治疗内伤吐血、外伤出血、胃炎、肠炎、筋骨痛、痢疾、失血性贫血、月经不调、月经过多、血崩、产后腹痛、痈疮肿毒、毒蛇咬伤等症[9]。广西壮族民间主要用于治疗痢疾、腹泻等。为开发中成药剂，天然杀菌药，食品、化妆品的抗菌杀菌剂，杀虫剂的开发开辟广阔的市场。5.2在食品领域中的应用薯莨的块茎除含有极其丰富的淀粉外，还含有蛋白质、糖类、氨基酸以及维生素，有较高的营养价值，可以酿酒、制果酱产品，也可制作酒精。袁建波等人以糯米和薯莨为原料生产薯莨保健酒，薯莨保健酒颜色为橙红色，色泽清亮透明，甜酸醇色协调，酒质醇厚，口感柔和，风味独特，符合GB2758-81《发酵酒卫生标准》的规定[20]。为健康保健食品，风味食品，凉茶，饮料产品等提供了很好的途径。5.3在纺织印染领域的应用薯莨块茎富含单宁，鞣质含量达30%，块茎的粘液也易于提取，民间大量取其汁染皮制革、渔民工作服及渔网；工业上也用来染布匹、丝绸和香云纱等，是天然色素的来源之一。香云纱原称莨纱，是目前世界纺织品中唯一用纯植物染料染色的真丝面料。它是一种20世纪四、五十年代流行于岭南的独特的夏季服装面料，由于该面料具有凉爽宜人、易洗快干、色深耐脏、不沾皮肤、轻薄而不易折皱、柔软而富有身骨的特点，特别受到沿海地区渔民的青睐。为天然色素开发提供了良好的基础。5.4在日化领域的应用由于薯莨含有大量儿茶素等，所以薯莨鞣质的活性成分可以开发成护肤、保湿、美白、祛痘等化妆品产品中。宇井美树等研究表明，添加10ml儿茶素对甲基硫醇消臭可达62％，1μg儿茶素消臭率也可达45％，而1μg叶绿酸铜钠只能消臭8％。俞兴福等利用添加茶多酚的牙膏进行实验，结果表明其防龋效果相当好，且安全性高，无氟化物中毒之症。利用茶多酚配制的化妆品具有消退皮肤折皱、色素沉淀、青春痘、日光性皮炎等功效。洗涤剂，染发剂，可进一步应用于美容护肤化妆品中。如采用新的技术来提取分离鞣质的使用