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玉竹多糖的研究进展



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玉竹多糖的研究进展
许丽丽1,2,展晓日1* ,曾昭武1,王淑玲1,谢 恬1*
(杭州师范大学 1. 生物医药与健康中心; 2. 材料与化学化工学院,浙江 杭州 310012)
摘要 玉竹多糖是玉竹的有效药用成分之一,具有免疫调节、降血糖、抗衰老等药理活性,本文对玉竹多糖的
提取分离、含量测定、结构分析、主要药理活性及其发展前景做了简要综述,以便为以后的学习和研究提供参考。
关键词 玉竹多糖; 提取分离;含量测定;结构分析; 药理活性
中图分类号: R284 /R285 文献标识码: A 文章编号: 1001-4454( 2011) 01-0154-04
收稿日期: 2010-09-21
基金项目:浙江省教育厅资助项目( Y201016990) ;杭州市市属高校重点实验室科技创新项目( 20100331T09)
作者简介:许丽丽( 1987-) ,女,硕士研究生,研究方向:中药活性成分提取及新药研究; Tel: 15158063140,E-mail: jiangangpipi@ 163. com。
* 通讯作者:展晓日,Tel: 0571-28861622,E-mail: cortex@ 163. com;谢恬,Tel: 0571-28861252,E-mail: tianxiehznu@ gmail. com。
玉竹又名葳蕤、女萎,为百合科植物玉竹 Polyg-
onatum odoratum ( Mill. ) Druce 的干燥根茎。性微
寒,味甘平,归肺、胃经。具有养阴润燥,生津止渴之
功。用于肺胃阴伤,燥热咳嗽,咽干口渴,内热消
渴〔1〕。现代药理学研究发现,玉竹有强心、升压作
用,能改善心肌缺血,有类似肾上腺皮质激素样作
用,并有降血脂和降血糖作用〔2〕。玉竹中含有多
糖、甾体皂苷、黄酮、生物碱、强心苷等多种成分。其
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DOI:10.13863/j.issn1001-4454.2011.01.048
中含量最高的玉竹多糖可能是其药理作用的主要有
效成分之一。本文对目前国内外有关玉竹多糖的提
取、分离纯化、含量测定、结构分析及药理作用研究
进行综述。
1 玉竹多糖的提取
一般中药提取过程大体可分为三步进行〔3〕: 1.
提取溶剂向药材内部渗透和扩散; 2. 药材内部有效
成分的溶解; 3. 内部有效成分向药材表面扩散和向
主体溶液的扩散。不同目的产物应依据其结构和性
质的不同,选择其提取方法。一般理想的浸提溶剂
应具备下述条件: 对有效成分溶解度大,破坏作用
小; 对杂质不溶解或溶解度很小; 来源广泛、价格低
廉、操作安全等。在对多糖类生物活性物质进行提
取时,通常是用水提醇沉〔4〕来进行的。玉竹多糖是
强极性的亲水性物质,而水价廉、易得、使用安全,对
天然产物的细胞有较强穿透能力。目前提取玉竹多
糖的方法有水提醇沉法、超声波提取法。
1. 1 水提醇沉法 玉竹多糖的水提醇沉法提取流
程大体如下:玉竹饮片→干燥→粉碎→浸提→过滤
→减压浓缩→乙醇沉淀→离心分离→沉淀物干燥→
玉竹多糖。
谢建军等以多糖提取率及多糖含量为观察指
标,以浸提时间、浸提温度、固液比、醇沉浓度为考察
因素,进行 L9 ( 3
4 ) 正交试验,并用苯酚-硫酸法对多
糖含量进行测定,得出玉竹多糖的最佳提取工艺为:
温度 90 ℃,固液比 1 ∶ 30,提取时间 3 h,醇沉浓度
90%,其中醇沉浓度是影响多糖提取率的最主要因
素,该组合下干燥成品多糖平均含量为 86. 02%。
此优化工艺可靠、提取率高〔5〕。
1. 2 超声波提取法 超声法提取多糖有较多的优
点,可以缩短提取时间,提高工作效率,节省溶剂,提
高有效成分的提取率,简化提取操作步骤。另外,超
声提取一般是在常温条件下进行,提取全过程无须
加热,避免了高温对有效成分的破坏。超声波破碎
过程是一个物理过程,浸提过程中无化学反应,可避
免因结构改变产生错误的结论。被浸提的生物活性
物质在一定时间内保持不变,生物活性不减,该法适
合于某些热敏成分的提取。因此超声技术已经广泛
应用于植物有效成分的提取〔6〕。
玉竹多糖超声提取工艺流程〔7〕: 干燥玉竹→破
碎→超声处理→热水浸提→过滤→旋转蒸发浓缩→
无水乙醇沉淀→离心分离→沉淀用无水乙醇、丙酮
反复洗涤→干燥→粗多糖。
黄艳萍等用正交试验法进行超声提取工艺的研
究,考察浸泡时间、加水量、超声时间及超声次数等
4 个因素对玉竹多糖提取效率的影响,最佳提取工
艺为 1 g 玉竹粗粉加入 60 mL 水浸泡 20 min,超声
提取 2 次,每次 20 min。该方法简单、快速、准确,为
从玉竹中提取多糖提供参考〔8〕。
2 玉竹多糖的含量测定
多糖的含量测定可分为两大类: 一类是直接测
定多糖本身,如高效液相色谱法和酶法;另一类是利
用组成多糖的单糖缩合反应而建立的方法,如苯酚-
硫酸法〔1〕、蒽酮-硫酸法〔9〕等。国内多采用硫酸-苯
酚比色法测总糖含量,此法简单、快速、灵敏度高、重
现性好,且无需多糖纯品和贵重仪器。蒽酮-硫酸比
色法测定多糖的含量,原理也是将多糖氧化成葡萄
糖,但蒽酮试剂见光易分解,因此,所用试剂最好现
用现配。葡萄糖浓度控制在 5. 0 ~ 25. 0 mg /L,此时
吸收度大小适中,方法可行。
林晓莲等对野生玉竹和栽培玉竹进行性状鉴别
和显微鉴别,采用紫外分光光度法测定了玉竹多糖,
野生玉竹的玉竹多糖含量要高于栽培玉竹〔10〕。
李钟等对不同产地、不同采收期的栽培玉竹以
及野生玉竹应用紫外分光光度法进行了玉竹多糖的
含量测定:湖南玉竹基地新邵 3 年生 10 月上旬产的
玉竹多糖含量最高,其野生品含量明显高于栽培品。
3 年生 10 月上旬为栽培玉竹的最佳采收时间〔11〕。
3 玉竹粗多糖的分离纯化
3. 1 玉竹多糖脱蛋白方法比较 植物粗提液中一
般都含有蛋白质,主要以游离态和结合态的形式存
在,将玉竹粗提液醇沉物加少量水完全溶解后分别
用 Sevag 法、TCA 法、酶法、酶-Sevag 法、酶-TCA 法
进行脱蛋白实验,并比较各种方法的效果〔12〕。酶法
脱蛋白的最佳用量为玉竹多糖样液体积的 0. 8%
( W/V) 。TCA的合理用量应为样液体积的 4% ( V /
V) ,并且酶法与 TCA 法相结合,既可以保证多糖含
量最高,多糖损失率较低,又可以达到较好的蛋白脱
除效果,是一种值得采纳的植物多糖的脱蛋白方法。
3. 2 大孔树脂吸附法 大孔树脂吸附纯化法是一
种常用的分离纯化方法,具有吸附容量大、吸附速度
快、选择性好、再生简便等优点,被广泛用于天然产
物的分离纯化。研究表明进口浓度、流速是影响树
脂吸附分离效果的重要因素,大孔吸附树脂 AB-8
纯化玉竹多糖的进口原液浓度为 6 mg /mL,上柱流
速为 1. 0 mL /min〔13〕。
3. 3 活性炭法 色素是玉竹粗多糖的主要杂质,
活性炭法是最常用的脱色方法。它依靠范德华力将
色素吸附到活性炭表面,活性炭的颗粒愈小,其表面
积愈大,吸附能力愈强。采用活性炭脱色法对玉竹
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粗多糖进行脱色除杂,活性炭脱色的最佳条件是活
性炭用量 1. 59 ~ 100 mL 溶液,时间为 30 min,温度
为 80 ℃〔14〕。
3. 4 乙醇沉淀法去杂质 可采用乙醇沉淀法去除
玉竹多糖中的蛋白质和单糖等杂质,用 95%乙醇重
复沉淀 4 次时多糖中已不含有蛋白质和单糖,可以
作为以后工业生产的生产工艺的确立依据〔15〕。
4 玉竹多糖的结构分析
多糖的结构描述包括相对分子质量范围、单糖
的组成、连接点类型、单糖和糖苷键的构型以及重复
单元等。单糖组成主要通过纸色谱,薄层色谱,气相
色谱,离子交换色谱和液相色谱等方法。目前对玉
竹多糖化学组成的研究报道很多,但是各研究结果
有一定差异。
文献〔15〕将玉竹粗多糖溶液点样于硅胶 G板上,
同时选用标准单糖葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、阿
拉伯糖配成 1%溶液作为对照,以正丁醇-醋酸-水( 4
∶ 1∶ 15) 上层为展开剂,α-萘酚硫酸溶液为显色剂,结
果表明不含单糖。
彭秧锡等研究表明玉竹多糖是玉竹的主要有效
成分,其组成为 D-果糖、D-甘露糖、D-葡萄糖和 D-半
乳糖醛酸,摩尔比为 6∶ 3∶ 1∶ 1. 5,且还含有玉竹果聚
糖 A、B、C、D,其组成为葡萄糖和果糖〔16〕。
Qin等从玉竹的根茎中提取分离得到了一种新
的糖配体,并采用光谱技术和化学方法将这种糖配
体表征为 22-OH-25 ( R,S ) 呋喃-5-乙基-12-on-3β,
22,26-三醇 26-O-β-D-吡喃糖苷〔17〕。
Liu等从玉竹根中用热水提取得到两个中性多
糖组分 PSW-1 a和 PSW-1 b,经乙醇沉淀、阴离子交
换色谱、菲林反应、凝胶渗透色谱,对其进行结构分
析,采用分析单糖组成和糖苷键位置,高碘酸氧化、
Smith降解、部分酸水解和 NMR 谱分析方法确定其
结构〔18〕。
5 玉竹多糖的药理活性
5. 1 降血糖作用 玉竹在《神农本草经》中被列为
上品,是中医学治疗“消渴”的常用药物。玉竹的甲
酸提取物及水提物皆具有降低糖尿病动物模型血糖
的作用。丁登峰等从玉竹水提物中获取到玉竹多
糖,并通过建立 STZ诱导的糖尿病大鼠模型研究了
不同剂量的玉竹多糖的降血糖作用。结果对玉竹多
糖初步分离得到的三个组分中 B 组分具有显著的
降血糖作用,而 A、C 组分则未发现具有明显的降低
血糖的作用。因此认定玉竹多糖 B 即为玉竹降血
糖作用的有效部位之一〔15〕。
玉竹多糖能非常显著地降低造模后小鼠的血清
葡萄糖和甘油三酯水平,升高血清胰岛素水平,从而
有效治疗四氧嘧啶诱导的小鼠糖尿病〔19〕。同时也
有研究表明玉竹多糖具有降血糖、抗氧化应激作用,
对四氧嘧啶糖尿病大鼠的胰岛 β细胞损伤有明显的
保护作用,机制可能与改善糖尿病大鼠的糖代谢紊
乱,减轻胰岛 β细胞的氧化应激损伤有关〔20〕。
5. 2 抗衰老作用 玉竹多糖可能通过提高衰老小
鼠血清超氧化物歧化酶活性,增强对自由基的清除
能力,抑制脂质过氧化,降低丙二醛含量,从而减轻
衰老小鼠机体组织损伤程度,以延缓衰老〔21〕。同时
对亚急性衰老小鼠免疫器官的功能具有一定的调节
作用,可改善机体的免疫失衡状态,从而增强机体的
细胞及体液免疫功能〔22〕。
同时有研究表明玉竹多糖可明显改善 D-半乳
糖致衰老模型小鼠的细胞及体液免疫功能,提高胸
腺指数和脾指数,增加脾 T、B 淋巴细胞转化刺激指
数和 CD8 +细胞的数量,恢复 CD4 + /CD8 +比值的失
衡状态,从而延缓机体的免疫衰老。玉竹多糖不同
剂量组间无明显的剂量依赖性。但玉竹多糖增强衰
老机体免疫功能的发生机制还有待进一步研究〔23〕。
5. 3 调血脂和抗脂质过氧化 玉竹多糖具有降血
糖、调血脂和抗脂质过氧化作用,可明显改善糖尿病
大鼠的糖脂代谢紊乱。玉竹多糖可以通过抗氧化作
用改善糖尿病大鼠体内糖脂代谢紊乱引起的过氧化
损伤,但具体作用机制尚需进一步深入研究〔24〕。
有研究表明玉竹多糖经腹腔注射能明显降低 1
型糖尿病小鼠血糖,对血脂也有一定的调控作用;而
玉竹多糖可能是通过调节 STZ 小鼠的细胞因子水
平达到这一目的的。玉竹多糖通过调节细胞免疫系
统,对 1 型糖尿病产生显著疗效,而且毒性低,安全
性大,制备方便,可望成为 1 型糖尿病的新的防治措
施〔25〕。
5. 4 增强小鼠耐缺氧能力 缺氧对机体是一种劣
性刺激,影响机体的氧化供能,最终导致心脑等重要
器官缺氧或损伤,引起氧供应能力不足而死亡。孙
立彦等用超声提取玉竹多糖,观察玉竹多糖对小鼠
耐缺氧作用的影响,经研究发现玉竹多糖能明显延
长缺氧小鼠的存活时间,提高 20 min、25 min 和 30
min缺氧小鼠存活率,表明玉竹多糖能明显增强小
鼠耐缺氧能力〔7〕。
5. 5 抗肿瘤作用 经研究,多糖具有抗肿瘤活性,
其主要是通过增强宿主免疫调节功能即宿主介导抗
肿瘤活性实现的,而非直接的细胞毒作用杀伤肿瘤
细胞。许金波用 2%玉竹多糖水剂口服有抗瘤作用
及对免疫功能的影响,初步证明玉竹多糖对 S180
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EAC 的生长有明显抑制作用,且能提高免疫功
能〔26〕。
6 展望
玉竹成为一种药食同源植物,随着人们对玉竹
多糖功能认识的深入,市场对玉竹多糖提取分离技
术的需求也将逐步增长。因此可进一步优化玉竹多
糖的提取工艺,比如开展微波提取方法、超临界流体
萃取技术,研究其最佳提取工艺。目前对其化学结
构的研究仍然非常有限,大多数已经报道的玉竹多
糖都缺乏详尽的结构信息,高级结构的研究还是空
白,故须进一步的结构分析。关于药理作用的研究
较多,但没有涉及进一步的作用机理及功能结构,因
此可以将结构分析的研究和药理活性相结合即从构
效关系上认识多糖。全面认识玉竹多糖,将为玉竹
药材、提取物、保健品和药品的进一步开发及其质量
控制提供参考依据。
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《中药材》杂志为中国精品科技期刊。
·751·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 34 卷第 1 期 2011 年 1 月