決明子多糖的研究進展

劉朋月，許鵬飛，宋輝，張敏，吳潔，吳延麗

（哈爾濱醫科大學藥學院有機化學教研室，黑龍江哈爾濱150081）

決明子（Semen cassiae），為豆科類植物決明（Cassia obtusifolia L.）的干燥成熟種子，性味甘、苦、咸、微寒，歸肝、大腸經，具有清熱明目、潤腸通便之功效[1]，是衛生部公布的69 種藥食同源的物種之一。近年來隨著決明子及其復方制劑被廣泛應用于臨床，決明子中活性成分的研究越來越成為人們研究的熱點問題。決明子多糖是從決明的干燥成熟種子中提取的一類結構復雜的化合物。目前，人們逐漸發現其具有抗氧化、免疫調節、降脂等[2]多方面的生物活性和功能，成為近年來的一大研究熱點。隨著對決明子多糖生物活性研究的深入，多糖的提取率低、純度不高等問題也逐漸引起了相關學者的重視。本文查閱了近年來有關決明子多糖的研究文獻，對決明子多糖的提取方法、分離純化、藥理作用及機制做了整理和綜述，以期為決明子的進一步研究開發提供理論基礎。

1 決明子多糖的提取方法

天然藥物的研究是從有效成分或生理活性化合物的提取工作開始的。經查閱相關文獻，目前決明子多糖提取采用的方法有水提醇沉法、酶提取法、超聲提取法、微波提取法，而植物多糖的其他提取方法如超高壓提取法、超臨界提取法、動態高壓微射流技術及聯合提取法等多糖提取新型技術尚未見應用[3]。

1.1 水提醇沉法

水提醇沉法是植物多糖提取最常用的方法，利用其與水的相似相溶原理，以水為溶劑，較易控溫，需要的額外原料乙醇廉價易得。但是水提醇沉法也有一些不足之處：因水的極性較大，在提取多糖時，容易將植物體里面所含有的脂質和蛋白質一同提取，并且都被乙醇所沉淀，增加了分離純化的難度[4]。Deore 等[5]將決明子浸泡在蒸餾水中，60 ℃下提取 1 h，室溫（25 ℃）放置24 h 后經棉布過濾，所得濾液經丙酮沉淀后過濾，在烘箱中50 ℃下干燥，將所得的粗品研磨過60 目篩得到決明子多糖粗粉，經過測定多糖得率為11.2%，多糖含量約為68%。

1.2 微波輔助提取法

微波輔助提取法是一種現代提取技術，它的原理是根據不同結構的物質在微波場中吸收微能量的差異，而使有效成分被分離出來。與傳統的水浸提取、酶法輔助提取相比，微波輔助提取多糖得率高，可以保護活性成分，更加省時、高效、清潔、安全，被廣泛用于植物有效功能成分的提取[6]。Chen 等[7]應用微波輔助雙水相萃取技術同時得到兩種不同的決明子多糖組分，萃取條件為：25.4%硫酸銨和22.0%乙醇組成雙水相體系，提取時間 20 min，溫度 80 ℃，液料比 60 ∶1。與熱水浸提法和超聲輔助提取法相比，微博輔助雙水相萃取（microwave-assisted aqueous two-phase extraction，MAATPE）能同時得到兩種多糖，具有時間短、得率高的優點，為決明子多糖的提取和分離提供了研究方向。

1.3 超聲輔助提取法

超聲輔助法提取是在超聲條件下，使液體介質不斷受到壓縮和拉伸，產生空化作用，其產生的空化泡可以機械地破壞細胞結構，使其破裂釋放有效糖成分并能更好地溶解在水溶液中，從而能節約提取時間和能源，并能提高生物多糖提取率[8]。康佩姿等[9]利用響應面法從提取時間、超聲功率和提取溫度3 個方面對超聲波提取決明子水溶性多糖的最佳工藝進行考察，以決明子水溶性多糖得率為響應曲面值，得到了提取最佳工藝條件為提取時間36.5 min，超聲功率為233 W，提取溫度51 ℃，試驗結果中多糖得率為10.74%，且與預測結果比較接近。王濤等[10]比較了熱水浴浸提法、超聲波輔助法、滲漉法3 種方法對決明子多糖收率的影響，發現超聲波輔助浸提法收率最高，可達4.9%。

1.4 酶提取法

酶提取法是近年來才應用到多糖提取工藝的一種新興的提取方法，它是利用酶的高度專一性在溫和的條件下將植物組織進行分解，從而破壞細胞結構的完整性，加速多糖的釋放與提取。用于多糖提取的常用酶有纖維素酶、蛋白酶和果糖酶等。Feng 等[11-12]首次用酶水解純化方法提取決明子多糖（CP-40）的亞組分，得到均相多糖CP-40-M，產率較高。測定CP-40-M中木糖與葡萄糖醛酸的摩爾比值為4.62。CP-40-M 的結構被闡明為葡萄糖醛酸木聚糖，其中吡喃葡萄糖醛酸基團末端連接在→4-β-Xylp-（1→骨架）的O-2 上，這是第一次獲得這種類型的木聚糖。闡明從決明子水提取物中提取CP-40-M 的結構，對于更好地了解決明子多糖的天然特性具有重要意義，對于其在食品工業和民間醫藥中的應用具有重要意義。但酶屬于蛋白質，易受外界溫度、提取溶劑pH 值的影響，同時此法運用于中藥多糖提取還需綜合考慮一些其他因素，如酶濃度、抑制劑、激動劑及成本等問題，工業化推廣難度大。

2 決明子多糖的分離純化

無論是傳統的水提醇沉法、超聲輔助提取法還是新興的酶解法和微波輔助提取法，所得多糖均屬粗多糖，常含有油脂、蛋白質、色素、鹽等雜質，極大地影響植物多糖結構表征和生物活性分析的后續工作，故進一步分離純化對植物多糖研究具有關鍵作用。

2.1 除蛋白

蛋白質在氯仿等有機溶劑中會變性而不溶于水。將植物多糖水溶液與一定配比的氯仿-正丁醇（或戊醇）溶液以體積比 5 ∶1 或 4 ∶1 混合后，劇烈振搖20 min～30 min，蛋白質變性生成凝膠狀，經離心可除去變性蛋白。萬強等[2]、洪自兵等[13]、熊斌等[14]都應用Sevage 法除蛋白，對提取得到的決明子多糖進行純化。萬敏等[15]在應用Sevage 法除蛋白至無絮狀沉淀出現的基礎上，輔助H2O2進行脫色處理得到更為純凈的生、炒決明子精制多糖。此外，熊斌等還利用交聯聚乙烯吡咯烷酮/醇沉處理，使這兩種處理方法能協同吸附和沉降，從而降低多酚和蛋白質等干擾物質，經脫色和烘干等步驟后可得到純化的決明子多糖。酶能較為溫和地除蛋白，Sevage 法、三氯乙酸法可有效除蛋白，將二者聯用的方法也較為常用。洪自兵等[13]向提取得到的決明子多糖中加入木瓜蛋白酶（取藥材量1/50），60 ℃下酶解2 h，離心，取上清液加入Sevage 試劑，多次萃取離心除去蛋白，決明子多糖提取率為5.43%。

2.2 分步醇沉

乙醇等有機溶劑會破壞多糖水溶液中的氫鍵，降低多糖在水中的溶解度而析出沉淀。可采用乙醇、甲醇、丙酮等有機溶劑對多糖進行分級醇沉。此方法用不同濃度的有機溶劑可得到不同組分的多糖，但所得多糖的分子量大小有很大差異，且不同分子量范圍的多糖在不同有機溶劑濃度下的含量也不一致。馮雷等[16]采用梯度乙醇沉淀法分離水溶性多糖，在乙醇濃度達到30%時收集沉淀，得到CP-30（30%乙醇沉淀）亞組分，收集上清液，將乙醇濃度增至40%時收集沉淀，得到CP-40（40%乙醇沉淀）亞組分，與CP-30 相比，CP-40 具有較低的分子量和較高的木糖含量。

2.3 柱色譜分離

柱色譜分離技術利用多糖分子大小和形狀的不同而將其分離。分離過程中由于大分子多糖經過路徑短而先出柱，而小分子物質后出柱。分離多糖時，常先用孔隙小的凝膠去除小分子化合物，再用孔隙大的凝膠分離純化多糖。為了得到均一組分多糖，通常將陰離子交換柱色譜與凝膠柱色譜聯合使用。此方法應用范圍廣，可進一步除去粗多糖中的雜質，得到純度更高的多糖，但同時使用此法分離多糖時耗時長、效率低，且對層析柱的抗壓力也有一定的需求。Liu 等[17]采用DEAE-纖維素柱（50 cm×2.5 cm，內徑）從決明子多糖中獲得 7 個組分，命名為 SCPW-1，SCPW-2，SCPW-3，SCPW-4，SCPW-5，SCPS-1 和 SCPS-2。其中 SCPW（SCPW-1，SCPW-2，SCPW-3，SCPW-4 和 SCPW-5）來自水洗脫部分，SCPS（SCPS-1 和 SCPS-2）來自 0.1 mol/L NaCl 洗脫部分。五種多糖的FT-IR 有一定差異，SCPS經紅外光譜初步鑒定為碳水化合物。Shang 等[18]研究發現，決明子多糖經斐林試劑處理后通過陰離子交換和凝膠滲透色譜柱，得到3 種多糖CFAA-1，CFAA-3，CFBB-2，經化學和光譜分析可知CFAA-1 和CFAA-3是骨架為1，4-β-D-吡喃甘露糖，O-6 上連接單個α-D-吡喃半乳糖支鏈的不同分子量的半乳甘露聚糖，CFAA-3 與CFAA-1 相比甘露糖含量高，分支少，分子量低。

2.4 其它

Chen 等[7]應用微波輔助雙水相萃取（MAATPE）技術同時分離得到兩種不同的決明子多糖組分，兩種多糖被水解后，經高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）檢測分別得到單糖，其比例為葡萄糖 ∶樹膠醛糖 ∶半乳糖=95.13 ∶4.27 ∶0.60 和葡萄糖∶木糖 ∶樹膠醛糖∶半乳糖∶甘露糖∶葡糖醛酸=62.96 ∶14.07 ∶6.67 ∶6.67 ∶5.19 ∶4.44。此方法能同時提取并分離決明子多糖。Cong 等[19]從決明子的堿性提取物中分離得到COB1B1S2，通過陰離子交換和凝膠滲透色譜法分離可知其含有阿拉伯糖、木糖和葡萄糖醛酸，且摩爾比為5 ∶81 ∶14。使用化學和光譜方法，顯示COB1B1S2 在結構上不同于典型的葡糖醛酸氧化物。Cheng 等[20]研究發現利用高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC） 和氣相色譜（gas chromatography，GC）進行指紋圖譜分析不能鑒別國外的決明子生藥資源，在鑒定單糖組分上HPLC 相比于GC 能夠提供更完整的信息。我們認為應該建立非水解和部分水解多糖的傅里葉變換紅外光譜儀（fourier transform infrared spectrometer，FT-IR）和 HPLC 指紋圖譜來用于決明子多糖的質量控制，為決明子中多糖的質量標準提供技術參考。

3 決明子多糖的藥理作用及機制

3.1 決明子多糖的抗氧化作用

決明子多糖對羥基自由基（·OH）、超氧陰離子自由基（O2-·）和DPPH 自由基的清除能力間接反映了決明子多糖的體外抗氧化活性，且對超氧自由基的抗氧化活性優于羥基自由基。結果表明，決明子多糖提取物似乎是一種很好的抗氧化劑，可以防止食物的氧化變質，或為中藥藥理研究提供基礎參考[21]。此外，萬強等[2]研究還表明，決明子多糖的抗氧化能力也體現在對由H2O2誘導引起的紅細胞溶血具有明顯的抑制作用，且在一定范圍內抑制作用隨多糖濃度的增加而增加；另一方面，決明子多糖也抑制血清過氧化產物的產生，但其更具體的作用機制還有待深入研究[22]。吳宿慧等[21]經過研究發現，在一定濃度范圍內決明子水溶液的抗氧化作用遠遠大于決明子無水乙醇溶液，且決明子水溶液清除DPPH 自由基的能力與維生素E 相當，表明決明子水煎液中有效成分與家蠶體內自由基結合，可能會減少機體的氧化損傷，延緩衰老。

3.2 決明子多糖的明目作用

張新等[22]首次從體外及體內兩個方面探討了決明子多糖對大鼠青光眼視網膜細胞的保護作用。證實了決明子能夠通過抑制小膠質細胞阿米巴樣變化，從而抑制其炎癥因子的產生，起到保護青光眼大鼠視網膜細胞的作用。而在人體試驗說明，決明子多糖保護視網膜細胞的作用與抑制視網膜細胞凋亡有關，但其直接降低眼內壓的作用并不明顯。

3.3 決明子多糖免疫調節機制

多糖的免疫調節作用的基本機制被認為是通過巨噬細胞刺激和補體系統調節發生的。因此，巨噬細胞模型通常用于研究多糖的免疫調節性質，適當濃度的 CP、CP-30、CP-40 和 LPS 調節巨噬細胞中的核因子-κB 表達，激活誘導型一氧化氮合酶（iNOS），從而產生NO，NO 促進巨噬細胞合成并分泌促炎細胞因子，如腫瘤壞死因子-α 和白細胞介素-6，使巨噬細胞系RAW264.7 和補體系統興奮，增強其吞噬能力[17，23-25]。

3.4 決明子多糖的降脂作用

從C.obtusifolia 和C.tora 中分離出的水溶性多糖對α-淀粉酶和胰脂肪酶的活性具有顯著的抑制作用，且當濃度達到80 mg/mL 時能夠使蛋白酶活性增強7倍，其機制可能是由于決明子多糖提高了蛋白質的消化率以及增加了蛋白質與多糖之間的相互作用。試驗結果表明，這些水溶性多糖具有結合膽汁酸和減少可用于吸收的膽固醇的量的能力，提示決明子多糖對治療高膽固醇血癥具有一定的效果，并能夠作為功能性食品進行進一步研究[26-27]。鄧楠等[28]利用主成分分析法和偏最小二乘法研究了決明子水提物治療高脂血癥大鼠血漿中9 種明顯生物標志物含量的變化，證明決明子水提液不僅能夠作用于氨基酸及脂肪酸的代謝通路，而且還有較好的調脂作用。董介正等[29]通過試驗證實氯氮平可造成大鼠體質量增加，空腹及餐后2 h血糖升高，血清胰島素、果糖胺、總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白升高，高密度脂蛋白降低，而決明子水提液則可改善非典型抗精神病藥物氯氮平所致大鼠體質量增加、降低血糖、糾正糖耐量異常，降低血果糖胺、胰島素水平，以及糾正脂代謝紊亂和減輕肝臟脂質沉著。吳宿慧[30]基于自由基學說研究決明子水煎液對小鼠靜止代謝率和抗氧化活性的影響發現，與對照組相比，高劑量和中劑量決明子水煎液組小鼠血清中胰脂肪酶水平有顯著降低，脂聯素水平略有升高，該結果表明決明子水煎液能夠通過抑制胰脂肪酶活性起到一定的降脂作用。

3.5 決明子多糖保肝機制

研究表明，給予主要成分為多糖的決明子內核提取物決明子內核提取物（Semen cassiae II，SCII）后，能有效降低腹腔注射CCl4小鼠的血清谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶、堿性磷酸酶的含量，并能夠降低肝臟肝丙二醛含量、升高超氧化物歧化酶、肝糖原含量，起到一定的保肝護肝的作用，緩解CCl4所誘發的肝損傷[31]。謝薇等[32]在研究決明子水溶物對四氯化碳所致小鼠急性肝損傷的保護作用中發現，決明子水溶物可以抑制小鼠血清中的丙氨酸氨基轉移酶和天冬氨酸轉苷酶含量的上升，抑制丙二醛含量的上升，同時還可以促進谷胱甘肽過氧化物酶的上升，這說明決明子水溶物可以保護四氯化碳所致小鼠的急性肝損傷。

3.6 決明子多糖的通便作用

決明子外殼以蒽醌類物質為主，進一步用HPLC和化學方法分析其中的不同成分，并研究有通便作用的有效成分發現，決明子外殼提取物（Semen cassiae I，SCI）的乙醚提取物中有大黃素、大黃酚等具有通便瀉下的蒽醌類物質，而殘渣中則以纖維素為主，并含有少量的可溶性多糖，兩者均具有一定的通便作用，且兩者在通便方面有一定的協同作用[33]。

3.7 決明子多糖的抑菌作用

決明子醇浸液、水浸液對皮膚真菌和細菌有不同程度的抑制作用[34]。醋炙能增強決明子金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌、白色念珠菌的抗菌作用，酒炙能增強決明子對大腸桿菌、福氏痢疾桿菌的抗菌作用。決明子炒制后水煎液對金黃色葡萄球菌有抑制作用，但對綠膿桿菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌無明顯抑制作用。炮制后抗菌作用減弱，說明炮制可改變藥性，其機理可能為炮制后藥效成分溶出率下降，在決明子中自生酶的作用下，苷類成分完全水解為苷元時，抗菌作用明顯增強。這對于開發更安全有效的抗菌藥物，具有重要意義[35-36]。

3.8 決明子多糖調節慢性腸道炎癥的作用

Su-Jin Kim 等[37]用決明子多糖的水提取液處理葡聚糖酸鈉誘導的結腸炎，發現其能減少葡聚糖硫酸鈉（dextran sulfate sodium，DSS）誘發結腸炎的臨床癥狀，包括體重減輕、結腸長度縮短，并能增加疾病活動指數。結果表明，CO 顯著抑制了DSS 處理的結腸組織中白細胞介素（IL）-6 的水平和環加氧酶-2 的表達。此外，Su-Jin Kim 等觀察到CO 降低了DSS 處理的結腸組織中轉錄核因子bp65 的活性。這些研究結果表明CO 能改善DSS 誘導的潰瘍性結腸炎，調節慢性腸道炎癥。

3.9 其它

劉利兵等[38]研究發現，決明子水提物可減少糖尿病大鼠MI/R 誘導的心肌損傷和促進心功能恢復，經決明子提取物（Semen cassiae extraction，SCE）處理 1 周可減少糖尿病而非正常大鼠MI/R 誘導的心肌細胞凋亡指數，并降低caspase-3 活性，還可降低糖尿病大鼠總膽固醇（total cholesterol，TC） 及三酰甘油（triacylglycerol，TG）水平，并且發現SCE 可顯著恢復糖尿病心肌的Akt 和ERK 1/2 磷酸化，且PI3K 抑制劑wortmannin 或ERK 1/2 抑制劑 PD98059 在分別抑制Akt或ERK 1/2 磷酸化的同時，可阻斷SCE 抑制細胞凋亡與降低血漿肌酸激酶（creatine kinase，CK）和乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）活性，提示 SCE 對糖尿病缺血心肌的保護作用可能是基于其抗凋亡效應、降脂作用以及通過激活PI3K/Akt 和MEK/ERK 1/2 信號通路保護糖尿病缺血心肌。譚穎杰[39]通過考察10 mg/kg 與5 mg/kg 的決明子水提物對自發性高血壓大鼠降壓作用，決明子水提物可明顯降低SHR 大鼠收縮壓及舒張壓兩項血壓指標，且高劑量組降壓效果強于低劑量組，但有關該藥的降壓作用機制尚有待進一步的深入研究，此研究結果為開發以決明子為主要成分的降壓藥或功能保健食品提供了研究基礎。

4 總結與展望

中藥普遍具有多層次、多靶點、毒副作用小、遠期療效好等優點，隨著決明子中有效成分的藥用價值日益突出，對決明子多糖進行系統研究顯得尤為重要，目前針對決明子多糖的研究有如下幾方面有待改善：①對決明子多糖有效成分的具體藥理作用認識尚不完善，只是籠統的概括了多種有效成分的共同作用結果；②決明子多糖的具體作用機制尚不完整，未能有針對性地就決明子多糖對某一病理過程的影響進行闡述，這些均限制了決明子多糖應用的高效性和準確性，阻礙了決明子多糖的進一步開發應用。在未來的研究中應當明確決明子多糖的組成及其具體藥理作用，闡明決明子多糖的作用機制，并且應當有針對性地就決明子多糖對某一病理過程的影響進行闡述，以期高效準確地應用決明子多糖，對決明子多糖進行深度開發應用。決明子藥源豐富、毒副作用低、療效確切穩定，此外，因其有著藥食兩用的開發前景，將更會受到人們的青睞。隨著科技進步，新研發的科學技術將會應用于其開發中，決明子多糖以期得到更廣泛地應用，更好地造福于人類。