山药的化学成分和药理作用及临床应用研究进展

董庆海，吴福林，王涵，谭静，林红强，刘金平，周柏松

（吉林大学天然药物研究中心，长春 130021）

山药又名土薯、大薯、薯药等，为薯蓣科（Dioscoreaceae）薯蓣属（Dioscorea）多年生缠绕性藤本薯蓣（Dioscorea oppsitaThunb）的根茎[1]。山药性平味甘，温补而不骤，微香而不燥，归脾、肺、肾经，是补脾养胃、生津益肺的良药，也是传统的保健食品。始载于《神农本草经》，列为上品，载其“主伤中，补虚赢，除寒热邪气，补中益气力”。《本草纲目》亦收录本品，谓其“益肾气，健脾胃，止泄痢，化痰生，润皮毛”。山药种植历史悠久，种植范围广泛，在我国的东北、华北、华中、东南和西南均有分布，朝鲜半岛、日本亦有分布[2]。山药入药的部位是根茎，类似圆柱形，长度为15cm～30cm，直径为1.5cm～3.0cm，表面显淡黄色或黄白色，有纵皱纹及须根痕。其饮片为椭圆形，边缘平滑整齐，表面光滑显光泽，质地坚硬，呈白或淡黄白色，不易脱粉，折断面为白色，呈颗粒状[3]。在我国以河南焦作地区出产的山药质量上佳，为入药的地道药材，因产地旧称怀庆府，故又称“淮山药”。与地黄、菊花、牛膝并称为四大怀药，且有“怀参”的美誉[4]。

1 山药的化学成分

山药营养价值丰富，是众所周知的滋补佳品，是卫生部公布的药食两用的植物之一，也是保健食品的重要原料。其中含有丰富的蛋白质、人体必需的氨基酸、多种微量元素、多糖、尿囊素、胆碱、甾醇等多种营养成分及功能因子。

1.1 蛋白质与氨基酸

山药富含蛋白质和多种氨基酸，包括人体必需的全部氨基酸。铁棍山药鲜样中粗蛋白含量为3.59%、总氨基酸含量为 2.71%，其中必需氨基酸含量为1.05%[5]。怀山药、平凉山药、温县山药和华县山药（干物质）中蛋白质含量分别为8.83%、10.27%、8.61、7.33%，山药所含氨基酸种类均在17种以上，水解前的游离氨基酸以丝氨酸、精氨酸、酪氨酸为主，水解后谷氨酸、精氨酸、天氨酸的含量最高[6]。怀山药中蛋白质含量占干物质的17.5%，且富含多种氨基酸，其中谷氨酸含量最高，高达0.30%（鲜重），其次为精氨酸0.15%、丝氨酸0.11%、天冬氨酸0.11%[7]。

1.2 淀粉

山药中淀粉含量较高，一般占山药湿重的16%～20%左右，淀粉含量受生长环境的影响较大[8]。此外，Wang Shujun等[9，10]研究结果表明，在不同山药淀粉中直链淀粉含量为20.74%～25.94%；电镜扫描结果显示，不同山药的淀粉颗粒均呈广椭圆形及椭圆形，淀粉颗粒大小为

1.3 微量元素

山药中含有丰富的微量元素。杭悦宇等[11]采用离子光谱分析仪测定薯蓣、褐苞薯蓣、山蓣、参蓣、日本薯蓣等不同品种山药的无机元素，结果表明，在5种薯蓣中均含有 Zn、Fe、Mn、Cu、K、Na、Ca、Mg 等人体所需的矿物元素，其中薯蓣含量较高。陈艳等[12]用干、湿2种方法处理怀山药样品，并用等离子体原子发射光谱分别测定样品中微量元素含量，结果表明，怀山药中K含量最高，其次为P、Na、Mg、Ca等。另据张重义等[13]报道，同一品种山药在不同产区的无机元素含量差异明显，说明产地对山药无机元素含量有影响。

1.4 黏蛋白

山药黏蛋白具有预防心血管脂肪沉积的作用，是保护动脉血管的成分之一[14]。林鹏等[8]报道了山药中黏蛋白是由多糖和蛋白质构成的复合物，其中蛋白质约占47.6%、多糖占52.4%。

1.5 多糖

多糖是山药的主要成分，因测定山药多糖的含量方法不同，其测定结果往往相差较大。王刚等[15]报道，将山药放置在60℃烘箱中烘干至恒重，采用分光光度法测定其多糖含量为28.32%[16]，而采用HPLCMS法测得多糖含量则为16.42%。

王刚等[15]用乙醇沉淀山药的浓缩水提液，将醇沉部分用水溶解，再加1%CTAB溶液沉淀，而醇溶部分用二倍乙醇沉淀，所得沉淀经水溶后再沉淀，冷冻干燥，得到2种多糖，其相对分子质量分别为62 000u和7 300u。姜军[17]将提取的山药多糖在色谱柱上进行洗脱，分离得到了酸性多糖。顾林等[18]用柱层析处理山药水溶性多糖，得均一组分多糖，GC-MS分析确定组分为葡萄糖和甘露糖，摩尔比为0.56∶0.44。赵国华等[19]通过纤维素和色谱柱纯化多糖，经GC-MS分析确定多糖的组分为葡萄糖、甘露糖和半乳糖，摩尔比为1.00∶0.37∶0.11。蔡婀娜等[20]采用水提醇沉法提取山药多糖，并用柱层析的方法对粗多糖进行纯化，得到单一组分多糖，用高效液相色谱仪对其进行分析，结果表明，该多糖由果糖和葡萄糖组成，摩尔比为1.00∶26.36。尚晓娅等[21]对山药粗多糖进行精制，并分析其单糖组成为鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖等。

1.6 尿囊素

山药中富含具有镇静、麻醉、促进细胞生长等作用的尿囊素（2，5-二氧代-4-咪唑烷基脲）[22]。王海波等[23，24]运用ODS-C18及HPLC-MS法测定了不同产地山药中尿囊素的含量，测定结果表明，在河南省、山东省、山西省、陕西省、河北省、云南省等6个产地的15个样品中，山东济宁山药样品中尿囊素含量为最高（0.670%），陕西西安山药样品中含量为最低（0.105%）。

1.7 山药皂苷

何凤玲等[25]将山药乙醇提取物通过大孔树脂进行梯度洗脱，经分离和纯化得到了黄酮和皂苷。史会齐等[26]采用ODS反相色谱柱分离并测定山药中皂苷元的含量为0.26%。白冰等[27]利用硅胶色谱柱分离山药乙醇提取物，并鉴定出 -谷甾醇、-胡萝卜苷等皂苷类成分。

1.8 脂肪酸

王勇等[28]以石油醚为溶剂对山药中的脂肪酸成分进行提取，并用GC-MS分析鉴定其成分，共检出了脂肪酸27种，其中，饱和脂肪酸18种，占脂肪酸总量51%；不饱和脂肪9种，占脂肪酸总量49%。

1.9 其他成分

白冰等[27]从山药乙醇提取物中分离并鉴定了棕榈酸、油酸、-谷甾醇醋酸酯、5-羟甲基糠醛、壬二酸、柠檬酸单甲酯、柠檬酸双甲酯、柠檬酸三甲酯、7-羰基--谷甾醇、尿嘧啶及腺苷等有机物。

2 山药的药理作用

山药具有健脾、补肺、固肾、益精的功效，是中医常用的一味健脾补气良药。现代药理实验表明，山药具有显著的降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老、调节脾胃护肝、调节免疫和抗肿瘤等诸多作用。

2.1 降血糖、降血脂作用

人们在研究过程中常利用四氧嘧啶来建立小鼠糖尿病模型，并通过给予一定剂量的山药来观察其对糖尿病小鼠的治疗作用。舒思洁[29]研究发现，山药可明显降低小鼠的血糖和血脂水平，升高肝糖原和肌糖原的含量。杭悦宇[30]研究证明，山药具有降血糖、降血脂的作用。何云[31]研究结果表明，山药多糖对四氧嘧啶诱导的大鼠糖尿病模型的降糖作用与山药多糖的剂量呈正相关。杨宏莉等[32]利用糖尿病大鼠模型对山药多糖降血糖的作用机制进行了研究，结果表明，山药多糖可提高大鼠血液中的己糖激酶、琥珀酸脱氢酶以及苹果酸脱氢酶等糖代谢关键酶的活性来促进血糖代谢，从而实现降血糖作用。郜红利等[33]研究结果表明，山药多糖降糖作用可能与增加胰岛素分泌、改善胰岛 细胞功能和清除多余的自由基有关。马立新等[34]在临床上通过给糖尿病患者注射胰岛素治疗的同时让患者摄食山药，结果表明，采用胰岛素与摄食山药联合较单独使用胰岛素的治疗效果要好，山药可能通过调节患者血液中胃肠激素和血管肠活性肽来发挥作用。

2.2 抗氧化、抗衰老作用

王丽霞等[35]通过过氧化酶法、核黄素光照法、Fenton反应等生化方法，测定了山药蛋白多糖抗氧化的作用，结果表明，山药多糖对活性氧自由基包括H2O2、·OH等均有清除能力，可减少红细胞溶血、抑制小鼠肝脂质过氧化反应，且在一定范围内与剂量成正比。舒媛等[36]对采用不同方法处理的山药粗多糖的抗氧化性进行了研究，结果表明，采用Sevag法处理过的粗多糖抗氧化能力最强，未经过处理的粗多糖次之，经蛋白酶法处理的最弱，由此可见，山药多糖结合蛋白具有较高的抗氧化能力，而游离的蛋白不具有抗氧化性。张婧萱等[37]采用超声波乙醇浸提法对山药中的总黄酮进行了提取，并对黄酮的抗氧化作用进行了研究，结果显示，黄酮提取液对Fenton体系产生的·OH有较强的清除能力。赵东宝等[38]为了进一步研究山药乙醇提取液中不同极性成分的抗氧化作用，将山药乙醇提取物采用氯仿、乙酸乙酯、正丁醇3种溶剂进行依次萃取，得到极性不同的4个部分，并用DPPH方法分别测定各部分的抗自由基活性，结果表明，乙酸乙酯萃取物活性最佳，氯仿萃取物次之，正丁醇萃取物和水溶性部分最差；进一步分析还发现，乙酸乙酯和氯仿萃取物中富含多酚类成分。詹彤等[39]通过给衰老模型小鼠注射山药多糖来研究其抗衰老作用，结果表明，注射山药多糖后小鼠体内的过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶等活性增强，单胺氧化酶活性降低，过氧化脂质和脂褐质含量降低，这说明山药多糖具有较强的抗衰老作用。蒋艳玲[40]报道，山药多糖可以拮抗衰老模型小鼠免疫器官的萎缩，山药多糖能够使胸腺皮质细胞和淋巴细胞数量增加，提高免疫抗衰老。

2.3 调节脾胃作用

李树英等[41]通过灌胃给药的方式给予小鼠一定剂量的山药提取液，观察其对小鼠脾胃的影响，结果表明，山药能够抑制正常小鼠的胃排空及肠管推进运动，对脾虚小鼠模型胃肠推进运动亢进行为有拮抗作用。程林等[42]采用脾虚小鼠模型研究了山药水提液中不同极性成分对肠胃功能的影响，结果表明，麸炒山药水提液的二氯甲烷萃取物对小鼠胃排空的抑制作用最强，麸炒山药水提液的二氯甲烷和正丁醇萃取物对小鼠肠推进的抑制作用最强；山药麸炒品的二氯甲烷萃取物对小鼠胃排空的抑制作用、二氯甲烷及正丁醇萃取物对小鼠肠推进的抑制作用比山药生品更强。陈金秀等[43]采用利血平诱导小鼠脾虚模型研究山药水煎液对小鼠脑内单胺递质的影响，研究结果表明，山药水煎液对正常小鼠无影响，对脾虚小鼠有促进单胺递质的合成作用，并认为山药水煎液能有效缓解小鼠脾虚症状是其促进单胺递质合成的机制之一。

2.4 肝损伤的保护作用

孙设宗等[44]在研究山药多糖对肝损伤的保护作用时，采用四氯化碳诱导小鼠肝损伤，再给予一定剂量的山药多糖进行治疗，结果发现，山药多糖可以降低肝损伤小鼠血清中谷丙转氨酶、谷草转氨酶和丙二醛的含量，并抑制脂质过氧化物的生成，对由肝损伤引起的氧化损伤有保护作用。刘伟萍等[45]报道，山药水提液对肝损伤小鼠有保护作用，小鼠损伤的肝组织坏死减轻、坏死灶减少、范围减小，可能与山药抗氧化的作用有关。

2.5 肾脏缺血再灌注损伤的保护作用

张亚等[46]研究了山药灌胃预处理对大鼠肾脏缺血再灌注损伤的保护作用，结果表明，经山药预处理后细胞凋亡减少，尿素氮、肌酐及丙二醛含量下降，促进肾小管细胞的再生修复和重建，保护了肾功能。

2.6 免疫调节作用

临床研究证实，“脾虚”时消化功能紊乱，机体免疫功能下降。傅紫琴等[47]在观察山药多糖对脾虚小鼠的影响时发现，山药多糖能抑制胃肠排空并且使胸腺指数及脾脏指数增加，初步推测免疫调节是山药发挥补脾作用的机制之一。山药多糖能促进淋巴细胞的增殖能力和抗体的产生，对体液免疫、细胞免疫和非特异性免疫都有增强作用[48]。苗明三[49]报道，山药多糖提高了灌胃小鼠吞噬细胞的吞噬能力、促进溶血素和溶血空斑的形成，促进淋巴细胞转化，有增强免疫的作用。郑素玲等[50]研究山药粗提液对衰老小鼠免疫器官的影响发现，衰老小鼠的胸腺脾脏外观得到改善，经过镜检胸腺皮质、髓质的比例提高，表明山药对免疫器官有保护作用。

2.7 抗肿瘤防突变作用

赵国华等[51]通过小鼠移植实体瘤模型对山药多糖的抗肿瘤活性进行了研究，结果表明，山药多糖对Lewis肺癌细胞及黑色素瘤均有抑制作用。杭悦宇等[52]报道，山药可作为抗肿瘤药物及化疗药物的辅助食品，能显著增加受环磷酰胺抑制的白细胞总数。阚建全等[53]研究发现，山药多糖具有抗突变作用，这可能与其抑制突变物对菌株的致突变作用有关。

3 临床应用

鉴于山药诸多的药理作用，常与其他药材配伍使用，治疗多种疾病。《神农本草经》中记载，山药具有“补虚赢，益气力，久服耳目聪明，身轻延年”之功效，是常用的健脾补气的良药，对调理一些慢性疾病和促进身体恢复，有良好的作用。

3.1 治疗小儿感染性疾病

孙道珍等[54]运用竺黄沙参山药合剂治疗30例小儿迁徙性肺炎患者，治愈23例，起效6例，无效1例，总有效率达96.6%。黄国平[55]用“二术山药汤”治疗50例小儿迁徙性肠炎患者，总有效率达88.0%，明显高于西药对照组。崔冬生[56]运用薯蓣散治疗50例小儿厌食症患者，总有效率达92.0%。

3.2 治疗慢性肾炎、肾病综合征

聂红梅[57]在临床上应用无比山药汤来治疗86例慢性肾炎患者，治疗后患者尿蛋白下降或消失、血浆蛋白和白蛋白的含量上升、胆固醇的含量下降，平均在11.2个月的疗程后，有77例病人显效，有效率达89.5%。裴竹莲等[58]运用黄芪、芡实、山药等组成益肾健脾化瘀汤，来治疗慢性肾炎，临床观察108例患者，服药后患者尿蛋白明显下降或消失，经过3个疗程后，总有效率达到86.1%。邵燕燕[59]以黄芪、党参、山药等益肾类中药组方治疗慢性肾炎，并与金水宝胶囊做对照，治疗组42例总有效率达85.7%，对照组30例总有效率达63.3%，结果表明，益肾类中药的治疗慢性肾炎效果明显。

3.3 治疗慢性阻塞性肺气肿

应瑛[60]以淮山药为主，辅玄参、白术等其他药材组成复方，临床观察治疗40例慢性阻塞性肺气肿患者的情况，经过1个月的治疗，绝大部分患者咳痰量下降，肺的通气和换气功能好转，总有效率为95.0%。

3.4 治疗糖尿病

周福成等[61]采用怀山药、五倍子等中药与西药治疗糖尿病，经过2～8个疗程的治疗，198例患者中绝大多数血糖均低于7.6mmol/L；尿糖、尿蛋白、酮体降低或转阴的情况总有效率为98.9%。张景义等[62]用山药降糖丸治疗糖尿病，临床观察中大多数患者“三多一少”症状及检测指标有所改善，86例患者中，显效80例，总有效率93.0%。宋银枝等[63]用黄芪、山药、丹参等祛湿中药材为基本方，治疗糖尿病型肾病，并与西药治疗做对比，结果表明，在降低尿微量白蛋白排泄率、尿蛋白、总胆固醇和甘油三脂方面治疗组优于对照组，治疗组的有效率达89.1%，对照组有效率为70.0%。

4 小结与讨论

山药在日常生活中扮演着重要的角色，是卫计委认定的第一批药食两用植物，具有很高的营养及药用价值。山药的营养成分及功能因子丰富，药理作用广泛且毒副作用很小，是家庭餐桌上常见的佳肴，也是医药领域常用的一味药材，其蕴含着巨大的经济价值，市场开发潜力十分广阔。但是，对山药缺乏系统深入地研究，有关研究主要集中于山药多糖，对其他成分的药理作用研究不深入，目前可以从优化山药成分的提取条件入手，分离并鉴定山药单体成分的化学结构，并通过现代药理实验，进一步确定其药理作用及其作用靶点，为山药的食品、保健品和药品开发提供理论依据。