多花黄精活性成分研究进展

项昭保,陈鹏飞,刘 岩

重庆工商大学 环境与资源学院,重庆 400067

1 引 言

我国“药食同源”文化源远流长,2018年国家卫生健康委员会最新公布了101种药食同源名单,这些资源既有千百年来不断被验证的功效,又有食品的安全性,对保障人民的健康发挥了重要作用,被视为“长生不老和延年益寿药”的黄精(PolygonatumsibiricumRed) 就是其中的代表之一。黄精始载于晋代《名医别录》,载“其味甘、平,无毒,主补中益气,除分湿,安五脏,久服轻身、延年、不饥。”具有补肾益精、滋阴润燥的功效[1]。自晋朝黄精就被作为补益之品,在我国被广泛使用[2]。2015年版《中国药典》[3]中收载的黄精来源有3种,分别为黄精、滇黄精(PolygonatumkingianumColl．et Hemsl．)和多花黄精(PolygonatumcyrtonemaHua)。相比较前两种,多花黄精的研究较少。多花黄精主产于湖南、湖北、四川、重庆、贵州、安徽、广东、广西、浙江、福建、江西等南方省份,其味甘、平,归脾、肺、肾经,具有补气养阴、健脾、润肺、益肾等功效[4],现代药理作用发现多花黄精具有降糖、提高免疫力、抗疲劳、抗肿瘤、抗菌和抗病毒等作用。多花黄精是南方地区的地道药食两用中药材,近年来,由于人们对身体健康的关注越来越多,导致市场对多花黄精的需求量不断增加,野生多花黄精资源远不能满足人们的需求,人工栽培多花黄精是目前市场上多花黄精的主要来源,且栽培地域和规模不断扩大。但是多花黄精目前仍主要用作保健食材直接食用,对其功效的研究也主要集中在提取物和粗多糖,功效成分及其作用机制的研究严重不足,这也极大限制了多花黄精大健康产品的开发。同时,目前多花黄精资源主要利用其传统药用部位根,地上部分茎、叶全部作为废弃物丢弃。为了更好地推进多花黄精资源的深度开发和高效利用,对多花黄精各类成分的化学组成、含量、结构和活性及作用机制等进行了综述。

2 多 糖

2.1 含 量

多糖作为多花黄精中最主要的功效成分,是药典评价黄精质量的重要指标,《中国药典》(2015年版)规定的黄精多糖含量不得低于7.0%[3]。不同产地多花黄精的多糖含量差别很大,含量最低的仅有2.23%,含量最高的达14.77%,详见表1。

表1 不同产地多花黄精总多糖含量

多花黄精不同龄节多糖含量不同,陈怡等[8]研究了贵州六枝地区人工栽培多花黄精不同龄节药材多糖的含量,发现随年限的增长,多花黄精根茎的多糖含量逐渐降低,1年龄节含量最高,为14.65%;4年龄节多糖含量最低,为3.54%。多花黄精不同部位均含有多糖,但含量不同,赵海洋等[9]测试了四川泸州五年生多花黄精不同部位的多糖含量,发现除花中多糖含量略低于7.0%以外,根、茎、叶中多糖含量均高于7.0%,又以根中含糖量最高,高达17.86%。此外,不同生境下,多花黄精多糖的含量也不同,仅林下栽培龄节1年零4个月和锥栗林生境下三年生多花黄精满足黄精多糖含量不低于7.0%的药典要求,如表2所示。

表2 不同生境下多花黄精总多糖含量

2.2 化学组成

多花黄精多糖含量丰富,但是目前研究和应用的主要是总多糖,分离纯化得到的多糖不多,近年来仅分离出12种多糖,如王聪[12]从多花黄精根茎中分离得到3种黄精多糖,2种主要由葡萄糖和半乳糖组成,另1种组成主要是半乳糖,重均分子量分别为13 000,13 900和12 200 Da。王坤[13]从多花黄精中分离得到5种多糖,主要由半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖醛酸组成,重均分子量分别为2 090,38 600,42 600,34 300和24 100 Da。李玲[14]从多花黄精中分离4种多糖,主要组成为鼠李糖、木糖、甘露糖、葡萄糖阿拉伯糖、半乳糖醛酸和半乳糖,除弹糖组成外还含有少量蛋白质。

2.3 药理活性

多糖作为多花黄精中最主要的功效成分,目前对多花黄精活性的研究主要集中在多糖的药理活性上,主要集中在降血糖、抗疲劳、提高免疫力、抗肿瘤、抗氧化、抗病毒、抗菌和抗炎等活性上,多花黄精多糖的药理活性、作用机制及多糖的提取方法如表3所示。其中有些研究进一步对多花黄精提取物抗氧化,降血糖活性[35]和抗疲劳活性[36-37]提供了物质基础。

表3 多花黄精多糖的药理作用

3 甾体皂苷

3.1 含 量

甾体皂苷类是黄精属植物的特征性成分,也是主要活性成分之一,目前对该类成分的文献报道多集中于黄精和滇黄精,对多花黄精中甾体皂苷类成分的研究不多,根据对多花黄精的总皂苷研究,发现不同产地多花黄精中的皂苷含量差别很大,最低的只有0.003%,最高的高达5.01%[7],详见表4所示。

表4 不同产地多花黄精总皂苷含量[6]

多花黄精根、茎、花和叶等不同部位均含有皂苷,但含量不同,不同产地含量差别大。皂苷含量跟龄节也有关系,详见表5。不同生境下多花黄精中的皂苷含量也不相同,如表6所示。锥栗林生境下多花黄精皂苷含量高达8.50%,显著高于其他生境下。此外,龄节长,皂苷含量高。

表5 不同产地不同部位多花黄精总皂苷含量

表6 不同生境下多花黄精总皂苷含量

3.2 甾体皂苷单体

多花黄精总皂苷可以增强大鼠免疫功能[38],对不可预见性应激抑郁大鼠有缓解作用[39]。对多花黄精总甾体皂苷的分离纯化的研究不多,目前共从多花黄精中分离得到8个皂苷,如表7所示其部分结构如图1所示。薯蓣皂苷有止咳、祛痰、脱敏、消炎作用,可用于气管炎的治疗。由薯蓣皂苷等8种甾体皂苷制成的地奥心血康胶囊对冠心病、心绞痛发作疗效显著。

图1 多花黄精中部分甾体皂苷化合物结构

(25R,S)spirostan-5-en-12-one-3-O-D-glucopyranosyl-(1→2)-O-[β-D-xylopyranosyl (1→3)]-O-β-D-glucopy-ranosyl (1→ 4)-β-D- galactopyranoside

表7 多花黄精中分离得到的甾体皂苷

(25R,S)spirostan-5-en-12-one-3-O-D-glucopyranosyl-(1→2)-O-[β-D-xylopyranosyl(1→3)]-O-β-Dglucopyranosyl(1→4)-β-D-galactopyranoside

4 黄 酮

4.1 含 量

黄酮类化合物能有效清除自由基,减少对细胞造成的损伤,并参与调节体内氧化-抗氧化平衡,有效防止某些氧化相关慢性疾病。当前对多花黄精的黄酮研究较多,但主要集中在含量测定和提取工艺优化,多花黄精根茎的总黄酮含量详见表8。

表8 不同产地多花黄精总黄酮含量

多黄黄精黄酮含量除与产地相关性很大外,不同生境下黄酮含量也不相同,而且与龄节也有关系,如表9所示。陈怡等[8]研究了贵州六枝地区人工栽培多花黄精不同龄节药材黄酮的含量,发现随年限的增长,多花黄精根茎的黄酮含量先升高后降低,2年龄节含量最高,为1.91%;5年龄节含量最低,仅为0.66%。多花黄精不同部位均含有黄酮,但含量不同,叶子含量显著高于其他部位,详见表10。

表9 不同生境下多花黄精总黄酮含量

表10 不同产地不同部位多花黄精总黄酮含量

4.2 总黄酮的提取

对多花黄精总黄酮提取研究如表11所示,总黄酮得率范围从0.04%到1.25%,差别很大,可能与提取方法、测定方法、产地、种植方式、生长期等有关,总体而言,大多数多花黄精总黄酮含量占药材干重千分之一以上,郑小江等[42]测试发现湖北恩施多花黄精总黄酮的含量高达5.75%,得出多花黄精总黄酮含量丰富。

4.3 黄酮单体

多花黄精中发现了一些黄酮类化合物,结构式如图2,具体官能团见表12,这些黄酮类化合物所得量均很少,且主要为高异黄酮类化合物。黄酮类化合物具有较多的酚羟基,可通过抗脂质过氧化、清除活性自由基等起到抗氧化作用。多花黄精的地上部分还发现了常见的黄酮山奈酚[47],山奈酚具有抗菌、抗病毒、抗炎、止咳祛痰等作用。对多种肿瘤细胞增殖具有良好的抑制作用[48]。

表12 多花黄精中的黄酮类化合物

5 生物碱

生物碱多具生物活性,常为许多药用植物的有效成分,一直是天然药物化学的研究热点。多花黄精中生物碱含量较低,目前共分离得到13种生物碱类化合物,见表13。部分化学结构式见图3。黄精碱A有一定的滋阴作用[54],黄精碱N1-N5这5个生物碱均有一定的降血糖和抗炎活性。一些生物碱对多种肿瘤细胞增殖具有良好的抑制作用。

图3 多花黄精中部分生物碱化学结构

表13 多花黄精分离得到的生物碱

6 苯丙素类

多花黄精中还发现一些苯丙素类化合物,见表14和图4所示,这些苯丙素类化合物多具有较好的生物活性,如反式-对羟基桂皮酸和反式对羟基桂皮酸甲酯具有良好的抗菌活性,咖啡酸具有止血、缓解白细胞减少,血小板减少等功效。丁香脂素具有抗氧化,抗抑郁,抗胃溃疡,抗炎,促进神经元生长,刺激T细胞和B细胞的增殖等作用。皮树脂醇可明显降低氧糖剥夺下血脑屏障的通透性,具有显著降低大脑中动脉阻塞下脑梗死体积的作用。

图4 多花黄精中部分苯丙素化学结构

表14 多花黄精分离得到的苯丙素类化合物

7 结论和展望

7.1 结 论

多花黄精具有降血糖、抗疲劳、提高免疫力、抗肿瘤、抗菌、抗病毒、治疗骨质疏松症、抗凝血和抗抑郁等多种生物活性,其主要功效成分为多糖、皂苷、黄酮和生物碱等。不同产地、不同龄节、不同生境的多花黄精其总多糖、总皂苷和总黄酮含量差异明显,地上部分也存在总多糖、总皂苷、总黄酮和苯丙素等功效成分。多花黄精既有千百年来不断被验证的功效,又有食品的安全性,加强对其功效成分及其作用机制研究,加大其地上部分资源的开发利用,从而加快功效成分明确的多花黄精大健康产品的研发,必将有力推进健康中国战略。

7.2 展 望

多花黄精当前研究主要集中在黄精多糖上,我国药典将其含量作为评价黄精质量的唯一指标,多花黄精的药理作用研究也主要集中于黄精多糖的药理作用方面。但对黄精多糖的具体成分研究和作用机制研究均不够深入。今后应进一步深入研究多花黄精多糖中具体的多糖成分和药理活性,以及其作用机制,明确构效关系,并以此为依据,开发出功效明确、成分清楚的大健康产品,有效缓解当前多花黄精根直接食用其药用部位根的初级利用现状,高效利用多花黄精资源。

对多花黄精总多糖、总皂苷和总黄酮有一些研究,但大多局限在不同产地、不同龄节、不同生境下含量的差异比较,而缺乏差异原因的深入分析。对这些黄精总多糖、总皂苷和总黄酮的具体成分研究也不够,从中发现的化合物不多。今后应明确多花黄精功效成分差异的原因,因地制宜,种植出有特定功能和地方特色的多花黄精,同时进一步加深多花黄精化学成分的研究,尽可能明确多花黄精的物质基础。

多花黄精目前市场需求极大,但不管是食用还是药用,目前只有根部被利用,地上部分茎叶则被当作废物丢弃,造成了巨大的资源浪费。而传统药食两用的人参也是以其根部入药,现在研究从人参茎叶中也发现人参皂苷活性物质,能一定程度上代替根部入药,可部分解决人参药材紧缺的问题。而且当前研究也已发现多花黄精地上部分也存在多糖、黄酮、生物碱和苯丙素等功效成分,今后应加强对多花黄精地上部分进行相关研发,有效提高多花黄精的综合利用价值。