苦瓜化学成分的提取分离及药理活性研究进展

刘馨泽， 吴新民， 蔺冬梅， 冯 琳， 杨洪梅， 王 欢， 王冬雪， 刘淑莹,4，吴 巍*， 万茜淋,5*

(1.长春中医药大学,吉林省人参科学研究院，吉林 长春 130117；2.吉林大学第一医院神经肿瘤外科，吉林 长春 130021；3.吉林市中医院，吉林 吉林 132000；4.中国科学院长春应用化学研究所，吉林 长春 130022；5.吉林农业大学食药用菌教育部工程研究中心，吉林 长春 130118)

苦瓜MomordicacharantiaL.为葫芦科苦瓜属植物，品种主要包括长白苦瓜、热研油绿苦瓜、大白苦瓜和特选株洲长白苦瓜等，具有清热解毒的功效，其果实有很好的食用价值和药用功效。它为一年生攀援状柔弱草本，多分枝；茎、枝被柔毛；卷须纤细，不分歧；叶柄细长；叶片膜质，背面淡绿色，上面绿色，叶脉掌状，雌雄同株[1]，含具有大量的活性成分，如多糖、蛋白质、皂苷、黄酮、酚类等。近年来，诸多学者发现了苦瓜在抗氧化[2]、抗肿瘤[3]、抗菌[4]、抗炎[5]等方面有显著功效，同时还具有免疫保护的作用。

本文以“苦瓜”“提取分离”“药理作用”“Momordicacharantia”等为关键词，检索在中国知网、PubMed、百度文库、万方数据库等数据库中收录的2003年至2020年发表的关于苦瓜提取分离与药理活性的文献共105篇，从化学成分、提取分离、药理活性等方面的研究进展进行总结，旨在为相关中药制剂的开发和应用提供参考依据。

1 化学成分

1.1 苦瓜多糖 苦瓜多糖由半乳糖(Gal)、阿拉伯糖(Ara)、葡萄糖(Glu)、鼠李糖(Rha)和甘露糖(Man)组成[6]，不同品种苦瓜受温度、湿度、生长年限等条件因素的影响，多糖的含量存在明显差异。曹晶晶等[7]对41个苦瓜品种的多糖含量进行比较，结果表明苦瓜多糖的含量在不同的品种之间存在显著差异，这种差异受遗传基因、栽培条件和环境等因素的影响。而且不同多糖含量的苦瓜品种之间呈现偏态分布，表现出数量性状的遗传特征。邓媛元等[8]对珍珠1301、油绿1302、油绿1303、绿宝石、大顶5号、大顶6号、大顶7号、大顶8号、马来西亚苦瓜、印尼-1引、印尼-3引、印尼-4引和白珍珠这13种苦瓜的多肉多糖进行分子量测定，结果表明，13个不同品种均包含2个组分，第1个组分的平均分子量在1 558.88～3 048.56 kDa之间，第2个组分在33.1～58.74 kDa之间。从苦瓜中分离出的酸性和支链杂多糖(MCBP)主要由鼠李糖(Rha)、半乳糖醛酸(GalA)、葡萄糖(Glu)、半乳糖(Gal)、木糖(Xyl)、阿拉伯糖(Ara)组成，摩尔比为0.01∶0.15∶0.02∶0.38∶0.31∶0.05∶0.09。苦瓜多糖具有抗氧化剂，α-淀粉酶抑制和血管紧张素转化酶抑制功能[9]。

综上所述，目前苦瓜品种数量较多，但分离出多糖成分的单糖组成及表征信息类似，建议尝试多种提取分离技术用于提高产量，并作进一步分离纯化及开展生物活性研究。

1.2 苦瓜蛋白 李镁娟等[10]对苦瓜渣中的苦瓜蛋白进行了试验，发现新鲜苦瓜中含蛋白1.59%、水分94.01%；苦瓜渣中含蛋白1.71%、水分90.04%，所以苦瓜蛋白主要留存在苦瓜渣中。从苦瓜种子中分离出了许多类型的蛋白质和多肽，例如核糖体失活蛋白(ribosome inactivating protein，RIP)、苦瓜凝集素(momordica charantia lectin，MCL)、30 kD苦瓜抗HIV蛋白(MAP30)、α-吗啡素、β-吗啡素、γ-吗啡、δ-吗啡和ε-吗啡[11-12]。从苦瓜种子中分离出的苦瓜凝集素和α-吗啡素，可以在体外显著抑制人鼻咽癌细胞和异种移植肿瘤。MCL是一种Ⅱ型RIP，已知具有特别的毒性，已被用作抗肿瘤药。同时，苦瓜蛋白也具有抗癌、降血糖和免疫保护等活性[13]。

目前，虽然从苦瓜种子或果实中分离出许多类型的蛋白质和多肽，但对于苦瓜茎、叶部位的相关研究几乎为零，而且没有明确分离出的蛋白质结构，故应测定其化学结构，并从多个部位进行深入探讨。

1.3 苦瓜皂苷 苦瓜皂苷是一种糖苷，其中糖苷配基是三萜或螺-甾族化合物，目前已知苦瓜根、茎、叶和果实中均含有皂苷，主要是四环三萜及其糖苷，其中大多数被称为葫芦烷[14]，苦瓜粉中总皂苷的含量约为0.043 2%。目前，已经分离出的皂苷有苦瓜皂苷L、苦瓜皂苷F2、苦瓜皂苷I和苦瓜皂苷G，结构式见图1。李健等[15]对苦瓜皂苷粗提、纯化后进行高效液相色谱分析，并通过ESI-MS检测，最终按照分离顺序发现8种苦瓜皂苷，其中苦瓜皂苷1～5相对分子质量为634 Da，且苦瓜皂苷1与苦瓜皂苷L结构相同，苦瓜皂苷6相对分子质量为618 Da，结构与连有一个葡萄糖基的皂苷F或I结构相同，苦瓜皂苷7、8相对分子质量为472 Da，结构可能为苦瓜皂苷I。同时，研究者们发现了苦瓜皂苷也具有降血糖、抗氧化、提高免疫力等生理功能[16]。

注：A～D分别为苦瓜皂苷L、苦瓜皂苷F、苦瓜皂苷I、苦瓜皂苷G。图1 苦瓜皂苷结构

虽然许多研究者都发现了苦瓜中含有皂苷类成分，但其结构还不够明确。今后，可采用多种波谱技术相结合来获得更精确的结构信息，从而对苦瓜皂苷开展深入研究。

1.4 苦瓜黄酮 黄酮类化合物在植物界中分布广泛，具有降血糖、血脂、抗癌防癌、抗心律失常和增强免疫力等多种生理功效的多酚类化合物[17]。目前，苦瓜中类黄酮和酚类化合物主要包括没食子酸、原儿茶酸、龙胆酸、儿茶素、香草酸、丁香酸、依匹卡汀、对香豆酸、苯甲酸、芥子酸、邻香豆酸、绿原酸、肉桂酸和阿魏酸[18]。葛雅琨等[19]对苦瓜中的黄酮类成分进行HPLC分析，结果表明其结构不同于芦丁和槲皮素。丁常泽等[20]对苦瓜叶中的黄酮类成分进行提取分离和纯化，紫外光谱显示240～400 nm波长处有2个吸收峰，继而发现了C6-C3-C6的黄酮类化合物基本结构；红外光谱发现含有C=C双键、羟基和羰基，同样证明了苦瓜中含有黄酮类成分。未来，可以利用质谱等技术手段对苦瓜中更多的黄酮成分进行结构鉴定，并研究其活性。

1.5 其他成分 苦瓜中除了含有多糖、蛋白、黄酮和皂苷等主要活性成分[21]以外，还具有不饱和脂肪酸、生物碱、矿物质、氨基酸和维生素等[22]。周潇恬等[23]认为，苦瓜含有5-羟色胺、蚕豆嘧啶葡萄糖苷和阿拉伯糖苷嘧啶，同时也测定出总氨基酸、游离氨基酸分别为11.99%、2.36%[24]。另外，苦瓜果实中抗坏血酸含量为440～780 mg/kg[25]。

2 提取分离

2.1 苦瓜多糖 苦瓜多糖作为苦瓜中主要活性成分之一，其提取分离技术主要采用水提醇沉法[26]、超声辅助提取技术和微波辅助提取技术。采用最多的方法就是水提醇沉法，李士杰等[27]以苦瓜为原料，对苦瓜多糖进行浸提和乙醇沉淀，并且考察了料水比、浸提时间和浸提温度的影响。结果表明，苦瓜多糖最佳浸提条件是料液比1∶30，浸提温度100 ℃，浸提时间0.5 h。此条件下浸出率为3.58%，醇沉时的最佳乙醇体积分数为80%。不同的影响因素的主次顺序为提取温度>提取次数>料液比>提取时间[28]。张伟丰等[29]利用微波辅助提取工艺对苦瓜中的多糖成分进行提取，确定了此工艺的最佳条件是液料比50∶1，微波功率60 W，提取时间20 min，苦瓜多糖提取率为10.05%。单斌等[30]利用响应面法优化超声辅助提取工艺对苦瓜中多糖成分进行提取，得出最佳工艺为料液比1∶10，超声温度42 ℃，超声时间40 min。

分离方法主要采用DEAE-cellulose DE52柱分离法，是将苦瓜粗多糖置于固定体积的玻璃柱中，利用蒸馏水将样品进行溶解，使用DEAE-cellulose DE52柱对其进行层析分离，再用不同浓度的NaCl溶液和蒸馏水进行洗脱，体积流量控制在0.8 mL/min，每5 mL进行1次收集，继而利用紫外分光光度计进行测定，并根据曲线图收集多糖吸收峰值区域的溶液，最后冷冻干燥得到分离组分。

2.2 苦瓜蛋白 Poovitha等[31]利用新鲜的苦瓜果实加入60%乙醇-1 mol/L硫酸(9∶1)研磨。过滤去除组织碎片，滤液8 000 r/min离心10 min，离心后上清液加入冰冷丙酮，搅拌均匀，8 000 r/min离心10 min。弃去上清液，再加入10 mL 80%丙酮，8 000 r/min离心10 min，室温干燥后溶于10 mmol/L pH8.0 Tris缓冲液中，分析完整性后得到蛋白质提取物。苦瓜渣和苦瓜籽[32]中也含有丰富的蛋白质，苦瓜籽蛋白具有较强的还原能力和清除羟基自由基的能力[33]。张治强等[34]利用紫外光谱和响应面法研究盐溶法提取苦瓜籽中蛋白质的最佳工艺，结果表明料液比1∶6、提取温度4 ℃、NaCl浓度1.3 mol/L、pH8.8、提取时间3.6 h下得到最高苦瓜蛋白提取率为23.80%。杨梅强等[35]对苦瓜籽中的蛋白进行分离纯化，将去壳的苦瓜籽先后经过NaCl溶液匀浆抽提、硫酸铵分级分离、SP-Sepharose Fast Flow层析、Sephacryl S-100层析和Macro-Cap-SP层析5个步骤，最终分离出了大量的α-苦瓜素和苦瓜抗HIV蛋白MAP30。

2.3 苦瓜皂苷 醇提应用于苦瓜皂苷提取最多，并且会受到提取温度、时间、料液比等因素的影响[36]。董加宝等[37]用溶剂法从苦瓜干粉中提取苦瓜皂苷并利用大孔吸附树脂对其进行纯化，结果表明，苦瓜皂苷最佳提取参数为提取时间3 h、70%乙醇，提取温度70 ℃，料液比1∶20；大孔吸附树脂最佳纯化工艺为吸附体积流量4 BV/min，80%乙醇体积流量3 BV/min。王莎莎[38]利用超声辅助提取工艺、酶解法对苦瓜粉中的苦瓜皂苷进行提取，结果表明，超声波辅助提取苦瓜皂苷最佳工艺条件是料液比1∶40，超声功率360 W，超声时间30 min，超声温度80 ℃，70%乙醇；酶解最优条件是酶用量0.604%，酶解温度51.7 ℃，pH5.54，70%乙醇，料液比1∶21，酶解时间90 min。另外，筛选出有效树脂AB-8，其纯度的检测可利用薄层色谱和反相高效液相色谱来实现[39]。

2.4 苦瓜黄酮 苦瓜黄酮的提取大多采用乙醇回流提取法。张宏梅等[40]将处理好的苦瓜小颗粒加入一定量的乙醇溶液在水浴锅中进行回流提取得到苦瓜总黄酮，并且得出总黄酮平均含量为4.12 mg/g。李广利等[41]对乙醇回流提取法进行了正交试验，得到最佳工艺是70%乙醇，液料比50∶1，提取次数3次，提取时间3 min，影响因素依次为乙醇体积分数>料液比>提取温度>提取时间。吕雅[42]利用超声波辅助提取法提取苦瓜黄酮，并采用正交试验设计和统计分析方法得出黄酮提取最佳工艺为80%乙醇，超声功率70 W，料液比1∶35，提取时间50 min，提取3次的平均得率为4.02 mg/g。刘亚娟等[43]以苦瓜果实为原料，利用微波提取法提取苦瓜总黄酮。研究表明，在微波功率500 W、液料比11∶1、60%乙醇、苦瓜粉末粒度80目下黄酮提取率为15.576 mg/g。由于AB-8型大孔吸附树脂对苦瓜黄酮有较好的吸附作用，申湘忠[44]以70%洗脱液、洗脱速率1 BV/h、5倍树脂柱用量为条件对苦瓜黄酮进行分离纯化，使其含量达到28.1%，洗脱率达到84.5%。

2.5 其他成分 目前，对苦瓜生物碱的研究还不多，其主要提取方法为酸水提取法、乙醇回流法、超声波辅助提取法和碱浸泡提取法[45]。苦瓜挥发油具有一定的抗炎活性，超临界CO2流体萃取技术被广泛应用于其开发，王靖等[46]利用了这种方法提取该成分，并通过响应面分析得到最优条件为萃取温度50 ℃，萃取压力27 MPa，萃取时间90 min，得率为2.56%。

2.6 小结 苦瓜中主要成分见表1。目前，对苦瓜多糖、蛋白、皂苷、黄酮的提取分离技术较全面，同时经过响应面法得到了最佳工艺条件，产品纯度较高，能为后续研究提供实验基础。但不足之处在于有些成分的得率较低，对其他种类成分提取分离技术的研究较少，最优工艺条件不够清楚，今后需深入挖掘。

表1 苦瓜中主要成分

3 药理活性

3.1 抗氧化、抗衰老 苦瓜是一种良好的天然抗氧化剂来源，其在体内外均具有抗氧化损伤的活性，具有生物活性的植物化学物质主要有多糖、皂苷和黄酮类物质。人类在正常情况下机体有着完善的自由基清除系统，随着年龄的增长，自由基水平越来越高，清除机制逐渐退化，最终危害集体的健康[47]。庄培荣[48]利用0.05 mg/mL苦瓜粗多糖对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH)、无水乙醇以及对超氧阴离子自由基清除率进行测定，证明了苦瓜多糖具有抗氧化活性，且随着浓度的增加，效果逐渐显著。当多糖量达到0.65 mg时清除率达到100%，再增加多糖浓度效果变化不如峰值前明显，所以苦瓜多糖抗氧化能力虽显著但也具有一定的最适值。曹亚军等[49]进行了D-半乳糖衰老小鼠模型的动物实验，证明了200、400 mg/kg苦瓜皂苷均可明显降低衰老小鼠血清、肝脏及脑组织中丙二醛(modeldriven architecture，MDA)水平(P<0.05，P<0.01)，肝脏中和脑中的MDA水平分别下降了33.6%、37.6%。自由基相关清除酶超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-PX)的活性的提高，揭示了苦瓜皂苷能够促进机体健康，有助于缓解衰老。王刚[50]验证了0.1%苦瓜藤黄酮提取物具有最佳抗氧化活性，且与VC、VE的协同抗氧化效应明显。多糖的抗氧化能力明显低于黄酮提取物，并且苦瓜黄酮不同溶剂萃取物及阳性对照Vc对超氧阴离子清除能力大小顺序为Vc>水层部分>总醇提取物>正丁醇萃取物>乙酸乙酯萃取物。由此可见，苦瓜中的主要化学成分均已被证实具有抗氧化与抗衰老作用，还有一些其他成分的抗氧化活性还需要深一步的研究。

3.2 抗病毒 苦瓜的叶和茎的乙醇提取物对HSV-1和SINV病毒有很强的抑制作用，研究还表明其抗病毒活性与光敏剂密切相关，而不是苦瓜素I或Ⅱ。从苦瓜中分离出的多种化合物具有抗病毒活性，多为蛋白质和类固醇。其中MAP30蛋白是苦瓜中具有抗病毒活性的主要成分。有研究表明，MAP30能够抑制乙肝病毒DNA的产生，当MAP30质量浓度为60 μg/mL时，约有95%乙肝病毒DNA被抑制，所以MAP30蛋白除了可以抵抗HIV以外，其对乙肝病毒(hepatitis B，HBV)也有明显的抑制作用[51]。MAP30蛋白能够抑制HIV初始感染，而且可抑制病毒颗粒释放和病毒DNA在细胞间传播。王临旭等[52]研究了MAP30对HSV的体外抑制作用，利用HSV1和HSV2抗原感染细胞，通过观察给药后的细胞存活率得出结论，给药后细胞存活率由85%提升到95%，同时MAP30对HSV1和HSV2抗原分泌的50%抑制浓度分别为0.5、0.4 μmol/L，证明了MAP30蛋白具有抗HSV的作用。其抗病毒作用机制包括选择性进入病毒感染细胞、病毒基因的整合和表达需要具有拓扑活性结构的DNA或RNA分子和MAP30蛋白具有抑制整合酶的活性，其中后二者为主要作用机制。

目前研究发现苦瓜中具有抗病毒活性的成分多为蛋白质和类固醇，其他具有抗病毒活性的成分较少或未被发现，而对于蛋白质的研究也局限于苦瓜蛋白MAP30，在未来可考虑将研究范围进一步扩大。

3.3 抗炎 苦瓜中具有抗炎活性的主要成分为皂苷和挥发油，对于抗炎活性，糖链越多的化合物表现出更强的作用，表明糖基化可以增强皂苷的抗炎活性[53]。有研究对苦瓜挥发油进行GC-MS分析显示苦瓜挥发油主要成分为酚类，相对含量达到了67.33%。并通过抗炎分析得出结论，苦瓜挥发油对LPS诱导的RW264.7巨噬细胞释放炎症因子NO的抑制有一定的剂量效应，且在挥发油质量浓度达到16.32 mg/mL时具有显著差异(P<0.05)。王亚军等[54]利用皮下注射酵母悬液诱发大鼠的发热反应，考察苦瓜皂苷对小鼠的解热抗炎作用。通过3种苦瓜皂苷剂量(0.576、0.288、0.144 g/kg)考察一次性灌胃苦瓜皂苷减轻急性炎症的作用，与模型对照组比较，苦瓜皂苷高、中、低剂量组小鼠体温由(38.14±0.62)℃分别变为(38.26±0.77)℃、(38.02±0.87)℃、(37.71±0.81)℃，表明高、中剂量苦瓜皂苷均不能降低小鼠体温，仅低剂量苦瓜皂苷有降低大鼠发热体温的趋势(P<0.01)。

抗炎类药物一直是近年来的研究热点，目前对于苦瓜活性成分的抗炎作用机制尚未明确。因此，有必要对其进行更深层次的研究，以期开发出可抑制机体炎症反应的新型抗炎类药物。

3.4 抑菌 苦瓜中具有抑菌活性的成分有很多，葛雅琨等[55]选用不同溶剂提取苦瓜中的抑菌物质，选用最佳提取方法后，对提取到的成分进行定性分析，结果表明，苦瓜中的抑菌成分为皂苷类、黄酮类、酚类和有机酸等。有学者研究了苦瓜中的挥发油成分对金黄色葡萄球菌的抑菌活性，并测定最小抑菌浓度，结果表明，苦瓜中挥发油成分对金黄色葡萄球菌ATCC 6538最敏感，其最小抑菌质量浓度为125 μg/mL，同时也对临床分离的金黄色葡萄球菌菌株进行检测，最小抑菌质量浓度为125～500 μg/mL。以上结论证明了苦瓜对金黄色葡萄球菌有明显的抑制作用[56]。姚毅[57]对苦瓜皂苷的抑菌功能进行研究，并与常用的防腐剂抑菌能力进行比较，培养好的金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和乳杆菌在加入皂苷液后均有抑菌圈的出现，并利用不同浓度的皂苷验证不同菌株的敏感性，最敏感的枯草芽孢杆菌在1/35苦瓜皂苷浓度时仍有抑菌圈，而大肠杆菌在1/15皂苷浓度时抑菌圈便不再出现。以上结论证明了苦瓜皂苷对金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和乳杆菌均有不同的抑制作用。

综上所述，对于目前苦瓜成分抑菌活性的研究较为全面，通过抑菌圈的出现能够发现不同成分的抑菌效果，为今后的临床治疗和日常生活提供了参考。

3.5 免疫调节 方瑾等[58]用200只雌性小鼠，按体质量随机分组灌胃，观察3种剂量(1.11、3.33、10.00 g/kg)苦瓜提取物对小鼠细胞免疫、体液免疫、非特异性免疫的影响，结果与阴性对照组比较，苦瓜提取物中、高剂量组小鼠免疫球蛋白A表达由(23.11±5.80)μg/mL分别提升到(32.46±6.30)、(36.75±5.70)μg/mL(P<0.05)；中剂量组小鼠免疫球蛋白G表达由(554.0±189.0)μg/mL提升到(724.6±86.6)μg/mL。与阴性对照组比较，低剂量组小鼠血清细胞因子IL-6水平由(44.65±20.20)pg/mL提升到(87.24±14.31)pg/mL，IL-4水平由(4.79±0.79)pg/mL提升到(11.87±3.80)pg/mL(P<0.05)。

由此可见，苦瓜提取物能够对生物的免疫功能进行调节，但其具体作用机制不够明确，尚需继续探讨。

3.6 抗肿瘤 我国每年癌症病例约312万，死亡病例超过200万，意味着每6 min就有1个人确诊为癌症，但有1/3是可以预防的，通过天然或合成产物降低恶性肿瘤的发生风险[59]。目前已经有研究证明，苦瓜中的MAP30蛋白具有抗肿瘤活性，其活性可能与其RNA中N-糖苷酶活性有关。何颖等[60]研究发现，MAP30能够抑制骨髓瘤细胞的增殖，其单独作用骨髓瘤细胞后，细胞凋亡和细胞自噬增加，PARP增加20%，P62表达明显下降，具有抗肿瘤作用，通过AKT/mTOR通路促进骨瘤细胞的凋亡。张玉婵[61]研究发现，不同部位和浓度的苦瓜皂苷和多糖对MCF-7乳腺癌细胞均有一定的抑制作用，茎皂苷对癌细胞增殖的抑制率最高可达到(93.91±0.30)%，叶皂苷的抑制率最高为(92.41±1.64)%，果肉皂苷的抑制率最高为(91.41±0.13)%。张静[62]将H22肝癌细胞注射到小鼠腹腔，每天以0.1 mL/10 g的剂量将300 mg/kg的苦瓜醇提物进行定时灌胃，发现与模型组比较，苦瓜醇提物组瘤体质量由(0.28±0.10)g降低到(0.14±0.04)g，抑瘤率为37.5%，胸腺指数由(0.42±0.07)降低到(0.38±0.06)，脾指数由0.48±0.10提高到0.53±0.06，并且苦瓜醇提物组的血清肌酐值约高于模型组2.5%，说明苦瓜醇提物在抑制肿瘤生长的同时也具有免疫保护作用。

4 结语

苦瓜化学成分主要包括多糖、蛋白、皂苷、黄酮、生物碱、挥发油等，提取技术包括水提醇沉法、超声提取法、微波提取法和超临界流体萃取法等，未来可以考虑采用半仿生提取技术等新方法。苦瓜能够延缓衰老，提高机体免疫功能，同时还具有抗病毒、抗炎、抑菌、抗肿瘤等多方面的药理活性，但其作用机制还不明确。目前的研究大多围绕皂苷、蛋白和多糖，对于生物碱、黄酮和其他成分的研究较少，许多更加精密和先进的技术尚未应用，研究对象也局限于主要活性成分。因此，建议研究者进一步探索苦瓜有效成分，使其发挥更大的药理作用，为其他天然药物功能产品的研发提供参考依据。