【薯蕷皂苷元的含量測定研究進(jìn)展綜述4800字】

薯蕷皂苷元的含量測定研究進(jìn)展綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u24531摘要 1184171.薯蕷皂苷元的介紹 1298771.1薯蕷科植物 167221.2薯蕷皂苷元 2216332.薯蕷皂苷元的提取 2229792.1酶解法 2204612.2直接酸水解法 3137732.3超臨界CO2萃取法 3236843.薯蕷皂苷元的含量測定及研究進(jìn)展 328253.1紫外-分光光度法 4216123.2高效液相色譜法 46733.3氣相色譜法 5320853.4高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法 5204584.小結(jié) 522536參考文獻(xiàn) 5摘要薯蕷皂苷元（Diosgenin），一般為白色粉末狀，是生產(chǎn)甾體激素類藥物的重要醫(yī)藥原料，常用于治療風(fēng)濕病、心腦血管病、皮膚病、淋巴白血病等。薯蕷皂苷元大多以薯蕷皂苷的形式存在于薯蕷科植物中（黃姜、穿山龍）。針對薯蕷皂苷元進(jìn)行含量測定，對于薯蕷皂苷元的生產(chǎn)和質(zhì)量控制都能提供依據(jù)。本文就對薯蕷皂苷元的含量測定研究進(jìn)展進(jìn)行探究，首先闡述薯蕷皂苷元的相關(guān)概述，然后對于薯蕷皂苷元的含量測定方法以及其研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)綜述，以期促進(jìn)薯蕷皂苷元的應(yīng)用與發(fā)展。關(guān)鍵詞：薯蕷皂苷元；含量測定；研究進(jìn)展1.薯蕷皂苷元的介紹1.1薯蕷科植物薯蕷科（Dioscoreaceae）是一類藥理價值極高的物種[1]。薯蕷科廣布生長在全球熱帶、亞熱帶和暖溫帶地區(qū)，其中中國和墨西哥是薯蕷資源最豐富的兩個國家[2]，目前在中國分布大概有60種。薯蕷科植物的根莖中含有豐富的薯蕷皂苷元，它是合成甾體激素的重要中間體，廣泛應(yīng)用于避孕、鎮(zhèn)痛、麻醉等重要藥物[3-4]。我國植物學(xué)工作者研究發(fā)現(xiàn)在全國所產(chǎn)薯蕷中共有17種1亞種2變種含有薯蕷皂苷元，主要是存在于柴黃姜、穿龍薯蕷、黃山藥和盾葉薯蕷[5]。盾葉薯蕷（DioscoreaZingiberensisC.H.Wright，DZW），又名黃姜，是世界上薯蕷皂苷元含量最高的植物[6]。黃姜是我國特有的一種生姜，平均年產(chǎn)量達(dá)到1200萬噸[7]。黃姜塊莖中含有多種薯蕷皂苷，其中發(fā)揮主要生物活性作用的物質(zhì)是甾體皂苷。目前，國內(nèi)已經(jīng)有多家化學(xué)工廠以黃山藥根莖為原料提取薯蕷皂苷元研制成功的新藥“地奧心血康”也在預(yù)防和治療冠心病、改善心肌缺血和調(diào)節(jié)血脂水平等有很好的療效[8]。1.2薯蕷皂苷元薯蕷皂苷元（Diosgenin，C27H42O3），薯蕷皂苷元是一種重要的甾族皂苷元，是合成甾體激素類藥物的基礎(chǔ)原料。通過水解、發(fā)酵、萃取等方法從薯蕷科植物（黃姜、穿山龍）的根莖中提取獲得，被稱為“醫(yī)藥黃金”。薯蕷皂苷元大部分是以薯蕷皂苷的形式存在于薯蕷科植物組織中，皂苷通過C-O糖苷鍵連接在糖苷配基上，然后緊密連接在植物的細(xì)胞壁上，使皂苷被植物中的淀粉、果膠和纖維素等物質(zhì)包裹[9]。作為合成各種甾體激素類藥物的主要原料，薯蕷皂苷元被制藥業(yè)用來生產(chǎn)可的松、孕酮、孕烯醇酮和其他藥物[10-11]。在過去的幾十年，已經(jīng)有許多研究者對薯蕷皂苷元的藥理作用進(jìn)行一系列的研究，如抗糖尿病[12]、抗癌作用[13]、抗血栓[14]、抗瘧疾和抗炎癥[15]，以及在治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、減輕甲狀腺腫大[16]和改善血管功能等疾病方面有很明顯的成效。有研究發(fā)現(xiàn)每年世界上醫(yī)藥業(yè)對薯蕷皂苷元需求量已經(jīng)達(dá)到4000噸[17]，由于黃姜和穿山龍的根莖中含有豐富的薯蕷皂苷元，其作為典型的薯蕷科植物被大量的應(yīng)用于工業(yè)上薯蕷皂苷元的生產(chǎn)。2.薯蕷皂苷元的提取2.1酶解法酶解法是利用某些特定的酶將黃姜中的淀粉和纖維素分解，并且可以進(jìn)一步分解其產(chǎn)物然后用酸液提取皂素的方法。如Chen等[18]分別利用α-1,4-糖化酶、α-淀粉酶、纖維素酶以及木聚糖酶酶解黃姜提取薯蕷皂苷元，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用木聚糖酶酶解小麥黃酮根莖可以使提取的螺醇皂苷含量增加212%，而其他三種酶能使其含量增加22%，因此，以木聚糖酶水解DZW是提高螺醇皂苷含量和薯蕷皂苷元產(chǎn)量的有效途徑。Liu等[19]人利用哈茨木霉（CGMCC2979）提取DZW中的薯蕷皂苷元。該方法通過添加磷酸緩沖液和表面活性劑吐溫-85和Fe2+優(yōu)化培養(yǎng)基，使薯蕷皂苷元的產(chǎn)率分別提高了50.28%、33.35%和22.07%。酶解法比生物發(fā)酵法更為簡單，具有選擇性高、反應(yīng)條件溫和、生產(chǎn)工藝綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，而且酶解法提取的薯蕷皂苷元產(chǎn)量大幅度提高。但是缺點(diǎn)是酶的成本很高，產(chǎn)物中薯蕷皂苷元和糖液不好分離，因此在工業(yè)上的應(yīng)用受到了限制。2.2直接酸水解法最早的提取薯蕷皂苷元的方法就是直接酸水解法，該方法是直接利用強(qiáng)酸（鹽酸、硫酸）水解黃姜粉末。其主要步驟是：將黃姜碾碎后在加熱條件下用硫酸或鹽酸水解黃姜粉末，然后將水解物用水洗滌至中性后干燥，最后用有機(jī)溶劑（石油醚、氯仿、有機(jī)汽油、苯等）將薯蕷皂苷元從干燥的水解物中萃取出來。Rothrok等[20]人用酸水解法直接從黃姜塊莖中提取薯蕷皂苷元。Li等人[21]也是利用酸水解提取薯蕷皂苷元，并且采用物料流動分析（MFA）方法研究出通過淀粉回收減少污染物的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在酸水解前先將淀粉回收可以節(jié)省40%的硫酸，降低50%的物料強(qiáng)度，該方法減少了大量強(qiáng)酸的使用，從源頭上控制了環(huán)境污染。直接酸水解法是工業(yè)生產(chǎn)薯蕷皂苷元最常用的方法。該工藝雖然操作簡單，反應(yīng)設(shè)備少，但是生產(chǎn)過程中強(qiáng)酸用量較大，導(dǎo)致大量的含酸量高的廢水排放，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且薯蕷皂苷元的提取率也不是很高。因此在工業(yè)上經(jīng)常將該方法與其他方法結(jié)合使用來生產(chǎn)薯蕷皂苷元。2.3超臨界CO2萃取法超臨界CO2流體萃取法（SFE-CO2）是一種新型的萃取分離技術(shù)，與傳統(tǒng)溶劑萃取技術(shù)相比，該方法具有選擇性高、反應(yīng)時間短、溶劑用量少和安全環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)[22]。Shu等人[23]研究并利用超臨界CO2流體萃取技術(shù)（SFE-CO2）從茯苓塊莖中提取酸水解后的薯蕷皂苷元。該實(shí)驗(yàn)分別研究了改性劑、萃取溫度、萃取壓力、萃取時間等因素對皂苷元提取率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)將總皂苷在35MPa壓力、658℃、95%乙醇為改性劑的條件下提取3h，薯蕷皂苷元的提取率最高達(dá)到0.454%，比常規(guī)的萃取法高0.385%。該研究表明，在工業(yè)上，超臨界CO2萃取技術(shù)也有可能取代傳統(tǒng)的溶劑提取法提取薯蕷皂苷元。3.薯蕷皂苷元的含量測定及研究進(jìn)展測定薯蕷皂苷元的分析方法有很多種，到目前為止，已經(jīng)開發(fā)了如密度薄層色譜法、氣相色譜法、光譜方法、紫外-分光光度法、高效液相色譜法和酶聯(lián)免疫吸附法。其中，紫外-分光光度法（UV-Vis）和高效液相色譜法（HPLC）是分析鑒定薯蕷皂苷元常用的兩種方法。3.1紫外-分光光度法利用紫外-分光光度法來檢測薯蕷皂苷元含量是一種非常簡便、快速和準(zhǔn)確的分析方法。其檢測方法是：首先稱量一定質(zhì)量的薯蕷皂苷元樣品溶解在石油醚中，得到一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液。然后量取一定體積的標(biāo)準(zhǔn)溶液置于比色皿中，待其自然蒸發(fā)揮干后加入高氯酸，因?yàn)槭硎氃碥赵诟呗人岬淖饔孟聲@色（黃色），利用紫外-可見分光光度計(jì)掃描該樣品在190~600nm范圍內(nèi)的紫外可見吸收光譜，會在410nm處顯示出比較強(qiáng)的吸收峰，記錄410nm處的吸光值并通過計(jì)算可以得到薯蕷皂苷元的含量。因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)中通常使用紫外-分光光度計(jì)法迅速測定并計(jì)算出薯蕷皂苷元的產(chǎn)率。3.2高效液相色譜法高效液相色譜法（HPLC）具有高效、高速和高靈敏的特點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化學(xué)、化工、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、法檢和商檢等行業(yè)，在分離及產(chǎn)物分析中起著重要的作用。利用高效液相色譜法（HPLC）分析DZW中薯蕷皂苷元的含量是目前比較常用的一種方法，其主要操作可概括如下：首先將得到的薯蕷皂苷元樣品溶液（乙腈為溶劑）用0.22μm的過濾器過濾，再注射到檢測器中，以乙腈和水（10：90，v/v）為流動相，設(shè)置檢測溫度為30℃，待測樣品以1mL/min的流速進(jìn)行分離，其中薯蕷皂苷元在高效液相分析中的檢測波長是203nm。Zhang等人[24]利用酶解法提取了黃姜根莖中的薯蕷皂苷元，然后利用高效液相色譜儀檢測其產(chǎn)品得到了薯蕷皂苷元的HPLC圖并計(jì)算出其含量。采用HPLC法檢測薯蕷皂苷元含量，其操作過程簡便快速，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，是工業(yè)生產(chǎn)和化學(xué)研究上檢測薯蕷皂苷元含量的理想方法。史艷霞[25]也運(yùn)用了HPLC法測定了百合中的薯蕷皂苷元的含量，得出HPLC法為百合的質(zhì)量控制提供了新的可靠的依據(jù),且該方法簡便、準(zhǔn)確、靈敏度高。隨著HPLC法的發(fā)展，帥穎[26]通過高效液相-蒸發(fā)光散色檢測器(HPLC-ELSD)進(jìn)行了百合中薯蕷皂苷元的含量，得出采用濃硫酸-無水乙醇法測定百合中總皂苷元的含量,簡單、快速、準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好。盛芳園[27]對于薯蕷皂苷元的檢測方法進(jìn)行了研究，提出高效液相色譜法進(jìn)行含量測定不需要進(jìn)行分離，但是價格比較昂貴。3.3氣相色譜法氣相色譜法（GC）是將氣體作為流動相來進(jìn)行色層分離分析的方法。利用氣相色譜法檢測分析薯蕷皂苷元的含量可以得到比較精確的結(jié)果，而且該實(shí)驗(yàn)過程操作簡單方便。氣相色譜法測定薯蕷皂苷元的方法如下：采用Hewlett-Packard5890II型氣相色譜儀，F(xiàn)ID色譜柱為Ultra-1柱（25m×0.32mm），進(jìn)樣器溫度為250℃，檢測器溫度為300℃，爐溫為280℃；氣體流量：氮?dú)?8mL/min，氫氣26mL/min，空氣250mL/min。3.4高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法利用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）分析方法鑒定DZW中的薯蕷皂苷元是比較高效精確的方法。該方法能得到比較完整的裂解圖，根據(jù)總結(jié)的裂解圖譜，即使在沒有參考標(biāo)準(zhǔn)的情況下，也可以完成黃姜中薯蕷皂苷元的鑒定。Zhu等人[28]利用該方法得到一系列的皂苷裂解圖，然后根據(jù)保留時間、質(zhì)譜裂解圖譜、MS和MS/MS數(shù)據(jù)，初步鑒定出了從黃姜粗提物提取的甾體皂苷。高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）分析方法是鑒定薯蕷科植物中甾體皂苷的一條比較高效準(zhǔn)確的途徑。4.小結(jié)薯蕷皂苷元是一種重要的甾體皂苷元，是合成甾體激素類藥物的基礎(chǔ)原料，一般通過水解、發(fā)酵、萃取等方法從薯蕷科植物（黃姜、穿山龍等）的根莖中提取獲得，有“醫(yī)藥黃金”之稱。對于薯蕷皂苷元的提取與含量測定非常重要，由于薯蕷皂苷元在分離中容易有高濃度、組成復(fù)雜和含鹽量高的有機(jī)廢液的排放，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且生產(chǎn)過程中酸用量的成本也比較高，因此運(yùn)用不需要分離的薯蕷皂苷元含量測定方法是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。目前薯蕷皂苷元質(zhì)量檢測方法眾多，在高效經(jīng)濟(jì)和綠色環(huán)保的要求下，不需要分離的薯蕷皂苷元含量測定方法在實(shí)踐中應(yīng)用范圍更廣。參考文獻(xiàn)ChengP,ZhaoH,ZhaoB,etal.PilottreatmentofwastewaterfromDioscoreazingiberensisC.H.Wrightproductionbyanaerobicdigestioncombinedwithabiologicalaeratedfilter[J].BioresourceTechnology,2009,99:2918-2925.MishraSP,GaikarVG.RecoveryofDiosgeninfromDioscoreaRhizomesUsingAqueousHydrotropicSolutionsofSodiumCumeneSulfonate[J].Industrial&EngineeringChemistryResearch,2004,43:5339-5346.ZhangX,JinM,TadesseN,etal.DioscoreazingiberensisC.H.Wright:Anoverviewonitstraditionaluse,phytochemistry,pharmacology,clinicalapplications,qualitycontrol,andtoxicity[J].JournalofEthnopharmacology,2018,220:283-293.JianliLiu,ZhangX.ComparativestudiesonperformanceofCCCandpreparativeRP-HPLCinseparationandpurificationofsteroidsaponinsfromDioscoreazingiberensisC.H.Wright[J].JSteroidsHorm,2015,6.王平,相佳瑤,李海舟,等.薯蕷皂苷元生物素標(biāo)記探針的合成及其抗腫瘤活性評價[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2020(3):7.朱心浩,張立,王鵬,等.金(I)催化薯蕷皂苷元衍生物的合成[J].中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2018,48(8):5.羅卓瑪,胡越高,王璐紅,等.薯蕷皂苷元抗腫瘤衍生物的合成及其生物活性的研究[J].有機(jī)化學(xué),2018,38(4):7.孫傳菊,葛重宇,于長杰,等.不同產(chǎn)地穿山龍中薯蕷皂苷元比較[J].中成藥,2019.馮要菊,王中曉,楊晶.薯蕷皂苷元調(diào)控PI3K/Akt信號通路影響滑膜成纖維細(xì)胞的凋亡和周期[J].免疫學(xué)雜志,2019,35(9):8.QinY,WuX,HuangW,etal.Acutetoxicityandsub-chronictoxicityofsteroidalsaponinsfromDioscoreazingiberensisC.H.Wrightinrodents.[J].JournalofEthnopharmacology,2009,126:543-550.常新林.薯蕷皂苷元糖基化衍生物的合成及抗腫瘤活性研究[D].北京中醫(yī)藥大學(xué),2019.張釋晴,宋雨軒,張文雪,等.抗腫瘤天然產(chǎn)物薯蕷皂苷元的研究進(jìn)展[J].中國中藥雜志,2021,46(17):7.張華燕,何援軍.薯蕷皂苷元改善類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎模型大鼠關(guān)節(jié)腫脹的效果及作用機(jī)制研究[J].中醫(yī)正骨,2021,33(4):7.王洋,趙立春,龐宇舟,等.不同劑量薯蕷皂苷元的大鼠體內(nèi)藥動學(xué)研究[J].中國醫(yī)院藥學(xué)雜志,2020(3):6.邊德志,胥柯,黃飛,等.薯蕷皂苷元治療Graves病大鼠的實(shí)驗(yàn)效果及相關(guān)機(jī)制研究[J].臨床和實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志,2018,17(18):4.李亞,李蕊白,石鳳芹,等.薯蕷皂苷元通過調(diào)控miR-34a及其靶基因發(fā)揮抗胃癌作用[J].北京中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào),2020,43(2):7.郭紀(jì)芬,劉艷菊,楊筱.薯蕷皂苷元抑制宮頸癌免疫逃逸的作用及機(jī)制探討[J].中國免疫學(xué)雜志,2021,37(15):6.ChenY,DongY,ChiY,etal.Eco-friendlyMicrobialProductionofDiosgeninfromSaponinsinDioscoreazingiberensisTubersinthePresenceofAspergillusawamori[J].Steroids,2018,136:?40-46.LiuL,DongYS,QiSS,etal.BiotransformationofsteriodalsaponinsinDioscoreazingiberensisC.H.WrighttodiosgeninbyTrichodermaharzianum[J].AppliedMicrobiology&Biotechnology,2010,85:933-940.RothrockJW,HammesPA,McaleerWJ.IsolationofDiosgeninbyAcidHydrolysisofSaponin[J].Industrial&EngineeringChemistry,1957,49:186-188.LiH,NiJ,LiuW,etal.Cleanerproductionalternativesforsaponinindustrybyrecyclingstarch[J].ResourcesCon