丹参主要化学成分及提取分离方法研究进展

李颖，赵增成，林树乾，黄中利

(山东省农业科学院家禽研究所，山东 济南 250023)

丹参为唇形科植物丹参(SalviamiltiorrhizaBge.)的干燥根和根茎，主产于山东、陕西、山西、河北、安徽、四川、江苏等地， 味苦，微寒，归心、肝经，具有活血祛瘀，通经止痛，清心除烦，凉血消痈等功效。临床用于治疗胸痹心痛、脘腹胁痛、癥瘕积聚、热痹疼痛、疮疡肿痛等，是最常用的活血化瘀中药之一[1]。

丹参首载于《神农本草经》，被列为上品药材，历代本草均有收载[2]。古有“一味丹参，功同四物”的说法：补血生血，功过归地；调血敛血，力堪芍药；逐瘀生新，性倍川芎[3]。现代药理研究表明，丹参可以用于多种疾病的治疗，包括脑血管疾病，冠心病、帕金森、阿尔茨海默症、肾虚、肝硬化，骨质疏松和癌症等[4]；丹参也是国家卫生健康委员会公布的可用于保健食品的中药之一，多与其他中药配伍应用于多种疾病的治疗与保健康复，如肝损伤、高血脂、高血压、黄褐斑、体疲劳、失眠、痤疮和骨质疏松等[5]。

在丹参药材及其制剂的质量控制方面，自早期的1980版《上海市药品质量标准》收录丹参片，2014年列入美国药典，2015年版《中国药典》一部收载，2016年丹参胶囊获得荷兰药监局植物药注册批准[5-6]。近年来，对丹参活性成分和药理作用的研究不断深入，本文就丹参所含的主要化学成分和提取分离方法进行概述。

1 丹参中的主要化学成分

丹参中的化学成分主要分为脂溶性成分、水溶性成分和其它类成分，其中脂溶性成分包括丹参酮类、挥发油类等，水溶性成分主要为酚酸类，其它类成分主要有黄酮类、多糖类、无机盐类等。

1.1 丹参中的脂溶性成分

1.1.1 丹参酮类成分

丹参酮(tanshinone)类成分均含有邻醌或对醌结构，根据具体结构分为丹参酮Ⅰ(tanshinone I,TSI)、丹参酮ⅡA(tanshinone ⅡA,TSA)、丹参酮ⅡB(tanshinone B,TSB)、隐丹参酮(cryptotanshinone,CTS)、异隐丹参酮(isocryptotanshinone)、15,16-二氢丹参酮(15,16-dihydrotanshinone,DTS)，羟基丹参酮(hydroxytanshinone)、丹参酸甲酯(methyl tanshinonate)等15种成分，其中，丹参酮ⅡA活性最为突出[6-7]。丹参酮类成分可在生物体内广泛分布，其体内代谢产物也能够影响机体的多种反应，具有广泛的药理活性和临床应用。丹参酮ⅡA的磺化产物丹参酮ⅡA磺酸钠能溶于水，经临床试用证明治疗心绞痛效果显著[8-10]。吴继春等对丹参甲醇提取物的乙酸乙酯部分进行分离纯化鉴定，得到了10个丹参酮类成分并首次报道了4-亚甲基丹参新酮的13C谱数据[11]。王清蓉等采用拉曼光谱法考察了在丹参根中不同组织上丹参酮类成分的分布，发现丹参根周皮和韧皮部中均有丹参酮类成分(主要为丹参酮ⅡA)的分布，其分布与周皮细胞颜色分布呈正相关性[12]。

1.1.2 挥发油类成分

挥发油类成分生物活性较强，疗效确切，现代药理研究表明具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗氧化、调节心血管系统和调节神经系统等多种作用[13]。随着对丹参活性成分的深入研究，其挥发性成分也越来越被关注。丹参挥发油主要成分有石竹烯、正十六酸、铁锈醇、邻苯二甲酸二异丁酷、大根香叶烯D、油酸、正二十烷等[14]。典灵辉等用GC-MS法分析并鉴定了丹参挥发油中35种成分，主要为正十六酸、邻苯二甲酸二异丁酯、油酸、正二十烷等[15]。冀海伟等分别提取了丹参不同部位根、茎、叶、花中的挥发油并用GC-MS法对其中的成分进行结构鉴定，得到了45种成分，具体分布为根17种，茎20种，叶21种，花29种，并且不同部位中所含挥发油的沸点区域不同[16]。陈艳文等用GC-MS法从丹参地上部分提取的挥发油中共检出104种成分，鉴定出59种，其中5种为首次从丹参挥发性成分中检出[17]。秦川等采用GC-MS技术并结合KI值比较的方法对丹参花的挥发性成分进行了研究，共鉴定出23种化合物，多为单萜和倍半萜类化合物[18]。梁嘉钰等采用GC-MS技术从丹参挥发油中分离出29种成分，峰面积总和为99.98%，其中桃拓酚占总挥发油含量的68.39%[19]。

1.2 丹参中的水溶性成分

丹参中的水溶性成分主要为酚酸类化合物，包含丹参素、丹酚酸A、丹酚酸B、迷迭香酸、原儿茶醛、紫草酸等。除了原儿茶醛和原儿茶酸以外，以丹参素和咖啡酸为结构单元，形成不同的二聚体、三聚体、四聚体及盐类衍生物等。二聚体包括迷迭香酸、迷迭香酸甲酯、丹酚酸F、丹酚酸G、丹酚酸D和原紫草酸等；三聚体有丹酚酸A、丹酚酸C、丹酚酸L、紫草酸及其酯化衍生物等；四聚体包括丹酚酸B(紫草酸B)及其盐和酯化衍生物、丹酚酸E等，最早发现的丹参素的化学名为β-3,4二羟基苯乳酸，是各种丹酚酸的基本结构[20-23]。其中，丹酚酸B是含量最大的有效成分，近年来被广泛的研究。Wei Li等从丹参中分离得到两个新的三聚体丹酚酸T和丹酚酸U[24]。沙秀秀等对丹参不同部位在不同生长期时的丹酚酸类成分含量的研究表明，丹参茎叶及花序中含有丰富的丹酚酸类化学成分且不同生长期含量差异较大[25]。张正付等对滇丹参中酚酸类成分进行分离纯化，得到了12个酚酸类化合物[26]。

1.3 其它类成分

丹参中的其它成分主要包括黄酮类、多糖类以及无机盐等。黄酮类成分多分布于茎叶中，在不同生长期含量也有所变化[27]。周凤琴等对不同产地的丹参叶的化学成进行了研究，发现丹参叶中主要含酚酸类、黄酮类、皂苷类及香豆素类成分，可能含有氨基酸、多肽、蛋白质、有机酸、糖及其苷类及挥发油等[28]。Fan Yang等采用高速逆流色谱法(HSCCC)从丹参中分离得到了5个黄酮类化合物，分别为芦丁、异槲皮苷、山奈酚-3-Ο-α-L-鼠李糖吡喃糖基(1→6)-β-D-葡萄糖苷、山奈酚-3-β-D-葡萄糖苷、芹菜-7-Ο-β-D-葡萄糖苷[4]。Huiting Zeng等采用超高效液相-质谱联用法(UPLC-TQ-MS/MS)以及高效液相-蒸发光散射检测器法(HPLC-ELSD)研究了丹参根、茎、叶、花在不同生长时期的成分含量，结果表明根中主要成分为丹酚酸、丹参酮类和水苏糖；地上部分主要成分为丹酚酸、黄酮类和三萜类[29]。汪红等将丹参粗多糖用DEAE-Sepharose Fast Flow纯化后，经脱色、流水透析、冷冻干燥后得到SMP 1和SMP 0.5两种多糖并进行了结构鉴定[30]。汤伟采用大孔树脂法及离子交换层析柱法精制纯化丹参粗多糖，分离纯化得到SMP1、SMP2、SMP3三个组分[31]。张玲等用电感耦合等离子发射光谱法分别测定白花丹参和紫花丹参中的微量元素，结果表明白花丹参根部铜、硼、钛、锶等微量元素的含量显著高于紫花丹参；白花丹参花中镍、硼和铜等三种元素含量显著高于紫花丹参；铁、镁、锰、钴、镉、钡、锶、钛、锡、锌、铬、锂和钒等13种元素的含量都不同程度低于紫花丹参[32-33]。

2 丹参中主要化学成分的提取分离方法

2.1 传统提取方法

传统提取方法主要包括煎煮法、浸渍法、渗漉法、回流提取法、连续回流提取法等，多以水或者不同体积分数的乙醇为溶剂，是当今产业化的主体[34]。王萍等以丹酚酸B的含量和浸膏得率为指标，采用PB试验结合Box-Behnken响应面法优化丹参水提液的提取工艺，筛选出最佳工艺为液料比为12.5∶1，提取3次，每次100 min[35]。刘涛等以丹酚酸B和迷迭香酸提取量的综合评分为指标，通过正交试验考察丹参茎叶的最佳提取工艺，筛选出最佳工艺为12倍量的20%乙醇，提取2次，每次1.5 h[36]。任雪峰等以总蒽醌的提取率为指标，以乙醇为溶剂采用响应面分析法优化丹参中蒽醌的提取工艺，筛选出最佳工艺为料液比1∶9，提取时间2 h，提取温度70 ℃[37]。李国转等以HPLC特有峰总面积、干浸膏得率和三个主要成分(隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA)的含量为指标，采用正交试验法优化丹参酮类提取物的工艺，筛选出最佳工艺为以8倍量的95%的乙醇为溶剂，提取3次，每次0.5 h；以5个成分(丹参素、原儿茶醛、咖啡酸、迷迭香酸、丹酚酸B)的含量、丹参总酚酸提取物干浸膏得率及丹参总酚酸提取物的HPLC特征图谱的共有峰总面积之和为综合评判指标，采用正交试验法优化丹参总酚酸的提取工艺，筛选出最佳工艺为料液比为1∶12(g·mL-1)、提取时间为1.5 h、醇沉溶液的含醇量为70%[38-39]。梁嘉钰等以挥发油含量为指标，采用正交设计法筛选出最佳工艺为丹参粉碎度100 μm，提取5 h，浸泡0 h，7倍加水量[19]。李敏等以丹参酮ⅡA提取率为评价指标，先采用正交试验进行优化，再通过R语言结合BP神经网络及遗传算法对正交试验数据进行目标寻优，筛选出最佳工艺为乙醇体积分数90%，液料比8∶1，提取时间2 h，提取次数3次[40]。黄东辉以丹参酮提取率为指标，结合单因素和正交实验，得出乙醇回流法最佳工艺条件为料液比1∶8，温度70 ℃，浸泡时间1 h，回流时间2 h[41]。

2.2 新技术提取方法

为了解决传统提取方法中存在的提取率低、有效成分易分解或破坏及能源消耗大等问题，越来越多的新型提取技术包括半仿生提取法、酶辅助提取法、超声提取法、闪式提取法、微波法和超临界流体萃取法等被应用于中药提取中[34]。

2.2.1 半仿生-酶提取法

蔡华等以丹酚酸B得率、总酚酸得率和干浸膏收率为指标，采用正交试验优选半仿生-纤维素酶提取法提取房陵丹参水溶性成分提取工艺，筛选出最佳提工艺为水解酶用量3 mg·g-1，酶解时间2 h，料液比1∶22[42]。许令侠整合了生物酶解提取与超声辅助萃取工艺，开发了丹参酮IIA和丹酚酸B协同提取方案，并采用益生菌对丹参进行生物转化，优选了转化菌株和转化工艺参数，采用正交实验，筛选的最佳提取工艺流程为：丹参低温烘干后首先采用超微粉碎处理至1 000～3 000目，在固液比为1∶20，pH 3的水体系内，添加1.5%(W/W)的复合酶(纤维素酶：果胶酶=2∶1)，45 ℃超声处理20 min。过滤后收集滤液部分；滤渣则在70%乙醇，固液比为1∶20条件下，60 ℃超声处理30 min，固液分离收集滤液[43]。

2.2.2 临界流体萃取法

肖飞等以丹参酮ⅡA、隐丹参酮及总丹参酮提取率为考察指标，采用正交试验优选丹参超临界CO2萃取工艺，并用超声强化方法改进提取工艺，筛选出最佳工艺为药材粉碎过20目筛，以与药材等量的95%乙醇作夹带剂，萃取压力25 MPa，温度40 ℃，时间2 h；通过超声强化作用，萃取压力可降至18 MPa，时间缩短至1.5 h，丹参酮ⅡA、隐丹参酮、总丹参酮的提取率分别提高0.5%、1.11%、0.28%[44]。邓秀清以丹参素、原儿茶醛、丹酚酸B、丹参酮ⅡA和隐丹参酮5种成分的含量作为评价指标，采用响应面优化法对丹参亚临界水提取工艺和超声强化亚临界水提取方法进行了优化，筛选出了最佳提取工艺，并确定超声强化-亚临界水提取方法可以降低提取温度并提高提取率[45]。林辉等以丹参饮中隐丹参酮、丹参酮ⅡA等成分的含量为指标，采用均匀设计实验优选丹参饮中脂溶性成分超临界CO2提取的最佳工艺条件，筛选出最佳条件为提取压力30 MPa、提取温度45 ℃、提取时间2.5 h[46]。

2.2.3 超声提取法

郜舒蕊等以迷迭香酸、隐丹参酮、丹酚酸B及丹参酮ⅡA提取量为指标，采用均匀设计法筛选出最佳超声提取工艺为乙醇体积分数75%，液料比200 mL·g-1，提取时间10 min[47]。戴金明等用不同温度的水超声后提取后检测丹酚酸B的含量，结果采用70～100 ℃的温度的水所超声提取的丹酚酸B的含量高且较稳定[48]。王燕华等以丹参多糖提取率为指标，采用响应面实验优化超声波提取法，筛选出最优提取条件为超声功率212 W、超声时间18 min、颗粒大小55目[49]。林大专等以丹酚酸B和丹参酮ⅡA的含量为指标，采用正交实验设计优化超声辅助回流提取工艺，筛选出最佳条件为用6倍量70%乙醇超声提取2次，每次30 min，提取温度50 ℃，再用30%乙醇回流提取3次，每次90 min，料液比1：10[50]。邹蔓姝等以丹参酮ⅡA与丹酚酸B的提取率为指标，比较了不同浓度乙醇提取、乙醇超声提取和超临界CO2(SFE-CO2)萃取3种提取方法，结果SFE-CO2萃取法对丹参酮ⅡA的提取率明显高于乙醇超声提取；乙醇超声提取和SFE-CO2萃取无显著性差异，但均明显优于不同浓度乙醇提取[51]。张海荣等在单因素试验的基础上，釆用三因素三水平响应面分析法，确定超声提取丹参多糖最佳工艺条件为：超声功率90 W、超声温度50 ℃、提取时间30 min、液固比为55∶1，提取次数为2次，丹参多糖产率为8.23%[52]。

2.3 提取方法统计

丹参提取工艺参数与结果见表1。

表1 丹参提取工艺参数与结果

2.4 分离纯法方法

中药材成分非常复杂，有效成分的分离纯化一直是研究的难点，也是制约中药临床应用和药理研究的主要因素。除了传统的醇沉法、酸碱沉淀法和萃取法等分离纯化方法外，一些新的技术如大孔树脂技术，超临界流体技术、柱层析技术、膜分离技术等逐渐应用于中药的分离纯化。与传统方法相比，消耗的溶剂量更小，时间更短，所得成分纯度更高。

王延翠用超临界流体色谱(SFC)法分离纯化丹参乙醇提取物，利用HPLC进行纯度测定，利用UV、NMR进行结构的鉴定，得到了隐丹参酮、丹参酮I、甘西鼠尾新酮、丹参酮IIA、丹参新酮5个化合物[53]。张毅等利用聚酰胺凝胶柱分离，乙醇/水梯度洗脱以分离纯化，经过核磁共振谱(1H NMR、13C NMR)确证了结构，并经薄层色谱(TLC)、高效液相色谱(HPLC)分析，得到丹参酮IIA纯度达到93%以上[54]。Zhaokun Yin等将丹参乙醇提取物用硅胶柱分步洗脱后用葡聚糖凝胶柱进一步分离，经过高效液相色谱和核磁共振谱确证了结构，得到了丹参碱G和4-甲基-9-(乙氧羰基)-8-萘酸2个化合物[9]。邹蔓姝等采用SIP1905大孔树脂装柱，分步洗脱纯化丹参提取物中的丹酚酸B，得量占固体物量的64.89%[51]。马继超等采用大孔树脂，用不同浓度乙醇洗脱，提纯丹酚酸B。得到的最佳工艺为：用pH=4.5酸水加抗氧剂提取，然后上大孔树脂柱，先用pH=2.0酸水和20%乙醇分别洗脱除杂，最后用50%乙醇洗脱精制，得到丹酚酸B提取物。丹酚酸B含量可达50%，收率可达30%以上[55]。

3 小结

丹参是临床使用最多的大宗药材之一，活血化瘀的功效显著，是第一个被纳入美国药典的传统中药。目前，越来越多的提取分离纯化鉴定的新技术开始应用于中药的研究，很大程度上加快了丹参的研究进展。然而，目前对丹参药材的研究主要集中于丹参根茎，活性成分的研究主要集中于丹参酮类和丹酚酸类两大类成分，药理和临床的研究主要集中于心脑血管疾病，对于其它部位、成分和药理活性的研究还不够系统，需要进一步完善。