【薯蓣皂苷元的含量测定研究进展综述4800字】

薯蓣皂苷元的含量测定研究进展综述目录TOC\o"1-2"\h\u24531摘要 1184171.薯蓣皂苷元的介绍 1298771.1薯蓣科植物 167221.2薯蓣皂苷元 2216332.薯蓣皂苷元的提取 2229792.1酶解法 2204612.2直接酸水解法 3137732.3超临界CO2萃取法 3236843.薯蓣皂苷元的含量测定及研究进展 328253.1紫外-分光光度法 4216123.2高效液相色谱法 46733.3气相色谱法 5320853.4高效液相色谱-质谱联用法 5204584.小结 522536参考文献 5摘要薯蓣皂苷元（Diosgenin），一般为白色粉末状，是生产甾体激素类药物的重要医药原料，常用于治疗风湿病、心脑血管病、皮肤病、淋巴白血病等。薯蓣皂苷元大多以薯蓣皂苷的形式存在于薯蓣科植物中（黄姜、穿山龙）。针对薯蓣皂苷元进行含量测定，对于薯蓣皂苷元的生产和质量控制都能提供依据。本文就对薯蓣皂苷元的含量测定研究进展进行探究，首先阐述薯蓣皂苷元的相关概述，然后对于薯蓣皂苷元的含量测定方法以及其研究进展进行总结综述，以期促进薯蓣皂苷元的应用与发展。关键词：薯蓣皂苷元；含量测定；研究进展1.薯蓣皂苷元的介绍1.1薯蓣科植物薯蓣科（Dioscoreaceae）是一类药理价值极高的物种[1]。薯蓣科广布生长在全球热带、亚热带和暖温带地区，其中中国和墨西哥是薯蓣资源最丰富的两个国家[2]，目前在中国分布大概有60种。薯蓣科植物的根茎中含有丰富的薯蓣皂苷元，它是合成甾体激素的重要中间体，广泛应用于避孕、镇痛、麻醉等重要药物[3-4]。我国植物学工作者研究发现在全国所产薯蓣中共有17种1亚种2变种含有薯蓣皂苷元，主要是存在于柴黄姜、穿龙薯蓣、黄山药和盾叶薯蓣[5]。盾叶薯蓣（DioscoreaZingiberensisC.H.Wright，DZW），又名黄姜，是世界上薯蓣皂苷元含量最高的植物[6]。黄姜是我国特有的一种生姜，平均年产量达到1200万吨[7]。黄姜块茎中含有多种薯蓣皂苷，其中发挥主要生物活性作用的物质是甾体皂苷。目前，国内已经有多家化学工厂以黄山药根茎为原料提取薯蓣皂苷元研制成功的新药“地奥心血康”也在预防和治疗冠心病、改善心肌缺血和调节血脂水平等有很好的疗效[8]。1.2薯蓣皂苷元薯蓣皂苷元（Diosgenin，C27H42O3），薯蓣皂苷元是一种重要的甾族皂苷元，是合成甾体激素类药物的基础原料。通过水解、发酵、萃取等方法从薯蓣科植物（黄姜、穿山龙）的根茎中提取获得，被称为“医药黄金”。薯蓣皂苷元大部分是以薯蓣皂苷的形式存在于薯蓣科植物组织中，皂苷通过C-O糖苷键连接在糖苷配基上，然后紧密连接在植物的细胞壁上，使皂苷被植物中的淀粉、果胶和纤维素等物质包裹[9]。作为合成各种甾体激素类药物的主要原料，薯蓣皂苷元被制药业用来生产可的松、孕酮、孕烯醇酮和其他药物[10-11]。在过去的几十年，已经有许多研究者对薯蓣皂苷元的药理作用进行一系列的研究，如抗糖尿病[12]、抗癌作用[13]、抗血栓[14]、抗疟疾和抗炎症[15]，以及在治疗风湿性关节炎、减轻甲状腺肿大[16]和改善血管功能等疾病方面有很明显的成效。有研究发现每年世界上医药业对薯蓣皂苷元需求量已经达到4000吨[17]，由于黄姜和穿山龙的根茎中含有丰富的薯蓣皂苷元，其作为典型的薯蓣科植物被大量的应用于工业上薯蓣皂苷元的生产。2.薯蓣皂苷元的提取2.1酶解法酶解法是利用某些特定的酶将黄姜中的淀粉和纤维素分解，并且可以进一步分解其产物然后用酸液提取皂素的方法。如Chen等[18]分别利用α-1,4-糖化酶、α-淀粉酶、纤维素酶以及木聚糖酶酶解黄姜提取薯蓣皂苷元，实验结果发现使用木聚糖酶酶解小麦黄酮根茎可以使提取的螺醇皂苷含量增加212%，而其他三种酶能使其含量增加22%，因此，以木聚糖酶水解DZW是提高螺醇皂苷含量和薯蓣皂苷元产量的有效途径。Liu等[19]人利用哈茨木霉（CGMCC2979）提取DZW中的薯蓣皂苷元。该方法通过添加磷酸缓冲液和表面活性剂吐温-85和Fe2+优化培养基，使薯蓣皂苷元的产率分别提高了50.28%、33.35%和22.07%。酶解法比生物发酵法更为简单，具有选择性高、反应条件温和、生产工艺绿色环保等优点，而且酶解法提取的薯蓣皂苷元产量大幅度提高。但是缺点是酶的成本很高，产物中薯蓣皂苷元和糖液不好分离，因此在工业上的应用受到了限制。2.2直接酸水解法最早的提取薯蓣皂苷元的方法就是直接酸水解法，该方法是直接利用强酸（盐酸、硫酸）水解黄姜粉末。其主要步骤是：将黄姜碾碎后在加热条件下用硫酸或盐酸水解黄姜粉末，然后将水解物用水洗涤至中性后干燥，最后用有机溶剂（石油醚、氯仿、有机汽油、苯等）将薯蓣皂苷元从干燥的水解物中萃取出来。Rothrok等[20]人用酸水解法直接从黄姜块茎中提取薯蓣皂苷元。Li等人[21]也是利用酸水解提取薯蓣皂苷元，并且采用物料流动分析（MFA）方法研究出通过淀粉回收减少污染物的方法。实验结果表明，在酸水解前先将淀粉回收可以节省40%的硫酸，降低50%的物料强度，该方法减少了大量强酸的使用，从源头上控制了环境污染。直接酸水解法是工业生产薯蓣皂苷元最常用的方法。该工艺虽然操作简单，反应设备少，但是生产过程中强酸用量较大，导致大量的含酸量高的废水排放，造成严重的环境污染，而且薯蓣皂苷元的提取率也不是很高。因此在工业上经常将该方法与其他方法结合使用来生产薯蓣皂苷元。2.3超临界CO2萃取法超临界CO2流体萃取法（SFE-CO2）是一种新型的萃取分离技术，与传统溶剂萃取技术相比，该方法具有选择性高、反应时间短、溶剂用量少和安全环保的优点[22]。Shu等人[23]研究并利用超临界CO2流体萃取技术（SFE-CO2）从茯苓块茎中提取酸水解后的薯蓣皂苷元。该实验分别研究了改性剂、萃取温度、萃取压力、萃取时间等因素对皂苷元提取率的影响，结果发现将总皂苷在35MPa压力、658℃、95%乙醇为改性剂的条件下提取3h，薯蓣皂苷元的提取率最高达到0.454%，比常规的萃取法高0.385%。该研究表明，在工业上，超临界CO2萃取技术也有可能取代传统的溶剂提取法提取薯蓣皂苷元。3.薯蓣皂苷元的含量测定及研究进展测定薯蓣皂苷元的分析方法有很多种，到目前为止，已经开发了如密度薄层色谱法、气相色谱法、光谱方法、紫外-分光光度法、高效液相色谱法和酶联免疫吸附法。其中，紫外-分光光度法（UV-Vis）和高效液相色谱法（HPLC）是分析鉴定薯蓣皂苷元常用的两种方法。3.1紫外-分光光度法利用紫外-分光光度法来检测薯蓣皂苷元含量是一种非常简便、快速和准确的分析方法。其检测方法是：首先称量一定质量的薯蓣皂苷元样品溶解在石油醚中，得到一定浓度的标准溶液。然后量取一定体积的标准溶液置于比色皿中，待其自然蒸发挥干后加入高氯酸，因为薯蓣皂苷元在高氯酸的作用下会显色（黄色），利用紫外-可见分光光度计扫描该样品在190~600nm范围内的紫外可见吸收光谱，会在410nm处显示出比较强的吸收峰，记录410nm处的吸光值并通过计算可以得到薯蓣皂苷元的含量。因此化学实验中通常使用紫外-分光光度计法迅速测定并计算出薯蓣皂苷元的产率。3.2高效液相色谱法高效液相色谱法（HPLC）具有高效、高速和高灵敏的特点，目前已经广泛应用于化学、化工、医学、农学、法检和商检等行业，在分离及产物分析中起着重要的作用。利用高效液相色谱法（HPLC）分析DZW中薯蓣皂苷元的含量是目前比较常用的一种方法，其主要操作可概括如下：首先将得到的薯蓣皂苷元样品溶液（乙腈为溶剂）用0.22μm的过滤器过滤，再注射到检测器中，以乙腈和水（10：90，v/v）为流动相，设置检测温度为30℃，待测样品以1mL/min的流速进行分离，其中薯蓣皂苷元在高效液相分析中的检测波长是203nm。Zhang等人[24]利用酶解法提取了黄姜根茎中的薯蓣皂苷元，然后利用高效液相色谱仪检测其产品得到了薯蓣皂苷元的HPLC图并计算出其含量。采用HPLC法检测薯蓣皂苷元含量，其操作过程简便快速，实验结果准确，是工业生产和化学研究上检测薯蓣皂苷元含量的理想方法。史艳霞[25]也运用了HPLC法测定了百合中的薯蓣皂苷元的含量，得出HPLC法为百合的质量控制提供了新的可靠的依据,且该方法简便、准确、灵敏度高。随着HPLC法的发展，帅颖[26]通过高效液相-蒸发光散色检测器(HPLC-ELSD)进行了百合中薯蓣皂苷元的含量，得出采用浓硫酸-无水乙醇法测定百合中总皂苷元的含量,简单、快速、准确、重现性好。盛芳园[27]对于薯蓣皂苷元的检测方法进行了研究，提出高效液相色谱法进行含量测定不需要进行分离，但是价格比较昂贵。3.3气相色谱法气相色谱法（GC）是将气体作为流动相来进行色层分离分析的方法。利用气相色谱法检测分析薯蓣皂苷元的含量可以得到比较精确的结果，而且该实验过程操作简单方便。气相色谱法测定薯蓣皂苷元的方法如下：采用Hewlett-Packard5890II型气相色谱仪，FID色谱柱为Ultra-1柱（25m×0.32mm），进样器温度为250℃，检测器温度为300℃，炉温为280℃；气体流量：氮气28mL/min，氢气26mL/min，空气250mL/min。3.4高效液相色谱-质谱联用法利用高效液相色谱-质谱联用（LC-MS）分析方法鉴定DZW中的薯蓣皂苷元是比较高效精确的方法。该方法能得到比较完整的裂解图，根据总结的裂解图谱，即使在没有参考标准的情况下，也可以完成黄姜中薯蓣皂苷元的鉴定。Zhu等人[28]利用该方法得到一系列的皂苷裂解图，然后根据保留时间、质谱裂解图谱、MS和MS/MS数据，初步鉴定出了从黄姜粗提物提取的甾体皂苷。高效液相色谱-质谱联用（LC-MS）分析方法是鉴定薯蓣科植物中甾体皂苷的一条比较高效准确的途径。4.小结薯蓣皂苷元是一种重要的甾体皂苷元，是合成甾体激素类药物的基础原料，一般通过水解、发酵、萃取等方法从薯蓣科植物（黄姜、穿山龙等）的根茎中提取获得，有“医药黄金”之称。对于薯蓣皂苷元的提取与含量测定非常重要，由于薯蓣皂苷元在分离中容易有高浓度、组成复杂和含盐量高的有机废液的排放，造成严重的环境污染，而且生产过程中酸用量的成本也比较高，因此运用不需要分离的薯蓣皂苷元含量测定方法是当前的研究热点。目前薯蓣皂苷元质量检测方法众多，在高效经济和绿色环保的要求下，不需要分离的薯蓣皂苷元含量测定方法在实践中应用范围更广。参考文献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,相佳瑶,李海舟,等.薯蓣皂苷元生物素标记探针的合成及其抗肿瘤活性评价[J].昆明理工大学学报：自然科学版,2020(3):7.朱心浩,张立,王鹏,等.金(I)催化薯蓣皂苷元衍生物的合成[J].中国海洋大学学报：自然科学版,2018,48(8):5.罗卓玛,胡越高,王璐红,等.薯蓣皂苷元抗肿瘤衍生物的合成及其生物活性的研究[J].有机化学,2018,38(4):7.孙传菊,葛重宇,于长杰,等.不同产地穿山龙中薯蓣皂苷元比较[J].中成药,2019.冯要菊,王中晓,杨晶.薯蓣皂苷元调控PI3K/Akt信号通路影响滑膜成纤维细胞的凋亡和周期[J].免疫学杂志,2019,35(9):8.QinY,WuX,HuangW,etal.Acutetoxicityandsub-chronictoxicityofsteroidalsaponinsfromDioscoreazingiberensisC.H.Wrightinrodents.[J].JournalofEthnopharmacology,2009,126:543-550.常新林.薯蓣皂苷元糖基化衍生物的合成及抗肿瘤活性研究[D].北京中医药大学,2019.张释晴,宋雨轩,张文雪,等.抗肿瘤天然产物薯蓣皂苷元的研究进展[J].中国中药杂志,2021,46(17):7.张华燕,何援军.薯蓣皂苷元改善类风湿关节炎模型大鼠关节肿胀的效果及作用机制研究[J].中医正骨,2021,33(4):7.王洋,赵立春,庞宇舟,等.不同剂量薯蓣皂苷元的大鼠体内药动学研究[J].中国医院药学杂志,2020(3):6.边德志,胥柯,黄飞,等.薯蓣皂苷元治疗Graves病大鼠的实验效果及相关机制研究[J].临床和实验医学杂志,2018,17(18):4.李亚,李蕊白,石凤芹,等.薯蓣皂苷元通过调控miR-34a及其靶基因发挥抗胃癌作用[J].北京中医药大学学报,2020,43(2):7.郭纪芬,刘艳菊,杨筱.薯蓣皂苷元抑制宫颈癌免疫逃逸的作用及机制探讨[J].中国免疫学杂志,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