黃芪藥渣化學(xué)成分、藥理及應(yīng)用研究進(jìn)展

黃英 杜正彩 侯小濤 郝二偉 秦華珍 鄧家剛

摘要：黃芪在制藥、保健品等行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的藥渣大多被直接丟棄或簡單轉(zhuǎn)化為低附加值產(chǎn)品。黃芪使用量巨大，若通過合適途徑加以利用，其藥渣可變成寶貴的再生資源，在多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，尋找高效的轉(zhuǎn)化途徑對提升資源價值、減少環(huán)境污染、維持藥材種植及加工基地的生態(tài)平衡均有重要的意義。本文從化學(xué)成分、藥理作用、應(yīng)用研究方面，闡述黃芪藥渣醫(yī)療和經(jīng)濟(jì)價值，為其綜合開發(fā)利用提供參考。

關(guān)鍵詞：黃芪;藥渣;化學(xué)成分;藥理作用;再生資源;發(fā)酵;綜述

中圖分類號：R285??? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A??? 文章編號：1005-5304（2019）06-0140-05

Abstract： Most of Astragali Radix residues in the production process of pharmaceuticals， health products and other industries are directly discarded or simply converted into low value-added products. The use of Astragali Radix is huge. If it is utilized by suitable means， its residues can become a valuable renewable resource and have broad application prospects in many fields. Therefore， finding efficient conversion pathways is of great significance for enhancing the value of resources， reducing environmental pollution， and maintaining the ecological balance of medicinal planting and processing bases. This article described the medical and economic value of Astragali Radix residues from the aspects of chemical compositions， pharmacological action and application research， and provided references for its comprehensive development and utilization.

Keywords： Astragali Radix; residues; chemical compositions; pharmacological action; renewable resources; fermentation; review

中藥材在行業(yè)生產(chǎn)過程中形成的大量廢棄物己成為生態(tài)系統(tǒng)和可持續(xù)發(fā)展的重大問題，因此，尋找高效的轉(zhuǎn)化途徑有著重要的意義[1]。黃芪在臨床、制藥和保健等方面均有廣泛的應(yīng)用[2-4]，用于生產(chǎn)飲片、中成藥、提取物及其制劑[5]。研究表明，黃芪藥渣殘留大量有效成分和營養(yǎng)成分，這些成分具有增強機(jī)體免疫功能[6]、促進(jìn)機(jī)體代謝[7]、抗氧化[8]、調(diào)節(jié)激素[9]等作用，具有較高利用價值。黃芪藥渣具有十分廣闊的應(yīng)用前景，可用于輕化工、藥品、化妝品、動物飼料及飼料添加劑等領(lǐng)域[10-11]，但目前黃芪藥渣再利用相關(guān)報道較少。本文從化學(xué)成分、藥理作用、應(yīng)用研究方面，闡述黃芪藥渣醫(yī)療和經(jīng)濟(jì)價值，為其綜合開發(fā)利用提供參考。

1? 化學(xué)成分研究

有報道，黃芪藥渣的主要成分為纖維素和半纖維素，占藥渣總質(zhì)量的42.74%，同時含有大量可溶性糖（12.36%）和植物蛋白質(zhì)（8.92%），還含少量還原糖、脂肪、甘露醇、水分和粗灰分[12];主要有效成分為黃酮類、皂苷類、多糖類及氨基酸類化合物等[13]。

1.1? 多糖類

黃芪多糖是黃芪藥材主要有效成分之一，藥材經(jīng)提取后仍有部分黃芪多糖殘留，水解處理黃芪藥渣中的纖維素和半纖維素也可得到多糖。楊國輝等[14]選用內(nèi)切型-β-葡聚糖酶、外切型-β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶將黃芪藥渣中的纖維素酶解為小分子纖維素及纖維二糖等小分子糖類，得到黃芪多糖達(dá)38.71%。張英等[15-16]用纖維素酶和木聚糖酶處理黃芪藥渣，將藥渣中的纖維素和半纖維素分別降解為葡萄糖和木糖;此外，通過發(fā)酵法得到黃芪藥渣纖維素和半纖維素糖類水解物，包括葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖、木糖及纖維二糖。郝霞等[17]對黃芪藥渣中提取的粗阿拉伯木聚糖進(jìn)行分離純化，得到8種水溶性多糖組分。劉磊等[18]分析黃芪藥渣中的4種半纖維素組分，發(fā)現(xiàn)其中AX-I-1為雜多糖，包括鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖。

1.2? 黃酮類

黃芪總黃酮是黃芪重要的有效成分。馬宏軍[19]采用色質(zhì)聯(lián)機(jī)法分別定量分析黃芪和黃芪藥渣中的黃酮類物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)黃芪藥材所含的5種黃酮類物質(zhì)有3種出現(xiàn)在黃芪藥渣中：2-[4-羥基-3-甲氧亞芐基]-5-羥基-苯丙二氫呋喃-3-酮（coumaran-5-ol-3-one，2-[4- hydroxy-3-methoxybenzylidene]-），7-羥基-2-（4-甲氧基苯）-4H-1-苯吡喃-4-酮（4H-1-benzopyran-4-one，7- hydroxy-2-（4-methoxyphenyl）-），3，4-二羥基-3（3-羥基- 2，4-二甲氧基苯）-2H-苯吡喃-7醇（2H-1-benzopyran- 7-ol，3，4-dihydro-3-（3-hydroxy-2，4-dimethoxyphenyl）-），含量依次為50.2%、35.1%、27.1%。黃芪藥渣中還含有毛蕊異黃酮、芒柄花素等黃酮類成分[20-21]。

1.3? 皂苷類

皂苷類是黃芪藥材有效成分之一，其中黃芪甲苷是黃芪質(zhì)量檢定的指標(biāo)成分[22]，為一種三萜皂苷。研究表明，黃芪藥渣仍含有大量黃芪甲苷。黃亞非等[23]通過HPLC分別測定黃芪藥材和藥渣中黃芪甲苷含量，結(jié)果表明，黃芪甲苷在藥渣中的含量為藥材的72.08%。周萍等[24]采用高效液相色譜-蒸發(fā)光散射法測得黃芪藥渣中黃芪甲苷含量為0.74 mg/g。竺利紅等[25]測定黃芪藥渣不同發(fā)酵時間發(fā)酵液中黃芪甲苷含量，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵96 h得到的黃芪甲苷含量最高，達(dá)（0.57±0.027）%。

2? 藥理作用研究

黃芪藥渣及其發(fā)酵產(chǎn)物具有抗菌、抗炎、鎮(zhèn)痛、抗癌、抗氧化、增強免疫力、促生長等藥理作用。

2.1? 抑菌

朱振元等[26]研究黃芪藥渣蟲草發(fā)酵粉的抑菌作用，結(jié)果表明，黃芪藥渣蟲草發(fā)酵粉對沙門氏菌（G-）、金黃色葡萄球菌（G+）、枯草芽孢桿菌（G+）、大腸桿菌（G-）均具有抑制作用，作用強度依次降低;對部分真菌也具有抑菌效果，其中對曲霉Aspergillus spp.和青霉Penicillium spp.的抑制作用最強。竺利紅等[25]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪藥渣經(jīng)棘孢木霉發(fā)酵后，對變形桿菌、沙門氏桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均具有抑制作用。

2.2? 抗氧化

劉磊等[18]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪藥渣中多糖AX-I的各組分對超氧陰離子均具有清除作用。馬宏軍[19]研究表明，黃芪藥渣中的黃酮類成分可顯著提高金鯽魚肝臟內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）活性。閆先超[27]研究黃芪藥渣發(fā)酵制劑對青腳麻雞生長性能及部分血清生化指標(biāo)的影響，結(jié)果顯示，發(fā)酵黃芪藥渣發(fā)酵制劑可顯著增加雞血清總SOD含量。

2.3? 抗抑郁

陸明鳴等[28]采用靈芝菌發(fā)酵黃芪藥渣，并進(jìn)行開場實驗、懸尾試驗和強迫游泳實驗，發(fā)現(xiàn)芝芪菌質(zhì)水提物可顯著縮短懸尾和游泳不動時間，提示黃芪藥渣發(fā)酵物具有一定的抗抑郁作用。

2.4? 抗疲勞

陳玉勝等[29]采用芝芪菌質(zhì)水提物灌胃30 d后測定小鼠負(fù)重游泳持續(xù)時間、運動后血清尿素氮水平、肝糖原含量、血清乳酸脫氫酶活力及平均體質(zhì)量的增加量。結(jié)果顯示，芝芪菌質(zhì)水提物可使血清尿素氮水平顯著降低，其他各項指標(biāo)均顯著提高，提示黃芪藥渣發(fā)酵物具有抗疲勞作用。

2.5? 調(diào)節(jié)尿酸

陸潭等[30]用黃芪藥渣發(fā)酵產(chǎn)物對高尿酸血癥模型小鼠進(jìn)行試驗，考察黃芪藥渣發(fā)酵物抗高尿酸血癥活性，結(jié)果顯示，與模型對照組相比，給藥組小鼠血清尿酸、肌酐和尿素氮水平均顯著降低，而尿液尿酸、肌酐排泄量及尿酸排泄分?jǐn)?shù)顯著提高，提示黃芪藥渣發(fā)酵產(chǎn)物具有抗高尿酸血癥的作用，可能是通過促進(jìn)尿液中尿酸的排泄實現(xiàn)的。

2.6? 增強免疫力、促生長

黃芪藥渣對白羽野鴨有增強免疫力、促進(jìn)生長的作用。張瑞等[31]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪藥渣可明顯增加白羽野鴨體質(zhì)量，其中高劑量組可顯著增加白羽野鴨免疫器官質(zhì)量。張登輝[32]發(fā)現(xiàn)，添加5%黃芪藥渣的基礎(chǔ)日糧可顯著提高肉雞日糧中粗蛋白質(zhì)的表觀代謝率。吳華等[33-34]用肉雞進(jìn)行了類似研究，結(jié)果表明，黃芪藥渣可提高肉雞生產(chǎn)性能，表現(xiàn)為顯著提高肉雞的日增重、降低料肉比，飼糧中粗蛋白質(zhì)的表觀代謝率顯著提高，粗脂肪的表觀代謝率降低，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)黃芪藥渣能提高雞肉的品質(zhì)，減少雞肉的水分含量，增強雞肉的系水力，降低雞肉中脂肪含量而提高瘦肉率。霍光明等[35]用靈芝菌發(fā)酵黃芪藥渣所得的芝芪菌質(zhì)多糖喂養(yǎng)肉雞，使肉雞的全期平均增重、料肉比均顯著提高;在結(jié)合疫苗使用情況下，實驗組新城疫抗體滴度、血清α-干擾素含量均顯著高于對照組;芝芪菌質(zhì)多糖還能改善肉色、降低失水率;提示芝芪菌質(zhì)多糖能促進(jìn)肉雞生長，提高體免疫力，改善肉品質(zhì)。閆先超[27]研究黃芪藥渣發(fā)酵制劑對青腳麻雞生長性能及部分血清生化指標(biāo)的影響，各試驗組采食量和平均日增重均高于對照組，其中黃芪藥渣混合益生菌組的日增重效果最為顯著。

2.7? 調(diào)節(jié)血糖

黃芪藥渣發(fā)酵產(chǎn)物對血糖有調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn)，黃芪藥渣發(fā)酵產(chǎn)物富硒酵母通過降低空腹血糖和提高胰島素水平，同時提高白細(xì)胞計數(shù)、免疫球蛋白G、白細(xì)胞介素-2等免疫指標(biāo)，達(dá)到降低免疫力低下糖尿病模型動物血糖的作用[36]。

3? 應(yīng)用研究

黃芪藥渣因其有效成分含量較高，且資源豐富、成本相對低廉，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)。

3.1? 工業(yè)領(lǐng)域

在工業(yè)領(lǐng)域，黃芪藥渣可用于生產(chǎn)乙醇。張英等[15]研制出既能利用葡萄糖又能利用木糖的融合菌株，利用其轉(zhuǎn)化黃芪藥渣。黃芪藥渣經(jīng)纖維素酶和木聚糖酶處理后，所含纖維素和半纖維素被降解為葡萄糖和木糖，融合菌株能充分利用而產(chǎn)生乙醇。

3.2? 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，黃芪藥渣可用于制作有機(jī)肥、栽培真菌。研究表明，黃芪藥渣可做成生物有機(jī)肥種植油菜，肥效可達(dá)無機(jī)肥或市售生物有機(jī)肥水平，并有提高油菜籽品質(zhì)的作用[37]。采用溫控型堆肥罐系統(tǒng)，對黃芪藥渣進(jìn)行好氧堆肥化，所得的堆肥產(chǎn)品的有機(jī)質(zhì)和總養(yǎng)分（N+P2O5+K2O）含量均比現(xiàn)行有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)（NY525-2012）高28.5%，表明黃芪藥渣可用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料或做成土壤改良劑[38]。用黃芪藥渣作為雞腿菇栽培原料的主料，可提高其產(chǎn)量和生物學(xué)效率[39]。

3.3? 畜牧業(yè)領(lǐng)域

畜牧業(yè)為中藥藥渣的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，黃芪藥渣多用于制備禽、畜飼料或飼料添加劑，通常具有增強禽類免疫力、增產(chǎn)[31]、提高表觀代謝率[32]或改善肉質(zhì)[34]的作用。在飼料中添加黃芪藥渣飼養(yǎng)肉羊，可降低羊肉中致膻物質(zhì)的含量，有利于減輕膻味、改善羊肉風(fēng)味[40]。

3.4? 發(fā)酵工藝

在對黃芪藥渣再利用的研究過程中，尤其是將其用于禽、畜飼料或飼料添加劑的制備時，發(fā)現(xiàn)黃芪藥渣經(jīng)發(fā)酵后，具有更廣泛的藥理作用和更強的生物活性，因此，目前大多對黃芪藥渣發(fā)酵后再進(jìn)行應(yīng)用研究。對黃芪藥渣的發(fā)酵工藝研究主要從發(fā)酵菌種、發(fā)酵條件、氮源、接種量、發(fā)酵基質(zhì)等方面進(jìn)行探討，具體見表1。

4? 展望

目前，黃芪藥渣相關(guān)研究已取得初步進(jìn)展，其中對于已知的有效成分含量研究較多，對其藥理活性、生物活性等也進(jìn)行了探索。為使黃芪藥渣得到高效利用，工藝研究較多，并已得出相對成熟的工藝。研究的思路和方向較多元化，黃芪藥渣的應(yīng)用具有廣闊前景。

然而，黃芪藥渣相關(guān)基礎(chǔ)性研究仍欠缺。目前尚未見對黃芪藥渣進(jìn)行較系統(tǒng)的成分研究，難以確定藥渣再利用的研究方向，無法充分利用其價值。對黃芪藥渣相關(guān)活性研究較少，研究內(nèi)容較局限，限制了其利用。對于黃芪藥渣的工藝研究大多為發(fā)酵工藝研究，且研究方法均為傳統(tǒng)的同步發(fā)酵法，尚未升級到轉(zhuǎn)化效率更高的異步發(fā)酵技術(shù)[45]。今后對黃芪藥渣的研究可逐步完善基礎(chǔ)成分和活性的研究，再結(jié)合實際，尋找更高效的應(yīng)用模式，充分開發(fā)黃芪藥渣的價值;在工藝上，除現(xiàn)有發(fā)酵技術(shù)進(jìn)一步改良外，還可進(jìn)行化學(xué)、物理等轉(zhuǎn)化利用途徑，將新技術(shù)用于黃芪藥渣的工藝研究。

黃芪藥渣雖具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，但目前多屬于粗放低值資源化模式。應(yīng)轉(zhuǎn)變思路、改進(jìn)技術(shù)，使黃芪藥渣的利用價值或潛在利用價值得到有效挖掘和充分利用，上升到轉(zhuǎn)化增效資源化模式，甚至是精細(xì)高值資源化模式[46]。

此外，對于黃芪藥渣的研究過程中產(chǎn)生的新問題和藥渣應(yīng)用的安全問題也值得關(guān)注。黃芪藥渣多來源于中成藥的制藥生產(chǎn)廢棄物，不同配方、不同提取過程對黃芪藥渣的成分及活性的影響也不同[47]。對于某種來源藥渣的研究成果是否適用于其他來源的藥渣尚需要更多研究驗證;藥渣在生產(chǎn)過程中是否有毒性成分的累積，應(yīng)用的前期處理是否會產(chǎn)生有害物質(zhì)[48]，微生物發(fā)酵過程中未知成分對動物遺傳和環(huán)境的影響[49-50]等方面也需進(jìn)一步研究。

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（收稿日期：2018-06-14）

（修回日期：2018-08-03;編輯：向宇雁）