皂角刺黄酮研究进展

魏 璐

(山西省林业和草原科学研究院， 山西 太原 030012)

皂角刺出自元·朱震亨《本草衍义补遗》，又名皂刺、皂针，为豆科植物皂荚(GleditsiasinensisLam.)的干燥棘刺，主产于山西、河北、四川、河南、江苏、湖北等地。根据《本草纲目》记载，“皂荚刺治风杀虫，功与荚同，但其锐利直达病所为异[1]”。这表明我国古代先人早已认识到皂角刺具有消肿托毒、排脓、杀虫之功效，民间常用于痈疽初起或脓成不溃，还可治疗疥癣麻风，是我国传统中药材[2]。皂荚刺的主要化学成分为酚类、氨基酸等，其中，黄酮类化合物是皂角刺主要有效活性成分之一[9]。笔者对皂角刺黄酮类化合物的文献进行综述，进一步探讨皂角刺黄酮类化合物的提取纯化方法及药用价值，以期使皂角刺黄酮化合物更好地为人们所用。

1 皂角刺黄酮类化学成分

皂角刺化学成分复杂，有效成分难以区分。有文献报道黄酮类化合物是皂角刺的主要活性成分之一。李万华等[10]在分离纯化皂角刺黄酮类化合物的过程中，采用了溶剂萃取、反复柱层析法，将得到的2种化合物使用NMR等波谱技术进行结构分析，结果发现其符合黄酮类化合物特征，结构鉴定为(+)反式-2R,3R-3′,4′,5,7-四羟基黄酮醇和8-C-吡喃葡萄糖基-3,4′,7-三羟基黄酮，这2种黄酮类化合物是首次从皂角刺中分离得到。曹冉冉等[11]将干燥皂角刺粉碎后用乙醇水溶液反复提取3次，提取过程中以超声辅助，提取物经除色素、减压、萃取、蒸馏、浓缩后得到浸膏。随后用硅胶层析法进行分离，对得到的组分采用柱色谱和半制备高效液相色谱法进行纯化，并通过NMR，圆二色谱、MS等波谱技术对提取的皂角刺纯化物进行结构分析，最后得到12种黄酮类化合物。其中，化合物(2R,3R)-5,3′,4′-三甲氧基-7-羟基二氢黄酮醇为新化合物，命名为皂角刺二氢黄酮醇A.同时，其它黄酮类化合物，如5-甲氧基-3′,4′,7-三羟基二氢黄酮醇、(2R,3R)-7,3′,5′-三羟基-二氢黄酮醇、(2R,3R)-5,7,3′-三羟基-4′-甲氧基-二氢黄酮醇、2,7-二甲基-氧杂蒽酮均为首次从皂角刺中分离得到。李岗等[12]采用同种方法对皂角刺中黄酮类化学成分进行分离纯化，并根据理化性质和波谱学数据分析化合物结构，结果从皂角刺中分离得到16种黄酮类化合物。其中，tricin，甘草素、7,4′-二羟基-5,3′-二甲氧基黄酮醇、鹰嘴豆醇、7,3′,5′-三羟基二氢黄酮、7,4′-二羟基黄酮醇、紫铆查耳酮、7,3′,5′-三羟基-5-甲氧基黄酮醇等是首次从该属植物中得到。

2 皂角刺黄酮类成分的提取分离

2.1 提取工艺研究进展

目前，皂角刺提取技术应用较多的是溶剂提取法。溶剂提取法根据相似相溶原理，利用样品中各组分在特定溶剂中溶解度的差异性，使其完全或部分分离，是提取植物有效生物活性成分的重要方法之一，具有操作方便、设备简单等优点。刘爱朋等[13]研究了皂角刺中总黄酮的乙醇提取工艺并用微波加以辅助，采用Box-Behnken响应面法优化的最佳提取工艺为乙醇体积分数52%，提取温度30 ℃，提取时间40 min，料液比(g/mL)1∶40.该工艺下皂角刺总黄酮提取率可达1.59%，并具备一定的抗氧化活性。陈海霞等[14]用粉碎机对干燥皂角刺药材进行预处理，充分粉碎后过20目～30目筛子进行打粉，以一定剂量的乙醇进行2次加热回流提取，具体试验条件为料液比8(m∶v=1∶8，g/mL)，乙醇体积分数50%，提取时间2 h.将2次提取液合并后减压浓缩，回收剩余提取物进行减压干燥，最后得到皂角刺干浸膏。利用紫外可见分光光度法(比色法)，以芦丁为标准品，在510 nm处测定吸光度，对粗提取和纯化后的皂角刺总黄酮含量进行测定，平均回收率为96.7%，RSD为2.02%.该方法操作简单，稳定性、重现性均良好，结果可靠。宋忠兴等[15]以芦丁为对照品，比较了紫外-可见分光光度法、回流提取法和超声提取法得到的皂角刺醇提物和水提物中总黄酮含量，结果表明不同提取方法下同批皂角刺提取物中总黄酮含量不同，4种提取物中总黄酮含量从大到小依次为超声醇提物(1.38%)、回流醇提物(1.35%)、回流水提物(0.76%)、超声水提物(0.33%)。

2.2 纯化方法研究进展

皂角刺黄酮分离纯化常用方法有柱层析分离纯化法和高效液相色谱法。

2.2.1 柱层析分离纯化法

柱层析法常用的是硅胶层析，根据物质在硅胶上的吸附力不同而达到分离目的。一般而言，极性大的物质易被硅胶吸附，而极性小的物质不易被硅胶吸附。硅胶柱层析主要适用于分离二氢黄酮、二氢黄酮醇及高度甲基化、乙酰化的黄酮和黄酮醇类，且适用于较大剂量的分离，此方法经济、稳定。徐哲等[16]首次采用体外抗肿瘤活性测定与提取分离相结合的方法从皂角刺质量分数为70%的乙醇提取物中追踪分离，该过程中反复用硅胶柱色谱分离法对皂角刺的抗肿瘤活性成分进行纯化，得到8种化合物。经鉴定，其中包括2种黄酮类化合物。

2.2.2 高效液相色谱法

高效液相色谱法(HPLC)在化学、生物、农业、环保、法检等多领域中被广泛应用，是天然药物有效成分分离、分析中最重要的检测方法之一。HPLC采用高压输液系统，将具有不同单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，由于溶液中各组分在两相中具有不同的分配系数，在固定相中滞留时间不同，从而先后离开色谱柱，依次进入检测器检测，实现对试样中不同物质的分析[17]。田吉、陆松梅等[18]首次采用高效液相色谱法(HPLC)测定皂角刺中槲皮素的含量，色谱条件为色谱柱Kromasil C18柱(250.0 mm×4.6 mm， 5 μm)，流动相乙腈-0.1%磷酸溶液(30∶70)，检测波长360 nm，柱温30 ℃，流速1.0 mL/min，进样量10 μL.结果显示，当槲皮素在0.067 μg～0.563 μg浓度范围内时，标准曲线与峰面积呈现良好的线性关系，并进一步进行回收率试验，测得平均加样回收率为98.68%，RSD=2.17%，表明该试验具有良好的回收率。于金倩等[19]通过HPLC分析13批皂角刺药材，首次建立其指纹图谱，并同时测定药材中7,3′，5′-三羟基-5-甲氧基二氢黄酮醇、3,3′，5,5′，-7五羟基二氢黄酮醇和槲皮素3种黄酮类化学成分的量(其中，7,3′,5′-三羟基-5-甲氧基二氢黄酮醇是首次从皂角属植物中分离得到)。具体测试参数如下：C18(250.0 mm×4.6 mm，5 μm)色谱柱，流动相乙腈(A)-0.1%甲酸水(B)溶液，梯度洗脱(0 min～5 min，5%～13% A；5 min～20 min，13%～16% A；20 min～45 min，16%～20% A；45 min～50 min，20%～25% A；50 min～65 min，25% A；65 min～80 min，25%～40% A)，体积流量0.9 mL/min，柱温25 ℃，检测波长338 nm.

3 皂角刺中黄酮类的药理作用

3.1 抗氧化作用

3.2 抗癌作用

有研究表明，皂角刺黄酮能够显著抑制多种肿瘤细胞的增殖。刘伟杰等[20]研究了皂角刺总黄酮对小鼠肺癌的防治作用及其机制。用不同质量浓度的皂角刺总黄酮处理体外培养的小鼠Lewis肺癌细胞，用四甲基偶氮唑盐(MTT)法检测细胞增殖与黏附情况，用划痕标记染料示踪技术观察，结果发现体外培养的Lewis肺癌细胞增殖很容易受到皂角刺总黄酮的抑制，且Lewis肺癌细胞之间的粘附能力也被降低(此时皂角刺总黄酮剂量较小)。这表明皂角刺总黄酮能选择性预防和治疗肺癌，是潜在的抗肿瘤药物。刘明华[21]、李荣[22]等应用CCK-8试剂盒检测皂角刺总黄酮对结肠癌HCT116细胞增殖的影响，用Hoechst33258荧光染色、透射电镜观察细胞凋亡的形态学变化。发现皂角刺总黄酮能够显著抑制HCT116细胞的增殖，随着药物浓度的增加，抑制作用明显增强；皂角刺总黄酮作用48 h后，形态学观察可见HCT116细胞核固缩、碎裂和凋亡小体等凋亡特征。肖顺汉等[23]分别研究了皂角黄酮对人肿瘤细胞增殖和小鼠移植性肿瘤生长的作用，结果表明，皂角黄酮对2种肿瘤均具有明显的抑制作用，并呈现出较好的量效关系。何光志等[24]采用WST-1比色法研究发现，皂角刺总黄酮对人体肝癌细胞HepG2增殖具有明显的抑制作用，且抑制作用具有时间和剂量依赖性。曹冉冉等[11]在鉴定出皂角刺中12种黄酮类化合物后，进一步进行了细胞毒性测试。通过MTT法测试发现，肝癌HepG2，肺癌A549，食道癌EC109细胞在二氢黄酮醇类化合物存在条件下，增殖活性明显降低，尤其是肝癌HepG2和食管癌EC109细胞，同时黄酮类化合物的IC50值远小于50 μg/mL，这表明皂角刺黄酮化合物对3种癌细胞有较为明显的抑制作用。杨櫹等[25]使用MTT法进一步确认了由皂角刺获得的黄酮以及香豆素类化合物的体外抗癌活性，发现5-甲基氧-3,’4’,7-三羟基二氢黄酮醇对肿瘤细胞生长具有良好的抑制作用，经试验测得其IC50约为100 μg/mL，表明该黄酮化合物是皂角刺抗癌的基础成分之一。王莹莹等[26]用MTT法测定皂角刺对小鼠Lewis肺癌细胞的影响，体内试验结果表明，在该试验剂量下(0.3 mg/mL)，与模型对照组比较，皂角刺组肿瘤生长减缓，抑瘤率为38.37%，胸腺指数、脾脏指数均增高；体外试验结果表明，试验所用浓度的皂角刺水煎液呈剂量依赖性抑制小鼠Lewis肺癌细胞生长，并提出了皂角刺总黄酮的抗肿瘤特点和潜在作用机制，对于理解皂角刺抗癌作用具有重要意义。

3.3 免疫调节作用

现代药理学研究表明，黄酮类化合物能增强机体免疫功能，调节机体新陈代谢[27]。王占彬等[4,28]对产自伏牛山区野生皂角刺采用醇提法提取黄酮类化合物等生物活性物质，探讨其对肉仔鸡免疫功能的影响。结果发现，当每日粮中的皂角刺提取物含量为500 mg/kg和1 000 mg/kg时，肉仔鸡T，B淋巴细胞转化率大为增加。其中，T淋巴细胞转化率在500 mg/kg时最高，达到78.10%；B淋巴细胞转化率在1 000 mg/kg时达到最高，为75.47%.这表明皂角刺提取物中的黄酮成分对细胞免疫功能有明显的促进作用。

4 结语

近年来国内学者陆续对皂角刺的化学成分和药理活性进行报道，黄酮类化合物因具有抗菌、抗氧化、抗癌等作用，是皂角刺有效成分的研究重点。目前，已报道的皂角刺中黄酮类成分主要有槲皮素等，提取方法主要是溶剂提取法，辅以超声波、微波等辅助法。由于皂角刺中黄酮类成分复杂，提取物是复合物，需要进一步进行分离纯化，主要以柱层析和高效液相色谱法为主。这些结果可为皂角刺的开发利用提供参考，但皂角刺加工工艺、黄酮成分治病防病的原理及开发利用仍有待深入研究。