初加工及炮制方法对鹿茸化学成分和药理活性影响的研究进展
2018-01-23王燕华孙印石宫瑞泽霍晓慧刘畅张磊庄宝策
王燕华,孙印石※,宫瑞泽,霍晓慧,刘畅,张磊,庄宝策
(1.吉林农业大学中药材学院,长春 130118;2.中国农业科学院特产研究所,长春 130112;3.吉林省永吉县一拉溪镇畜牧兽医站,吉林 永吉 132213)
1 鹿茸的初加工与炮制
鹿茸(Cervicornu pantotrichum)是鹿科鹿属动物梅花鹿(Cervus nipport Temminck)或马鹿(Cervus elaphus Linnaeus)的雄鹿未骨化密生茸毛的幼角[1]。前者称“花鹿茸”,后者称“马鹿茸”。鹿茸性温,味甘、咸,归肾、肝经,具有壮肾阳、益精血、强筋骨、调冲任、托疮毒的功效[1]。花鹿茸呈圆柱状分枝,具有1个分枝者习称“二杠”,具有2个分枝者称为“三杈”;马鹿茸根据茸形通常分为莲花茸、三杈茸、四杈茸等。
鹿茸的初加工是指将割取下的新鲜鹿茸或解冻鲜鹿茸经过水煮、烘烤、风干,或冷冻干燥、微波干燥、远红外干燥等方式,制作成干品鹿茸的过程。鹿茸初加工不仅影响鹿茸的外观形态和商品价值,而且对鹿茸的化学成分或药理活性也会产生一定的影响。煮炸是应用最早且沿用至今的一种鹿茸加工工艺,主要包括水煮、烘烤、风干3个环节,3个环节循环往复,直至鹿茸干燥完全,以这种工艺加工成的鹿茸通常称为煮炸茸或水炸茸。煮炸茸可以有效消除鹿茸中可能携带的布氏杆菌、结核杆菌等病原微生物,使茸头饱满有型,茸皮光鲜亮丽。冷冻干燥的鹿茸是指应用真空冷冻干燥技术,将鲜鹿茸冷冻结冰,然后在较高真空度下通过升华作用将其中的水分除去制得的鹿茸,简称冻干茸。冷冻干燥加工的鹿茸茸皮褶皱,内部组织严重萎缩,易出现不同程度的中空现象,难以进一步炮制成鹿茸片进行商品流通,通常是经过消毒等处理后制作成鹿茸粉进行服用或用于有效成分提取及开发利用。
鹿茸的煮炸工艺又包括排血茸的加工与带血茸的加工。排血茸是指将新鲜鹿茸利用离心、高压(水压或气压)或真空抽取等手段把茸血排出茸体后再进行水煮等操作加工而成的鹿茸,茸体中残留的部分血液因受热体积膨胀,由锯口端进一步排出茸体。带血茸则是采用烙铁封锯口等手段把茸血保留在茸体内再进行水煮等操作加工而成的鹿茸,水煮时间相对较短,基本保留了鹿茸中的绝大部分血液。经过排血处理,鹿茸中的淤血几乎完全排出茸体,茸体表面呈微白或黄白色,均匀透亮,炮制成的鹿茸饮片结构清晰,色浅,体轻,气微腥,味微咸,这可能是某些中医偏爱以排血茸入药的原因。但有人认为,带血茸中含有更为丰富的蛋白质、氨基酸等成分,并且鹿茸血本身含有多种营养物质,保留在茸体内药用价值更高。
鹿茸的炮制是指根据医疗、调剂、制剂需要,将干鹿茸加工成药材饮片等形式,以供临床直接应用或制成各种剂型。药典记载了鹿茸的2种炮制方式,即“鹿茸粉”与“鹿茸片”。取鹿茸,燎去茸毛,刮净,劈成碎块,研成细粉,即鹿茸粉[1]。商品鹿茸多以鹿茸片的形式流通和入药,鹿茸片的炮制相对复杂:取鹿茸,燎去茸毛,刮净,以布带缠绕茸体,自锯口面小孔灌入热白酒,并不断添酒,至润透或灌酒稍蒸,横切薄片,压平,干燥[1]。鹿茸是目前发现的唯一可再生的哺乳动物器官[2~6],具有特殊的组织结构特征,对鹿茸进行组织横切,横切面上自外向内分为皮肤层、间质层、髓质层。根据农业部颁布的行业标准NY/T1162-2006,可将鹿茸由尖部至基部炮制成的茸片依次分为蜡片、粉片、纱片、骨片4个部位。
2 初加工及炮制方式对鹿茸化学成分的影响
2.1 煮炸茸与冻干茸的化学成分比较
徐建平等[7]采用改进的邻苯三酚法测得煮炸茸中超氧化物歧化酶(SOD)的活性为2 400mol(/min g),显著低于冻干茸的4 880mol(/min g)。王桂成等[8]利用Gemstar生化自动分析仪检测了活性茸(冻干茸)和煮炸茸中谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)、碱性磷酸酶(ALP)、肌酸激酶(CK)、r-谷氨酰转移酶(r-GT)、乳酸脱氢酶(LDH)、胆碱酯酶(CHE)7种酶的活力,结果表明,活性茸酶活力是煮炸酶活力的 2.5倍~250倍。除了温度条件,水煮时间也会影响成分活性。田再民等[9~11]研究了温度和时间对鲜鹿茸中SOD、ALP、谷胱甘肽(GSH)活性的影响,分别采用邻苯三酚自氧化法、磷酸苯二钠法荧光分光光度法测定SOD、ALP、GSH的活性,鹿茸经高温处理后SOD、ALP、GSH活性均有所降低,并且高温条件下随着时间的延长,活性降低越明显。因此,传统煮炸工艺的水煮、烘烤等高温条件可使得鹿茸中的酶等热敏性成分的活性降低甚至失活。
不同的加工炮制方式也会引起鹿茸中蛋白质、氨基酸、脂肪酸、矿质元素等常规成分的差异。柯李晶等[12]采用Folin-酚法测定冻干鹿茸中水溶性蛋白的含量为126.54mg/g,是煮炸茸的13.1倍。林伟欣等[13]采用考马斯亮蓝显色(Bradford)法测得冻干茸中水溶性蛋白的含量高于烘干茸。孟宪贞等[14]利用氨基酸自动分析仪、原子吸收分光光度计、流动注射分析仪测得冻干茸中氨基酸、蛋白质、铁、锌、总氮及总磷的含量均高于煮炸茸,灰份低于水炸茸。侯召华等[15]比较了煮炸干燥法和真空冷冻干燥法对鹿茸中脂溶性成分及色差的影响,煮炸茸和冻干茸中分别检测到13种和 16种脂肪酸,总脂肪酸含量分别是90.42mg/100g和277.12mg/100g,总胆固醇含量分别为266.77mg/100g和295.15mg/100g,冻干茸中总脂肪酸、总胆固醇含量均显著高于煮炸茸。
2.2 排血茸与带血茸的化学成分比较
茸体中的血液量可能会引鹿茸中化学成分的差异。汪树理等[16]、王艳梅等[17]对带血和排血2种不同初加工方式的花鹿茸根部骨片中游离氨基酸及水解氨基酸、总磷脂、钙、磷等成分含量进行测定,结果显示,排血茸骨片与带血茸骨片差异不显著,认为可能是由于骨片部位距离锯口端较近,茸血存留量较少,不足以引起显著性差异。王燕华等[18,19]对排血与带血、煮炸与冻干的鹿茸分别进行对比研究,以粗蛋白、水解氨基酸、多糖、脂肪酸、矿质元素、生物胺、核苷类等理化成分作为分析指标,结果表明,除粗蛋白及总氨基酸外,其它指标含量排血茸均高于带血茸;除矿物元素外,其它指标含量冻干茸均高于煮炸茸。
2.3 煮炸茸不同部位的化学成分比较
不仅初加工及炮制方式对鹿茸的化学成分含量会产生影响,即使是同一种方式加工成的鹿茸,不同区段(部位)的化学成分含量也有所差异;另外,花鹿茸与马鹿茸同一部位的化学成分含量也有差异。花鹿茸中的水溶性蛋白、磷脂、钙、磷等含量高于马鹿茸,氨基酸、牛磺酸、精咪等含量低于马鹿茸。陈丹等[20,21]对花鹿茸、马鹿茸不同部位的氨基酸、总磷脂、钙、磷、牛磺酸含量进行分析,结果显示,氨基酸、必需氨基酸、总磷脂、牛磺酸含量均由基部至顶端逐渐增加,钙、磷含量则由基部至顶端逐渐减少;马鹿茸中总磷脂及钙、磷含量低于花鹿茸,氨基酸、牛磺酸含量高于花鹿茸。董方言等[22]采用苯甲酞衍生物法测得花鹿茸上部、中部、下部精咪的含量分别为0.353mol/g、0.004mol/g、0.001mol/g,马鹿茸上部、中部、下部精咪的含量依次是 0.403mol/g、0.196mol/g、0.073mol/g,即上部、中部、下部依次减少;马鹿茸中精咪含量显著高于花鹿茸,认为精咪可作为区分马鹿茸和花鹿茸的指标性成分。董万超等[23]采用原子吸收光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法从新疆塔里木马鹿茸、东北马鹿茸和东北梅花鹿茸不同部位中均检测出26种无机元素,上段至下段矿物元素总量逐渐增加,说明上段至下段骨化程度逐渐增加;东北梅花鹿二杠茸矿物元素总量最低,可能是由于二杠茸收取时间早(脱盘45d左右),骨化程度低,质地较嫩。汪树理等[24]对广州产梅花鹿茸和马鹿茸从上、中、下各部位进行取样分析,结果表明,鹿茸氨基酸总量从基部到顶端逐渐增加,广州产马鹿茸氨基酸含量高于广州产花鹿茸,认为这可能与鹿茸的组织结构和生长发育有关,但有人认为还可能是由鹿的种属差异、饲养管理等诸多因素引起的。赵磊等[25]采用原子吸收光谱法测定花鹿茸、马鹿茸、花马杂交鹿茸、麋鹿茸、驯鹿茸等五种鹿茸的15种无机元素,利用氨基酸分析仪结合分光光度法测定5种鹿茸不同部位的17种氨基酸,结果表明,粗蛋白、Ca、P、Na、Fe、Ba、Sr、谷氨酸及甘氨酸可作为5种鹿茸的特征成分;上、中、下部位氨基酸总量逐渐减少,马鹿茸中的氨基酸总量高于花鹿茸。刘佳等[26]测得梅花鹿二杠茸尖部水溶性蛋白含量是30.50%,基部为6.77%;梅花鹿三杈茸尖部是29.69%,基部为5.98%;马鹿四杈茸尖部是28.27%,基部为3.22%;水溶性蛋白的含量为梅花鹿二杠茸>梅花鹿三杈茸>马鹿四杈茸;尖部显著高于基部。
矿质元素一般呈现由尖部至基部递增的分布规律,但并非所有的元素均具有该特点。鹿茸中的蛋白质、氨基酸、糖类等有机成分更多地集中在中上部,灰分、钙、磷、镁等无机成分在鹿茸基部分布较多。王艳梅等[27~31]测得东北花鹿茸钙、磷、镁、水溶性蛋白、水解氨基酸、游离氨基酸、总糖、还原糖、多糖、总磷脂、牛磺酸的含量在腊片、粉片、血片(纱片)、骨片的分布呈递减趋势,元素钾、钠的含量由蜡片至骨片逐渐增加。汪树理等[32]分别在腊片、粉片、血片(纱片)、骨片4个部位进行取样,结果显示,从腊片到骨片,多糖、钾和钠的质量分数逐渐降低,钙、磷、镁的质量分数逐渐升高;元素钾、钠的分布规律与王艳梅的结论相反,这可能是由于鹿茸中矿质元素的来源涉及水源、饲料、生长环境、收茸季节等诸多因素,也可能是由个体差异造成的。薄士儒等[33]对散养与圈养梅花鹿的鹿茸不同部位的16种氨基酸组分及15种无机元素的含量进行分析,结果显示,圈养梅花鹿的鹿茸各部位必需氨基酸、游离氨基酸、无机元素的总量均高于散养梅花鹿;鹿茸中氨基酸总量从上至下逐渐减少,无机元素总量由上往下逐渐增多。林伟欣等[13]测得烘干梅花鹿二杠茸不同部位水溶性蛋白质的含量变化为粉片高于蜡片,蜡片高于纱片和骨片,纱片和骨片相近。丁倩男等[34]建立了适合梅花鹿茸蛋白质组学研究的双向电泳方法,并采用该方法比较不同部位花鹿茸的蛋白图谱差异,测得不同部位花鹿茸可溶性蛋白的含量相差很大,上部是下部的4.76倍。LiF等[35]采用UPLC-MS/MS测定了花鹿茸不同部位的17种核苷和碱基,结果显示,核苷和碱基的总量由尖部至基部呈递减趋势。
郝林琳等[36,37]用醋酸溶液和乙醇对鲜马鹿二杠茸的主干顶部、中部、根部3个部位的多肽进行提取分析,测得多肽及胰岛素生长因子IGF-1的含量均呈现由顶部至根部逐渐减少的趋势。王淑娟等[38]对同一个马鹿茸的上段、中段和下段中的锰、铜、锌、钴、镍、锰、钙等7种微量元素的含量进行测定,结果表明,马鹿茸中的锌元素由上至下逐渐减少,铁元素由上至下逐渐增多。SunwooHH等[39]从马鹿茸尖部、上部、中部、下部进行糖胺聚糖的分离,得到含有少量透明质酸的硫酸软骨素,测得硫酸软骨素的含量分别是5.9g/mg、6.5g/mg、0.9g/mg、0.6g/mg。JeonB 等[40]测得花鹿茸尖部胶原蛋白的含量显著高于中部、基部,尖部、中部、基部逐渐降低,并推测随着鹿茸生长期的延长,鹿茸品质可能会有所降低。LGu等[41]对赤鹿茸中的IGF-1mRNA和IGF-I肽进行定位,原位杂交和免疫组织化学结果显示,IGF-I在鹿茸顶端、软骨细胞及成骨细胞中均有表达,但是IGF-1仅在中部和基部骨周围的成骨细胞中检测到;免疫印迹分析证明,在鹿茸的尖、上、中、下4个部位,IGF-1的表达存在显著性差异。Landete-CastillejosT等[42]通过测定25只1岁赤鹿的鹿茸尖部和基部灰分、钙、磷、钾、钠、镁、铁、锌的含量发现,鹿茸尖部和基部灰分、钙、磷、钾、锌、铁含量有差异显著,钠、镁含量差异不显著。JeonBT等[43]将鹿茸分为尖部、上部、中部、下部、基部5个部位,测得粗蛋白和乙醚浸出物含量尖部最高,灰分含量基部最高,胶原蛋白含量由尖部到基部逐渐增加;尖部天冬氨酸、谷氨酸、异亮氨酸含量较高。
3 初加工及炮制方式对鹿茸药理活性的影响
3.1 煮炸茸与冻干茸的药理活性比较
现代药理学研究表明,鹿茸具有防治骨质疏松[44~50]、促进细胞增殖[51]、修复肝损伤[52]、抗疲劳[53~57]、抗氧化[57~59]、抗炎[58~61]等药理活性。高温处理可能会影响鹿茸的药理活性。郑洪新等[62]将现代冻干方法加工的活性鹿茸与传统加工工艺的热炸茸防治骨质疏松症的作用效果进行比较研究,冻干活性茸对骨质疏松症模型大鼠的治疗效果更佳。李召等[63]研究冷、热两种工艺加工的鹿茸提取物对慢性再生障碍性贫血患者骨髓造血细胞体外增殖的效用发现,冷工艺茸具有更强的生物学效应。
潘风光等[64]应用分子排阻层析和离子交换层析提取不同加工方法制得的花鹿茸中活性多肽(PAP)的差异,通过淋巴细胞增殖、细胞因子产生等试验,检测花鹿茸PAP对淋巴细胞的免疫功效,结果显示,煮炸茸、冷冻鲜茸、冻干茸中活性多肽蛋白的含量分别为 1.10mg/mL、1.30mg/mL、9.20mg/mL;花鹿茸活性多肽对机体的细胞免疫有显著增强作用。柯李晶等[12]测得冻干花鹿茸水提物促大鼠成骨样细胞增殖的活性分别是煮炸茸和冷冻鲜茸的2.19倍和1.89倍,抑制肝癌细胞的活性分别是煮炸茸和冷冻鲜茸的1.40倍和1.59倍。靳梦亚等[65]利用同位素相对标记与绝对定量(iTRAQ)技术结合双向液相色谱与串联质谱联用技术(2D-LC-MS/MS)法对花鹿茸鲜品、煮炸、直接冻干、匀浆、冻干加保护剂、冻干未加保护剂等不同处理的鹿茸样品进行差异蛋白质组学研究,认为煮炸工艺经过加热及去血处理,参与结合功能的蛋白质结构或功能发生变化;冻干加保护剂(海藻糖)工艺可有效保护、优化蛋白质结构及功能。
洪勇等[66]采用酸性缓冲液浸提等方法制得马鹿茸干、鲜品多肽,以Folin-酚比色法测定其含量,3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(MTT)法检测其细胞增殖效果,结果马鹿茸鲜品多肽主要由相对分子质量(Mr)为 14 400、9 500、6 500 和 4 100 的多肽组成,干品多肽Mr在14 400、4 100~6 500的多肽含量较低,鲜品多肽促进细胞增殖作用显著高于干品多肽。
3.2 煮炸茸不同部位的药理活性比较
鹿茸促进细胞增殖分化的活性由尖部至基部逐渐降低。吴帆等[67]以大鼠肾成纤维细胞NRK-49F作为模型,以MTT法检测鲜品花鹿茸上、中、下3个部位水提液的促细胞增殖率,上、中、下部鹿茸样品可溶性蛋白含量分别为17.89mg/mL、16.04mg/mL、6.89mg/mL,3个部位对NRK-49F的最大促增殖率分别为66.76%、64.36%、58.87%。丁倩男等[68]考察了传统煮炸工艺对花鹿茸不同部位细胞增殖活性的影响,花鹿鲜鹿茸上、中、下部均具有促进细胞增殖的能力,从上到下活性减弱,煮炸茸的促细胞增殖能力明显降低。曲雷鸣等[69]研究了梅花鹿二杠茸蜡片、二茬梅花鹿二杠茸蜡片、梅花鹿三杈茸蜡片、梅花鹿二杠茸白片、梅花鹿二杠茸血片、马鹿莲花茸蜡片、马鹿单门桩茸血片、马鹿三杈茸白片等8种不同规格鹿茸含药血清对骨髓间充质干细胞(BMSCs)细胞增殖及成骨分化的影响,结果显示,8种规格的鹿茸含药血清均可促进体外培养BMSCs的增殖,对BMSCs成骨分化过程中ALP、BGP、BMP-2蛋白的分泌也均有促进作用;在上述鹿茸的蜡片促进BMSCs增殖及成骨分化的能力最强。田敬欢等[70]研究了鲜品花鹿茸上、中、下部对PC12细胞的促增殖和诱导分化作用,3个部位对细胞增殖均有促进作用,且与浓度呈正相关;当浓度为800mg/mL时,上、中、下部对细胞的分化率分别为91.38%、80.29%、76.52%。
鹿茸不同部位的抗骨质疏松、抗疲劳等作用也有一定的差异,相比下半段,鹿茸上半段具有更高的活性。TsengSH等[71]用去卵巢大鼠对花鹿茸不同部位的化学成分及抗骨质疏松作用进行评价,结果显示,鹿茸尖部的水溶性浸出物、乙醇提取液、氨基酸、睾酮、胰岛素样生长因子(IGF-1)、睾酮、雌二醇等成分的含量显著高于基部,中部睾酮、IGF-1的含量也明显高于基部,元素钙的含量从尖端向下逐渐增加;尖部和中部比基部具有更好的骨保护作用。冯汉鸽等[72]把鹿茸尖部、中部、下部分别加水煎煮制成10%的鹿茸煎液,并进行抗疲劳、耐缺氧等对比实验发现,鹿茸尖部抗疲劳及耐缺氧等强壮作用明显,中部、下部效果不明显。高畅等[73]取梅花鹿鹿茸蜡片、粉片、血片,以75%乙醇提取,冷冻干燥得鹿茸各部位的醇提物,研究鹿茸各部位醇提物对离体脂肪组织的分解作用,结果表明,蜡片促进离体脂肪分解作用最强,粉片次之,血片最弱;蜡片、粉片、血片中次黄嘌呤的含量分别为 0.386mg/g,0.268mg/g,0.162mg/g,认为次黄嘌呤可能是促进脂肪分解的主要活性因子。
刘华淼等[74]以腊片部位、血片部位和骨片部位的花鹿茸组织为试验材料,运用双向电泳(2-DE)和MALDI-TOF-TOF串联质谱技术对不同部位花鹿茸差异表达蛋白质进行鉴定,筛选出37个差异表达蛋白,腊片、血片(纱片)、骨片组织中分别有18、5、14个蛋白质表达上调;转录延伸因子EFB1在蜡片部位表达量显著上调,是骨片部位的11倍、血片部位的3倍;载脂蛋白A1(APOA1)的表达量是蜡片部位的20倍,推测鹿茸可能以脂蛋白介导的骨矿化机制进行骨化。
4 结语
冷冻干燥技术能够有效缩短鹿茸的加工周期,较好地保留鹿茸中的多糖、多肽、蛋白质、氨基酸、脂肪酸、生物胺、核苷类等热敏性物质。但是鹿茸的传统煮炸工艺不仅仅是一种干燥方式,还是杀菌消毒、保形护色、增强药物疗效、改变药物性能的一种炮制方法。排血茸与带血茸的选择与个人喜好、用药习惯、地域等因素有关。我国南方部分中医偏爱以排血茸入药,认为“越白越好”,韩国的中医则喜欢用带血加工的鹿茸。排血茸在我国南方地区,尤其是江西、湖南等地,具有良好的销售市场,带血茸则主要流通于东北地区及销往韩国、日本等东亚地区。鹿茸加工方式的选择应以现有的加工条件及成本为基础,以更为充分有效的利用率为方向,综合考虑化学成分、药理作用、商业用途、用药习惯、地域差异等因素,对鹿茸进行更为合理地开发与利用。