黄精多糖的研究进展

黄精多糖的研究进展摘要黄精为百合科植物属滇黄精PolygonatumkingianumColl.etHemsl、黄精PolygonatumsibiricumRed.或多花黄精PolygonatumcyrtonemaHua的干燥根茎，是药食同源的一种名贵中草药。多糖是黄精中重要的一种化学成分，本文系统地收集并整理了有关黄精多糖研究进展的文献资料,对黄精多糖的化学成分、含量测定方法及其提取工艺和药理临床作用进行了简要的分析和阐述。关键词：黄精多糖；化学成分；含量测定；提取工艺；药理临床应用。ResearchProgressofPolygonatumsibiricumPolysaccharidesAbstract:PolygonatumisadryrhizomeofLiliaceae.IthasPolygonatumkingianumColl.etHemsl,PolygonatumsibiricumRed.andPolygonatumcyrtonemaHua.Itisavaluableherbalmedicinehomologous.InthispapertherecentresearchofChinesescholarsonthecomposition,methodsofcontentdeterminationmethodsofextraction,mainfeaturesofPolygonatumsibiricumpolysaccharidesandotheraspectswereanalyzedandsummarized,andtheresearchprospectofPolygonatumsibiricumpolysaccharideswasalsolookedforwardto.Keywords:PolygonatumsibiricumPolysaccharide;Chemicalcomposition;Determinationofcontent;Extractionprocess;Pharmacologicalclinicalapplication.引言黄精为百合科植物属滇黄精PolygonatumkingianumColl.etHemsl、黄精PolygonatumsibiricumRed.或多花黄精PolygonatumcyrtonemaHua的干燥根茎。按形状不同，习称“大黄精”、“鸡头黄精”、“姜形黄精”。春、秋二季采挖，除去根须，洗净，置沸水中略烫或蒸至透心，干燥[1]。泰山黄精，又称老虎姜、黄芝、鸡头参等，性甘、平，归脾、肺、肾经，具有补气养阴、健脾润肺、抗菌、抗衰老、强精力的功效，主要用于滋补养身、脾胃虚弱、口干食少、精血不足等症；万用黄精浸膏可治疗脚癣。现代医学研究证明，黄精具有降血糖、降血脂、改善心血管功能、增强免疫力和抑制肿瘤等作用[2]。黄精属植物在全球分布范围很广，据统计全球大约有40多种黄精属植物，在中国越有31种，分布于全国各地[3],但在河北、内蒙古、陕西等地分布集中。而泰山黄精分布于山东省境内的泰沂山区，主要分布在泰山、沂蒙山的荫坡、石壁、杂草丛或者是树下的岩石缝隙，尤其是以泰山风景区生长的黄精和多花黄精材质机理为佳，深受国内外学者关注。自20世纪80年代以来，国内外广大学者对黄精的化学成分进行了深入研究，研究发现了多种化学成分，其中主要包括多糖、三萜、甾体皂苷、木脂素、生物碱、黄酮及挥发油等，多糖和甾体皂苷类成分在黄精中含量最大，是最主要药效成分。药理活性方面，黄精在抗衰老、调节免疫力、调血脂、改善记忆力、抗肿瘤、抗菌等方面显示出潜在的药用价值[4]。在查阅收集相关文献的基础上，综述近年来黄精多糖的研究进展，旨在为相关研究提供理论借鉴。1黄精多糖的化学成分多糖是由单糖缩合成的一种多聚物，广泛的分布在自然界中，是一类重要的生物活性物质。黄精多糖溶于水，不溶于高浓度的乙醇、丙酮等有机溶剂。可与硫酸苯酚、硫酸蒽酮发生显色反应。黄精多糖是由黄精块状根茎中提取出来的具有多种生物活性且结构相对复杂的植物多糖。由于黄精的品种、产地以及多糖的提取方式不同，所以不同品种的黄精多糖在化学组成结构、单糖的种类以及相对分子质量等理化指标上有着明显的差异。不同材料中所提取的黄精多糖含量不同，新鲜黄精中多糖含量最高，炮制后的黄精多糖含量最低。张庭廷[5]等通过对九华山的多花黄精多糖的分级提取以及化学结构的研究，发现其黄精多糖属于杂多糖，其相对分子量为8912，组成为果糖：葡萄糖=8.7:1。内蒙古野生黄精多糖是由单一果糖组成的相对分子质量为7073Da的同多糖[6]；滇黄精多糖主要由葡萄糖组成，单糖间以α—(1，4)糖苷键进行链接，相对分子质量为8100Da[7]。而吴群绒[8]等通过实验，从滇黄精中分离得到滇黄精多糖I(PKPI)，这是首次从滇黄精中提取分离出的一种新多糖。通过以上结果表明，多花黄精，黄精，滇黄精3个品种所含的多糖的组成存在显著差异。王坤等[9]采用多种方法对不同提取条件下多花黄精多糖的单糖组成、含量等进行测定分析，从中得到多花黄精多糖PCP1，PCP2，PCP3，PCP4，PCP55个样品，其相对分子质量分别为2010，38600,42600,34300和24100Da，且均含有一定量的阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖和半乳糖醛酸，以及少量的木糖和葡萄糖醛酸;水提样品中半乳糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖醛酸相对含量较高。黄精材料中的多糖与其他材料中的多糖还存在着明显差异。林勤保等[10]人采用高效液相色谱法，研究分析了大枣多糖的单糖组成结果表明大枣中性多糖的单糖组成为L-阿拉伯糖，D-半乳糖和D-葡萄糖;酸性多糖的单糖组成为L-鼠李糖，L-阿拉伯糖，D-半乳糖，D-甘露糖和D-半乳糖醛酸。而绿茶多糖相对分子质量为91000，由半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖、葡萄糖、岩藻糖组成，物质的量比为2.43：1.04:1.00：0.62：0.23；乌龙茶多糖相对分子质量为107000，由葡萄糖、半乳糖、岩藻糖、阿拉伯糖、木糖组成，其单糖组成比为44.20:41.99:6.08:5.52:2.21[11]。2黄精多糖的含量测定方法黄精多糖含量的测定常采用的方法是蒽酮-硫酸比色法、苯酚-硫酸法、红外光谱定量分析法以及DNS法。目前测量黄精多糖最主要采用的蒽酮-硫酸比色法、苯酚-硫酸法。其原理是根据多糖在硫酸的作用下水解成单糖分子，并迅速脱水生成糖醛衍生物，再将其与苯酚或蒽酮缩合成有色化合物，在适当波长下和一定浓度范围内，吸收值与糖浓度呈线性关系，从而测定其含量。蒽酮-硫酸法的主要测定方法为取经105℃干燥至恒重的无水葡萄糖对照品33mg，精密称定，置100ml量瓶中，加水溶解并稀释至刻度，摇匀，即得（每ml中含无水葡萄糖0.33mg）。精密量取对照品溶液0ml/0.1ml/0.2ml/0.3ml/0.4ml/0.5ml/0.6ml于10ml具塞刻度试管中，各加水至2ml摇匀，在冰水浴中缓缓滴加化0.2％蒽酮－硫酸溶液至刻度，混匀，放冷后置水浴中保温10分钟，取出，立即置冰水浴中冷却10分钟，取出，以相应的试剂为空白，照紫外－可见分光光度法（通则０４０１），在582nm的波长处测定吸光度，吸光度为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。取60℃干燥至恒重的黄精样品细粉0.25g精密称定，置圆底烧瓶中，加80％己醇150ml置水浴中回流１小时，趁热过滤，残渣用80％热乙醇洗涂３次，每次10ml，将残渣及滤纸置烧瓶中加水150ml，置沸水浴中回流1小时，趁热滤过，残渣及烧瓶用热水洗涂４次，每次10ml，合并滤液与洗液，放冷，转移至250ml容量瓶中，加水至刻度，摇匀。精密量取供试品溶液1ml置20ml具塞干燥试管中，照标准曲线的制备项下的方法，自＂加水至2ml＂起，依法测定吸光度，从标准曲线上读出供试品溶液中含无水葡萄糖的重量（mg）。计算即得。本品按干燥品计算，含黄精多糖无水葡萄糖计，不得少于12.5％。周斌[12]等在对九华山地区黄精多糖含量的研究中，使用蒽酮－硫酸比色法测定黄精中多糖含量。以葡萄糖为对照品，通过此方法在最大波长为620nm处测得吸光度，带入回归曲线方程，结果3批样品中多糖含量分别为136.45/137.45/137.42mg/g。测定结果表明:该法具有操作简单快速、灵敏准确的优点。苯酚-硫酸法的主要测定方法为称取样品0.2g-0.1g于50ml具塞离心管中。先用5ml水浸润样品，缓慢加入20ml无水乙醇，同时使用涡旋振荡器震摇，使混合均匀，放在超声波提取器中超声提取30min。提取结束后，于4000r/min离心10min，弃去上清液。不溶物用10ml80％乙醇溶液洗涤、离心。用水将上述不溶物转移到烧瓶中，加入50ml水，于120W超声提取30min,重复两次。冷却至室温，过滤，将上清液转移至200ml容量瓶中，残渣洗涤2-3次，洗涤液转至容量瓶中，加水定容。再分别吸取0/0.2/0.4/0.6/0.8/1.0ml的标准葡萄糖溶液置于20ml具塞比色管中，用蒸馏水补至1.0ml。向试液中加入1.0ml5％苯酚溶液，然后快速加入5.0ml硫酸，静置10min。使用漩涡振荡器使反应液充分混合，然后将试管放置于30℃水浴反应20min，490nm测吸光度。以葡萄糖质量浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，指定标准曲线。吸取1.00ml样品测定液于20ml具塞试管中，按照上述标准曲线的制作方法测定吸光度。用该法测定黄精总多糖含量，快速准确，稳定可靠，可作为黄精总多糖含量测定方法。3黄精多糖的提取工艺查阅相关文献得知，植物多糖因实验材料及目的不同，所选择的提取方法也会有所不同。常用的多糖提取方法可以分为三大类：溶剂法、酶解法以及物理强化法。溶剂法包括水提醇沉法、酸提法、碱提法。酶解法包括单一酶解法和复合酶解法。而物理强化法主要有微波辅助提取法、超声波辅助提取法、高压脉冲法等。而目前用于黄精多糖提取分离方法有水煎煮法、碱提法、酶解法、微波辅助提取法、超声波提取法。3.1水煎煮法水提法是提取分离黄精多糖的传统方法，其主要影响因素较多有提取温度、提取次数、提取时间和溶剂倍数等。陈刚[13]等利用响应面分析法对在单因素实验基础上选取的料液比、提取温度和提取时间三个主要因素，以黄精多糖提取率为响应值，得出最佳工艺条件为料液比是21.5:1，在73.5℃下，提取2.5h，其实际提取率可达12.25％，比单因素实验最高提取率高出10.6％。王冬梅[14]等采用水提醇沉法通过正交试验对秦岭卷叶黄精(Ploygonatumcirrhifolium)多糖提取工艺进行研究，提取的最佳工艺为:提取时间为2h，提取温度为80℃，液料比为1:25。孙庭阁[15]等采用正交实验比较了不同的提取次数、提取温度、浸提时间、固液比对泰山黄精多糖提取率的影响，结果实验表明影响多糖收率的顺序为：提取温度〉固液比提取次数〉时间，得出最佳工艺为温度为80℃，固液比1:15，提取次数2次，时间120min。梁引库[16]通过水提醇沉法提取黄精多糖，结果表明，固料比1:15，提取温度90℃，提取时间4h，提取一次黄精多糖的得率可达3.2248％。3.2碱提法碱液有助于解除植物细胞壁分子间的化学和物理作用。碱提法通过碱液破坏细胞壁的作用使得有效成分溶出细胞，达到提取多糖的效果。有些多糖在碱液中有更高的提取率，尤其是提取含有糖酸酸的多糖[17]。赵瑞萌[18]等人采用正交实验优化了碱法提取黄精多糖的工艺流程，结果研究表明，提取条件对多糖收率影响顺序为：药材粒度〉碱液浓度固液比。最佳工艺为药材粒度为60目，碱液为3％NaOH溶液，固液比为1:15。3.3酶解法植物细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶质等物质构成的致密结构。酶解法是通过相应的酶破坏细胞壁的结构，产生局部的坍塌、溶解、疏松，减少溶剂提取时来自细胞壁和细胞间质的阻力，加快有效成分溶出细胞的速率，提高提取效率，缩短提取时间[19]。李智慧[20]等通过添加纤维素酶提取黄精多糖，结果表明，纤维素酶用量为