甘草屬Glycyrrhiza L.植物資源化學及利用研究進展△

鄭云楓，魏娟花，冷康，陶偉偉，方詩琦，彭國平，段金廒 *

(1.南京中醫藥大學 藥學院，江蘇 南京 210023；2.江蘇省中藥資源產業化過程協同創新中心，江蘇 南京 210023)

·綜述·

甘草屬Glycyrrhiza L.植物資源化學及利用研究進展△

鄭云楓1，2，魏娟花1，冷康1，陶偉偉2，方詩琦1，彭國平1，2，段金廒1，2 *

(1.南京中醫藥大學 藥學院，江蘇 南京 210023；2.江蘇省中藥資源產業化過程協同創新中心，江蘇 南京 210023)

甘草作為一種優良的天然植物資源，已被廣泛應用于醫藥、食品、化工、畜牧等領域，國內外相關研究也方興正艾，但近年來隨著生態環境的破壞及無節制的采挖，資源狀況日益嚴峻。本文從中藥資源化學的角度出發，對甘草屬植物的種類及資源分布進行總結，并針對不同品種甘草的活性成分、藥理作用以及應用現狀進行綜述。旨在為進一步深入研究和開發該類藥用植物資源提供參考，并為多層次、精細化的甘草資源綜合利用提供依據。

甘草屬；資源化學；活性成分；藥理作用；綜合利用

甘草為豆科(Leguminosae)蝶形花亞科(Papilionatae Taub.)的多年生草本植物，全球均有分布。主產區為亞洲及歐洲，少數分布在美洲及非洲的熱帶和亞熱帶地區。我國地處甘草資源中心地帶，也是世界上甘草使用量及出口量最大的國家，年消耗量超過3萬噸，以新疆、內蒙古、寧夏和甘肅為主產地，華北和西北各省區亦有產出。國內甘草屬植物約有8種[1]，其中作為法定的藥用品種有烏拉爾甘草Glycyrrhizauralensis、光果甘草Glycyrrhizaglabra和脹果甘草Glycyrrhizainflate[2]。

甘草屬植物的藥用歷史悠久，早在古埃及、古希臘時期就被用于治療咳嗽、胃病及肝臟疾病[3]；傳統中醫藥，甘草始載于《神農本草經》，列為上品，具有益氣補中、祛痰止咳、緩急止痛、緩和藥性和清熱解毒的功能，臨床應用廣泛，素有“十方九草”之說。除了藥用價值外，甘草及其提取物在食品、飲料、化妝品等工業中也有著廣泛的應用。

甘草屬植物化學成分非常復雜，迄今為止從不同品種甘草中分離獲得的各類化合物超過400個[4]，其中三萜和黃酮為兩類主要的活性物質，具有鎮痛、止咳、抗炎、抗病毒、抗氧化、抗潰瘍、抗腫瘤、抗變態反應及免疫調節等作用[5]。但由于種質遺傳差異和分布區域環境的不同，不同品種、不同產地甘草化學成分組成及含量存在顯著差異，這直接影響了產品質量的穩定及資源的有效利用。

近年來國內外科研工作者從資源合理開發利用的角度出發，采用中藥資源化學研究思路與方法對甘草的植物資源進行了較為系統的研究與評價，取得了一定進展。本文從甘草屬植物資源化學的角度對不同品種甘草中所含主要活性成分進行歸納分析，并總結其開發利用、研究的現狀，為甘草資源綜合利用及產業發展提供一定的依據與參考。

1 資源性化學成分研究

1.1 三萜皂苷類成分

三萜皂苷是甘草屬植物中主要成分類型之一，具有抗炎、抗病毒、免疫調節、抗腫瘤等廣泛的藥理活性，同時它也是一類天然甜味劑。迄今為止從全世界甘草屬G.uralensis、G.inflate、G.glabra和G.yunnanensis等植物中已分離獲得了50余個三萜皂苷類成分。從已發現的化合物來看，其骨架結構一般為3β-羥基五環三萜齊墩果烷型，可視為β-香樹脂醇的衍生物，其基本骨架見圖1。

圖1 甘草中三萜皂苷類成分的基本骨架

甘草屬三萜皂苷結構主要特征：1)糖鏈：在糖鏈的組成上，大多數甘草三萜皂苷都含有葡萄糖醛酸基，這是甘草屬植物中特有的結構特征，可作為甘草屬植物鑒定的依據之一。少數成分中還含有鼠李糖、芹糖、阿拉伯糖或葡萄糖。糖與苷元連接位置多見于C3位羥基，有部分成分中糖鏈連接于C30的羧基、C21或C22位羥基。糖與糖之間以1→2位相連為主，僅少數成分，如Uralsaponin B以1→3位相連，Glyeurysaponin以1→4相連；2)11-位羰基：多數三萜類成分具有C11-酮基和Δ12雙鍵結構，在化合物碳譜的低場可見δC199附近的羰基信號，同時化合物的紫外光譜最大吸收波長顯示在254 nm附近。而在云南甘草中，三萜皂苷類成分主要以共軛雙鍵、孤立雙鍵或酮基存在，常有Δ12或Δ11，13(18)、Δ9(11)，12(13)的結構；3)羥基：羥基是該類三萜皂苷中常見的取代基，出現的位置主要在C21、C22、C24、C29或C30位上；4)羧基：大多數化合物在C29或C30見有羧基，少數成分在C29和C30位被醛基或羥基取代；5)內酯環：內酯環常見位置在C30→C22和C29→C18，可以理解為C29和C30羧基與C18和C22的取代羥基脫水后形成。甘草屬三萜皂苷類成分的總結見表1。

表1 甘草中三萜皂苷類化合物

表1(續)

注：S1=-O-[β-D-GluA(1→2)-β-D-GluA]；S2=-O-[β-D-GluA(1→3)-β-D-GluA]；S3=-O-[β-D-GluA(1→4)-β-D-GluA]；S4=-O-[α-L-Rha(1→2)-β-D-GluA(1→2)-β-D-GluA]；S5=-COO-β-D-Glc；S6=-O-β-D-GluA；S7=-O-α-L-Rha。

1.2 黃酮類活性成分

甘草屬中黃酮類成分復雜，迄今為止從甘草屬植物中分離獲得的黃酮類成分超過200個，雖然已有學者對該類成分進行了總結[28-29]，但針對不同品種甘草所含黃酮活性成分的系統歸納未見報道。根據基本骨架的不同，甘草黃酮類活性成分可以分為以下幾類：黃酮類(Flavones)、二氫黃酮(Flavanones)、異黃酮(Isoflavones)、二氫異黃酮(Isoflavanones)、查耳酮(Chalcones)、異黃烷(Isoflavans)、異黃烯(Isoflavenes)等，見圖2。

圖2 甘草屬中黃酮類活性成分的基本骨架及特征取代基

越來越多的研究表明，甘草黃酮在抗氧化、抗腫瘤、抗炎、抗菌及保肝等方面具有良好的活性，引起國內外學者的廣泛關注。值得注意的是，不同品種甘草所含黃酮類型成分差異明顯，且各類型黃酮成分活性特點也存在不同，如烏拉爾甘草中異黃酮類活性成分含量較高，甘草查爾酮類成分則主要分布于脹果甘草，而異黃烷類活性物質光甘草定在光果甘草中分布較多。但目前甘草資源利用尚未考慮到這些狀況，其開發利用的方案還有待進一步的研究與優化。甘草屬植物中黃酮類活性成分的總結見表2。

表2 甘草屬中黃酮類活性化合物

表2(續)

1.3 香豆素類

甘草中香豆素類成分的典型特征為羰基鄰位上有苯環取代，如3-Arylcoumarins(Ⅰ)類，這類成分結構符合C6-C3-C6的規則，有學者在分類時將其歸為黃酮類成分。少數成分結構中的取代苯環與母核之間環合成呋喃環，形成Coumestnas(Ⅱ)類結構，見圖3。從來源上來分析，香豆素類活性成分主要存在于烏拉爾甘草G.uralensis中，光果甘草G.glabra及粗毛甘草G.aspera中亦有少量分布，見表3。

圖3 甘草屬中香豆素類活性成分基本骨架及特征取代基團

表3 甘草屬中香豆素類活性化合物

1.4 二苯乙烯類

甘草屬植物中二苯乙烯類化合物較少，主要分布在烏拉爾甘草G.uralensis、光果甘草Glycyrrhiza.glabra、北美甘草G.lepidota、臭甘草G.foetida中。從結構特征上來看，這類化合物具有C6-C2-C6的結構，有些成分中二苯乙烯的α-烯基被還原，形成“戊烯二氫二苯乙烯”結構(類型Ⅱ)，見圖4。已有研究表明，該類化合物具有良好的抗菌、抗病毒、降血糖及抗炎活性，引起了國內外研究者的關注，見表4。如從臭甘草G.foetida中發現的戊烯二氫二苯乙烯類成分Amorfrutins，不僅具有降血糖及抗炎的作用，而且耐受性極好，具有治療復雜糖代謝性疾病的前景。

圖4 甘草屬中二苯乙烯類活性成分基本骨架及特征取代基團

表4 甘草屬中二苯乙烯類活性化合物

1.5 多糖

多糖類成分是甘草活性成分之一，其極性較大，結構復雜，鑒定相對困難。從烏拉爾甘草G.uralensis中分離獲得的由鼠李糖、葡聚糖、阿拉伯糖和半乳糖組成的多糖組分具有抗腫瘤、免疫促進及抗病毒等活性[81-82]。經研究確定其核心結構包含有3種類型[83-85]：1)以葡萄糖為主鏈，通過α-(1，4)鍵連接的單一葡萄糖結構；2)以1，3-D-半乳糖組成一個主鏈，在主鏈半乳糖某單元的6位帶有一個由1，6-半乳糖殘基組成的側鏈分支；3)以1，3-D-半乳糖組成一個主鏈，在主鏈所有半乳糖單元6位帶有一個由α-1，5-連接的L-阿拉伯糖殘基組成的側鏈。進一步分析其高級結構還發現[86]，該類甘草多糖的糖鏈間可呈現環狀、柱狀、螺旋狀、平面網狀及立體網狀等多種復雜空間結構，并推測這種空間的構象與甘草多糖的藥理活性及作用特點有密切關系。

從光果甘草G.glabra地上部分莖中分離獲得一種酸性甘草多糖，確定其分子組成為L-阿拉伯糖∶D-半乳糖∶L-鼠李糖∶D-半乳糖醛酸∶D-葡萄醛酸=22∶10∶1∶2∶1。碳粒廓清實驗表明，此多糖具有顯著的激活網狀內皮系統功能的活性[87]。在脹果甘草G.inflata中得到一種多糖成分GIP-2，相對分子量大于2000 KDa，分子組成為葡萄糖∶阿拉伯糖∶半乳糖=3.3∶11.7∶1.0[88]。

2 甘草資源的多途徑利用

2.1 在醫藥領域中的應用

2.1.1 抗病毒 甘草具有良好的抗病毒作用，如抗乙型肝炎病毒(HBV)。研究發現[89]，甘草酸能夠通過改變與HBV有關的抗原表達及抑制乙肝表面抗原(HbsAg)的分泌而對乙型肝炎有治療作用，其作用機制與神經氨酸酶[90]、高遷移率族蛋白1(HMGB-1)[91]及磷脂酶A2[92]等多個關鍵靶點活性有關。對現有知識產權及臨床應用狀況分析發現，甘草酸及其衍生物是目前用于研制治療HBV的常用藥物，如18α-甘草酸是由18β-甘草酸在強堿催化條件下轉化而成，其具有比甘草酸更好的抗病毒和抗炎作用，目前已被開發成新藥應用于臨床[93]。

此外，甘草酸具有抑制免疫缺陷病毒(HIV)增殖，激活機體疫功能的作用[94]，對SARS冠狀病毒、水痘、帶狀皰疹病毒也有抑制活性[95]。另有研究發現，甘草黃酮類成分Licochalcone A、Isolicoflavonol、Glycycoumarin、Glycyrhisoflavone和Licopyrancoumarin等對HIV也有一定的抑制作用[96]。

2.1.2 抗炎、抗變態反應 甘草酸及黃酮類成分是甘草抗炎、抗變態反應的主要活性物質。甘草酸在結構及功能上與糖皮質激素相似，可作為皮質激素的替代治療。同時甘草酸可以多靶點地抑制補體系統，抑制炎性細胞因子和炎癥介質生成[97]，臨床已用于皮炎、藥疹、結締組織病以及與自身免疫相關的疾病。甘草黃酮類成分異甘草素、甘草素、甘草查耳酮A、光甘草定、甘草醇等能夠抑制炎性細胞浸潤，降低炎癥介質釋放，減輕中性粒細胞的氧化損傷等[98]。由甘草提取物制成的黏附貼片，目前已用于治療反復發作的炎性口腔潰瘍，能夠顯著減輕疼痛、炎癥和細胞壞死[99]。

2.1.3 抗病原微生物 甘草黃酮類成分甘草查爾酮A、甘草查爾酮B、甘草西定、光甘草定和光甘草素對大腸桿菌、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌、酵母菌和真菌均有顯著的抑制作用[100]，是一類活性強而廣的抗菌抗原蟲類物質。其中，甘草查爾酮A活性作用最強，可以作為開發抗呼吸道感染的潛藥。

2.1.4 抗消化性潰瘍 傳統甘草即有治療胃病的應用。早在1960年，日本就采用精制后含黃酮及16%甘草酸成分的提取物FM100(商品名為Aspalon)治療消化性潰瘍；而國內也有甘酮酸(主要含有甘草黃酮及甘草酸)、甘草酸(Glycyrrhizic acid)、甘草鋅(Licorzine)、甘珀酸鈉(Carbenoxolone sodium)和甘草酸鉍鹽等多種甘草酸及衍生物制劑，用于抗消化性潰瘍。生物學研究發現，甘草酸類及甘草總黃酮(含甘草苷、異甘草苷、甘草素、異甘草素等黃酮類化合物)具有解痙、抑制胃酸分泌、降低胃蛋白酶活性、增加胃黏膜血流量及促進潰瘍愈合的作用，能顯著提高大鼠實驗性胃潰瘍的抑制率和治愈率[101]。

2.1.5 用于止咳祛痰 止咳祛痰是甘草主要功能之一，早已被中西醫臨床廣為應用。其主要活性組分是三萜類成分甘草酸及甘草次酸，服用后能作用于發炎的咽部粘膜，緩和炎性刺激而鎮咳。甘草流浸膏、甘草片、復方甘草合劑對急、慢性支氣管炎、支氣管哮喘、咽喉炎等癥引起的哮喘均有一定療效。

2.1.6 解毒作用 甘草有“解百毒”之功能，甘草酸被認為是其主要有效成分。研究表明，甘草及其各類制劑對多種藥物中毒、動物毒素中毒、細菌毒素中毒及其機體代謝產物中毒均有一定的解毒作用，能緩解中毒癥狀，降低中毒動物死亡率。

2.1.6 其他活性 研究發現，甘草提取物具有一定的降糖、降膽固醇和神經保護作用[102-103]，可有效預防糖尿病的血管并發癥和內皮機能紊亂，緩解高膽固醇血癥，增強記憶等。甘草多糖還具有增強免疫功能作用，能有效提高機體的抵抗力[104]。

2.2 在食品工業中的應用

甘草具有較高的營養價值及保健作用，已被廣泛使用于食品工業中。甘草酸作為一種天然的甜味劑，甜度可達蔗糖的200倍，可以替代糖及人工甜味劑用于各類食品中。我國《食品添加劑衛生標準》(GB 2760-1996)規定：甘草酸可按生產需要適量用于肉類罐頭、調味料、糖果、餅干、蜜餞、涼果、飲料中。美國香味料和萃取物制造者協會(FEMA)規定：甘草酸的最高用量，在飲料中為130 mg·kg-1；在糖果中為460 mg·kg-1；在焙烤食品中為75 mg·kg-1；在膠姆糖中為3200 mg·kg-1。

此外，從甘草中提取出的黃酮類物質，具有良好的抗氧化活性，在中國及日本已被批準為天然抗氧劑，可用于食用油脂、油炸食品、餅干、方便面、速煮米、干果罐頭、干魚制品和腌制肉制品。

2.3 在日用化工中的應用

甘草具有美白、抗衰老的功能，在化妝品領域被稱為“美白皇后”。研究發現，甘草黃酮具有良好的抗氧化活性，甘草素、異甘草素、甘草查耳酮A等多種類型黃酮能夠抑制脂質過氧化反應的產物丙二醛的生成，清除體內自由基及提高超氧化物歧化酶活性，防止皮膚老化；同時甘草黃酮還可以通過抑制酪氨酸酶和多巴色素互變異構酶(TRP-2)的活性[105]，有效抑制黑色素生成。甘草酸類也是化妝品中常添加的一類物質，它不僅有抗炎、抗過敏和防止皮膚病的作用，同時還具有表面活性劑性質，能夠輔助制備變凝性化妝水劑或乳液。目前，甘草提取物已用于制成護膚霜、祛斑霜、珍珠霜等各類化妝品。

歐美國家利用甘草的抗炎、解毒作用及發泡性質，將其作為天然添加劑用于制造沐浴液、牙膏及洗漱液等日用品。

2.4 其他用途

甘草地上部分莖葉中粗蛋白、粗脂肪含量高，粗纖維含量較低，飼喂效果與紫花苜蓿相似，可以作為干旱、半干旱地區優良的冬春牧草或輔助性草料。甘草提取后的廢渣可用于生產絕緣人造板、食用菌培養基和肥料等，還可從中提取獲得纖維素類物質，并通過轉化獲得醫藥原料—羧甲基纖維素[106]。甘草種子富含蛋白質和脂肪，中東及歐洲一些地區將其烘焙后，作咖啡代用品。民間還用刺果甘草G.Pallidiflora的種子與皂刺相配，制成煎湯，具有催乳功能，用于治療奶汁缺少等癥。

3 結語

據統計，全世界甘草屬植物有10余種，分布較為廣泛，以歐亞大陸種類最為豐富，北美、南美、澳大利亞以及北非也有分布。但隨著環境的破壞及無節制的采挖，多數種類分布區域已比較狹窄，有的已經瀕臨滅絕，只有少數品種如烏拉爾甘草G.uralensis等屬于廣布種。因此如何保護及高效利用甘草資源已成為急需解決的關鍵問題。

目前針對甘草屬植物已開展了深入研究，發現了包括三萜類、黃酮類、香豆素類、多糖等多種類型成分，對其中甘草酸、甘草黃酮及多糖類成分開展了多途徑的藥理作用研究，并已應用在醫藥、食品工業、日用化工等領域。但從現有的研究及應用看，尚需基于中藥資源化學的研究思路與方法[107]，針對資源性成分的多層次利用價值、利用效率、加工過程生物轉化與化學轉化，以及資源產業化過程廢棄物再利用等方面進行深入細致的研究，以實現甘草資源產業鏈的發展與延伸：1)充分考慮不同來源甘草化學成分的差異，制定個性化的提取、分離和工藝制備方案，以實現不同品種甘草資源的合理化利用；2)采用新技術提高有效成分提取率，通過化學反應、生物轉化等方式促使天然化學成分的轉化和半合成，以有效提高資源性成分利用效率；3)針對甘草種植、采收、生產過程中產生的各類廢棄物，開展精細化綜合利用研究，以實現甘草資源的高效利用，提升資源的附加值。

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ResearchAdvancesinResourceChemistryandUtilizationofGenusGlycyrrhiza

ZHENGYunfeng1，2，WEIJuanhua1，LENGKang1，TAOWeiwei2，FANGShiqi1，PENGGuoping1，2，DUANJin’ao1，2*

(1.SchoolofPharmacy，NanjingUniversityofChineseMedicine，Nanjing210023，China；2.JiangsuCollaborativeInnovationCenterofChineseMedicinalResourcesIndustrialization，Nanjing210023，China)

The plants ofGlycyrrhizaand their products，which were regarded as valuable natural resource，have been widely applied to many areas including biological medicine，food industry，pastoral industry and animal husbandry.In recent years，great successes of researches on resources of the genusGlycyrrhizawere achieved.However，due to the destruction of ecological environment and uncontrolled consumption onGlycyrrhiza，resource scarcity of the plant had become a serious problem.In this paper the authors thoroughly summarized the advances of species，resource distribution，chemical compositions and their bioactive actions，and multi-ways comprehensive utilization etc.based on the thoughts of resources chemistry of Chinese medicinal materials.These data would provide some scientific data and references for the further research on the exploitation and comprehensive utilization of plants resources in genusGlycyrrhiza.

Glycyrrhiza；resource chemistry；bioactive ingredients；pharmacologic actions；comprehensive utilization

2014-11-13)

國家自然科學基金項目(81202881)；江蘇省自然科學基金(SBK201123752)；江蘇省高校優勢學科建設工程資助項目(YSXK-2010)

*

段金廒，教授，博士生導師，研究方向：中藥資源及方藥功效物質基礎研究，E-mail：dja@ njutcm.edu.cn

10.13313/j.issn.1673-4890.2015.10.024