人參主要化學成分及皂苷提取方法研究進展

王世倫，金 鍵

（集安人參研究所·吉林集安·134200）

人參是傳統(tǒng)名貴的中藥，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，列為上品，歷代本草均有記載。人參具有“主補五臟、安精神、定魂魄、止驚悸、除邪氣、明目、開心益智、久服輕身延年”之功效，千百年來已被世人矚目。人參含有多種有效活性成分，如皂苷、揮發(fā)油、糖類和多肽等[1]。經(jīng)過人們長期的探索研究和臨床應用的積累，人參的成分和功效也越來越清晰。通過查閱梳理近幾年國內(nèi)外人參相關(guān)文獻，針對其主要化學成分皂苷、多糖、揮發(fā)油等展開綜述，并綜述了人參皂苷傳統(tǒng)和現(xiàn)代提取方法。

1 人參主要成分研究現(xiàn)狀

1.1 人參皂苷成分

參中的主要活性成分是人參皂苷，人參中的皂苷類成分在抗腫瘤、抗衰老、抗心律失常、抑制細胞凋亡、降糖降脂、改善學習記憶、增強性功能和免疫功能等方面均有很好的作用。人參皂苷是由糖和苷元相連而成的糖苷類化合物，人參皂苷屬三萜類皂苷，是人參的主要有效物質(zhì)，約占3%～6%，有達瑪烷型四環(huán)三萜類皂苷和齊墩果烷型五環(huán)三萜皂苷。人參皂苷大多數(shù)為達瑪烷型，根據(jù)皂苷元不同，達瑪烷型皂苷可分為兩類， 原人參二醇型：Ra1、Ra2、Ra3、Rb1、Rb 2、Rb3、Rs1、Rs 2、Rg3、Rd、Rh2、Rc 等； 原人參三醇型：Re、Rf、Rg1、Rg2、Rh1、三七皂苷 R1、三七皂苷 R4 等。

1.2 人參非皂苷成分

包括多糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)類、糖類、維生素類、有機酸類、微量元素類、黃酮類及多肽類等活性成分。

各種人參皂苷間的苷元、糖基的數(shù)目、種類以及糖苷鍵的位置存在差異，顯示出的性質(zhì)和藥理活性也有較大差異[2～3]。

1.2.1 多糖類

根據(jù)其單糖組成不同，人參多糖主要被分為中性糖和酸性果膠兩大類。中性糖包括葡聚糖、阿拉伯半乳聚糖(AG)等。酸性果膠常為雜多糖，富含半乳糖醛酸(Gal A)[4]。

1.2.2 蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)是一類重要的高分子化合物，存在于所有動物和植物的各種組織、細胞中，是生命存在的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。近年來的研究發(fā)現(xiàn)植物中的某些蛋白質(zhì)具有較好的藥理活性。蛋白質(zhì)在催化生命體內(nèi)各種反應進行、調(diào)節(jié)代謝、抵御外來物質(zhì)入侵及控制遺傳信息等方面都起著至關(guān)重要的作用。

1.2.3 有機酸

常見有機酸有檸檬酸、異檸檬酸、延胡索酸、馬來酸、蘋果酸、丙酮酸、琥珀酸、酒石酸、水楊酸、香草酸、對羥基肉桂酸等。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)中藥中部分有機酸亦有生物活性，或?qū)⒊蔀榻窈笾兴幯芯康囊粋€方向。

1.2.4 揮發(fā)油

揮發(fā)油含量較低，大約占0.1%～0.5%。其主要化學成分為烷烴類、酯類、烯類等，其中倍半萜烯約占人參揮發(fā)油的40%，含氧化合物及長鏈烷烴類次之[5]。

1.2.5 無機成分

隨著醫(yī)學的發(fā)展，中藥中的無機成分，也越來越受到人們的重視。據(jù)文獻報道，中藥材中無機成分的含量與其功效有密切關(guān)系臨床研究發(fā)現(xiàn)，很多疾病都會引起患者體內(nèi)微量元素的變化。眾多研究表明，中藥對于微量元素失衡的疾病具有調(diào)節(jié)作用。人參作為名貴中藥其無機元素含量及種類也應給以足夠的重視。

1.3 有害成分

人參生長周期長，易遭病害、蟲害及鼠害的危害，從而使產(chǎn)量減低，使參農(nóng)遭受損失。但現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，使許多問題得以解決。例如，農(nóng)藥的發(fā)明使病蟲害的危害降低了許多、化肥的發(fā)明使高產(chǎn)得以實現(xiàn)，然而正是這些發(fā)明也帶來了諸如農(nóng)藥殘留、重金屬超標等一些列問題，特別是一些難以降解的農(nóng)藥，都嚴重制約著我國人參產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，對人參中有害物質(zhì)的測定也成為其質(zhì)量評價的重要部分，數(shù)版中國藥典，都對農(nóng)藥殘留測定方法做了記述。黃曉會等研究建立了人參中有機氯農(nóng)藥多殘留分析方法。李愛蓮等對人參、西洋參中有機氯農(nóng)藥殘留量進行了快速檢測。王明芝比較了同一樣品主根和須根農(nóng)殘含量。沈曉君等檢測了人參等吉林道地藥材的重金屬。

2 人參皂苷提取方法研究進展

2.1 傳統(tǒng)的提取方法

2.1.1 煎煮法

煎煮法主要是以水作為提取溶劑，將藥物加熱煮沸一定的時間而得到煎煮液，需要重復進行多次，主要用來提取中草藥中水溶性較好的組分，適用于有效成分能溶于水且對加熱不敏感的藥材，是中草藥組分提取中最早最常用的提取方法之一。

陳阿麗等以人參皂苷 Rb1、Re、Rg1的提取率為考察指標，采用正交試驗法優(yōu)選人參的煎煮提取條件，結(jié)果表明：以人參質(zhì)量8倍量的水煎煮2次，每次1h的提取方法，人參皂苷提取率最高[6]。

2.1.2 浸漬法

浸漬法是在常溫或加熱的條件下，依照相似相溶原理，用溶劑浸泡藥材而使藥材中的有效成分浸出，達到提取的目的。

張春紅等采用提取溫度60℃ 、浸提時間2 h、溶劑量為浸提物10倍量的浸漬法提取人參皂苷，總皂苷的最高得率達8．33%[7]。孫光芝等通過考察溶劑倍數(shù)、提取時間、提取次數(shù)和溶劑的體積分數(shù)對丙二?；藚⒃碥仗崛÷实挠绊?，確定了最佳提取工藝[8]。

2.1.3 回流法

回流法以有機溶劑為提取溶劑，先通過對藥材加熱浸提使其中的揮發(fā)性溶劑餾出，再通過冷凝重新回到浸出器中繼續(xù)循環(huán)浸提，直至有效成分浸提完全。目前實驗室提取人參皂苷的傳統(tǒng)回流操作是在(75±1)℃條件下，用80% 甲醇回流3 h并重復4次。閆光軍等以人參皂苷 Rg1、人參皂苷Re總量為指標，通過幾種工藝的比較及綜合分析表明，回流提取工藝效果最佳[9]。

張玲等對不同提取工藝對人參有效成分含量的影響進行了研究，并確定了回流提取法的最佳提取工藝條件[10]。郝少君等以人參皂苷含量為評價指標，采用正交試驗法，優(yōu)選了最佳提取工藝[11]。Kim等以二醇型和三醇型皂苷的提取為指標，優(yōu)選了乙醇回流法的最佳工藝[12]。

2.1.4 索氏提取法

索氏提取法又稱為連續(xù)提取法，此方法主要應用溶劑回流裝置和虹吸原理，將生藥材中的有效成分提取出來，多應用索氏提取器完成。這一提取過程中影響人參皂苷提取效率的因素包括溶劑類型、溶劑量與生藥比、提取溫度等。不同實驗小組根據(jù)實驗需要分別對不同參數(shù)進行了優(yōu)化和應用，如提取試劑包括甲醇和 70% 乙醇，提取溫度 60℃、80℃、90℃均被應用于人參皂苷的提取實驗中[13～15]。

2.2 人參皂苷現(xiàn)代提取方法

2.2.1 微波提取法

微波技術(shù)應用到中藥有效成分的提取中以后，使有效成分的提取效率顯著增加，而且避免了因長時間加熱而導致的各種問題，同時由于微波對化合物的作用特點，如斷裂較弱的化學鍵、化學鍵重組導致化合物結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，所以該方法對制備稀有皂苷也具有一定優(yōu)勢[16]，最為重要的是微波提取人參皂苷的提率高、耗能低、時間短、更環(huán)保[17]。對于人參皂苷的微波提取參數(shù)，李婭麗通過單因素實驗和響應曲面優(yōu)化實驗獲得了較好的實驗參數(shù)，具體如下：液固比40：1，提取時間4 min，微波溫度60℃，乙醇濃度55%，微波功率500 W，在此條件下人參皂苷平均提取率達到12.71%，與理論最大得率 12.75% 接近[18～19]。

2.2.2 超聲波提取法

超聲提取法主要是將超聲所產(chǎn)生的空化、震動、攪拌等效應應用于藥物提取中，使有效成分的提取更為快捷和高效。人參皂苷提取工藝比較研究表明：超聲輔助提取方法較傳統(tǒng)的回流提取速度更快，得率更高，提取條件：75%乙醇作為提取溶劑，料液比1：15，溫度 60 min，人參皂苷的得率為3.5674%[20]。研究人員還通過單因素實驗和正交實驗考察了超聲參數(shù)設(shè)置對人參皂苷Re提取的影響，研究結(jié)果認為：以甲醇為溶劑，液料比1：20，溫度為45℃的情況下，超聲頻率選用45kHz，提取時間60 min，人參皂苷Re提取效率最高[21]。

2.2.3 超高壓提取法

高壓或超高壓技術(shù)主要通過增加料液混合物的流體靜壓力，保持一段時間壓力后迅速撤壓，進行后續(xù)的提取步驟，能夠顯著地減少提取時間，提高有效成分的提取效率。

陳瑞戰(zhàn)等[22]應用正交試驗探討了超高壓提取人參皂苷的實驗參數(shù)，結(jié)果顯示超高壓提取人參皂苷的最佳提取工藝參數(shù)為：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，人參皂苷的得率可達7.76%。同時還有研究顯示，應用高壓或超高壓方法對新鮮人參生藥進行防霉處理后，也可以提高后期生藥提取中人參皂苷的浸出率[23]。

2.2.4 超臨界CO2流體萃取法

將壓力和溫度設(shè)定為高于CO2臨界值使其形成單一相態(tài)的超臨界流體，其密度與液體相似，但具有粘稠度低和擴散性強的特點，故而較一般液體的溶解能力強，應用于人參皂苷的提取中可以進行高效提取。

樊紅秀等通過單因素試驗探討研究了超臨界流體萃取法中萃取方式、萃取溫度、萃取時間、夾帶劑用量以及萃取次數(shù)對人參皂苷提取率的影響，獲得了較其他同類方法得率更好的實驗參數(shù)[24]。由于人參皂苷極性較大，所以在超臨界CO2流體中的溶解度較低，提取效率低于傳統(tǒng)的有機溶劑方法，但是該方法提取工藝簡單、不損壞生藥中的熱敏成分，同時提取殘余物環(huán)保無污染，這些特點是其他提取方法不能比擬的。

2.2.5 酶提取法

酶法提取人參皂苷主要利用酶解反應，生藥的組織分解，加速有效成分的釋放達到提取目的，并提高提取效率。該提取方法具有提取條件溫和、產(chǎn)物完整、轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染和成本低廉等特點。目前有多種酶用于人參皂苷的提取和制備。蝸牛酶、白腐菌漆酶、雙孢菇漆酶都被證實在適宜的條件下，能夠顯著提高常見人參皂苷的提取效率，同時也可以應用于稀有人參皂苷的制備過程，具有良好的人參皂苷工業(yè)化生產(chǎn)的應用前景[25～26]。

2.2.6 仿生提取法

生提取法主要通過體外模擬胃腸環(huán)境條件，基于藥物在機體內(nèi)的代謝原理分離人參皂苷。

陳新等[27]通過實驗研究比較了仿生提取法和傳統(tǒng)水提取法對人參皂苷的提取效率，實驗分別采用仿生溶媒和水作為提取溶劑，結(jié)果顯示仿生法人參總皂苷的提取率為61.31%，而水提法人參總皂苷的提取率為54.26%，仿生法對人參皂苷的提取效率顯著高于傳統(tǒng)水提法，并且該類方法提取的人參皂苷更有利于人體的吸收和利用。

3 討論與展望

人參活性成分的研究已有上百年的歷史，很多先進的分離純化和結(jié)構(gòu)分析技術(shù)，如 HPLC，GC，UPLC，MS，NMR，TOFMS等，都已經(jīng)應用到人參活性物質(zhì)的研究中去。吉林省是中國人參主要產(chǎn)區(qū)，近年來國內(nèi)外許多學者對其皂苷類化學成分及其藥理作用有比較多的研究，人參皂苷是人參中主要活性成分，目前它的全合成還未成功，仍需從人參根、莖、葉等部位提取以滿足需要。因此，對于某些含量較低、活性較強的單體皂苷的新藥開發(fā)還比較困難，這項工作有待于進一步研究。人參制品由于其顯著的功效越來越受到人們的重視，人參及其制品目前在世界上已達數(shù)百種之多，隨著人們保健需要，人參及其制品將有一個更大發(fā)展。