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盾叶薯蓣资源、成分及组培学研究进展
康阿龙 1 ,孙文基 1* ,汤迎爽 2 ,庞来祥3 ,黄黎明3 ,陈千良 1

( 1. 西北大学　生物医药重点实验室 ,陕西 西安　 710069;　 2. 解放军第 323医院 ,陕西 西安　 710054;
3. 解放军第 451医院 ,陕西 西安　 710054)
　　盾叶薯蓣 Dioscorea z ingiberensis C. H. Wright又名黄
姜 ,火头根。 为我国特有的薯蓣品种 (薯蓣科薯蓣属根状茎
组 )。 其根茎内薯蓣皂素的含量最高达 16. 15% [1] ,是目前世
界上最好的激素类药源植物。具有清肺止咳、利湿通淋、通络
止痛、解毒消肿的功能 ,可治肺热咳嗽、湿热淋痛、风湿腰痛、
痈肿恶疮、跌打扭伤 ,蜂螫虫咬 [2]。其水溶性甾体皂苷成分对
心肌缺血、胸痹、高脂血症等具有明显治疗作用 [3 ]。
1　资源
　　盾叶薯蓣分布于东经 98°53′～ 112°50′,北纬 23°42′～
34°10′内。 生长在河谷及低、中山丘陵的落叶阔叶与常绿阔
叶混交林或稀疏的常绿林的灌木林内。 由于长期大量采挖 ,
野生资源日益衰竭 ,质量下降 (皂素含量从 2%降至 1% ,皂
素熔点低于 195℃ ) ,因此 ,近年来对其引种栽培日益受到重
视。 周雪林等 [4]对野生盾叶薯蓣的资源进行了调查 ,并进行
了引种试验 ,发现野生盾叶薯蓣以四川盆地和云贵高原为界
可分成不连续的两片 ,一片分布于横断山脉地区的金沙江、
澜沧江、怒江沿岸峡谷地带 ,主要是云南和四川西南部 ;另一
片分布在秦岭以南 ,南岭以北的大巴山、武当山、米仓山等地
区和嘉陵江、汉水、沅江、资水等流域的低、中丘陵地带 ,主要
是湖南、湖北、陕西南部、甘肃东南部和四川东部 ,其中以湖
北西北部的武当山地区和陕西东南部的安康、石泉一带分布
的盾叶薯蓣所含皂素较高。有性 (种子 )和无性 (根茎 )繁殖试
验均获得成功 ,温度是种子繁殖的主要影响因素 ( 20℃～ 25
℃最适宜 )。根茎繁殖操作简便 ,成苗率高 ,生长健壮 ,凡带有
芽头的根茎都能发芽正常生长。周雪林等 [5]还对盾叶薯蓣进
行了多年引种栽培的研究 ,掌握了它的生物特性 ,总结出一
套适合大田种植的栽培技术。 对四地 (南京、江苏宜兴、江苏
大丰、浙江仙居 )栽培根茎的生长量、皂素含量进行了比较 ,
结果以浙江仙居二年生栽培品单株生长量最高达 550. 2 g ;
皂素含量以江苏宜兴 3年生栽培品最高 ,达 5. 39%。怀志萍
等 [6]采用简单相关 、多元回归及逐步回归分析等方法对我国
湖南、湖北等 27个县的盾叶薯蓣皂素含量与 7个气候生态
因子的关系进行了分析研究 ,结果表明 ,年降水量和年平均
5 cm土温为影响盾叶薯蓣皂素含量的主要因素 ;盾叶皂素
的合成与积累的最适气候生态条件为: 年降水量 800～ 900
mm,以 850 mm最佳 ,年平均 5 cm处土温 15℃～ 17℃ ,以
16℃最佳。从最适指标外推 ,不难发现湖北的郧阳地区及陕
西的白河、汉阴和西乡等县 ,具备建立高含量基地的条件 ,因
此建议在那里大力发展盾叶薯蓣的栽种。我国现有的 3个主
要盾叶薯蓣栽培基地为湖北郧西 5 300～ 6 650 km2 ,陕西安
康 3 300 km2 ,湖北安化 2 000～ 2 500 km2。但由于这些基地
的产量和效益低下 ,已严重制约着盾叶薯蓣人工栽培的发
展。 其原因是多方面的 ,不科学的采收制度 ( 1年采收 )是造
成生产低产低效的直接原因之一 ,只有改 1年采收为 3年采
收或至少 2年采收 ,其产量、质量和经济效益在不改变其他
栽培条件下 ,才可能得到迅速增长 [7 ]。另外河南洛阳、南阳地
区也有大面积栽培盾叶薯蓣 [8]。
2　化学成分
　　盾叶薯蓣根茎含薯蓣皂苷元 ( diosg enin) [2] ,又名皂素。
它是目前世界上合成 300多种甾体激素和避孕药的原料。刘
承来等 [9 ]从其干燥根茎的乙醇提取物得到 4个甾体化合物 ,
即表 -拔葜皂苷元 ( epi-smilag enin) ;延令草次苷 ( t rillin) ,结
构为 3-O-(β-D -葡萄吡喃糖 ) -薯蓣皂苷元 [ 3-O-(β-D-glu-
copy rano sy l) dio sg enin ]; 薯蓣皂苷元 -双葡萄糖苷 ( dio s-
genin-digluco side) ,结构为 3-O-[β -D-葡萄吡喃糖 ( 1→ 4) -β -
D-葡萄吡喃糖 ]-薯蓣皂苷元 { 3-O-[β -D-glucopyrano sy1( 1→
4) -β -D-g lucopy ranosy1] -diosg enin};纤细皂苷 ( g racillin) ,结
构为 3-O-{β-D-葡萄吡喃糖 ( 1→ 3) -[α-L-鼠李糖 ( 1→ 2) ]-β -
D-葡萄吡喃糖 }-薯蓣皂苷元 { 3-O-{β -D-g lucopy rano sy l( 1→
3 ) -[α-L -rhamnopynosy1 ( 1→ 2 ) ]-β -D-glucopyrano sy1 } -
dio sg enin}。他们 [10 ]又从其新鲜根茎的甲醇提取物分离到薯
蓣皂苷元棕榈酸酯 ( dio sg enin palmitat e)、β -谷甾醇 (β -sito s-
tero l)、纤细皂苷 ( gr acillin)、原纤细皂苷 ( pro tog r acillin)和原
盾叶皂苷 ( pro tozingibe rensissaponin) ,其中原盾叶皂苷为一
·17附·中草药　 Chinese T raditional and Herbal Drug s　第 34卷第 8期 2003年 8月
收稿日期: 2001-10-31基金项目:陕西省教育厅重点实验室项目 ( 2001年 )作者简介:康阿龙 ( 1972— ) ,男 ,主管中药师 , 1994年毕业于陕西中医学院中药专业 ,工作于解放军第 451医院 ,现为西北大学在职硕士研究生 ,主要研究方向:中药鉴定与资源开发、中药制剂工艺、质量标准研究。 Tel: ( 029) 7789267( O)
* 通讯作者
新甾体皂苷 ,结构为 3-O-{α-L-鼠李吡喃糖 ( 1→ 3) -[β -D-葡
萄吡喃糖 ( 1→ 2) ]-β -D-葡萄吡喃糖 }-26-O-{β -D-葡萄吡喃
糖 }-薯蓣皂苷元 { 3-O-{α-L -rhamnopynosy1( 1→ 3 ) -[β -D-
g lucopy ranosyl ( 1→ 2 ) ]-β -D-g lucopy rano sy l }-26-O-{β -D-
g lucopy ranosyl}-diosg enin};后 2个原始皂苷含量较高 (占总
皂苷 90% ) ,样品放置过程中由于酶解等原因 ,可使原始皂
苷水解为次级苷 ,由此可见 ,为了获得植物中的原始皂苷采
用鲜植物样品为宜。但原始皂苷酶解后除原纤细皂苷酶解得
到纤细皂苷外 ,未能得到预期的原盾叶皂苷的次级苷 ,其原
因需进一步深入探讨。 唐世蓉等 [11 ]从盾叶薯蓣根中分得 2
种水不溶性三糖皂苷 ( A和 B) ,以及两种水溶性四糖皂苷 ( C
和 D)。 A为新皂苷 ,暂定名盾叶皂苷 A( zingiberenin A) ,结
构为薯蓣皂苷元 -3-O-[β -D-葡萄吡喃糖 ( 1→ 2) ]-O-[α-L-鼠
李吡喃糖 ( 1→ 3) ]-O-β -D-葡萄吡喃糖苷 ; B为纤细皂苷
( g r acillin)异构物 ; C为原盾叶皂苷 A( proto zing iber enin
A) , D为原盾叶皂苷 B( proto zingibe renin B)。
3　组织培养学研究
　　任建伟等 [12]研究了不同培养基和激素组合对原盾叶薯
蓣的根茎、幼茎和幼叶愈伤组织诱导和培养的影响 ,进行了
愈伤组织培养并测定了盾叶薯蓣不同部位及愈伤组织中薯
蓣皂素的含量。 结果: ( 1)以 6, 7-V培养基对诱导效果最好 ,
从接种到形成愈伤组织约 40～ 50 d。 ( 2)激素组合 2, 4-D 0. 5
mo l /L+ 6-BA 1 mo l /L对茎愈伤组织诱导率最高 ,激素组合
2, 4-D 1 mol /L+ 6-BA 0. 5 mo l / L对叶愈伤组织诱导率最
高。 ( 3) 2, 4-D浓度对愈伤组织的诱导和继代培养有重要影
响。 ( 4)愈伤组织的悬浮培养试验表明细胞增长与接种密度
有很大关系。 采用薄层层析定量法对茎、叶及其愈伤组织中
薯蓣皂素进行了测定 ,茎未能检出 (原因待进一步研究 ) ,茎
愈伤组织 0. 01% ,叶 0. 12% ,叶愈伤组织 0. 01% ,培养基未
检出。对悬浮培养盾叶薯蓣细胞的生长及皂素产生的变化规
律研究表明: 细胞培养 7～ 21 d细胞的生物量增长最快 ,培
养物中干物质累积最快。 所以如以扩大细胞生物量为目的 ,
继代转接的时间以不超过 21 d为宜 ;如以获取皂素为目的 ,
细胞收获时间在 30～ 35 d比较合适 ,此间皂素含量及每升
培养基可得皂素均较高。皂素积累与细胞生长的关系属延迟
型 [13]。 对悬浮培养细胞固定化的初步研究表明 ,用 3% 海藻
酸钠固定盾叶薯蓣悬浮细胞 ,在 M S+ 2, 4-D 1. 0 mo l /L+ 6-
BA 0. 1 mo l /L培养液中常温振荡培养较长时间后 ,培养液
提取物 ( T LC检测 )分泌出薯蓣皂素 ,但不能连续分泌 [14]。王
志安等 [15]进行了诱导盾叶薯蓣四倍体的研究 ,根据倍性育
种原理 ,用秋水仙碱进行染色体加倍成功获得了盾叶薯蓣四
倍体植株 ,为进一步育成优质、高产的四倍体新品种打下了
基础。考察秋水仙碱的渗透剂对出苗数、变异株数、变异率的
作用 ,结果表明:秋水仙碱处理对适当加入渗透剂 DMSO及
刺破种皮来促进加速效果是十分有效的。
4　结语
4. 1　盾叶薯蓣是世界上最好的甾体激素类药源植物 ,目前
栽培引种已受到广泛重视 ,已建立起一些高产的原料生产基
地 ,目前选育高含量、优质 (薯蓣皂素含量高 ,熔点低 )的盾叶
薯蓣品种是当务之急。 成分研究主要集中在皂素提取方面 ,
甾体皂苷类成分研究还不系统 ,药理研究很少见报道 ,应引
起重视 ,为其进一步开发应用提供基础资料。
4. 2　目前国内已有近 20家大型现代化皂素生产厂家 ,竞争
激烈 ,一方面应采取超临界流体萃取等新工艺提高皂素质量
来增强竞争力 ,另一方面应以新的思路综合开发盾叶薯蓣资
源是其发展的必由之路 ,如薯蓣淀粉制成葡萄糖液、生产酒
精、酵母粉等 [16] ;把水溶性甾体皂苷开发成治疗心肌缺血等
症的药物 ;薯蓣皂苷元上连接不同的糖链 ,以及对薯蓣皂苷
进行选择性地去掉糖链得到含不同糖链的甾体皂苷分子 ,可
望从中筛选出甾体新药。
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絮凝技术在中药提纯中的应用
马　骏

(天津大学电子信息工程学院 ,天津　 300072)
　　絮凝是利用有机高分子在一定条件下通过自身的长链
将固液两相体系中的固体颗粒、胶体物质以及可溶性大分子
物质“桥联”起来形成大的颗粒聚集体的过程。絮凝技术是一
种简单有效的固液两相体系分离方法 ,既可作为独立的操作
单元 ,也可和其他固液分离方法组合使用 ,作为预处理、中间
处理或深度处理的手段。 絮疑技术具有设备投资少、处理效
果好、易于操作、管理简单等优点 ,广泛地应用于水和废水处
理、矿物分离、废漆处理、糖蜜和蛋白质的回收以及制药等。
在中医药领域 ,絮凝技术主要应用于中药的提纯过程中。 与
传统的提纯方法 (如水提醇沉法、水提静置法等 )相比较 ,在
除杂效果、有效成分的回收率、生产成本等方面均存在明显
的优势。
在中药生产过程中 ,为了除去中药材煎煮液中的淀粉、
鞣质、胶质、蛋白质、多糖等杂质 ,常用水提醇沉法提纯。 不
过 ,该法存在着乙醇耗量大、有效成分提取率低、鞣质和树脂
等难于除净、操作复杂、乙醇回收麻烦等缺点。与水提醇沉法
相比 ,絮凝技术在中药提纯过程中的很多方面占有优势 ,如
生产成本、除杂效果、中药有效成分的回收率、澄清剂的用
量、操作工艺的难易程度以及生产周期等。
1　絮凝法与其他提取方法的比较
1. 1　在澄清效果方面:部分单味药材的絮凝液与醇沉液、水
煎液作了比较研究 [1]。结果表明 ,壳聚糖絮凝剂用于大多数
单味中药浸提液均起到一定的澄清作用 ,并能有效保留其中
大部分有效成分 ,但对水溶性较小的靛玉红有所影响。此外 ,
与水醇法相比 ,壳聚糖澄清工艺能明显提高锌、锰、钙等元素
的转移率 ,同时对重金属元素铅有一定的去除作用。 以壳聚
糖为絮凝剂 ,采用絮凝法除去中药药液中的杂质 ,从鞣酸浓
度、体系温度、 p H值、絮凝剂用量及粘均相对分子质量等方
面探讨鞣酸絮凝规律 ,并用正交试验优化其絮凝条件。 试验
表明 ,随着絮凝温度的升高 ,絮凝效果有所改善 ,但温度过高
则会出现絮凝恶化现象 ,絮凝温度应选择在 50℃～ 70℃ ;
在酸性环境 ,随着 pH值的升高 ,絮凝效果变好 ,但酸度不是
越大越好 ,从理论上讲处理液应选择酸性到中性的范围内 ;
不同浓度的鞣酸原液在同一絮凝剂加入量的条件下 ,其去除
率也不相同 ,在稀溶液中 ,需要较多的絮凝剂静电架桥吸附
胶粒 ,因此很稀的药液应浓缩处理 ;最佳絮凝条件为 ,温度
50℃ , p H= 6. 80,粘均相对分子质量不定 , 35 m L (其中有 25
mL醋酸和醋酸钠缓冲液 )鞣酸水溶液中 1% 絮凝剂加入量
为 4. 0 m L,其中影响最明显的絮凝参数是壳聚糖加入量 ,其
次是温度 ,影响最小的是壳聚糖的粘均相对分子质量。
1. 2　在指标成分、稳定性和经济指标方面:絮凝法工艺与水
提醇沉法等传统工艺相比同样有明显的优势。以壳聚糖为絮
凝剂制备丹参口服液 ,与水提醇沉法对比水溶性总酚含量升
高了 28% ,其最佳条件: 絮凝剂加入量为 10～ 100 mg /L ,
pH4～ 5,以 100 r /min的速度搅拌 2 h。
在壳聚糖对丹参水提液的絮凝情况的研究中还发现 ,絮
凝剂的加入量有个最佳值 ,高于或低于此值絮凝效果均不
好 ,并且在所考察的范围内 ,絮凝剂相对分子质量越大 ,絮凝
效果越好 [2 ]。 絮凝剂的加入量具有一个最佳值 ,是因为絮凝
的架桥作用需要高分子絮凝剂的浓度保持在较窄的范围内
才能发生 ,如果浓度过高 ,胶体颗粒表面吸附了大量的高分
子 ,就会在表面形成空间保护层 ( stericlay er ) ,阻止了架桥结
构的形成 ,使得絮凝不易发生。 而高分子絮凝剂对絮凝效果
的影响一般是相对分子质量越大其架桥能力越强 ,絮凝效果
也越好。但是相对分子质量太大的高分子絮凝剂不仅溶解困
难 ,运动迟缓 ,而且吸附的胶体颗粒的空间距离太远 ,不容易
聚集 ,达不到有效的絮凝。
1. 3　在有效成分的保留及生产成本和周期方面: 絮凝澄清
技术也明显优于醇沉工艺。 利用水提静置法 (工艺 I,不加澄
清剂 )、水提醇沉法 (工艺 II,加酒精 )和水提絮凝法 (工艺
III,加几丁质 ) 3种工艺处理宫瘀净处方的研究充分说明了
这点 [3]。 并且对工艺 I II和工艺 I I相比较 ,絮凝剂用于澄清
中药水提液 ,对保留多糖、苷类等水溶性成分效果较好 (见表
见 1, 2)。
　　在对甲壳素、明胶和丹宁对麻杏平喘液提取液的影响的
研究中发现 ,单用甲壳素就可使提取液澄清 ,但沉淀物的颗
·19附·中草药　 Chinese T raditional and Herbal Drug s　第 34卷第 8期 2003年 8月
收稿日期: 2002-10-12作者简介:马　骏 ( 1973- ) ,男 ,天津人 ,工程师 ,硕士 ,主要研究方向为计算机技术在化工过程中的应用。