人参皂苷在人参药食同源应用中的研究进展

李阳，王昕，张珈宁

（吉林大学生物与农业工程学院，吉林长春130025）

人参皂苷在人参药食同源应用中的研究进展

李阳，王昕*，张珈宁

（吉林大学生物与农业工程学院，吉林长春130025）

探索目前最适于人参皂苷工业化生产的提取方法和能够有效改善人参皂苷不良性质的物质为目的，综述了人参皂苷的提取方法和不良性质改善方法的研究进展，指出了其研究和生产中存在的一些问题，为人参药食同源的研究和应用提供了参考。

药食同源；人参皂苷；提取；苦味；溶解性；稳定性

卫生部于2011年批准吉林省开展人参“药食同源”试点工作，并于2012年9月4日发布公告，批准人工种植的人参为新资源食品［1］。实现药食同源极大地拓宽了人参的消费市场，使其在食品、保健品、化妆品等新领域呈现出广阔的前景。人参的化学组成复杂，其主要功能性成分为人参皂苷，还含有多糖、醇类、生物碱、挥发油、多肽、氨基酸、维生素、有机酸、脂肪酸和微量元素等多种成分。到目前为止，从人参、西洋参分离鉴定出的人参皂苷分别达到50余种和60余种，每种人参皂苷所表现出的生理活性都独具特色［2］。人参皂苷有调节神经中枢系统和心脑血管系统、缓解缺血状态、增强免疫力、抗肿瘤、抗疲劳、抗衰老、抗病毒、抗氧化、抗肝损伤、降血糖、增强机体适应性、提高性功能、保护骨骼和美容等多种功效［3-8］。

人参药食同源在研究和应用中的关键问题是如何提高人参皂苷的提取率和生物利用率。所以开发人参药食同源产品要从提取方法上入手，并通过一定的方法改善人参皂苷的风味、溶解性和稳定性，以适应消费者的需求，利于人体吸收利用，同时获得可观的社会效益和经济效益。

1人参皂苷的提取方法

人参皂苷的传统提取方法有水煎法、浸渍法、醇回流法等。随着科技的进步，近年来研究发现了多种新的提取方法，包括超声波辅助提取法、微波辅助提取法、超临界CO2流体萃取法、超高压辅助提取法等。每种提取方法都有其优缺点，关键是通过综合评价找到最适合工业化生产的提取方法。

1.1提取方法

1.1.1水煎法

根据人参皂苷可溶于水，易溶于热水的性质，可以用水煎煮法提取。张崇禧等［9］采用水煎法提取人参皂苷，工艺参数为：8倍量的水浸泡人参根粗粉12 h，100℃煎煮3次，所得人参皂苷含量为4.13%。

1.1.2浸渍法

浸渍法是将人参粉末加入容器中，用适当的溶剂使人参中有效成分溶出的方法。张春红等［10］通过正交试验优选出浸渍法提取人参皂苷的最佳工艺条件，最佳工艺参数是采用浸提温度60℃，时间2 h，溶剂量为浸提物的10倍，总皂苷的得率最高达8.33%。

1.1.3醇回流法

人参皂苷在甲醇或乙醇溶液中易溶解，可采用醇回流法提取。桂双英等［11］通过正交试验优化乙醇回流法提取人参总皂苷的工艺，并利用大孔吸附树脂分离方法，以比色法测定了提取物中人参总皂苷的含量及浸膏得率，最佳提取工艺为：60%乙醇溶液，8倍量，提取3次，每次4 h，总皂苷得率8.82%。陈光宇等［12］采用醇回流法从三七药粉中提取皂苷，最佳工艺条件为：用10倍药材量的浓度为50%的乙醇浸泡药粉30 min，水浴回流30 min，所得3种皂苷总和为33.10 mg/g。

1.1.4超声波辅助提取法

超声波产生的高加速度、剧烈震动、强烈空化效应和搅拌作用加速溶剂渗入药材中，促使皂苷溶解。季晓晖等［13］通过设计单因素试验和正交试验，采用超声波辅助提取法提取西洋参茎叶中的人参皂苷Re，最佳提取条件为：超声波频率为45 kHz、提取温度为45℃、时间为60 min、料液比为1∶20，人参皂苷Re提取率达2.77%。金达明等［14］将中心组合设计与响应面分析相结合，超声提取人参总皂苷，最佳工艺参数为：提取时间108 min，溶媒比26 mL/g，乙醇浓度64%，提取率达5.23%。

1.1.5微波辅助提取法

微波辅助提取人参皂苷是利用其穿透人参细胞组织内部使之吸收微波能量，并转化为热能，短时间内部分子极化迅速升温，达到提取效果。孙聪等［15］设计正交试验优化微波辅助提取人参总皂苷，最佳工艺条件为固液比1∶12、乙醇浓度70%、提取4次，每次5 min，皂苷得率4.18%。Joong-Ho Kwon等［16］利用微波辅助提取法，在微波功率300 W、乙醇浓度80%、提取4次、每次30 s的条件下提取人参皂苷，总皂苷得率为3.63%。

1.1.6超临界CO2流体萃取法

超临界CO2流体萃取法是近些年发展起来的一种高新技术，可实现天然产物中有效成分的分离、提取和纯化。姜晓晴等［17］利用超临界CO2萃取法从人参总次苷中提取出人参皂苷Rh1和Rh2，最佳萃取条件为：10 mL乙酸乙酯作为固态夹带剂、290 mL乙酸乙酯作为动态夹带剂，压力30 MPa，温度45℃，时间3 h，此条件下的人参皂苷Rh1和Rh2的得率分别为7.33%和14.69%。Jeffery A.Wood等［18］以甲醇和二甲基亚砜作为改良剂，采用超临界CO2流体萃取法从西洋参的根中提取人参皂苷，提取温度为110℃，每克人参中需添加4.1 g改良剂，能够得到90%的人参总皂苷。

1.1.7超高压辅助提取法

超高压辅助提取技术是一种全新的天然产物有效成分提取技术，它是利用100 MPa以上的流体静压力作用于料液上，保压一段时间，然后迅速卸压，进行分离纯化，达到提取的目的。张守勤等［19］采用超高压辅助提取法，提取溶剂为50%乙醇，固液比为1∶75，提取压力为500 MPa，提取时间2 min，可使人参皂苷的得率高达7.76%。陈瑞战等［20］利用超高压辅助提取法提取人参总皂苷，提取压力为200 MPa，时间为5 min，温度为60℃，乙醇浓度为70%，固液比为1∶50，人参总皂苷得率为4.46%。朱玲英等［21］用超高压处理鲜人参，不但起到杀菌防霉的作用，而且与处理前相比，提取物中12种人参皂苷和总皂苷的含量明显提高。

1.2提取方法优缺点对比

人参皂苷的提取方法纷繁多样，每种方法的技术水平和工艺参数都参差不齐，因此本文对7种提取方法的优缺点进行了对比，见表1。

表1　人参皂苷提取方法的优缺点对比Table 1The comparision of the advantages and disadvantages of different extraction methods

2人参皂苷不良性质的改善方法

人参皂苷苦味重、水溶性差、稳定性不高的性质会影响其感官评价和生物利用率。因此，在开发人参药食同源产品时应重点研究人参皂苷的苦味、溶解性和稳定性，使其不利于实际应用的性质得到改善。

2.1掩蔽苦味

人参总皂苷为黄白色或淡黄色无定形粉末，微臭，味苦［22］。人参总皂苷的苦味会带来不良口感，所以应采取一定措施将苦味掩蔽或去除。去除中草药、水果、蔬菜等食品的苦味的方法有很多，其中β-环糊精包埋法应用比较广泛，因而可以将此方法应用于人参总皂苷苦味的掩蔽。

β-环糊精是一类具有环状结构的大分子多糖，分子中心呈疏水性，外表面相对呈亲水性。其溶解度低，易结晶、分离、提纯，无毒性，易生物降解，生产成本低，在国外很多领域都有广泛的应用［23］。β-环糊精具有掩盖药物不良气味、增加药物溶解度和溶出速率、提高药物稳定性、减小药物的刺激性等作用。对于苦味，β-环糊精可有效增加苦味阈值，降低人对苦味的敏感度［24-25］。

施钧瀚等［26］考察了β-环糊精对六种中药的苦味的掩蔽效果。研究结果发现：β-环糊精对多种苦味中药有较好的掩味效果，而且其在改善药物的口感方面比甜味剂有明显优势。对于人参的苦味，质量分数为2%的β-环糊精与3%的β-环糊精的掩味效果差异显著，β-环糊精用量越大，其掩蔽苦味的效果越好。

Lauren C.Tamamoto等［27］以定性定量地减少人参苦味为目的，通过添加一致性风味、掺入苦味掩蔽剂、酶法改性、成分相互作用和络合等实验研究，得出的结论为：γ-环糊精与β-环糊精的络合试剂是最有潜力的人参苦味掩蔽剂；0.09 g γ-环糊精和0.09 g β-环糊精都可以显著降低0.052 g/100 mL的人参溶液的苦味以及余味。

2.2改善溶解性

2.2.1影响因素

人参皂苷在甲醇或乙醇中易溶解，可溶于正丁醇、醋酸、乙酸乙酯，在水中溶解度很低，难溶于乙醚、石油醚、苯等极性小的有机溶剂。影响人参皂苷溶解度的因素有很多，如：温度、pH、搅拌条件、助溶剂等。

文永盛等［28］通过在不同温度下用正丁醇萃取人参皂苷，研究温度对人参皂苷在正丁醇中溶解性的影响。试验结果表明：不同的温度范围使得人参皂苷在正丁醇中的溶解度不同，所测得的人参皂苷含量也会有差异。温度低于20℃就会对测定结果造成影响，低于10℃时所测定含量会成数量级减少。

郭少三等［29］在不同温度、pH、搅拌时间和潜溶剂条件下，分别于水溶液中溶解人参茎叶皂苷和单体皂苷Rb1、Rg1、Re，利用分光光度法测定人参皂苷的溶解量。研究发现：pH在6～8范围内，人参茎叶总皂苷、Rb1、Rg1的溶解量随pH的降低而增加；Re的溶解量在pH=7时最大。在温度范围为5℃～35℃内，人参皂苷的溶解量均随温度的升高而增加。适当延长搅拌时间可增加人参皂苷的溶解量。乙醇和丙二醇都能增加人参皂苷的溶解量，二者联用的助溶效果最好，乙醇次之，丙二醇最差。二甲基亚砜能稍微增加人参皂苷Re的溶解量，但会降低人参茎叶皂苷、Rb1、Rg1的溶解量。

2.2.2助溶方法

人参皂苷的低水溶性，使其生物利用率降低，同时也限制了剂型设计。因此，必须采用一些方法来解决人参皂苷的溶解度问题。

林东海等［30］采用相溶解度法、薄层色谱法、红外光谱法、核磁共振法研究了人参皂苷Rg3与羟丙基-β-环糊精在水溶液中的包合作用、包合比及包合过程中的热力学参数的变化。研究结果表明：人参皂苷Rg3可与羟丙基-β-环糊精在水溶液中自发形成1∶1摩尔比可溶性包合物，从而使其溶解度增加；在水中几乎不溶的人参皂苷Rg3被制备成包合物后，其溶解度增加到5 mg/mL。

张蓓等［31］采用薄层色谱法、差热扫描法、红外光谱法和相溶解度法研究了人参皂苷Rh2与羟丙基-β-环糊精的包合产物及包合过程中的热力学参数的变化。研究发现：人参皂苷Rh2可与羟丙基-β-环糊精在水溶液中自发形成包合物，使其溶解度增加近80倍；适宜的温度有利于包合过程的进行。

缪菊连等［32］通过正交试验和单因素试验，考察了羟丙基-β-环糊精的浓度、温度、搅拌时间以及pH对人参皂苷Rg1溶解度的影响。结果表明：羟丙基-β-环糊精质量浓度为40%，温度为40℃，搅拌时间为12 h，pH为7时，人参皂苷Rg1的溶解度可达到353.20 g/L。

缪菊连等［33］通过设计正交试验比较了不同浓度的羟丙基-β-环糊精、泊洛沙姆、聚维酮和搅拌时间对人参皂苷Rg1的增溶效果。结果表明：羟丙基-β-环糊精的增溶效果最好，质量分数和搅拌时间分别为10%和12 h。

2.3提高稳定性

人参皂苷具有吸湿性，且在一定条件下会发生降解。能够影响人参皂苷稳定性的因素包括：加热温度、加热时间、压力、pH、环境温湿度、光照等。对人参皂苷进行稳定性试验研究，为其生产和贮藏条件的确定以及参类产品有效期的推算提供了参考。

宋磊等［34］采用高效液相色谱法测定人参皂苷Rb1在胃液和肠液pH下的含量，考察其稳定性。试验结果表明：人参皂苷Rb1在胃液pH下不稳定，试验进行30 min时发生降解，1 h后几乎完全降解；在肠液pH下，可在8 h的考察时间内保持稳定。

王玉堂等［35］采用高效液相色谱-电喷雾质谱联用法测定人参提取液中的人参皂苷的含量，确定了人参皂苷发生降解的条件。结论为：随着提取压力的增加和提取时间的延长，提取液中的主要天然人参皂苷的含量逐渐下降，在微波辅助提取压力为600 kPa，提取时间为10 min的条件下达到完全降解。

陈木洲等［36］探索了酸碱度对浸渍法提取人参皂苷的提取率和稳定性的影响。研究表明：乙醇溶液pH为8.7时，人参皂苷Rg1和Re的提取率最高；在加速试验和常温试验下，人参液体制剂在pH为5.8时稳定性最好。

林龙飞等［37］研究了水煎煮法提取人参皂苷时加热温度、时间对人参茎叶水提液中人参皂苷含量的影响和皂苷的降解情况，并推算出水提液的有效期。研究结果为：人参茎叶水提液中的人参皂苷Rg1、Re的含量随着加热时间的延长和加热温度的升高而不断下降。两种人参皂苷在不同温度下加热12 h、100℃条件下降解最快，80℃次之，60℃条件下降解最慢。

郑义等［38］采用比色法，以三七总皂苷的含量为指标，对三七总皂苷β-环糊精的包合物和混合物分别进行强光、高温、高湿、恒温加速试验，考察了三七总皂苷β-环糊精包合物的稳定性。试验结论为：β-环糊精提高了三七总皂苷在光、热、湿条件下的稳定性，同时降低了其挥发性；包合物抗光解性、热稳定性、湿稳定性都明显优于混合物。

2.4环糊精及其衍生物对人参皂苷的作用

总而言之，人参皂苷经环糊精及其衍生物包埋后，可掩蔽自身的苦味，增加其溶解度，提高其在光、热、湿条件下的稳定性，有效地改善了人参皂苷的不良性质。

3存在的问题

随着科学技术的发展和试验研究的进行，人们对人参皂苷有了更加深入的了解和日趋广泛的应用。但是，在人参皂苷的科研和应用领域还存在着一些不可忽视的问题：

1）人参皂苷的提取纯化技术虽然在逐渐革新中，但是比较先进的提取方法由于成本、设备、安全等问题并不适合工业化生产，目前人参皂苷的工业化生产依然存在提取率低、纯度低、生产效率低、资源浪费、环境污染等问题。

2）对于有关人参皂苷应用的一些性质，如感官性质、水溶性、稳定性等，近些年研究报道相对较少。这使得实际应用时缺乏理论依据的支撑，给人参药食同源产品的开发增加了难度。

4结论与展望

结论：①环糊精及其衍生物在掩蔽人参皂苷苦味、改善其溶解度和提高其稳定性等方面具有良好效果，建议加以合理地利用和推广。②就目前而言，超高压辅助提取法相对其他提取方法更适用于人参皂苷的工业化生产。

综上所述，人参药食同源的研究和应用对人参产品的开发具有重要意义。应该加强人参皂苷的研究工作，为其实际应用提供强有力的支撑。同时，需要不断革新技术，探索更加高效率、低成本的方法，实现人参皂苷的分离提取和精制纯化，并将之投放工业化生产，以满足科学研究、医疗保健的需要。相信在广大科研工作者和企业生产者的共同努力下，人参将会以全新的面貌造福于人类和社会。

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The Research Progress of Ginsenosides in Homology of Medicine and Food of Ginseng Applications

LI Yang，WANG Xin*，ZHANG Jia-ning
（School of Biological and Agricultural Engineering，Jilin University，Changchun 130025，Jilin，China）

For the purposes of exploring the most suitable extraction method of ginsenosides for industrial production currently and the substances which can effectively improve the bad properties of ginsenosides，the research progress of extraction methods and improvement methods of bad properties of ginsenosides were reviewed，and some problems that exist in the research and production were pointed out.This paper provided some

for the study and application in homology of medicine and food of ginseng.

homology of medicine and food；ginsenosides；extraction；bitterness；solubility；stability

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.15.039

2014-04-11

李阳（1990—），男（汉），在读硕士生，研究方向：食品保藏。

王昕（1970—），女（汉），教授，从事食品保藏与加工的研究。