人參皂苷在人參藥食同源應(yīng)用中的研究進(jìn)展

李陽，王昕，張珈寧

（吉林大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，吉林長春130025）

人參皂苷在人參藥食同源應(yīng)用中的研究進(jìn)展

李陽，王昕*，張珈寧

（吉林大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，吉林長春130025）

探索目前最適于人參皂苷工業(yè)化生產(chǎn)的提取方法和能夠有效改善人參皂苷不良性質(zhì)的物質(zhì)為目的，綜述了人參皂苷的提取方法和不良性質(zhì)改善方法的研究進(jìn)展，指出了其研究和生產(chǎn)中存在的一些問題，為人參藥食同源的研究和應(yīng)用提供了參考。

藥食同源；人參皂苷；提取；苦味；溶解性；穩(wěn)定性

衛(wèi)生部于2011年批準(zhǔn)吉林省開展人參“藥食同源”試點(diǎn)工作，并于2012年9月4日發(fā)布公告，批準(zhǔn)人工種植的人參為新資源食品［1］。實(shí)現(xiàn)藥食同源極大地拓寬了人參的消費(fèi)市場，使其在食品、保健品、化妝品等新領(lǐng)域呈現(xiàn)出廣闊的前景。人參的化學(xué)組成復(fù)雜，其主要功能性成分為人參皂苷，還含有多糖、醇類、生物堿、揮發(fā)油、多肽、氨基酸、維生素、有機(jī)酸、脂肪酸和微量元素等多種成分。到目前為止，從人參、西洋參分離鑒定出的人參皂苷分別達(dá)到50余種和60余種，每種人參皂苷所表現(xiàn)出的生理活性都獨(dú)具特色［2］。人參皂苷有調(diào)節(jié)神經(jīng)中樞系統(tǒng)和心腦血管系統(tǒng)、緩解缺血狀態(tài)、增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤、抗疲勞、抗衰老、抗病毒、抗氧化、抗肝損傷、降血糖、增強(qiáng)機(jī)體適應(yīng)性、提高性功能、保護(hù)骨骼和美容等多種功效［3-8］。

人參藥食同源在研究和應(yīng)用中的關(guān)鍵問題是如何提高人參皂苷的提取率和生物利用率。所以開發(fā)人參藥食同源產(chǎn)品要從提取方法上入手，并通過一定的方法改善人參皂苷的風(fēng)味、溶解性和穩(wěn)定性，以適應(yīng)消費(fèi)者的需求，利于人體吸收利用，同時獲得可觀的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1人參皂苷的提取方法

人參皂苷的傳統(tǒng)提取方法有水煎法、浸漬法、醇回流法等。隨著科技的進(jìn)步，近年來研究發(fā)現(xiàn)了多種新的提取方法，包括超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、超臨界CO2流體萃取法、超高壓輔助提取法等。每種提取方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，關(guān)鍵是通過綜合評價(jià)找到最適合工業(yè)化生產(chǎn)的提取方法。

1.1提取方法

1.1.1水煎法

根據(jù)人參皂苷可溶于水，易溶于熱水的性質(zhì)，可以用水煎煮法提取。張崇禧等［9］采用水煎法提取人參皂苷，工藝參數(shù)為：8倍量的水浸泡人參根粗粉12 h，100℃煎煮3次，所得人參皂苷含量為4.13%。

1.1.2浸漬法

浸漬法是將人參粉末加入容器中，用適當(dāng)?shù)娜軇┦谷藚⒅杏行С煞秩艹龅姆椒ā埓杭t等［10］通過正交試驗(yàn)優(yōu)選出浸漬法提取人參皂苷的最佳工藝條件，最佳工藝參數(shù)是采用浸提溫度60℃，時間2 h，溶劑量為浸提物的10倍，總皂苷的得率最高達(dá)8.33%。

1.1.3醇回流法

人參皂苷在甲醇或乙醇溶液中易溶解，可采用醇回流法提取。桂雙英等［11］通過正交試驗(yàn)優(yōu)化乙醇回流法提取人參總皂苷的工藝，并利用大孔吸附樹脂分離方法，以比色法測定了提取物中人參總皂苷的含量及浸膏得率，最佳提取工藝為：60%乙醇溶液，8倍量，提取3次，每次4 h，總皂苷得率8.82%。陳光宇等［12］采用醇回流法從三七藥粉中提取皂苷，最佳工藝條件為：用10倍藥材量的濃度為50%的乙醇浸泡藥粉30 min，水浴回流30 min，所得3種皂苷總和為33.10 mg/g。

1.1.4超聲波輔助提取法

超聲波產(chǎn)生的高加速度、劇烈震動、強(qiáng)烈空化效應(yīng)和攪拌作用加速溶劑滲入藥材中，促使皂苷溶解。季曉暉等［13］通過設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，采用超聲波輔助提取法提取西洋參莖葉中的人參皂苷Re，最佳提取條件為：超聲波頻率為45 kHz、提取溫度為45℃、時間為60 min、料液比為1∶20，人參皂苷Re提取率達(dá)2.77%。金達(dá)明等［14］將中心組合設(shè)計(jì)與響應(yīng)面分析相結(jié)合，超聲提取人參總皂苷，最佳工藝參數(shù)為：提取時間108 min，溶媒比26 mL/g，乙醇濃度64%，提取率達(dá)5.23%。

1.1.5微波輔助提取法

微波輔助提取人參皂苷是利用其穿透人參細(xì)胞組織內(nèi)部使之吸收微波能量，并轉(zhuǎn)化為熱能，短時間內(nèi)部分子極化迅速升溫，達(dá)到提取效果。孫聰?shù)龋?5］設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)優(yōu)化微波輔助提取人參總皂苷，最佳工藝條件為固液比1∶12、乙醇濃度70%、提取4次，每次5 min，皂苷得率4.18%。Joong-Ho Kwon等［16］利用微波輔助提取法，在微波功率300 W、乙醇濃度80%、提取4次、每次30 s的條件下提取人參皂苷，總皂苷得率為3.63%。

1.1.6超臨界CO2流體萃取法

超臨界CO2流體萃取法是近些年發(fā)展起來的一種高新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)天然產(chǎn)物中有效成分的分離、提取和純化。姜曉晴等［17］利用超臨界CO2萃取法從人參總次苷中提取出人參皂苷Rh1和Rh2，最佳萃取條件為：10 mL乙酸乙酯作為固態(tài)夾帶劑、290 mL乙酸乙酯作為動態(tài)夾帶劑，壓力30 MPa，溫度45℃，時間3 h，此條件下的人參皂苷Rh1和Rh2的得率分別為7.33%和14.69%。Jeffery A.Wood等［18］以甲醇和二甲基亞砜作為改良劑，采用超臨界CO2流體萃取法從西洋參的根中提取人參皂苷，提取溫度為110℃，每克人參中需添加4.1 g改良劑，能夠得到90%的人參總皂苷。

1.1.7超高壓輔助提取法

超高壓輔助提取技術(shù)是一種全新的天然產(chǎn)物有效成分提取技術(shù)，它是利用100 MPa以上的流體靜壓力作用于料液上，保壓一段時間，然后迅速卸壓，進(jìn)行分離純化，達(dá)到提取的目的。張守勤等［19］采用超高壓輔助提取法，提取溶劑為50%乙醇，固液比為1∶75，提取壓力為500 MPa，提取時間2 min，可使人參皂苷的得率高達(dá)7.76%。陳瑞戰(zhàn)等［20］利用超高壓輔助提取法提取人參總皂苷，提取壓力為200 MPa，時間為5 min，溫度為60℃，乙醇濃度為70%，固液比為1∶50，人參總皂苷得率為4.46%。朱玲英等［21］用超高壓處理鮮人參，不但起到殺菌防霉的作用，而且與處理前相比，提取物中12種人參皂苷和總皂苷的含量明顯提高。

1.2提取方法優(yōu)缺點(diǎn)對比

人參皂苷的提取方法紛繁多樣，每種方法的技術(shù)水平和工藝參數(shù)都參差不齊，因此本文對7種提取方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比，見表1。

表1　人參皂苷提取方法的優(yōu)缺點(diǎn)對比Table 1The comparision of the advantages and disadvantages of different extraction methods

2人參皂苷不良性質(zhì)的改善方法

人參皂苷苦味重、水溶性差、穩(wěn)定性不高的性質(zhì)會影響其感官評價(jià)和生物利用率。因此，在開發(fā)人參藥食同源產(chǎn)品時應(yīng)重點(diǎn)研究人參皂苷的苦味、溶解性和穩(wěn)定性，使其不利于實(shí)際應(yīng)用的性質(zhì)得到改善。

2.1掩蔽苦味

人參總皂苷為黃白色或淡黃色無定形粉末，微臭，味苦［22］。人參總皂苷的苦味會帶來不良口感，所以應(yīng)采取一定措施將苦味掩蔽或去除。去除中草藥、水果、蔬菜等食品的苦味的方法有很多，其中β-環(huán)糊精包埋法應(yīng)用比較廣泛，因而可以將此方法應(yīng)用于人參總皂苷苦味的掩蔽。

β-環(huán)糊精是一類具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的大分子多糖，分子中心呈疏水性，外表面相對呈親水性。其溶解度低，易結(jié)晶、分離、提純，無毒性，易生物降解，生產(chǎn)成本低，在國外很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用［23］。β-環(huán)糊精具有掩蓋藥物不良?xì)馕?、增加藥物溶解度和溶出速率、提高藥物穩(wěn)定性、減小藥物的刺激性等作用。對于苦味，β-環(huán)糊精可有效增加苦味閾值，降低人對苦味的敏感度［24-25］。

施鈞瀚等［26］考察了β-環(huán)糊精對六種中藥的苦味的掩蔽效果。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：β-環(huán)糊精對多種苦味中藥有較好的掩味效果，而且其在改善藥物的口感方面比甜味劑有明顯優(yōu)勢。對于人參的苦味，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的β-環(huán)糊精與3%的β-環(huán)糊精的掩味效果差異顯著，β-環(huán)糊精用量越大，其掩蔽苦味的效果越好。

Lauren C.Tamamoto等［27］以定性定量地減少人參苦味為目的，通過添加一致性風(fēng)味、摻入苦味掩蔽劑、酶法改性、成分相互作用和絡(luò)合等實(shí)驗(yàn)研究，得出的結(jié)論為：γ-環(huán)糊精與β-環(huán)糊精的絡(luò)合試劑是最有潛力的人參苦味掩蔽劑；0.09 g γ-環(huán)糊精和0.09 g β-環(huán)糊精都可以顯著降低0.052 g/100 mL的人參溶液的苦味以及余味。

2.2改善溶解性

2.2.1影響因素

人參皂苷在甲醇或乙醇中易溶解，可溶于正丁醇、醋酸、乙酸乙酯，在水中溶解度很低，難溶于乙醚、石油醚、苯等極性小的有機(jī)溶劑。影響人參皂苷溶解度的因素有很多，如：溫度、pH、攪拌條件、助溶劑等。

文永盛等［28］通過在不同溫度下用正丁醇萃取人參皂苷，研究溫度對人參皂苷在正丁醇中溶解性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：不同的溫度范圍使得人參皂苷在正丁醇中的溶解度不同，所測得的人參皂苷含量也會有差異。溫度低于20℃就會對測定結(jié)果造成影響，低于10℃時所測定含量會成數(shù)量級減少。

郭少三等［29］在不同溫度、pH、攪拌時間和潛溶劑條件下，分別于水溶液中溶解人參莖葉皂苷和單體皂苷Rb1、Rg1、Re，利用分光光度法測定人參皂苷的溶解量。研究發(fā)現(xiàn)：pH在6～8范圍內(nèi)，人參莖葉總皂苷、Rb1、Rg1的溶解量隨pH的降低而增加；Re的溶解量在pH=7時最大。在溫度范圍為5℃～35℃內(nèi)，人參皂苷的溶解量均隨溫度的升高而增加。適當(dāng)延長攪拌時間可增加人參皂苷的溶解量。乙醇和丙二醇都能增加人參皂苷的溶解量，二者聯(lián)用的助溶效果最好，乙醇次之，丙二醇最差。二甲基亞砜能稍微增加人參皂苷Re的溶解量，但會降低人參莖葉皂苷、Rb1、Rg1的溶解量。

2.2.2助溶方法

人參皂苷的低水溶性，使其生物利用率降低，同時也限制了劑型設(shè)計(jì)。因此，必須采用一些方法來解決人參皂苷的溶解度問題。

林東海等［30］采用相溶解度法、薄層色譜法、紅外光譜法、核磁共振法研究了人參皂苷Rg3與羥丙基-β-環(huán)糊精在水溶液中的包合作用、包合比及包合過程中的熱力學(xué)參數(shù)的變化。研究結(jié)果表明：人參皂苷Rg3可與羥丙基-β-環(huán)糊精在水溶液中自發(fā)形成1∶1摩爾比可溶性包合物，從而使其溶解度增加；在水中幾乎不溶的人參皂苷Rg3被制備成包合物后，其溶解度增加到5 mg/mL。

張蓓等［31］采用薄層色譜法、差熱掃描法、紅外光譜法和相溶解度法研究了人參皂苷Rh2與羥丙基-β-環(huán)糊精的包合產(chǎn)物及包合過程中的熱力學(xué)參數(shù)的變化。研究發(fā)現(xiàn)：人參皂苷Rh2可與羥丙基-β-環(huán)糊精在水溶液中自發(fā)形成包合物，使其溶解度增加近80倍；適宜的溫度有利于包合過程的進(jìn)行。

繆菊連等［32］通過正交試驗(yàn)和單因素試驗(yàn)，考察了羥丙基-β-環(huán)糊精的濃度、溫度、攪拌時間以及pH對人參皂苷Rg1溶解度的影響。結(jié)果表明：羥丙基-β-環(huán)糊精質(zhì)量濃度為40%，溫度為40℃，攪拌時間為12 h，pH為7時，人參皂苷Rg1的溶解度可達(dá)到353.20 g/L。

繆菊連等［33］通過設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)比較了不同濃度的羥丙基-β-環(huán)糊精、泊洛沙姆、聚維酮和攪拌時間對人參皂苷Rg1的增溶效果。結(jié)果表明：羥丙基-β-環(huán)糊精的增溶效果最好，質(zhì)量分?jǐn)?shù)和攪拌時間分別為10%和12 h。

2.3提高穩(wěn)定性

人參皂苷具有吸濕性，且在一定條件下會發(fā)生降解。能夠影響人參皂苷穩(wěn)定性的因素包括：加熱溫度、加熱時間、壓力、pH、環(huán)境溫濕度、光照等。對人參皂苷進(jìn)行穩(wěn)定性試驗(yàn)研究，為其生產(chǎn)和貯藏條件的確定以及參類產(chǎn)品有效期的推算提供了參考。

宋磊等［34］采用高效液相色譜法測定人參皂苷Rb1在胃液和腸液pH下的含量，考察其穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果表明：人參皂苷Rb1在胃液pH下不穩(wěn)定，試驗(yàn)進(jìn)行30 min時發(fā)生降解，1 h后幾乎完全降解；在腸液pH下，可在8 h的考察時間內(nèi)保持穩(wěn)定。

王玉堂等［35］采用高效液相色譜-電噴霧質(zhì)譜聯(lián)用法測定人參提取液中的人參皂苷的含量，確定了人參皂苷發(fā)生降解的條件。結(jié)論為：隨著提取壓力的增加和提取時間的延長，提取液中的主要天然人參皂苷的含量逐漸下降，在微波輔助提取壓力為600 kPa，提取時間為10 min的條件下達(dá)到完全降解。

陳木洲等［36］探索了酸堿度對浸漬法提取人參皂苷的提取率和穩(wěn)定性的影響。研究表明：乙醇溶液pH為8.7時，人參皂苷Rg1和Re的提取率最高；在加速試驗(yàn)和常溫試驗(yàn)下，人參液體制劑在pH為5.8時穩(wěn)定性最好。

林龍飛等［37］研究了水煎煮法提取人參皂苷時加熱溫度、時間對人參莖葉水提液中人參皂苷含量的影響和皂苷的降解情況，并推算出水提液的有效期。研究結(jié)果為：人參莖葉水提液中的人參皂苷Rg1、Re的含量隨著加熱時間的延長和加熱溫度的升高而不斷下降。兩種人參皂苷在不同溫度下加熱12 h、100℃條件下降解最快，80℃次之，60℃條件下降解最慢。

鄭義等［38］采用比色法，以三七總皂苷的含量為指標(biāo)，對三七總皂苷β-環(huán)糊精的包合物和混合物分別進(jìn)行強(qiáng)光、高溫、高濕、恒溫加速試驗(yàn)，考察了三七總皂苷β-環(huán)糊精包合物的穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)論為：β-環(huán)糊精提高了三七總皂苷在光、熱、濕條件下的穩(wěn)定性，同時降低了其揮發(fā)性；包合物抗光解性、熱穩(wěn)定性、濕穩(wěn)定性都明顯優(yōu)于混合物。

2.4環(huán)糊精及其衍生物對人參皂苷的作用

總而言之，人參皂苷經(jīng)環(huán)糊精及其衍生物包埋后，可掩蔽自身的苦味，增加其溶解度，提高其在光、熱、濕條件下的穩(wěn)定性，有效地改善了人參皂苷的不良性質(zhì)。

3存在的問題

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和試驗(yàn)研究的進(jìn)行，人們對人參皂苷有了更加深入的了解和日趨廣泛的應(yīng)用。但是，在人參皂苷的科研和應(yīng)用領(lǐng)域還存在著一些不可忽視的問題：

1）人參皂苷的提取純化技術(shù)雖然在逐漸革新中，但是比較先進(jìn)的提取方法由于成本、設(shè)備、安全等問題并不適合工業(yè)化生產(chǎn)，目前人參皂苷的工業(yè)化生產(chǎn)依然存在提取率低、純度低、生產(chǎn)效率低、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等問題。

2）對于有關(guān)人參皂苷應(yīng)用的一些性質(zhì)，如感官性質(zhì)、水溶性、穩(wěn)定性等，近些年研究報(bào)道相對較少。這使得實(shí)際應(yīng)用時缺乏理論依據(jù)的支撐，給人參藥食同源產(chǎn)品的開發(fā)增加了難度。

4結(jié)論與展望

結(jié)論：①環(huán)糊精及其衍生物在掩蔽人參皂苷苦味、改善其溶解度和提高其穩(wěn)定性等方面具有良好效果，建議加以合理地利用和推廣。②就目前而言，超高壓輔助提取法相對其他提取方法更適用于人參皂苷的工業(yè)化生產(chǎn)。

綜上所述，人參藥食同源的研究和應(yīng)用對人參產(chǎn)品的開發(fā)具有重要意義。應(yīng)該加強(qiáng)人參皂苷的研究工作，為其實(shí)際應(yīng)用提供強(qiáng)有力的支撐。同時，需要不斷革新技術(shù)，探索更加高效率、低成本的方法，實(shí)現(xiàn)人參皂苷的分離提取和精制純化，并將之投放工業(yè)化生產(chǎn)，以滿足科學(xué)研究、醫(yī)療保健的需要。相信在廣大科研工作者和企業(yè)生產(chǎn)者的共同努力下，人參將會以全新的面貌造福于人類和社會。

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The Research Progress of Ginsenosides in Homology of Medicine and Food of Ginseng Applications

LI Yang，WANG Xin*，ZHANG Jia-ning
（School of Biological and Agricultural Engineering，Jilin University，Changchun 130025，Jilin，China）

For the purposes of exploring the most suitable extraction method of ginsenosides for industrial production currently and the substances which can effectively improve the bad properties of ginsenosides，the research progress of extraction methods and improvement methods of bad properties of ginsenosides were reviewed，and some problems that exist in the research and production were pointed out.This paper provided some

for the study and application in homology of medicine and food of ginseng.

homology of medicine and food；ginsenosides；extraction；bitterness；solubility；stability

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.15.039

2014-04-11

李陽（1990—），男（漢），在讀碩士生，研究方向：食品保藏。

王昕（1970—），女（漢），教授，從事食品保藏與加工的研究。