植物来源角鲨烯的制备方法和发展前景

皮汶灵，邢巧，冉志文，肖懿雪，虞欢欢，胥正浩，王怡涵，王锴

（重庆第二师范学院生物与化学工程学院，重庆 400067）

角鲨烯于1906年被一名日本化学家发现后，就引起了其在食品、药品、化妆品等领域的大量研究[1]。角鲨烯属于一种脂质不皂化物，在人体皮肤、皮下脂肪、肝脏等器官中都广泛存在，并且具有显著的抗氧化、抗辐射、强化免疫调节和增强新陈代谢等功能。

同时，角鲨烯也广泛存在于植物和动物中[2]。目前随着保护动物、维护生态平衡等方面的加强，从动物油脂中提取角鲨烯的传统方法面临严峻考验，而从植物中提取角鲨烯能从一定程度上缓解和改善这一现状，且日益成为了具有广阔前景的方法[3]。

1 角鲨烯的概述

1.1 角鲨烯的功效

角鲨烯是所有细胞中类固醇的前体，是一种非常重要的功能油脂，其具有极强的抗氧化性和清除自由基能力[4]。Farvin等人通过做动物实验验证了角鲨烯可以通过抗氧化功能对大白鼠心脏起到保护作用。同时，角鲨烯已被证实对治疗高血压、糖尿病、冠心病及癌症有效[5]。其中Das等[6]人通过动物实验证实了角鲨烯可以对化疗细胞起抑制毒性的作用[6]。

1.2 角鲨烯的来源

角鲨烯是重要的天然活性物质。多年来的研究发现，角鲨烯作为一种脂质不皂化物，广泛分布在绝大多数动植物体内[1]。目前，鲨鱼肝的出油率高且角鲨烯的含量丰富，因此角鲨烯的主要来源仍然是深海鲨鱼的肝油，其提取率可达50%以上[7]。但是，并非所有深海鲨鱼的肝油中都存在角鲨烯，角鲨烯含量会随鱼种、年龄、地理、种群不同而变化。在其他动物油脂中也发现含有角鲨烯，但其含量远远低于深海鲨鱼。

在植物中角鲨烯分布广，但大多数植物角鲨烯含量不高[8]。研究人员在植物的根、叶、皮等部分都发现过角鲨烯，植物果实制成的植物油中的角鲨烯含量相对较高[9]。其中Dhar等[10]人通过高效液相色谱法对茄子角鲨烯含量进行了研究，发现茄子叶片中角鲨烯含量为8.33～9.96μg/g，其中不同部位的角鲨烯的含量也不同，由低含量到高含量依次为果子、根、茎、叶。游凤也对红枣成分进行分析发现，红枣皮中也含有较高的角鲨烯成分，从枣皮粗提物中提取的角鲨烯含量大约为21.29%。植物性角鲨烯来源中，橄榄油和棕榈油等油脂都可实现规模化生产，以提供生产角鲨烯的原料[11]。但这些油脂均为食用油脂，虽不存在安全和生态环境问题，但存在与人争食的问题。所以植物油脂提取角鲨烯的其中一条重要途径是采用加工过程的废弃物脱臭馏出物或渣油作原料[12]。由Al-Darmaki等人使用超临界二氧化碳萃取法从馏出物中分离角鲨烯，就发现角鲨烯回收率高达95%，浓度达16%。由此更能体现加工废弃物提取角鲨烯回收率高，浓度高等优点[13]。

另外，也可从微生物中分离纯化角鲨烯，如面包酵母和圆孢酵母油脂。利用废弃酵母获取角鲨烯，不仅提高了废弃酵母的附加值，且综合利用解决了废弃物的环保问题，实现循环经济[14]。

通过对以上三种角鲨烯来源进行含量比较，可以得出动物来源的角鲨烯含量丰富，可达到50%左右。在植物来源中，橄榄油中的角鲨烯含量最高，可以达到动物来源含量的79%及以上，是一种高效提取角鲨烯的植物原料。微生物中的角鲨烯提取量较低，目前对微生物来源的角鲨烯提取工艺也不够完善，对此来源的研究不够深入。植物角鲨烯来源非常广泛，其中的油脂、种仁、果实等都可以提取出角鲨烯。而动物角鲨烯的来源就比较单调，市面上的角鲨烯来源几乎都来自于深海鲨鱼的肝油，且随着全球对动物的保护意识增强，这种途径来源受到人们的强烈抵制，因此急需发展出一种高效提取角鲨烯的工艺。而微生物来源的角鲨烯种类少，且提取角鲨烯的微生物中易混入其他来源不明的微生物，不易提取。

表1 角鲨烯的常见动植物来源

2 植物来源的角鲨烯

1935年人们首次在橄榄油中发现角鲨烯后，研究人员不仅重视角鲨烯动物来源，并且也逐渐重视植物来源角鲨烯的研究和开发。角鲨烯含量较高的植物油脂，如橄榄油、苋菜籽油等被广泛研究，成为了制备角鲨烯的重要工业来源。但这些植物油脂均为食用油，从节约食物、保护环境等方面的考虑得出，利用加工过程中废弃物脱臭馏出物作为原料将是废物利用提取植物角鲨烯的有效途径。

2.1 甘草中的角鲨烯

甘草主要药效成分为甘草酸属五环三萜类物质，角鲨烯为其生物合成的中间代谢物[15]。通过梁新华、郑彩霞等人对甘草中角鲨烯含量的研究得知，甘草不同部位的角鲨烯含量不同，从低含量到高含量依次为甘草根、甘草带皮种子、甘草不带皮种子[16]。并且他们采用索氏提取器抽提为前处理方法，得出甘草的平均回收率为99.96%，角鲨烯含量达到0.0781±0.0002%[17]。虽然甘草中含有角鲨烯的事实很早就已经发现了，但由于角鲨烯在甘草中的含量偏低，科研人员在对甘草中角鲨烯的分离、提取方面还未深入研究。因此，在今后的研究中可以重视从甘草中提 取角鲨烯。

表2 甘草生长旺盛时期各部位的角鲨烯含量

2.2 罗汉果中的角鲨烯

在对罗汉果叶、罗汉果果实、块根、种仁进行成分研究后，得出罗汉果种仁中含有较高的角鲨烯。陈全斌等人通过对罗汉果的种仁油进行提取，对其性质进行了初步的研究，通过GC-MS检测，发现罗汉果种仁油中含有角鲨烯[18]。采用HPLC外标法定量，表明罗汉果种仁油中含有角鲨烯含量为12.5%，纯度为98.5%。其次从陈全斌他们的实验结果分析可知，用索氏提取法对罗汉果种仁进行油脂的提取是可行的，此方法宜用于工厂化大型生产。

2.3 糯米香茶中的角鲨烯

糯米香茶繁衍迅速，成本低廉，是一种廉价且角鲨烯含量较高的植物。尹桂豪等人通过实验发现糯米香茶中含有大量的活性物质角鲨烯及其他功能性物质[19]。同时经过研究得知，在经过DC-MS技术发现正乙烷提取糯米香茶制备所得挥发油中主要成分为角鲨烯（75.83%）。糯米香茶因含有多种活性物质，其中的角鲨烯成分尤其值得开发和利用[20]。在总结了多篇文献后得出了提取糯米香茶中角鲨烯的最优工艺，即先进行超临界CO2萃取糯米香茶中的角鲨烯粗提液，再用正乙烷进行皂化处理，然后冷冻结晶，接着进行过滤、收集滤液，再进行硅胶纯化，最后进行半制备高效液相色谱。通过这种工艺制备的角鲨烯纯度高，效果好，适合大规模生产。

2.4 植物油中的角鲨烯

植物中角鲨烯分布广泛，在许多植物的根、茎、叶、皮等部分都含有活性物质角鲨烯，其中以植物油中的含量最为丰富，可达到30%以上。Gunawan等人采用改进后的索氏装置抽提、萃取得出大豆油中角鲨烯的含量达到95.9%[21]；戴宇航等人采用二级分子蒸馏然后使用硅胶色谱柱得出橄榄油的角鲨烯含量为98%[3]。除此之外，在众多植物油脱臭物中也存在大量角鲨烯。李祥清等人就采用溶剂稀释的前处理方法，得出植物油脱臭馏出物中角鲨烯含量达到1750～26100mg/kg[22]。对比植物油和植物油脱臭馏出物提取角鲨烯，植物油提取的含量更高，且研究角度广、时间长，是一种具有完善工艺和高提取量高纯度的方法。而植物油脱臭馏出物提取角鲨烯的研究时间短，深度不够，且相对植物油来讲含量很低。但提取角鲨烯的植物油脂均为食用油，因此利用加工过程中废弃物脱臭馏出物作为原料将是废物利用提取角鲨烯的高效途径，并可不断完善提取工艺，实现规模生产。

3 角鲨烯的制备

目前市场上动物角鲨烯的制备方法主要分为两种。一种是将原料肝油直接进行减压蒸馏。一种是先将肝油进行皂化处理，分离得到非皂化物后再进行减压蒸馏。减压蒸馏后收集馏出物得角鲨烯粗品，经脱酸、金属钠减压蒸馏后用乙醇处理，再经减压蒸馏即可得角鲨烯精制品[23]。

随着科技的进步，活性成分的分离、纯化的方法和技术也越来越成熟且多样化，植物角鲨烯的提取方法也越来越丰富，其主要包括：溶剂提取法、皂化分离法、分子蒸馏法、减压蒸馏法、酶解法等[11]。植物中提取角鲨烯需要进行多种方法复合提取，比如罗汉果种仁油角鲨烯的提取需要先使用溶剂提取，将破碎的种仁或者种子中的脂溶性物质进行浸提，然后除去有机溶剂得到粗品，再用有机溶剂洗脱，收集到无色洗脱液，最后用减压蒸馏法除去有机溶剂得到角鲨烯。这种方法一般用于植物种子提取角鲨烯，同时也适用于植物油提取，但该方法会将不皂化物提取出来，需要进行其他处理除去。另外也有研究人员用超临界流体提取植物油中的角鲨烯，这种方法适用于提取植物中的油脂、维生素、角鲨烯等成分，参考多个超临界流体法的条件，发现在50～60bar、40～50℃的条件下提取效果最好，但这种方法杂质太多，提取困难，不能大规模生产。其他提取方法优缺点详情见表3。

表3 植物中提取角鲨烯的不同方法及优缺点

4 结论与展望

通过前人的研究发现，角鲨烯广泛存在于动植物体内。随着保护动物、维护生态平衡的措施加强，从动物油脂中提取角鲨烯的传统方法面临着越来越多的制约，而从植物中提取角鲨烯能日益成为了具有广阔前景的方法。在了解到植物中角鲨烯的分布非常广泛和制备工艺不够完善的前提下，寻求开发植物来源角鲨烯的工作十分必要。

查阅过大量文献之后，我们发现各种提取角鲨烯的方法都存在一定弊端，研究手段多但没有深度。各种复合的组合提取方法都会影响角鲨烯的提取，导致提取纯度低或者提取量不够。因此，找到合理植物提取方法，得到高纯度、高含量的角鲨烯是研究人员探索的中心问题，非常有必要在前人基础上进一步探究提取角鲨烯方法，从而得出一套能够实现工业化大规模生产的工艺方法。因此期待科研人员研究出一种更高效、稳定、便捷、环保的提取方法，完善植物提取角鲨烯工艺。