红景天苷的提取、纯化及其合成研究进展

许玲玲+杨晓东++盛柳青+陈菲+李群力

[摘要] 红景天苷是红景天的主要有效成分，具有多种药理作用，红景天苷的研究已成为热点。目前，出现新技术或方法用于红景天苷的提取、分离与合成，如用闪式提取法、酶解法和超高压提取法提取红景天苷；用双水相萃取技术和溶剂浮选法纯化红景天苷；用酶催化合成法合成红景天苷等。本文对近十年来有关提取、纯化及其合成红景天苷的研究进行归纳总结，为红景天苷的深入研究提供依据。

[关键词] 红景天苷；提取；合成；研究进展

[中图分类号] R914 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2017）02（c）-0053-04

红景天苷具有抗疲劳、抗缺氧、抗衰老、抗辐射、抗肿瘤、增强免疫、改善心血管系统等作用[1]，还能提高记忆力和学习能力，双向调节中枢神经及内分泌系统等[2]。

目前，国内外获取红景天苷的方法有3种：从植物中提取纯化红景天苷、通过合成制备红景天苷以及通过生物转化或生物催化合成。本文对近十年来有关提取、纯化及其合成红景天苷的各种方法进行综述。

1 红景天苷的提取

红景天、女贞子[3]、藏药甘青乌头[4]等多种植物都含有红景天苷。因其易溶于水、甲醇和乙醇中，因此多用这些溶剂提取红景天苷。

1.1 回流提取法

回流提取法是常用的提取方法，操作简单，有利于企业大生产。曾庆华等[5]经研究证实可用水做溶剂提取出红景天苷。陈小明等[6]研究发现红景天苷的提取率随提取溶剂乙醇的浓度增加而增加，但当乙醇浓度达60%后，提取率不再升高。蒲忠慧等[7]也通过均匀设计得出乙醇浓度为60%时，红景天苷得率很高。但回流提取法存在能耗大、耗时等问题。

1.2 高压或超高压提取法

超高压提取法能耗低、提取效率高，可在常温下进行，能有效避免活性成分受热分解。程子毓等[8]采用高压提取罐通过密闭升温产生的高压提取红景天苷。陈健等[9]研究出超高压提取最佳条件为：红景天加入73.3%乙醇，液固比29.5∶1（mL∶g），压力达255.5 MPa，提取2 min，红景天苷的提取率为9.29 mg/g，明显高于回流提取、超声提取和微波提取法。超高压比高压压力更大，提取效率更高，但若用于大规模工业生产，大型超高压仪器设备尚需做深入研究。

1.3 闪式提取法

闪式提取法是将物料快速破碎至适当粒度，提取时间短，可避免有效成分受热被破坏。范桂强等[10]通过研究得到优化工艺条件：红景天加入95%乙醇，料液比20∶1（mL∶g），闪式提取40 s，电压140 V，提取2次，红景天苷的提取率明显高于回流提取法和超声提取法。需要注意的是如果使用不当，不仅达不到提取效果还会损坏提取设备。

1.4 酶解法

纤维素酶能够分解破坏植物细胞破壁的纤维素骨架，有利于细胞内有效成分的溶出与释放。董彦莉等[11]研究发现最佳酶解工艺为：纤维素酶用量为红景天的2.0%，用醋酸钠/醋酸缓冲液调节提取液pH值至5.4，酶解温度为50℃，酶解110 min。酶解法有提取条件温和、提取率高等优点，但存在酶的活性不稳定、耗时等问题。

1.5 微波提取法

微波提取法具有快速、高效等特点。辛云霞等[12]研究表明，微波提取女贞子中红景天苷的工艺条件为，加入30%乙醇，液固比为20 mL/g，提取温度为45℃ ，微波提取2 min，功率为600 W，红景天苷的提取率为0.9113%。范明辉等[13]研究发现，与采用传统乙醇加热回流120 min提取4次的结果相比，微波辅助提取1 min提取两次的结果相差不大，说明微波提取法省时快捷，但微波对人体有辐射，不利于劳动保护。

1.6 超声提取法

超声提取法具有提取效率高、节能等优点。何宝佳等[14]研究发现不同溶剂提取红景天苷的提取率从高到低的顺序为：60%乙醇>90%乙醇>甲醇>30%乙醇>水提。杨志红等[15]通过研究得出最佳工艺是：红景天加入80%乙醇，料液比1∶6，超声波功率375 W，提取10 min。提取率较乙醇回流提取法高，并且提取温度低、时间短。王兴芳等[16]通过比较发现，索氏提取法提取红景天中红景天苷的提取率最高，但耗时最长；乙醇回流提取法提取率低，提取液含的杂质较多；超声提取法提取率较高，但噪音比较大。

1.7 多种技术联用提取

曾庆华等[17]先用超声波提取，再微波提取大花红景天中的红景天苷。王丹等[18]先用超临界CO2流体萃取红景天，得到残渣，再用微波辅助提取残渣中的红景天苷。只是他们尚未系统比较联用技术和单一技术提取红景天苷孰优孰劣。

2 红景天苷的纯化

2.1 柱色谱法

通常采用大孔吸附树脂、硅胶柱、高速逆流色谱或制备高效液相等对红景天苷进行纯化。大孔吸附树脂对红景天苷吸附量大，还可以再生，适合大生产。王聪庆等[19]从21种树脂筛选出对红景天苷吸附率和解吸率高的LSA-30型大孔树脂，10%和30%乙醇可洗脱下来大量红景天苷。闵建华等[20]从8种大孔吸附树脂筛选出SP-825型，乙醇浓度达10%时，洗脱率达最大值，乙醇浓度过高会把较多色素等杂质一并冲洗下来，过低则有效成分未能充分解吸附。戴传云等[21]研究表明，与大孔吸附树脂相比，硅胶柱分离效果更好，制得的红景天苷纯度达95%以上，但使用了有毒溶剂氯仿和甲醇。傅春燕等[22]研究制備型高效液相色谱纯化女贞子中红景天苷，在18 min的运行时间内，红景天苷与干扰成分得到很好的分离，红景天苷纯度达到98%以上。李远等[23]利用高速逆流色谱来纯化红景天苷，当溶剂为氯仿∶甲醇∶水=4∶1.5∶2时，红景天苷的纯度为84.3%。高速逆流色谱和制备型高效液相具有快速高效、分离组分纯度高等优点，可用于制备高纯度的红景天苷。

2.2 膜分离技术

膜分离技术可在常温下操作，具有工艺简便、污染轻等特点。张丽娟[24]采用截留相对分子质量10 000的膜材料PS分离红景天苷，红景天苷的含量由超滤前的4.20%提高到超滤后的15.58%。李光达等[25]利用LG蛋白絮凝剂和无机陶瓷膜过滤对红景天提取液进行纯化研究，发现除杂效果很好，解决了传统水提醇沉法得到的药液灭菌后出现析出物的问题。膜分离法虽然有高效、节能等优点，但膜在反复使用时，膜通量会逐渐下降，需要反复清洗。

2.3 双水相萃取技术

双水相萃取技术是一种新型液-液萃取技术，具有条件温和、设备操作简单、易于大生产等优点，可用于纯化活性成分。郭青峰[26]用质量分数为24%的PEG 1000与16%的（NH4）2SO4组成的双水相体系，外加1% KCL，萃取红景天提取液（0.14 mg/mL）中的红景天苷，在室温下萃取2 h，红景天苷萃取率为96%。双水相萃取法回收率高、能耗小，但是选择稳定的双水相体系需要深入探索。

2.4 溶剂浮选法

溶剂浮选法具有分离与富集同时完成的特点。庆易微等[27]利用红景天苷的疏水亲气性纯化红景天苷，水相中的红景天苷可被大量气泡所产生的“气-液”界面吸附，并随气泡上升至上层，待气泡破裂后溶解于上层有机相中，收集有机相。他研究出最佳浮选条件： 正丁醇作为浮选溶剂，试液pH为4，氮气流速为50～60 mL/min，浮选30 min，测得红景天苷的浮选效率为67.23%。说明溶剂浮选法分离效果好。

3 红景天苷的化学合成

3.1 主要以葡萄糖为原料合成

郭建峰等[28]把葡萄糖经异丁酰基和三氟乙酰基保护羟基，随后与4-苯甲酰氧基苯乙醇发生糖苷化反应，最后在碱性条件下脱保护得红景天苷，纯度达99.5%，总收率约55%。该工艺减少了杂质的生成，反应速度快、选择性好，但繁琐。

3.2 主要以对羟基苯甲醛或对羟基苯乙酸为原料合成

张翼轩等[29]以对羟基苯甲醛为原料，先经酚羟基保护，再经醛基还原、氯代、氰化、水解、酯化和还原反应，制得4-苄氧基苯乙醇，再与溴代四乙酰基葡萄糖偶联后，脱保护基合成红景天苷，总收率为12.8%。邓梅等[30]以对羟基苯乙酸为原料，先对羟基进行乙酰化保护，再用硼氢化钠还原，然后与溴代四乙酰葡萄糖缩合，同时脱保护得到红景天苷，纯度为87.5%，总收率63%。此两种工艺反应条件温和，操作简单易行，但反应路线较长。

3.3 主要以对氨基苯乙醇或对羟基苯乙醇为原料合成

许大艳等[31]以对氨基苯乙醇为原料，先经重氮化，水解，再与苄氯反应，然后与溴代四乙酰基葡萄糖反应，最后催化脱苄基得红景天苷，总收率达66%～70%。郭建锋等[32]以对羟基苯乙醇和葡萄糖为原料，经保护基保护、糖苷化反应后，在碱性条件下脱保护得到红景天苷，收率为56.49%，纯度达99.5%以上。Liang等[33]和徐利锋等[34]都是以对羟基苯乙醇和五-O-乙酰基β-D-葡萄糖为原料，前者将原料在路易斯酸催化剂作用下反应，然后在碱性条件下脱酰基，测得红景天苷的总产率为47%；后者将原料经无水氯化锡催化的糖苷化，脱保护制得红景天苷，纯度达98.5%以上，产率为46.2%。该合成方法的优势在于不需保护对羟基苯乙醇中酚羟基，直接进行糖苷化生成糖苷。

可以看出，以对羟基苯乙醇为主要原料的合成路线较短，污染少，原料易得，成本较低，红景天苷纯度高，适合工业化生产。

4 红景天苷的生物合成与生物催化合成

4.1 植物组织培养合成红景天苷

红景天苷的苷元来自酪氨酸，而酪氨酸与苯丙氨酸均来自莽草酸途径。2-氨基磷酸茚是苯丙氨酸解氨酶的特异性抑制剂。茉莉酸甲酯可显著提高次生代谢过程中关键基因的表达水平。王逸文等[35]通过研究表明，2-氨基磷酸茚和茉莉酸甲酯可显著提高高山红景天愈伤组织中红景天苷含量，但它们浓度过高会对愈伤组织的生长有抑制作用。李阳等[36]研究发现高山红景天愈伤组织培养20 d后，加入225 μmol/L的茉莉酸甲酯，再继续培养4 d，红景天苷和多糖的含量及其产量最高，明显高于野生植株。

转基因西洋参冠瘿组织具有遗传性状稳定、激素自养、增殖速度快等优点，与植物悬浮细胞相比，它具有更强的次生代谢物合成能力。杨丽等[37]发现MS培养基有利于西洋参冠瘿组织的生长及红景天苷的生物合成。蔗糖作为碳源的效果最明显，添加外源物质肌醇和VB6，可显著提高红景天苷的转化率。

4.2 细胞培养合成红景天苷

细胞培养技术对自然资源的保护，特别是对保护濒危植物具有重大的意义。艾江宁等[38]研究发现高山红景天细胞内红景天苷的合成和生长曲线密切相关，属于生长偶联型。在植物细胞培养体系中适当添加在生物合成途径中与目标产物距离更为接近的前体物质，能提高次生代谢产物的含量积累。魏欣方等[39]在高山红景天悬浮细胞培养起始期，分别添加适量的前体物苯丙氨酸、肉桂酸和酪氨酸，它们均能促进细胞内红景天苷的生物合成。由于培养细胞中葡萄糖转移酶的活性易受到细胞生长阶段和环境因素影响，培养液中积累的酪醇并未完全有效地转化为红景天苷。故利用植物细胞培养进行生物转化合成红景天苷有一定的局限性。

4.3 酶催化合成红景天苷

合成红景天苷关键一步就是酪醇与葡萄糖脱水形成糖苷键，可通过生物酶法催化合成红景天苷。何丽妃等[40]选择疏水性离子液体（C4MIm·PF6）、1，4-二氧六环和乙酸乙酯、柠檬酸-磷酸盐缓冲溶液组成反應体系，采用交联β-葡萄糖苷酶聚集体直接催化糖基化反应合成红景天苷，能明显提高红景天苷的浓度，酶经多批次反应仍有较高活性。

红景天苷合成酶能够催化底物酪醇和葡萄糖合成红景天苷，可通过提高底物酪醇的含量，增加红景天苷产量。高雪华等[41]用黑曲霉发酵的方法获得酪醇合成酶和红景天苷合成酶的粗提物，通过酶催化可在短期间内将红景天苷和酪醇的含量提高139.9%和191%。

5 结语

对各种提取方法进行比较，回流提取法和酶解法很适合企业大生产，但它们比较耗时。超高压提取、闪式提取、微波提取和超声提取法有提取率高、时间短，能耗低等优点，但它们对提取设备都有很高的要求，这在一定程度上阻碍了它们在工业化生产中的应用。

对有关优化提取工艺的试验设计进行分析，在单因素实验的基础上，研究人员很少使用简单的正交实验或均匀正交设计，而是用复杂的实验设计如均匀Box-Behnken中心组合试验、星点设计、径向基函数（RBF）人工神经网络模型等结合响应面分析法优化工艺，这些方法使结果更准确、合理。

对获取红景天苷的方法进行比较，提取法、化学合成法和生物合成法各有优缺点。由于红景天苷在植物中含量很低，从植物中提取红景天苷，虽然操作简单，对环境污染较少，但提取率低，纯度不高，需要进一步纯化；化学合成法具有收率和纯度都很高、反应快速、成本低等优点，但大多合成路线需要对基团进行选择性保护或使用昂贵的金属催化剂，所用的一些催化剂和试剂易污染环境；生物合成与催化合成具有反应条件温和，过程简单、选择性高等特点，但存在酶的活性和稳定性差、效价低、耗时、成本高等问题。

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（收稿日期：2016-11-08 本文编辑：李岳泽）