决明子多糖的研究进展

刘朋月，许鹏飞，宋辉，张敏，吴洁，吴延丽

（哈尔滨医科大学药学院有机化学教研室，黑龙江哈尔滨150081）

决明子（Semen cassiae），为豆科类植物决明（Cassia obtusifolia L.）的干燥成熟种子，性味甘、苦、咸、微寒，归肝、大肠经，具有清热明目、润肠通便之功效[1]，是卫生部公布的69 种药食同源的物种之一。近年来随着决明子及其复方制剂被广泛应用于临床，决明子中活性成分的研究越来越成为人们研究的热点问题。决明子多糖是从决明的干燥成熟种子中提取的一类结构复杂的化合物。目前，人们逐渐发现其具有抗氧化、免疫调节、降脂等[2]多方面的生物活性和功能，成为近年来的一大研究热点。随着对决明子多糖生物活性研究的深入，多糖的提取率低、纯度不高等问题也逐渐引起了相关学者的重视。本文查阅了近年来有关决明子多糖的研究文献，对决明子多糖的提取方法、分离纯化、药理作用及机制做了整理和综述，以期为决明子的进一步研究开发提供理论基础。

1 决明子多糖的提取方法

天然药物的研究是从有效成分或生理活性化合物的提取工作开始的。经查阅相关文献，目前决明子多糖提取采用的方法有水提醇沉法、酶提取法、超声提取法、微波提取法，而植物多糖的其他提取方法如超高压提取法、超临界提取法、动态高压微射流技术及联合提取法等多糖提取新型技术尚未见应用[3]。

1.1 水提醇沉法

水提醇沉法是植物多糖提取最常用的方法，利用其与水的相似相溶原理，以水为溶剂，较易控温，需要的额外原料乙醇廉价易得。但是水提醇沉法也有一些不足之处：因水的极性较大，在提取多糖时，容易将植物体里面所含有的脂质和蛋白质一同提取，并且都被乙醇所沉淀，增加了分离纯化的难度[4]。Deore 等[5]将决明子浸泡在蒸馏水中，60 ℃下提取 1 h，室温（25 ℃）放置24 h 后经棉布过滤，所得滤液经丙酮沉淀后过滤，在烘箱中50 ℃下干燥，将所得的粗品研磨过60 目筛得到决明子多糖粗粉，经过测定多糖得率为11.2%，多糖含量约为68%。

1.2 微波辅助提取法

微波辅助提取法是一种现代提取技术，它的原理是根据不同结构的物质在微波场中吸收微能量的差异，而使有效成分被分离出来。与传统的水浸提取、酶法辅助提取相比，微波辅助提取多糖得率高，可以保护活性成分，更加省时、高效、清洁、安全，被广泛用于植物有效功能成分的提取[6]。Chen 等[7]应用微波辅助双水相萃取技术同时得到两种不同的决明子多糖组分，萃取条件为：25.4%硫酸铵和22.0%乙醇组成双水相体系，提取时间 20 min，温度 80 ℃，液料比 60 ∶1。与热水浸提法和超声辅助提取法相比，微博辅助双水相萃取（microwave-assisted aqueous two-phase extraction，MAATPE）能同时得到两种多糖，具有时间短、得率高的优点，为决明子多糖的提取和分离提供了研究方向。

1.3 超声辅助提取法

超声辅助法提取是在超声条件下，使液体介质不断受到压缩和拉伸，产生空化作用，其产生的空化泡可以机械地破坏细胞结构，使其破裂释放有效糖成分并能更好地溶解在水溶液中，从而能节约提取时间和能源，并能提高生物多糖提取率[8]。康佩姿等[9]利用响应面法从提取时间、超声功率和提取温度3 个方面对超声波提取决明子水溶性多糖的最佳工艺进行考察，以决明子水溶性多糖得率为响应曲面值，得到了提取最佳工艺条件为提取时间36.5 min，超声功率为233 W，提取温度51 ℃，试验结果中多糖得率为10.74%，且与预测结果比较接近。王涛等[10]比较了热水浴浸提法、超声波辅助法、渗漉法3 种方法对决明子多糖收率的影响，发现超声波辅助浸提法收率最高，可达4.9%。

1.4 酶提取法

酶提取法是近年来才应用到多糖提取工艺的一种新兴的提取方法，它是利用酶的高度专一性在温和的条件下将植物组织进行分解，从而破坏细胞结构的完整性，加速多糖的释放与提取。用于多糖提取的常用酶有纤维素酶、蛋白酶和果糖酶等。Feng 等[11-12]首次用酶水解纯化方法提取决明子多糖（CP-40）的亚组分，得到均相多糖CP-40-M，产率较高。测定CP-40-M中木糖与葡萄糖醛酸的摩尔比值为4.62。CP-40-M 的结构被阐明为葡萄糖醛酸木聚糖，其中吡喃葡萄糖醛酸基团末端连接在→4-β-Xylp-（1→骨架）的O-2 上，这是第一次获得这种类型的木聚糖。阐明从决明子水提取物中提取CP-40-M 的结构，对于更好地了解决明子多糖的天然特性具有重要意义，对于其在食品工业和民间医药中的应用具有重要意义。但酶属于蛋白质，易受外界温度、提取溶剂pH 值的影响，同时此法运用于中药多糖提取还需综合考虑一些其他因素，如酶浓度、抑制剂、激动剂及成本等问题，工业化推广难度大。

2 决明子多糖的分离纯化

无论是传统的水提醇沉法、超声辅助提取法还是新兴的酶解法和微波辅助提取法，所得多糖均属粗多糖，常含有油脂、蛋白质、色素、盐等杂质，极大地影响植物多糖结构表征和生物活性分析的后续工作，故进一步分离纯化对植物多糖研究具有关键作用。

2.1 除蛋白

蛋白质在氯仿等有机溶剂中会变性而不溶于水。将植物多糖水溶液与一定配比的氯仿-正丁醇（或戊醇）溶液以体积比 5 ∶1 或 4 ∶1 混合后，剧烈振摇20 min～30 min，蛋白质变性生成凝胶状，经离心可除去变性蛋白。万强等[2]、洪自兵等[13]、熊斌等[14]都应用Sevage 法除蛋白，对提取得到的决明子多糖进行纯化。万敏等[15]在应用Sevage 法除蛋白至无絮状沉淀出现的基础上，辅助H2O2进行脱色处理得到更为纯净的生、炒决明子精制多糖。此外，熊斌等还利用交联聚乙烯吡咯烷酮/醇沉处理，使这两种处理方法能协同吸附和沉降，从而降低多酚和蛋白质等干扰物质，经脱色和烘干等步骤后可得到纯化的决明子多糖。酶能较为温和地除蛋白，Sevage 法、三氯乙酸法可有效除蛋白，将二者联用的方法也较为常用。洪自兵等[13]向提取得到的决明子多糖中加入木瓜蛋白酶（取药材量1/50），60 ℃下酶解2 h，离心，取上清液加入Sevage 试剂，多次萃取离心除去蛋白，决明子多糖提取率为5.43%。

2.2 分步醇沉

乙醇等有机溶剂会破坏多糖水溶液中的氢键，降低多糖在水中的溶解度而析出沉淀。可采用乙醇、甲醇、丙酮等有机溶剂对多糖进行分级醇沉。此方法用不同浓度的有机溶剂可得到不同组分的多糖，但所得多糖的分子量大小有很大差异，且不同分子量范围的多糖在不同有机溶剂浓度下的含量也不一致。冯雷等[16]采用梯度乙醇沉淀法分离水溶性多糖，在乙醇浓度达到30%时收集沉淀，得到CP-30（30%乙醇沉淀）亚组分，收集上清液，将乙醇浓度增至40%时收集沉淀，得到CP-40（40%乙醇沉淀）亚组分，与CP-30 相比，CP-40 具有较低的分子量和较高的木糖含量。

2.3 柱色谱分离

柱色谱分离技术利用多糖分子大小和形状的不同而将其分离。分离过程中由于大分子多糖经过路径短而先出柱，而小分子物质后出柱。分离多糖时，常先用孔隙小的凝胶去除小分子化合物，再用孔隙大的凝胶分离纯化多糖。为了得到均一组分多糖，通常将阴离子交换柱色谱与凝胶柱色谱联合使用。此方法应用范围广，可进一步除去粗多糖中的杂质，得到纯度更高的多糖，但同时使用此法分离多糖时耗时长、效率低，且对层析柱的抗压力也有一定的需求。Liu 等[17]采用DEAE-纤维素柱（50 cm×2.5 cm，内径）从决明子多糖中获得 7 个组分，命名为 SCPW-1，SCPW-2，SCPW-3，SCPW-4，SCPW-5，SCPS-1 和 SCPS-2。其中 SCPW（SCPW-1，SCPW-2，SCPW-3，SCPW-4 和 SCPW-5）来自水洗脱部分，SCPS（SCPS-1 和 SCPS-2）来自 0.1 mol/L NaCl 洗脱部分。五种多糖的FT-IR 有一定差异，SCPS经红外光谱初步鉴定为碳水化合物。Shang 等[18]研究发现，决明子多糖经斐林试剂处理后通过阴离子交换和凝胶渗透色谱柱，得到3 种多糖CFAA-1，CFAA-3，CFBB-2，经化学和光谱分析可知CFAA-1 和CFAA-3是骨架为1，4-β-D-吡喃甘露糖，O-6 上连接单个α-D-吡喃半乳糖支链的不同分子量的半乳甘露聚糖，CFAA-3 与CFAA-1 相比甘露糖含量高，分支少，分子量低。

2.4 其它

Chen 等[7]应用微波辅助双水相萃取（MAATPE）技术同时分离得到两种不同的决明子多糖组分，两种多糖被水解后，经高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）检测分别得到单糖，其比例为葡萄糖 ∶树胶醛糖 ∶半乳糖=95.13 ∶4.27 ∶0.60 和葡萄糖∶木糖 ∶树胶醛糖∶半乳糖∶甘露糖∶葡糖醛酸=62.96 ∶14.07 ∶6.67 ∶6.67 ∶5.19 ∶4.44。此方法能同时提取并分离决明子多糖。Cong 等[19]从决明子的碱性提取物中分离得到COB1B1S2，通过阴离子交换和凝胶渗透色谱法分离可知其含有阿拉伯糖、木糖和葡萄糖醛酸，且摩尔比为5 ∶81 ∶14。使用化学和光谱方法，显示COB1B1S2 在结构上不同于典型的葡糖醛酸氧化物。Cheng 等[20]研究发现利用高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC） 和气相色谱（gas chromatography，GC）进行指纹图谱分析不能鉴别国外的决明子生药资源，在鉴定单糖组分上HPLC 相比于GC 能够提供更完整的信息。我们认为应该建立非水解和部分水解多糖的傅里叶变换红外光谱仪（fourier transform infrared spectrometer，FT-IR）和 HPLC 指纹图谱来用于决明子多糖的质量控制，为决明子中多糖的质量标准提供技术参考。

3 决明子多糖的药理作用及机制

3.1 决明子多糖的抗氧化作用

决明子多糖对羟基自由基（·OH）、超氧阴离子自由基（O2-·）和DPPH 自由基的清除能力间接反映了决明子多糖的体外抗氧化活性，且对超氧自由基的抗氧化活性优于羟基自由基。结果表明，决明子多糖提取物似乎是一种很好的抗氧化剂，可以防止食物的氧化变质，或为中药药理研究提供基础参考[21]。此外，万强等[2]研究还表明，决明子多糖的抗氧化能力也体现在对由H2O2诱导引起的红细胞溶血具有明显的抑制作用，且在一定范围内抑制作用随多糖浓度的增加而增加；另一方面，决明子多糖也抑制血清过氧化产物的产生，但其更具体的作用机制还有待深入研究[22]。吴宿慧等[21]经过研究发现，在一定浓度范围内决明子水溶液的抗氧化作用远远大于决明子无水乙醇溶液，且决明子水溶液清除DPPH 自由基的能力与维生素E 相当，表明决明子水煎液中有效成分与家蚕体内自由基结合，可能会减少机体的氧化损伤，延缓衰老。

3.2 决明子多糖的明目作用

张新等[22]首次从体外及体内两个方面探讨了决明子多糖对大鼠青光眼视网膜细胞的保护作用。证实了决明子能够通过抑制小胶质细胞阿米巴样变化，从而抑制其炎症因子的产生，起到保护青光眼大鼠视网膜细胞的作用。而在人体试验说明，决明子多糖保护视网膜细胞的作用与抑制视网膜细胞凋亡有关，但其直接降低眼内压的作用并不明显。

3.3 决明子多糖免疫调节机制

多糖的免疫调节作用的基本机制被认为是通过巨噬细胞刺激和补体系统调节发生的。因此，巨噬细胞模型通常用于研究多糖的免疫调节性质，适当浓度的 CP、CP-30、CP-40 和 LPS 调节巨噬细胞中的核因子-κB 表达，激活诱导型一氧化氮合酶（iNOS），从而产生NO，NO 促进巨噬细胞合成并分泌促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子-α 和白细胞介素-6，使巨噬细胞系RAW264.7 和补体系统兴奋，增强其吞噬能力[17，23-25]。

3.4 决明子多糖的降脂作用

从C.obtusifolia 和C.tora 中分离出的水溶性多糖对α-淀粉酶和胰脂肪酶的活性具有显著的抑制作用，且当浓度达到80 mg/mL 时能够使蛋白酶活性增强7倍，其机制可能是由于决明子多糖提高了蛋白质的消化率以及增加了蛋白质与多糖之间的相互作用。试验结果表明，这些水溶性多糖具有结合胆汁酸和减少可用于吸收的胆固醇的量的能力，提示决明子多糖对治疗高胆固醇血症具有一定的效果，并能够作为功能性食品进行进一步研究[26-27]。邓楠等[28]利用主成分分析法和偏最小二乘法研究了决明子水提物治疗高脂血症大鼠血浆中9 种明显生物标志物含量的变化，证明决明子水提液不仅能够作用于氨基酸及脂肪酸的代谢通路，而且还有较好的调脂作用。董介正等[29]通过试验证实氯氮平可造成大鼠体质量增加，空腹及餐后2 h血糖升高，血清胰岛素、果糖胺、总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白升高，高密度脂蛋白降低，而决明子水提液则可改善非典型抗精神病药物氯氮平所致大鼠体质量增加、降低血糖、纠正糖耐量异常，降低血果糖胺、胰岛素水平，以及纠正脂代谢紊乱和减轻肝脏脂质沉着。吴宿慧[30]基于自由基学说研究决明子水煎液对小鼠静止代谢率和抗氧化活性的影响发现，与对照组相比，高剂量和中剂量决明子水煎液组小鼠血清中胰脂肪酶水平有显著降低，脂联素水平略有升高，该结果表明决明子水煎液能够通过抑制胰脂肪酶活性起到一定的降脂作用。

3.5 决明子多糖保肝机制

研究表明，给予主要成分为多糖的决明子内核提取物决明子内核提取物（Semen cassiae II，SCII）后，能有效降低腹腔注射CCl4小鼠的血清谷丙转氨酶、谷草转氨酶、碱性磷酸酶的含量，并能够降低肝脏肝丙二醛含量、升高超氧化物歧化酶、肝糖原含量，起到一定的保肝护肝的作用，缓解CCl4所诱发的肝损伤[31]。谢薇等[32]在研究决明子水溶物对四氯化碳所致小鼠急性肝损伤的保护作用中发现，决明子水溶物可以抑制小鼠血清中的丙氨酸氨基转移酶和天冬氨酸转苷酶含量的上升，抑制丙二醛含量的上升，同时还可以促进谷胱甘肽过氧化物酶的上升，这说明决明子水溶物可以保护四氯化碳所致小鼠的急性肝损伤。

3.6 决明子多糖的通便作用

决明子外壳以蒽醌类物质为主，进一步用HPLC和化学方法分析其中的不同成分，并研究有通便作用的有效成分发现，决明子外壳提取物（Semen cassiae I，SCI）的乙醚提取物中有大黄素、大黄酚等具有通便泻下的蒽醌类物质，而残渣中则以纤维素为主，并含有少量的可溶性多糖，两者均具有一定的通便作用，且两者在通便方面有一定的协同作用[33]。

3.7 决明子多糖的抑菌作用

决明子醇浸液、水浸液对皮肤真菌和细菌有不同程度的抑制作用[34]。醋炙能增强决明子金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、白色念珠菌的抗菌作用，酒炙能增强决明子对大肠杆菌、福氏痢疾杆菌的抗菌作用。决明子炒制后水煎液对金黄色葡萄球菌有抑制作用，但对绿脓杆菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌无明显抑制作用。炮制后抗菌作用减弱，说明炮制可改变药性，其机理可能为炮制后药效成分溶出率下降，在决明子中自生酶的作用下，苷类成分完全水解为苷元时，抗菌作用明显增强。这对于开发更安全有效的抗菌药物，具有重要意义[35-36]。

3.8 决明子多糖调节慢性肠道炎症的作用

Su-Jin Kim 等[37]用决明子多糖的水提取液处理葡聚糖酸钠诱导的结肠炎，发现其能减少葡聚糖硫酸钠（dextran sulfate sodium，DSS）诱发结肠炎的临床症状，包括体重减轻、结肠长度缩短，并能增加疾病活动指数。结果表明，CO 显著抑制了DSS 处理的结肠组织中白细胞介素（IL）-6 的水平和环加氧酶-2 的表达。此外，Su-Jin Kim 等观察到CO 降低了DSS 处理的结肠组织中转录核因子bp65 的活性。这些研究结果表明CO 能改善DSS 诱导的溃疡性结肠炎，调节慢性肠道炎症。

3.9 其它

刘利兵等[38]研究发现，决明子水提物可减少糖尿病大鼠MI/R 诱导的心肌损伤和促进心功能恢复，经决明子提取物（Semen cassiae extraction，SCE）处理 1 周可减少糖尿病而非正常大鼠MI/R 诱导的心肌细胞凋亡指数，并降低caspase-3 活性，还可降低糖尿病大鼠总胆固醇（total cholesterol，TC） 及三酰甘油（triacylglycerol，TG）水平，并且发现SCE 可显著恢复糖尿病心肌的Akt 和ERK 1/2 磷酸化，且PI3K 抑制剂wortmannin 或ERK 1/2 抑制剂 PD98059 在分别抑制Akt或ERK 1/2 磷酸化的同时，可阻断SCE 抑制细胞凋亡与降低血浆肌酸激酶（creatine kinase，CK）和乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LDH）活性，提示 SCE 对糖尿病缺血心肌的保护作用可能是基于其抗凋亡效应、降脂作用以及通过激活PI3K/Akt 和MEK/ERK 1/2 信号通路保护糖尿病缺血心肌。谭颖杰[39]通过考察10 mg/kg 与5 mg/kg 的决明子水提物对自发性高血压大鼠降压作用，决明子水提物可明显降低SHR 大鼠收缩压及舒张压两项血压指标，且高剂量组降压效果强于低剂量组，但有关该药的降压作用机制尚有待进一步的深入研究，此研究结果为开发以决明子为主要成分的降压药或功能保健食品提供了研究基础。

4 总结与展望

中药普遍具有多层次、多靶点、毒副作用小、远期疗效好等优点，随着决明子中有效成分的药用价值日益突出，对决明子多糖进行系统研究显得尤为重要，目前针对决明子多糖的研究有如下几方面有待改善：①对决明子多糖有效成分的具体药理作用认识尚不完善，只是笼统的概括了多种有效成分的共同作用结果；②决明子多糖的具体作用机制尚不完整，未能有针对性地就决明子多糖对某一病理过程的影响进行阐述，这些均限制了决明子多糖应用的高效性和准确性，阻碍了决明子多糖的进一步开发应用。在未来的研究中应当明确决明子多糖的组成及其具体药理作用，阐明决明子多糖的作用机制，并且应当有针对性地就决明子多糖对某一病理过程的影响进行阐述，以期高效准确地应用决明子多糖，对决明子多糖进行深度开发应用。决明子药源丰富、毒副作用低、疗效确切稳定，此外，因其有着药食两用的开发前景，将更会受到人们的青睐。随着科技进步，新研发的科学技术将会应用于其开发中，决明子多糖以期得到更广泛地应用，更好地造福于人类。