盾葉薯蕷研究進(jìn)展及展望樣本

盾葉薯蕷研究進(jìn)展及前景展望[摘要]本文對(duì)盾葉薯蕷植物學(xué)特性、資源概況、化學(xué)成分、有效成分薯蕷皂苷元提取辦法、藥理作用、前景展望多角度對(duì)盾葉薯蕷進(jìn)行綜述。筆者發(fā)當(dāng)前陜南地區(qū)，種植培養(yǎng)盾葉薯蕷有很大經(jīng)濟(jì)價(jià)值，前景十分可觀。但要有一定規(guī)模和合理培植辦法，還需要一定期間。[核心詞]盾葉薯蕷；研究進(jìn)展；前景展望盾葉薯蕷(DioscoreazingiberensisC.HWright)，俗稱黃姜，從屬于薯蕷科薯蕷屬（Dioscorea.L.），為近年生纏繞草質(zhì)藤本植物，為國內(nèi)特有種。該屬植物根狀莖中具有豐富薯蕷皂苷元（Diosenin），是重要甾體激素類藥源植物，當(dāng)前已合成可松、冠心寧、地奧心血康、雙烯等各種激素類藥物。國內(nèi)有薯蕷科植物近60種，其中盾葉薯蕷皂苷元含量最高，在1.10%～16.5%之間。盾葉薯蕷由于其皂苷元含量高為國內(nèi)重要藥源植物，也是世界上薯蕷皂苷元含量高資源植物之一[1]。1植物學(xué)特性盾葉薯蕷為近年生草質(zhì)纏繞藤本植物。莖左旋，無毛，有時(shí)在分支或葉柄基部微凸起或有短刺。單葉互生，葉片三角狀卵形、心形、或箭形，普通3淺裂至3深裂，兩面無毛，表面綠色，常有不規(guī)則條斑，邊沿淺波狀，基部心形或截形。花雌雄異株，稀同株；雄花序穗狀，無梗，2～3朵簇生，每簇花僅1或2朵發(fā)育，花被片6，紫紅色，雄蕊6枚，所有發(fā)育；雄花序總狀穗狀。蒴果長寬近相等，干后藍(lán)黑色，表面常有白粉。種子栗褐色，生于中軸中部，周邊有薄膜狀翅?；ㄆ?～8月，果期9～10月，生于溪流兩側(cè)山溝林邊或灌木叢中。產(chǎn)于河南、湖北、湖南、陜西、甘肅、四川。秋季采挖，曬干，根莖近圓柱形，指狀或不規(guī)則分枝，新鮮時(shí)外皮棕褐色，干后除去須根常留有點(diǎn)狀痕跡。分枝長短不一，直徑1.5～3cm。表面褐色，粗糙，有明顯縱皺紋和白色圓點(diǎn)狀根痕。質(zhì)較硬，粉質(zhì)，斷面桔黃色[2]。2資源概況2.1地理分布依照袁曉穎等[3]對(duì)野生盾葉薯蕷資源調(diào)查，將其劃分為兩個(gè)區(qū)：=1\*ROMANI秦巴～武當(dāng)區(qū)，此處植被是國內(nèi)亞熱帶常綠林-落葉闊葉混交林地帶。=2\*ROMANII西南～中南區(qū)，從云南西北部國界線向東延伸至湖南某些地區(qū)，該范疇植被類型多為亞熱帶山地酸性黃壤常綠闊葉樹-落葉闊葉樹混交林及亞熱帶常綠闊葉林。盾葉薯蕷垂直分布在海拔100～1500米河谷、山地、落葉闊葉混交林邊沿或稀疏常綠灌木林內(nèi)。國內(nèi)湖北西北部武當(dāng)山地區(qū)和陜西東南部安康、石泉一帶分布盾葉薯蕷所含皂素較高，其中以安康石泉樣品含量最為高。2.2生長環(huán)境盾葉薯蕷生長范疇較廣，從海拔100～1000米以上均有分布，但其數(shù)量和生長發(fā)育狀況因生態(tài)環(huán)境不同而差別明顯。海拔較高山區(qū)晝夜溫差大，有助于根中營養(yǎng)積累，皂素含量高。位于500～700米海拔范疇居群皂苷元含量相對(duì)較高。盾葉薯蕷為半陽性植物，需要滿足其光照，全年日照數(shù)需1750～小時(shí)，平均每天日照5小時(shí)左右。盾葉薯蕷較喜溫暖環(huán)境，不耐寒冷，最適生長溫度為20℃～25℃，皂素合成與積累最適年降水量為850mm[4]。2.3野生資源據(jù)不完全記錄，20世紀(jì)70年代中期～80年代初期國內(nèi)野生盾葉薯蕷蘊(yùn)藏總量在5000萬kg以上。20世紀(jì)80年代中期后來，隨著市場需求量不斷增長，野生資源蘊(yùn)藏量開始下降，特別近來資源遞減量最為激烈，預(yù)計(jì)當(dāng)前國內(nèi)野生盾葉薯蕷資源蘊(yùn)藏量僅有200萬kg左右。在產(chǎn)區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近年來皂素生產(chǎn)廠家為了爭奪藥材原料競相抬價(jià)搶購現(xiàn)象十分嚴(yán)重，導(dǎo)致產(chǎn)區(qū)掠奪式亂采濫挖，其生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，野生資源匱乏。如主產(chǎn)區(qū)大巴山萬源、宣漢、城口及巫溪縣，20世紀(jì)在代初期野生盾葉薯蕷年產(chǎn)量達(dá)200萬kg，當(dāng)前年產(chǎn)量不到30萬kg；重慶南川等地因連年大量采挖，當(dāng)前野生植株數(shù)量局限性株[5]。3化學(xué)成分盾葉薯蕷根狀莖含1.1%～16.15%薯蕷皂苷元、45%左右淀粉、40%纖維素以及某些水溶性甙類、生物堿類、黃酮甙類、強(qiáng)心甙類、生物堿單寧、色素等化學(xué)成分[6]。劉建本等[7]進(jìn)行了盾葉薯蕷根莖中色素提取和性質(zhì)研究，成果表白薯蕷色素具備對(duì)紫外線較強(qiáng)吸取作用，耐熱、耐光性能良好，F(xiàn)e3+、Cu2+、Hg2+3種金屬離子對(duì)色素均有一定增色作用,酸堿對(duì)色素影響較大等性質(zhì)，為綜合運(yùn)用提供了一條新途徑。薯蕷皂苷涉及糖和苷元兩某些。為了對(duì)皂苷進(jìn)行定位，郭永兵[8]等將盾葉薯蕷根莖分為5個(gè)區(qū)段，對(duì)其薯蕷皂苷元分布進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，嫩莖頂端薯蕷皂苷元含量最高，抽莖區(qū)段次之，接著是嫩莖區(qū)段，其后為老莖區(qū)段和底層區(qū)段，須根及地上莖基部段含量很低。薯蕷皂苷元（diosgenin）又名皂素。它是當(dāng)前世界上合成300各種甾體激素和避孕藥原料。劉承來[9]等用薄層層析法(不同展開劑)、紙層析法對(duì)盾葉薯蕷進(jìn)行了分離提取，成果在根狀莖中分離出兩種水不溶性三糖皂苷和兩種水溶性四糖皂苷，用乙?；?、酸水解、酶解、克分子旋光差計(jì)算以及紅外光譜、質(zhì)譜、氫譜、碳譜等辦法進(jìn)行分析鑒定，分別為=1\*GB2⑴表-拔葜皂苷元（epismilagenin）、=2\*GB2⑵延齡草次苷(trillin),構(gòu)造為3-O-(β-D-葡萄吡喃糖)—薯蕷皂苷元[3-O-(β-D-glucopyromosyl)-diosgenin]、=3\*GB2⑶薯蕷皂苷元—雙葡萄糖苷(diosgenin-diglucoside),構(gòu)造為3-0-[β-D-葡萄吡喃糖(1→4)-β-D-葡萄吡喃糖]一薯蕷皂苷元{3-O-[β-D-glucopyranosyl(1→4)-β-D-glucopyranosyl]-diosgenin}、=4\*GB2⑷纖細(xì)皂苷（gracillin），構(gòu)造為3-O-{β-D-葡萄吡喃糖(1→3)-[a-L-鼠李吡喃糖(1→2)]-β-D-葡萄吡喃糖}一薯蕷皂苷元3-O-{β-D-glucopyranosyl(1→3)-[a-L-rhamnopynosyl(1→2)]-β-D-glucopyranosyl}-diosgenin）4個(gè)甾體化合物，據(jù)其化學(xué)構(gòu)造推測為次級(jí)皂苷。盾葉薯蕷標(biāo)本為了研究盾葉薯蕷原始皂苷，摸索其活性，1985年她們又對(duì)[10]鮮根莖甲醇提取物經(jīng)干柱法分離得到=5\*GB2⑸薯蕷皂苷元棕櫚酸酯（diosgeninpalmitate）、=6\*GB2⑹β-谷甾醇（β-sitosterol）、纖細(xì)皂苷(gracillin)、=7\*GB2⑺原纖細(xì)皂苷(protogracillin)和=8\*GB2⑻原盾葉皂苷(protozingiberensissaponin)5種甾體類物質(zhì)，其中原盾葉皂苷為一新發(fā)現(xiàn)化合物，鑒定2種原皂苷構(gòu)造分別為=1\*GB3①3-O-{β-D-葡萄吡喃糖(1→3)-[a-L-鼠李吡喃糖(1→2)]-β-D-葡萄吡喃糖}-26-O-{β-D-葡萄吡喃糖}-薯蕷皂苷元與=2\*GB3②3-O-{a-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}-薯蕷皂苷元{3-O-{a-L-rhamnopynosyl(1→3)-[β-D-glucopyranosyl(1→2)]-D-β-glucopyranosyl}-26-O-{β-D-glucopyranosyl}-diosgenin}。唐世蓉[11]等從盾葉薯蕷根中分得兩種水不溶性三糖皂苷（A和B）以及兩種水溶性四糖皂苷（C和D）。=9\*GB2⑼A為新皂苷，暫定名盾葉皂苷A（zingibereninA），構(gòu)造為薯蕷皂苷元-3-O-[β-D-葡萄吡喃糖(1→2)]-O-[a-L-鼠李吡喃糖(1→3)]-O-β-D-葡萄吡喃糖苷、⑩B為纖細(xì)皂苷異構(gòu)物、⑾C為原盾葉皂苷A（protozingibereninA）、⑿D為原盾葉皂苷B(protozingibereninB)。唐世蓉，姜志東[12]用盾葉薯蕷地上某些經(jīng)提取、脫色、硅膠柱層析及反向柱層析分離得到盾葉皂苷A1、A2、A3（zingiberosideA1，A2，A3）和叉蕊皂苷IV4種重要含雅姆皂苷元皂苷，前三種為新化合物，分別為⒀雅姆皂苷元-3-O-[a-L-鼠李吡喃糖(1→2)]-β-D-葡萄吡喃糖苷、⒁羥基雅姆皂苷元-3-O-[a-L-鼠李吡喃糖(1→2)]-β-D-葡萄吡喃糖苷、⒂雅姆皂苷元-3-O-{a-L-鼠李吡喃糖(1→2)-[β-D-葡萄吡喃糖(1→4)]}-β-D-葡萄吡喃糖苷，其中盾葉皂苷A2苷元為一新甾體皂苷元，命名為盾葉皂苷元（zingiberogenin）。第四種為⒃雅姆皂苷元-3-O-{a-L-鼠李吡喃糖(1→2)-[β-D-葡萄吡喃糖(1→3)]}-β-D-葡萄吡喃糖苷。這與地下某些重要具有薯蕷皂苷元皂苷狀況不同。4薯蕷皂苷元提取4.1直接酸水解法酸水解是使甙鍵斷裂生成苷元和糖。老式提取薯蕷皂苷元辦法是直接將盾葉薯蕷根莖用硫酸水解成苷元，然后用有機(jī)溶劑提取薯蕷皂苷元。郭文松等[13]報(bào)道，用鹽酸作為水解酸比硫酸好，工藝簡樸，效果差別不大，缺陷是鹽酸對(duì)不銹鋼設(shè)備有嚴(yán)重腐蝕。4.2兩相溶劑水解法在酸水體系中，加入與水不相溶溶劑，形成新兩相溶劑體系，可避免皂苷及皂苷元脫水而使皂苷元含量減少，品質(zhì)下降。都述虎[14]研究發(fā)現(xiàn)，在有與水不相溶溶劑存在條件下酸水解，薯蕷皂苷元含量明顯提高，并且選取石油醚作為與水不相溶溶劑，來提高薯蕷皂苷元含量與收率。此辦法合用于小規(guī)模生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)室研究。4.3自然發(fā)酵法由于盾葉薯蕷直接水解時(shí)，大量纖維素與淀粉有干擾作用，導(dǎo)致皂素收率低。王元蘭[15]在盾葉薯蕷酸水解前先用去離子水浸濕，39℃恒溫發(fā)酵后高壓硫酸水解，最佳條件為發(fā)酵48h后水解4h，用石油醚抽提，抽提物pH值洗滌至中性，回流速度控制在25min/次，提取率較高。這種自然發(fā)酵法，由于操作簡樸，大多數(shù)廠家都正采用。4.4超臨界流體萃取法超臨界流體是指處在超過自身臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)時(shí)流體。最早DeCM等[16]建立了從植物中提取薯蕷皂苷元超臨界萃取辦法。日后葛發(fā)歡等[17]報(bào)道用CO2超臨界萃取法從黃山藥中提取薯蕷皂苷元研究，擬定了最佳條件。此法同樣適合于盾葉薯蕷，可用于新辦法研究，但工業(yè)生產(chǎn)上不合用。5藥理作用薯蕷皂苷（dioscin,D）是甾體總皂苷一種，在薯蕷科植物中含量最為豐富。中醫(yī)學(xué)以為薯蕷科植物具備“活血舒筋，消食利水，祛痰，截虐”功能[18]，當(dāng)代研究證明其具備抗腫瘤、改進(jìn)心血管功能。調(diào)節(jié)免疫、抗血小板匯集、降血脂等各種藥理作用，同步也是當(dāng)前合成各種甾體激素類藥物重要原料。因而，含此類成分生藥應(yīng)用前景十分遼闊，是備受關(guān)注天然化合物之一[19]。5.1抗腫瘤作用薯蕷皂苷可以通過抑制瘤細(xì)胞分裂、增值，誘導(dǎo)瘤細(xì)胞分化、凋亡，增強(qiáng)抑癌基因表達(dá)等途徑來抑制腫瘤生長，從而延緩腫瘤進(jìn)展速度，提高腫瘤患者生存率和生活質(zhì)量。5.2對(duì)心血管系統(tǒng)作用薯蕷皂苷還可以通過不同途徑改進(jìn)心肌損傷，保護(hù)心肌細(xì)胞抗氧化作用，減輕心肌細(xì)胞鈣超載，保護(hù)缺氧心肌作用。5.3調(diào)節(jié)免疫作用薯蕷皂苷能通過不同途徑調(diào)劑機(jī)體免疫，對(duì)體液免疫和細(xì)胞免疫均有著明顯調(diào)節(jié)作用。5.4其她作用研究證明，除以上作用以外，薯蕷皂苷尚有抗血小板凝集、降血脂、抗炎鎮(zhèn)痛、化痰止咳平喘、抑制平滑肌收縮抗變態(tài)反映等作用。新研究表白，適量濃度薯蕷皂苷元可增進(jìn)成骨細(xì)胞增值、分化及抑制破骨細(xì)胞形成，進(jìn)而防止和治療骨質(zhì)疏松[20]。6前景展望自20世紀(jì)90年代以來，國際市場甾體激素藥物銷售額每年以4.3%～8%遞增，與此同步，全球?qū)υ硭匦枨罅考s3000噸，國內(nèi)約1200噸。國內(nèi)皂素生產(chǎn)量約為900噸，出口200噸，國內(nèi)供求缺口300噸。80年代末，皂素價(jià)格18萬元/噸，90年代中期，皂素噸價(jià)格40萬～45萬元，皂素價(jià)格接近49萬元/噸。當(dāng)前，能提取甾體激素藥物植物皂素重要有3大類，即薯蕷皂素、劍麻皂素、番麻皂素，尤以薯蕷皂素為主。薯蕷屬植物有較強(qiáng)地理位置規(guī)定，在全世界分布范疇不廣，產(chǎn)地重要集中在中華人民共和國和墨西哥。而中華人民共和國重要集中在湖北、湖南、陜西、四川、云南、貴州等地，最佳適當(dāng)生長區(qū)面積不大。入世后，用盾葉薯蕷加工皂素出口量將大增，一是由于中華人民共和國盾葉薯蕷原料成本較低，是中華人民共和國皂素在國際市場上很有競爭力；二是國外盾葉薯蕷最佳適生區(qū)也不多，重要集中在墨西哥，故中華人民共和國皂素有很強(qiáng)出口潛力。因而，薯蕷屬藥用植物資源充分運(yùn)用與開發(fā)有著遼闊市場前景[21]。7小結(jié)通過以上對(duì)盾葉薯蕷植物學(xué)特性、資源概況、化學(xué)成分、有效成分薯蕷皂苷元提取辦法、藥理作用、前景展望多角度對(duì)盾葉薯蕷進(jìn)行綜述后。筆者發(fā)現(xiàn)，盾葉薯蕷作為甾體皂苷重要提取物，又由于特殊生境規(guī)定，在陜南地區(qū)種植培養(yǎng)有很大經(jīng)濟(jì)價(jià)值，前景十分可觀。但要想獲得一定規(guī)模和優(yōu)質(zhì)資源，必要進(jìn)行一定面積盾葉薯蕷種植以及有關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行合理培植，這還需要一定期間。[1]丁志遵，唐世蓉，秦慧貞，等.甾體激素藥源植物[M].北京科學(xué)出版社，1983.[2]中華人民共和國科學(xué)院中華人民共和國植物志編輯委員會(huì).中華人民共和國植物志[M].北京科學(xué)出版社，1990，17.[3]袁曉穎，祖元?jiǎng)?，于景華，等.野生盾葉薯蕷資源儲(chǔ)精度估算植物研究[J].植物研究，，23(1)：103-105.[4]昝麗霞，孫文基，張湛睿.盾葉薯蕷生態(tài)分布及化學(xué)成分研究進(jìn)展[J].西北藥學(xué)雜志，，20(3)：138-139.[5]秦松云，丁季春，舒抒，等.中華人民共和國盾葉薯蕷資源現(xiàn)狀及保護(hù)對(duì)策[J].資源開發(fā)與市場，，20(4).[6]秦天才，張友德，張君芝.ThecurrentconditionsofDioscoreazingiberensisresourcesandtheirexploitativeutilizationinHubeiprovince[J].NaturalResources(自然資源)，1996，3：58-62(inchinese).[7]劉建本，覃事棟，閻中軍，等.ExtractionofyellowpigmentfromDioscoreaandzingiberensisanditsstability[J].JournalofJishouUniversity(Nat,sci.)(吉首大學(xué)學(xué)報(bào))(自然科學(xué)版)，，21(3)：17-19(inchineses).[8]郭永兵，張友德.盾葉薯蕷根莖中薯蕷皂苷元分布[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué).(5)：160-170.[9]劉承來，陳延鏞，唐易芳，等.盾葉薯蕷種甾體皂苷分離與鑒定[J].植物學(xué)報(bào)，1984，26(3)：283-289.[10]劉承來，陳延鏞.鮮盾葉薯蕷中甾體皂苷分離與鑒定[J].植物學(xué)報(bào)，1985，27(1):68-74.[11]唐世榮，吳余芬，龐自潔.盾葉薯蕷種甾體皂苷分離與鑒定[J].植物學(xué)報(bào)，1983，25(6)：556-562.[12]唐世榮，姜志東.盾葉薯蕷地上某些三個(gè)新甾體皂苷[J].云南植物研究，1987，9(2)：233-238.[13]郭文松，劉達(dá)雯，周訓(xùn)清.薯蕷皂苷和苷元研制[J].貴州化工，1996，2：14-17.[14]都述虎，夏重道，付鐵軍，等.穿龍薯蕷總皂苷水解條件優(yōu)化[J].中成藥，，22(9)：608-610.[15]王元蘭.盾葉薯蕷皂苷元提取工藝研究[J].經(jīng)濟(jì)林研究，，20(2)：67-68.[16]DeCM,KabasakalianP,HonoldFF.Extractionofcompoundsfromplantmaterialsusingsupercriticalfluids[P].US：5252729，1993-10-12.[17]葛發(fā)歡，史慶龍，林香仙.超臨界CO2從黃山藥中萃取薯蕷皂素工藝研究[J].中草藥，，31(3)：181-183.[18]江蘇新醫(yī)學(xué)院.中藥大辭典(下冊)[M]