首页 > 论文范文 > 医药卫生论文 > 药学论文 > 药物鉴定论文 > 牛膝的化学成分及其皂苷类化合物提取方法研究进展

牛膝的化学成分及其皂苷类化合物提取方法研究进展

2024-11-18 358 上传者：管理员

摘要：现代研究表明，牛膝富含多种生物活性物质，如皂苷类、多糖类、甾酮类、多肽类等，具有广泛的药理作用。其中，皂苷类成分是牛膝的主要有效成分之一，具有极高的药用和经济价值。本文对牛膝化学成分进行总结并对其三萜皂苷类成分的提取工艺进行了整理，以期为牛膝皂苷类成分的提取优化以及牛膝的进一步开发应用提供参考。

关键词：
化学成分
四大怀药
强健筋骨
牛膝
皂苷
加入收藏

牛膝，又叫怀牛膝，是多年生苋科草本植物牛膝（Achyranthes bidentata Bl.）的干燥根，是“四大怀药”之一。牛膝性平，味苦、甘、酸，入肝、肾经，具有逐瘀通经、滋补肝肾、利尿通淋，强健筋骨的功效。近些年对牛膝的研究逐渐深入，迄今为止，从牛膝中分离鉴定得到130多种化合物，包含三萜皂苷类、多糖类、甾酮类、多肽类、生物碱及有机酸等类别。由于这些次生代谢物的存在，现代研究表明，牛膝具有免疫、镇痛、子宫兴奋、降血脂和抗生育、抗衰老、抗肿瘤、抗骨质疏松等生物活性，具有较高的利用价值。本文总结了牛膝中所含主要化学成分并对其三萜皂苷类化合物的提取方法进行了综述，以期为后续牛膝化学成分的分析和三萜皂苷类成分的提取研究提供参考。

1、牛膝中的化学成分

目前，关于牛膝中具有生物活性的化学成分已有较多的报道，主要包括皂苷类、多糖类、甾酮类和多肽类等。

1.1皂苷类

皂苷广泛分布于高等植物中，是十分重要的次生代谢产物，具有抗癌、抗炎和镇痛等多种作用。皂苷类成分也是牛膝的主要生物活性物质。到目前为止，共有40种牛膝皂苷被初步鉴定，研究表明，具有二羧酸部分的齐墩果酸是牛膝皂苷的主要苷元类型，一系列药理研究也证实了牛膝皂苷的多种生物学特性，包括抗炎作用、抗氧化作用、抗骨质疏松作用。目前，对皂苷的分离鉴定、化学结构和生物活性等方面的研究报道较多。罗懿钒等[1]综述了牛膝中的27种皂苷类化合物，均是以齐墩果酸为苷元的皂苷类成分。Zeng等[2]使用加热回流法和大孔树脂法首次从牛膝根中分离得到一种五环三萜，命名为Aralia Saponin A。Kiuchi等[3]主要综述了两种不同牛膝根的三萜皂苷成分，对化合物的名称进行了分类，并对二羧酸部分的立体化学性质进行了总结。另外使用高效液相色谱法分析皂苷的成分以及加工和提取条件对其成分的影响。Fu等[4]采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱对牛膝提取物中三萜皂苷的化学成分进行了综合分析，共鉴定出40种三萜皂苷，其中齐墩烷型38种，异黄酮型1种，机械苷型1种。

1.2多糖类

多糖类物质是一种天然高分子聚合物，近几十年来引起了人们的广泛关注。牛膝多糖是牛膝的主要活性成分之一，具有亲水性和抗氧化、抗衰老特性。牛膝多糖由不同比例的单糖组成，包括果糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸，分子质量在1400～3400Da之间。Zhang等[5]采用热水浸提-乙醇沉淀法制备了牛膝多糖AB70，并通过离子交换和凝胶过滤柱层析纯化了均相果聚糖ABW70-1。结构分析表明，ABW70-1由（2→1)-linked-β-D-fructofuranosyl (Fruf）、（2→6)-linked-β-D-Fruf和（2→1,6)-linked-β-D-Fruf残基组成,末端为果糖和葡萄糖残基。Wang等[6]采用热水萃取法并通过DEAE-cellulose 52和Sephacryl S-100HR色谱柱进行纯化，从牛膝中分离得到一种分子量为3406Da的水溶性多糖ABP70-2，该化合物由葡萄糖和果糖以1∶18的摩尔比组成。通过单糖分析、红外光谱、甲基化、气相色谱-质谱（GC-MS）分析和核磁共振研究，首次阐明了其确切的结构特征。得到的数据表明，ABP70-2具有（2→6)-linked-β-D-fructofuranosyl(Fruf）骨架和（2→1) linked-β-D-Fruf支链，末端为葡萄糖和果糖残基。Zhang等[7]制备得到多糖AB50和AB90。用10倍体积的蒸馏水在80℃条件下提取牛膝根3次，减压浓缩后加入95%酒精至酒精终浓度达到50%，室温下静置处理24 h，离心收集沉淀得到牛膝多糖粗提物，冻干后标记为AB50。重复此过程至减压浓缩后，剩余的上清液用乙醇处理至最终浓度为90%，得到的沉淀标记为牛膝多糖粗提物AB90。随后对AB50进行纯化分离得到两种多糖，分别命名为AB50-1和AB50-2，产率分别为3.04%和2.03%。同时，对AB90进行分离得到牛膝多糖AB90-1和AB90-2，产率分别为2.05%和0.27%。随后用高效凝胶渗透色谱法测定纯化多糖的纯度和分子量，结果显示，4种多糖的色谱均呈现单峰对称窄峰，表明其为均质多糖。同时，采用高效液相色谱法鉴定多糖中单糖的组成成分，结果表明，所有多糖均由葡萄糖和果糖组成。不同之处在于AB50-1、AB50-2、AB90-1和AB90-2这4种多糖的葡萄糖与果糖的摩尔比分别为1∶6、1∶27、1∶5和1∶16。分子量分别为1260Da、5118Da、1074Da和2976Da。Zhang等[8]在室温条件下采用碱提醇沉法从牛膝根中分离得到牛膝多糖总提取物，产率是8.7%，经系统分离纯化得到纯化多糖ABPB-3，产率是0.21%，通过对ABPB-3的结构特征进行表征及单糖组成分析发现，ABPB-3是分子量为77.23kDa的均质多糖，其所含4种类型的单糖为阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖和半乳糖醛酸，各单糖占比依次为18.4∶9.3∶2.5∶1，表明ABPB-3是一种酸性杂多糖。其结构为→4)-α-D-GalpA-(1→,→2,4)-α-L-Rhap-(1→,→5)α-L-Araf-(1→,→2,3,5)-α-L-Araf-(1→,→3)-β-D-Galp-(1→,→3,4,6)-β-D-Galp-(1→组成的重复单元，末端接α-L-Araf、α-L-Rhap和β-D-Galp。

1.3多肽类

近年来，牛膝的高分子量成分多肽与生物活性的关系受到了越来越多的关注。牛膝多肽是一种从牛膝水提物中分离得到的一种活性复合成分，已有研究表明，牛膝多肽ABPP对神经系统具有保护作用，可以有效的干预兴奋性毒性相关疾病，如帕金森病和缺血性中风。Shen等[9,10]将牛膝磨成粉末，80℃条件下使用超纯水煎煮，随后用（NH4)2SO4饱和水煎液，离心收集沉淀。透析液经超纯水脱盐后，冻干成可溶于水的ABPP粉末，ABPP采用高效液相色谱法进行表征。Wang等[11]和Cheng等[12]为了确定ABPP的主要活性成分，使用反相高效液相色谱（RP-HPLC）方法从ABPP中分离不同的成分，并通过神经元存活实验检测其神经活性。结果表明，在12个RP-HPLC馏分中，第11个馏分表现出最强的神经活性，该成分命名为ABPPk。Shen等[13]用高效液相色谱法对ABPP进行分离，得到活性组ABPP-e4。

1.4甾酮类

植物甾体是一种天然存在的多羟基化合物，典型特征为顺式A/B环、反式B/C环、反式C/D环以及C-7,8位之间含有的双键。甾体化合物的碳骨架称为环戊多氢菲，在C-17位上有一个β侧链，连接不同的侧链形成不同的植物甾体。牛膝中的蜕皮甾体类也被认为是主要的活性成分，具有抗炎镇痛、缓解阿尔茨海默病、提高学习记忆能力等作用。罗懿钒等[1]归纳总结了牛膝的16种甾酮类化合物。分别是红苋甾酮、25R-牛膝甾酮、25S-牛膝甾酮、β-蜕皮甾酮、旌节花甾酮A、罗汉松甾酮C、旌节花甾酮D、漏芦甾酮B、水龙骨甾酮B、罗汉松甾酮B、（20R,22R)-2β,3β,20,22,26-五羟基-胆甾烷-7,12-二烯-6-酮[（20R,22R)-2β,3β,20,22,26-pentahydroxycholestan-7,12-dien-6-one]、牛膝甾酮A、牛膝新甾酮A、牛膝新甾酮B、牛膝新甾酮C、22-去氧土克甾酮。Zhang等[14]从牛膝根中分离到两个新的植物蜕皮甾体，分别为（25S)-20,22-O-(R-亚乙基）牛膝甾酮和20,22-O-(R-3-甲酯）亚丙基-20-羟基蜕皮酮。Liu Yang等[15]从牛膝乙醇提取物中分离到一种新的甾体化合物牛膝甾酮D。通过多种光谱分析，包含HR-ESI-MS、1D和2D NMR方法，对新化合物的结构进行了阐明。

1.5其他物质

在对牛膝化学成分的研究中，除上述物质外，还分离到生物碱和有机酸等其他物质。胡慧玲等[16]运用正相硅胶柱色谱、Sephadex LH-20凝胶柱色谱和反相ODS柱色谱等现代色谱分离技术和方法，对怀牛膝中的化学成分进行探究，并通过化合物的理化性质和波谱数据鉴定结构特征，最终从怀牛膝中分离鉴定得到11种化合物，依次鉴定为：（1)5,5'-dibuthoxy-2,2'-bifuran,(2)aridanin,(3)9,12,13-三羟基-10,15-十八碳二烯酸，（4)(4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenyl)[(3R,4S,5R)-tetrahydro-5-(4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenyl)-4-(hydroxymethyl)-3-furanyl]-methanone,(5)arvensoside C,(6）小檗碱，（7)pinellic acid,(8）邻苯二酸二正丁基酯，（9）龙牙楤木皂苷Ⅲ甲酯，（10)(S)-2-吡咯烷酸-5-甲酸乙酯，（11)tetrahydro-5-oxo-2-furancaboxylic acid ethyl ester，其中，化合物（1)～(5）、（10）、（11）均为首次分离得到。此外，黄连碱、咖啡酸和壬二酸[17]在以往的研究也被证实存在。

2、牛膝皂苷类化合物的提取方法

皂苷类是牛膝中的主要活性成分，发挥着不可或缺的作用。溶剂提取法是提取牛膝三萜皂苷最常用的方法，可细分为浸渍法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法、超声法等。此外，索式提取法和大孔树脂吸附法在牛膝皂苷提取中也常有应用。目前，牛膝皂苷类成分提取工艺还没有制定统一的标准，现就常见方法进行归纳总结。

2.1乙醇回流提取

乙醇回流提取工艺方法简便，测得提取物纯度高，在牛膝皂苷提取中应用较多。杨研华等[18]用75%乙醇回流提取，浓缩液先后用等体积石油醚、乙酸乙酯萃取，最后用水饱和的正丁醇萃取，正丁醇液回收至干得到牛膝皂苷提取物。研究测得皂苷提取物纯度约为71%。程永杰等[19]采用正交实验法筛选牛膝的最佳工艺条件，以牛膝皂苷含量为评价指标，结果证实，80%的乙醇按照1∶10提取3次效果最好。优化后的提取工艺是牛膝的最佳提取工艺方法。

2.2浸渍提取

浸渍法具有设备简单、成本低、操作简便、无需加热、提取杂质较少等优点。卜书海[20]采用浸渍法提取，牛膝干燥根粉采用乙醇冷浸法处理，滤液浓缩得浸膏。浸膏经水溶解、脱脂、溶剂萃取得褐色黏稠状浸膏，萃取后浸膏得率为4.26%。浸膏再经甲醇溶解、纯化得粗皂苷干品，皂苷得率达到1.7%。采用50%和70%两种不同体积分数的乙醇冷浸40目牛膝粉48h，能够得到合适的牛膝总皂苷含量。

2.3索氏提取

陈文娜等[21]称取干燥的牛膝粉末置索氏提取器中，乙醚加热回流4h后弃去乙醚液，药渣挥去乙醚，加入甲醇超声处理后滤过。残渣加水使其溶解，经已处理好的D101大孔吸附树脂柱处理，先后经水、70%乙醇洗脱，收集洗脱液，蒸干，用甲醇溶解转移至称量瓶中，加甲醇至刻度，摇匀，即得1%的牛膝皂苷提取液。

2.4大孔树脂吸附法

大孔树脂法在三萜皂苷提取中应用广泛，大孔吸附树脂对皂苷有较为良好的吸附作用，吸附容量大，容易被解吸，洗脱成分易结晶，纯度高，有效成分回收完全。Shi等[22]用70%的乙醇回流3h提取干根，减压浓缩后形成乙醇提取物。随后提取物溶解于蒸馏水中，加入预处理好的D101大孔树脂，静吸附12h，然后将水溶液与树脂柱分别用蒸馏水、30%乙醇和70%乙醇洗涤，得到相应的3个馏分。从70%乙醇馏分中减压脱除乙醇，冻干得到牛膝皂苷提取物，将其部分冻干，得到粉末2.70g，得率为1.08%。Fu等[4]将牛膝粉末加入60%的乙醇中回流3次，提取液浓缩为生药材后用D101大孔树脂纯化提取物。目前，常用大孔树脂进行富集纯化制备牛膝皂苷，通过实验对比，大孔树脂洗脱的提取方法简便、快捷、经济，提取的纯度较高。

3、结语

本文对牛膝的主要化学成分及其三萜皂苷类化合物提取方法进行了综述。通过查阅国内外文献发现，怀牛膝中含有多种化学成分，其中齐墩果酸苷元构成的皂苷类化合物具有广泛的生物活性。同时，在文献报道中皂苷类化合物提取方法有很多，采用亲水性溶剂能够有效地提取牛膝中皂苷类化合物，但未来的研究可以进一步探索提取条件的优化，提高该类化合物的提取效率和纯度。本文归纳了牛膝的主要化学成分，也为进一步开发利用牛膝提供了重要的理论依据和技术支持。

参考文献:

[1]罗懿钒,欧阳文,唐代凤,等.牛膝中皂苷和甾酮类物质基础及药理活性研究进展[J].中国现代中药, 2020, 22(12):2122-2136.

[16]胡慧玲,王彦志,张磊.怀牛膝化学成分的提取分离与鉴定[J].中药材, 2019, 42(1):96-99.

[18]杨研华,尹莲,朱晓勤,等.牛膝总皂苷的制备及其保护尿酸钠致血管内皮细胞损伤的作用[J].中医药信息,2010,27(2):15-18.

[19]程永杰,杨兴鑫,张艳利,等.正交试验法优选牛膝的提取工艺[J].山西医科大学学报, 2010, 41(1):42-44.

[20]卜书海.牛膝总皂甙的提取及其对小鼠繁殖机能的影响[D].西北农林科技大学, 2006.

[21]陈文娜,王俊岩,贾连群,等.牛膝有效部位在肿瘤微环境下促进树突状细胞成熟及功能调控的研究[J].中国药学杂志,2015, 50(23):2051-2056.

基金资助:国家自然科学基金面上项目(81573539);黑龙江省自然科学基金面上项目(H201542);

文章来源:段利辉,高宁,赵威,等.牛膝的化学成分及其皂苷类化合物提取方法研究进展[J].化学工程师,2024,38(11):74-77.