人参皂苷的提取及总皂苷纯化工艺的研究进展＊

王中立，欧阳柳凤，张 蔷，王 昕，赵玉男＊＊

（1. 九江学院护理学院临床护理教研室 九江 332000；2. 南京中医药大学基础医学院实验研究中心 南京 210046）

人参皂苷的提取及总皂苷纯化工艺的研究进展＊

王中立1，欧阳柳凤2，张 蔷2，王 昕2，赵玉男2＊＊

（1. 九江学院护理学院临床护理教研室 九江 332000；2. 南京中医药大学基础医学院实验研究中心 南京 210046）

人参皂苷是人参重要的有效成分，研究显示人参皂苷具有广泛的药理作用，并可以作用于机体多个系统。人参皂苷的提取是进行人参皂苷活性研究的重要前提，现有多种提取工艺被应用，虽都能够获得人参皂苷，但也导致了人参皂苷质量标准的不同，这为人参皂苷药理活性的基础研究以及人参皂苷的临床应用设置了障碍。联合优化相关工艺发现高效便捷且质量标准统一的高纯度人参总皂苷提取工艺，能够保证人参皂苷相关研究物质基础的一致性，同时在临床应用相关药物时可以根据最佳工艺的原理改变剂型或改变药物处理方法增加药物疗效，逆向应用则可以补充完善药物质量控制手段。本文就近年来关于人参皂苷分离纯化工艺和方法作一综述，为发展优化人参总皂苷的分离纯化工艺提供理论依据和参考。

人参皂苷 提取 纯化 研究进展

人参是五加科人参属多年生长的草本植物人参Panax ginseng C.A.Meyer.的干燥根或根茎，是传统的名贵中药，在历代中医遣方用药、治疗疾病过程中被广泛应用，对多种疾病具有良好的预防和治疗作用。现代中药药理研究发现其具有多重药理活性，并广泛作用于机体各个系统，包括神经系统、心血管系统、免疫系统等[1]。人参皂苷是人参有效成分的重要组成部分，由Rc、Rd、Re、Rf、Rg1、Rg2、Rh1和Rh2等50余种亚型组成，根据皂苷元的结构将其分为3个类型：人参二醇型、人参三醇型和齐墩果酸型。人参皂苷约占人参总质量的4%左右，并被认为是人参发挥多重药理作用的主要成分，被广泛应用于临床治疗疾病和基础实验研究。人参皂苷的提取和分离工艺有很多种，除考虑提取效率和能源消耗的平衡外，各研究团队还根据实验目的选择较为适宜的提取分离方法，这导致了各实验团队虽然都是研究和报道了人参皂苷的相关成果，但所得到的人参皂苷的纯度、不同亚型皂苷比例和所含杂质的成份差别较大，使得研究成果的横向比较以及重复出现一定的问题。对于临床中应用人参皂苷治疗和预防疾病而言，良好统一的提取和纯化工艺是药物有效的有力保障，同时也是对相关临床药物质量检测的补充和完善。基于以上原因，在兼顾提取效率和能源消耗的同时，发展和推广标准化的高纯度人参总皂苷提取和纯化工艺成为重要的课题。本文通过对近年来发表的关于人参总皂苷提取分离的文章进行综述，以期为人参皂苷提取工艺的发展和创新提供参考。

1 人参皂苷传统提取方法

1.1 煎煮提取法

煎煮法主要应用水作为溶剂，对水溶性较好且对热不敏感的药物成分进行提取，人参皂苷的理化特性符合以上特征，故而早期煎煮法被应用于人参皂苷的提取。煎煮法提取过程需要将药物与水加热至沸腾并持续一定时间，如此重复数次，是中草药有效成分提取最为常见的方法之一。煎煮过程中影响提取效率的主要因素包括溶剂量、煎煮次数及时间、煎煮温度等。研究者通过正交试验方法优选出水提过程中最佳的实验条件，即人参药材中加入8倍体积水量，煎煮2次，每次60 min[2]。煎煮法提取人参皂苷所采用的温度多为恒温提取，常用温度包括100℃、80℃、60℃。林龙飞等[3]以人参水提液中Rg1和Re含量为研究对象进行实验，发现随着加热时间的延长，两者含量不断减少，且下降速率与温度呈正相关，所以建议将提取温度设为60℃进行人参皂苷的提取。

1.2 浸渍提取法

浸渍法提取人参皂苷是应用不同溶剂在一定温度下将人参生药浸泡一定时间，使人参皂苷溶解于溶剂之中，从而达到提取目的。此提取方法操作简便、成本低廉，影响提取效率的因素主要包括溶剂量、浸泡温度和时间。研究显示：浸渍法提取人参皂苷过程中不同因素对提取效果的影响程度由大到小分别是溶剂量、温度和时间，最佳实验条件为应用浸提物10倍体积的溶剂量，在60℃的温度下浸提2 h[4]。溶剂量和温度固定的情况下，浸提时间对不同人参皂苷单体的提取率影响不同，如Rb1随着浸提时间的延长，提取效率随之提高，而Re和Rg1与浸提时间无线性关系，但是长时间的浸泡可使三者含量均降低[5]。另外，联合其他辅助方法（如微波）可以提高浸提工艺的提取效率[6]。

1.3 回流提取法

回流法多应用有机溶剂作为目标成分的提取溶剂，通过加热生药与有机溶剂的混合物并将因高温蒸馏出的液体通过冷凝返回到混合物当中，如此循环重复此过程，最终完成对目的成分的浸提。对于人参皂苷的回流法浸提，传统采用80%甲醇作为浸提溶剂，加热至75℃，循环3-4次进行提取。研究人员也尝试应用不同的溶剂及实验条件优化发展回流提取法，吴正中等[7]应用不同浓度的乙醇作为提取溶剂，并进行正交试验优选出6倍体积的70%乙醇，回流时间45 min，回流次数6次的最佳提取条件。除了变更回流提取中的溶剂类型、体积、浓度、回流时间和回流次数，在传统回流提取方法中应用其他辅助工艺也是提高回流提取效率的重要手段，如王野等[8]在传统回流法提取人参皂苷Re的过程中，在生药中按1:1.5加入白腐菌漆酶，帮助破坏人参生药的木质成分，从而使人参皂苷Re的提取效率增加90%。

1.4 索氏提取法

索氏提取法又称为连续提取法，此方法主要应用溶剂回流装置和虹吸原理，将生药材中的有效成分提取出来，多应用索氏提取器完成。这一提取过程中影响人参皂苷提取效率的因素包括溶剂类型、溶剂量与生药比、提取温度等。不同实验小组根据实验需要分别对不同参数进行了优化和应用，如提取试剂包括甲醇和70%乙醇，提取温度60℃、80℃、90℃均被应用于人参皂苷的提取实验中[9-11]。

2 人参皂苷现代提取方法

2.1 微波提取法

微波技术应用到中药有效成分的提取中以后，使有效成分的提取效率显著增加，而且避免了因长时间加热而导致的各种问题，同时由于微波对化合物的作用特点，如断裂较弱的化学键、化学键重组导致化合物结构转化，所以该方法对制备稀有皂苷也具有一定优势[12]，最为重要的是微波提取人参皂苷的提率高、耗能低、时间短、更环保[13]。对于人参皂苷的微波提取参数，李娅丽通过单因素实验和响应曲面优化实验获得了较好的实验参数，具体如下：液固比 40:1，提取时间 4 min，微波温度 60℃，乙醇浓度 55%，微波功率 500 W，在此条件下人参皂苷平均提取率达到12.71%，与理论最大得率 12.75%接近[14，15]。

2.2 超声波提取法

超声提取法主要是将超声所产生的空化、震动、搅拌等效应应用于药物提取中，使有效成分的提取更为快捷和高效。人参皂苷提取工艺比较研究表明：超声辅助提取方法较传统的回流提取速度更快，得率更高，提取条件：75%乙醇作为提取溶剂，料液比1:15，温度60 min，人参皂苷的得率为3.567 4%[16]。研究人员还通过单因素实验和正交实验考察了超声参数设置对人参皂苷Re提取的影响，研究结果认为：以甲醇为溶剂，液料比1:20，温度为45℃的情况下，超声频率选用45 kHz，提取时间60 min，人参皂苷Re提取效率最高[17]。

2.3 超高压提取法

高压或超高压技术主要通过增加料液混合物的流体静压力，保持一段时间压力后迅速撤压，进行后续的提取步骤，能够显著地减少提取时间，提高有效成分的提取效率。陈瑞战等[18]应用正交试验探讨了超高压提取人参皂苷的实验参数，结果显示超高压提取人参皂苷的最佳提取工艺参数为：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，人参皂苷的得率可达7.76%。同时还有研究显示，应用高压或超高压方法对新鲜人参生药进行防霉处理后，也可以提高后期生药提取中人参皂苷的浸出率[19]。

2.4 超临界CO2流体萃取法

将压力和温度设定为高于CO2临界值使其形成单一相态的超临界流体，其密度与液体相似，但具有粘稠度低和扩散性强的特点，故而较一般液体的溶解能力强，应用于人参皂苷的提取中可以进行高效提取。樊红秀等通过单因素试验探讨研究了超临界流体萃取法中萃取方式、萃取温度、萃取时间、夹带剂用量以及萃取次数对人参皂苷提取率的影响，获得了较其他同类方法得率更好的实验参数[20]。由于人参皂苷极性较大，所以在超临界CO2流体中的溶解度较低，提取效率低于传统的有机溶剂方法，但是该方法提取工艺简单、不损坏生药中的热敏成分，同时提取残余物环保无污染，这些特点是其他提取方法不能比拟的。

2.5 酶提取法

酶法提取人参皂苷主要利用酶解反应，生药的组织分解，加速有效成分的释放达到提取目的，并提高提取效率。该提取方法具有提取条件温和、产物完整、转化率高、对环境无污染和成本低廉等特点。目前有多种酶用于人参皂苷的提取和制备。蜗牛酶、白腐菌漆酶、双孢菇漆酶都被证实在适宜的条件下，能够显著提高常见人参皂苷的提取效率，同时也可以应用于稀有人参皂苷的制备过程，具有良好的人参皂苷工业化生产的应用前景[21，22]。

2.6 仿生提取法

仿生提取法主要通过体外模拟胃肠环境条件，基于药物在机体内的代谢原理分离人参皂苷。陈新等[23]通过实验研究比较了仿生提取法和传统水提取法对人参皂苷的提取效率，实验分别采用仿生溶媒和水作为提取溶剂，结果显示仿生法人参总皂苷的提取率为61.31%，而水提法人参总皂苷的提取率为54.26%，仿生法对人参皂苷的提取效率显著高于传统水提法，并且该类方法提取的人参皂苷更有利于人体的吸收和利用。

3 人参总皂苷的纯化

应用不同的提取方法将人参总皂苷从人参生药中分离提取后，对所获得总皂苷进一步纯化成为下一个重要的处理环节。2015版《中华人民共和国药典》中采用柱色谱工艺纯化人参总皂苷，采用D101吸附性大孔树脂作为柱色谱填充物即固定相，采用60%的乙醇作为洗脱溶剂，收集浓缩洗脱液后干燥粉碎即获得人参总皂苷[24]。依据药典所阐述的方法，以获得更高纯度人参总皂苷为目的，研究人员不断探索不同的人参总皂苷的纯化工艺。各实验团队对于人参总皂苷的纯化，根据人参总皂苷自身的理化属性，通过运用不同理化原理开发和优化了多种可以获得高纯度人参总皂苷的方法。

3.1 溶剂萃取法

溶剂萃取法又称为液液萃取法，在实验室中纯化人参总皂苷中被普遍应用，该方法利用人参总皂苷极性较大易溶于水的特点，根据相似相容原理将极性小的其他成分分离除去，从而达到人参总皂苷的纯化。人参皂苷极易溶于含水的正丁醇中，所以溶剂萃取法主要采用正丁醇纯化人参总皂苷。研究人员探讨了温度等条件对正丁醇萃取人参皂苷的影响以及萃取结束后人参皂苷在水相和正丁醇相中的分配比例[25，26]，为该方法的合理高效应用提供了有力支撑。

3.2 高速逆流色谱法

高效逆流色谱法是不需要固态支撑即固态吸附剂液态化，并且能够实现连续有效分离的一种液-液分配色谱分离方法。因为本方法不使用固态支撑物所以不存在过度吸附所导致的样品污染和损失的缺点，同时该方法又具备分离纯化速度快、制备量大、效率高等优点，近年来广泛应用于皂苷类化合物的分离和纯化[27]。

3.3 大孔树脂处理法

大孔树脂法纯化人参总皂苷是目前应用最为广泛的纯化工艺，由于该方法具有成本低廉、所获得的人参总皂苷纯度高的特点，所以也成为了最为重要的人参皂苷纯化方法。大孔吸附树脂在人参总皂苷的纯化过程中具有吸附容量大、吸附速度快、高选择性和再生简单的特点，其将药物提取液中的亲水性物质同时吸附，但亲水性较强的物质会被水轻易洗脱，而应用不同浓度的乙醇将人参皂苷洗脱下来达到纯化目的。谢丽玲等对D101、D301和AB-8三各类型的树脂进行了筛选比较发现AB-8在人参总皂苷纯化过程中的洗脱率最高为88.88%，同时该课题组对乙醇浓度（A）、溶媒倍量（B）、提取时间（C）和提取温度（D）对人参总皂苷的提取率的影响进行了研究，实验结果显示影响人参总皂苷提取率的因素程度依次为D＞B＞C＞A。单因素实验显示，乙醇浓度为80%时人参总皂苷的提取率最高到达1.4%，乙醇用量为10倍时人参总皂苷提取率为1.46%，提取温度为85-95℃时人参总皂苷的提取率为最高，提取时间为160 min时人参总皂苷的提取率达到最高的1.36%[28]。研究人员对多种不同类型的树脂应用于人参总皂苷的纯化工艺如X-5大孔树脂、HPD-400大孔树脂等，并获得了相应的最优工艺条件[29，30]。

为了使人参总皂苷纯度更高且回收率更高，研究人员还应用了树脂联合方法对人参总皂苷进行纯化，李洪刚等应用AB-8吸附树脂除去水溶性杂质后，继续应用D280强碱性树脂进一步脱色纯化，结果人参总皂苷的纯度由单独应用大孔吸附树脂时的84.21%提高到98.57%，皂苷的损失小于2%[31]。本课题组同样应用联合树脂方法优化了高纯度、高回收率的人参总皂苷纯化工艺。该工艺应用大孔吸附树脂D101联合阴离子交换树脂D201、阳离子交换树脂D113对人参水提液中的人参总皂苷进行分离纯化，用香草醛-硫酸比色法检测比较药典中人参总皂苷纯化方法与该工艺终产物中人参总皂苷所占比例，结果显示人参总皂苷占比增加40%左右，提示该工艺可以高效获得高纯度人参总皂苷[32]。

3.4 有机溶剂沉淀法

乙醇提取-乙醚或丙酮沉淀法，利用皂苷在溶剂之间溶解度的差异达到纯化总皂苷的目的。异丙醇重结晶法利用皂苷在异丙醇中的溶解度大的化学性质，应用重结晶的方法纯化总皂苷[33]。水提醇沉联合树脂脱糖脱色法在各种皂苷的分离纯化中均有较好的纯化效果，且具有流程简单、效率高和低消耗的优点，具有发展为工业制备生产工艺的潜力[34]。

3.5 泡膜分离纯化法

人参总皂苷是一种良好的表面活性剂，泡膜分离纯化法通过向含有表面活性物质的液体中鼓气，表面活性最强的物质最先泡沫化，并且吸附于分散相和连续相的界面处形成明显的泡沫层，将泡沫与液体分开，从而达到分离纯化目的[35，36]。该方法适用于所有具有表面活性物质的分离纯化过程。

3.6 膜分离纯化法

膜分离纯化法主要利用不同物理属性的膜，包括超滤膜、微滤膜和纳滤膜等，选择性的分离纯化目的化合物。此种分离纯化方法整个过程无相变发生，操作简单经济实用，且效率和稳定性均较高，但存在易堵塞和污染的缺点[37，38]。

4 展望

人参皂苷由于具有广泛且良好的药理作用，可以作用于循环系统、心血管系统、内分泌系统、免疫系统和神经系统等重要系统[39-41]。关于人参皂苷对健康的作用研究也被广泛开展，其目的包括发现其新的药理作用和进一步优化其已经被发现和应用的药效。以上工作的开展均以获得人参皂苷为基础，优化现有的或开发新的符合现实需求的人参皂苷分离方法成为研究者重要的工作内容之一。

传统的人参皂苷提取方法（煎煮法、回流法、浸渍法等）虽然在长时间中作为人参皂苷提取的主要方法，但它们耗时长、效率低、溶剂用量大、残余物有机溶剂污染等问题一直存在，所以限制了这些方法在大规模生产中的应用。因此研究者不断探索高效、节约、环保、简便、经济的人参皂苷提取方法，如应用物理辅助方法的微波辅助提取、超声波辅助提取和高压辅助提取等方法，化学辅助提取的酶法和仿生法提取等，还有近年来使用的脉冲电场提取法和基质固相分散提取法等[42，43]，但所有的提取方法均有自身的不足。所以在进一步开发新的提取方法的同时，联合应用已有的人参皂苷提取方法或者根据实验生产目的和条件选用适宜的已有方法是较为理想的人参皂苷提取方案。

由于工艺流程以及原材料的不同，应用以上分离方法所获得人参总皂苷纯度存在较大差异。不仅人参总皂苷的含量不同，其中非皂苷成分亦不相同，这一情况为后续人参总皂苷药理学作用的研究设置了较大的障碍，基于以上原因设立一套标准的人参总皂苷的提取纯化方案获得质量标准统一的人参总皂苷是非常必要的。所以文中综述了常用的人参总皂苷的纯化方法，它们在人参总皂苷的纯化过程中各有优势，如何合理综合利用这些方法创建一个经济环保、高效节能，并且可以获得高纯度产品的纯化工艺是人参皂苷分离纯化研究的最终目的。

人参皂苷提取工艺的发展以效率为先，人参皂苷的纯化工艺的进步则以纯度为标准，但是本研究小组不仅关注人参皂苷提取分离本身，同时也关注提取纯化在整个药理学研究中的作用，如果不能够获得相同组分的人参总皂苷即相同的提取纯化工艺所得，那么关于人参皂苷的众多研究成果还需要进一步的验证和梳理，因为它们的物质基础不同。临床用药方面，人参皂苷作为中药人参的重要有效成分，已经被众多研究团队所证实，那么在传统的人参生药使用过程中，可以考虑选择人参皂苷利用率高的剂型或药物处理方式来提高药物作用。中成药物中人参皂苷也有应用，这对人参皂苷的提取纯化方法更是有了直接要求。所以，不论对于药物的基础研究，还是临床药物应用，人参皂苷的提取纯化工艺的发展和优化均具有现实意义。

随着中药有效成分提取技术的不断发展，适用于不同要求的人参皂苷提取纯化的方法也不断被发现，最终这些廉价简便快捷、环保安全高效的提取方法会更好的促进人参皂苷的进一步开发和利用，期望能够将这些技术联合优化，最终开发出最为符合科学研究和临床应用的人参皂苷提取纯化工艺，使人参皂苷有更为广阔的应用前景。

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A Progress on the Extraction and Purification of Ginseng Total Saponins

Wang Zhongli1, OuYang Liufeng2, Zhang Qiang2, Wang Xin2, Zhao Yunan2
(1. Clinical Nursing Department, College of Nursing, Jiujiang University, Jiujiang 332000, China; 2. Research Center, Basic Medical College, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210046, China)

Ginseng total saponins are the main active components involving in Panax ginseng with extensive pharmacological effects. The separative and extractive technologies of ginseng total saponins are the major limitations of its development and utilization currently. Ginseng total saponins were obtained through several kinds of separation technologies， yet their quality standards differed， which impeded further pharmacological researches of ginseng total saponins. For solving this problem， standardized extractive and separative technologies of ginseng total saponins needed establishing with the provision of qualified ginseng total saponins for the basic researches. Meanwhile， it was beneficial to improving the clinical efficacy and providing a new appraisal method of drug quality with the development of those technologies. Consequently， it has been a new research hotspot for promoting the production of high-purity ginseng total saponins. In this paper， the extractive and purificative technologies for ginseng total saponins were reviewed for providing a theoretical basis and reference for the further development and utilization of ginsenosides.

Ginsenosides， extraction， purification， research progress

10.11842/wst.2016.09.026

R966

A

（责任编辑：马雅静，责任译审：朱黎婷）

2016-09-19

修回日期：2016-09-20

＊ 国家自然科学基金委青年基金项目（81303246）：脑局部糖原代谢在人参总皂苷抗应激致海马结构可塑性损伤中的作用研究，负责人：赵玉男；江苏省高校优势学科建设工程资助项目（中西医结合），负责人：赵玉男。

＊＊ 通讯作者：赵玉男，副教授，主要研究方向：中药药理学。