山藥化學成分與藥理活性研究進展

陳夢雨，劉偉，侴桂新,3，王永麗,3*

(1.上海中醫(yī)藥大學 中藥研究所，上海 201203；2.上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院上海市中醫(yī)臨床重點實驗室 肝病研究所，上海 201203;3.上海中藥標準化研究中心，上海 201203)

山藥為薯蕷科植物薯蕷(DioscoreaoppositaThunb.)的干燥根莖，是我國傳統(tǒng)的藥食同源食物之一，因其較好的藥用保健功效和糯香可口的風味品質深得世人喜愛[1]，一直受到廣大藥物及農業(yè)研究者的關注。我國自夏、商起便開始種植山藥，明清以來逐漸將其應用為藥材，《神農本草經》《本草綱目》均將其列為上品[2]。山藥以河南焦作(古懷慶府)所產最為道地，稱為“懷山藥”。性甘，平。歸脾、肺、腎經。功效是補脾養(yǎng)胃，生津益肺，補腎澀精[3]。現代化學成分研究發(fā)現山藥中主要含有多糖、氨基酸、脂肪酸、山藥素類化合物、微量元素、淀粉、蛋白質等成分，其根莖中亦含有甾體、薯蕷皂苷、尿囊素、菲及聯(lián)芐類等化學成分[4-6]。現代藥理活性研究表明，山藥具有降血糖、降血脂、抗氧化等多種功效。臨床上廣泛用于治療糖尿病、腎炎、癌癥等疾病。本文對其種屬來源及真?zhèn)舞b別、化學成分及藥理作用進行總結，以期為其進一步深入研究提供參考。

1 中藥山藥的種屬來源及真?zhèn)舞b別

山藥始載于《神農本草經》，記載其“主傷中，補虛羸，除寒熱邪氣，補中益氣力，長肌肉，久服耳目聰明”，被列為上品[7]。主產于河南，是“四大懷藥”之一，稱為懷山藥。《中華人民共和國藥典》歷次版本均有收載，其植物來源為薯蕷科植物薯蕷(D.oppositaThunb.)的干燥根莖，是藥用山藥的法定基源植物。

目前，在我國大面積種植的薯蕷屬植物主要有4種：薯蕷(懷山藥)(D.oppositeThunb.)、參薯(淮山藥)(D.alataL.)、褐苞薯蕷(廣西山藥)(D.persimilisPrain et Burkill.)和山薯(廣東山藥)(D.fordiiPain et Burkill.)。近年來，山藥的市場需求不斷增長，同屬植物褐苞薯蕷及參薯的根莖為山藥習用品[8-9]，市場上亦混入了山藥偽品，包括山薯、日本薯蕷(D.japonicaThunb.)及大戟科木薯(ManihotesculentaCrantz)的根莖，三者飲片性狀與山藥正品相似而混入市場，使藥用市場流通的山藥質量魚龍混雜，嚴重影響其臨床應用和產品研發(fā)。劉家水[10]等通過顯微鑒別建立山藥真?zhèn)纹芳傲曈闷返目焖賲^(qū)分方法，其中針晶束、石細胞的有無可作為區(qū)別山藥混偽品重要的顯微特征：山藥、日本薯蕷、木薯無石細胞，褐苞薯蕷、參薯、山薯有石細胞；山藥、參薯、山薯、日本薯蕷有草酸鈣針晶束，褐苞薯蕷、木薯無草酸鈣針晶束。陳新[11]介紹了山藥及其混偽品的經驗鑒別、原植物比較和顯微鑒別，得出結論山藥與其混偽品在一般性狀比較接近，但是在山藥商品經驗鑒別和顯微鑒別方面有明顯差異(見表1)，性狀鑒別中山藥兩端有凹窩，山薯、褐苞薯蕷、參薯兩端無凹窩；顯微鑒別中山藥無中柱鞘石細胞環(huán)層，山薯、褐苞薯蕷、參薯有中柱鞘石細胞環(huán)層；山藥、褐苞薯蕷、參薯無色素細胞，山薯有色素細胞。此外，山藥紅棕色筋脈點明顯，日本薯蕷筋脈點不明顯，也可作為區(qū)分薯蕷與日本薯蕷的鑒別點。

表1 山藥及其混偽品的鑒別

2 山藥化學成分研究進展

2.1 多糖

山藥多糖是近年來山藥研究的熱點，作為主要活性成分之一，山藥活性多糖具有降糖、抗氧化、抗腫瘤及增強免疫作用[1]。多糖的組成及結構較復雜，山藥多糖包括均多糖、雜多糖及糖蛋白，其糖基組成和含量也各不相同[12]。JU Y等[13]從懷山藥中分離出的多糖，經結構鑒定發(fā)現主要由甘露糖∶葡萄糖∶半乳糖∶葡萄糖醛酸(0.5∶1.2∶0.3∶0.3)的比例組成。喬善義等[14]從山藥中得到兩個均一多糖，均為[α-D-Glc(1→4)-]n型葡聚糖，分子量分別為63 000和7 400 Da。王剛等[15]分離純化得到兩個均一多糖S1和S2，均由葡萄糖組成，HPLC法測得山藥總多糖含量為16.42%。吳丹[16]分離純化得到一個中性多糖、一個酸性多糖，其中中性多糖由鼠李糖∶木糖∶甘露糖∶半乳糖(8∶16∶25∶10)的比例組成，酸性多糖由鼠李糖∶阿拉伯糖∶木糖∶甘露糖∶半乳糖(7∶3∶11∶19∶18)的比例組成。張俊婷[17]分離純化得到兩個多糖CYP-1和CYP-2，經結構鑒定CYP-1由鼠李糖∶阿拉伯糖∶甘露糖∶葡萄糖∶半乳糖(1∶1.04∶2.72∶1.32∶5.10)的比例組成，CYP-2由鼠李糖∶阿拉伯糖∶葡萄糖∶半乳糖(1∶2.05∶5.26∶8.16)的比例組成。目前報道山藥多糖的提取方法有水提醇沉法、稀酸浸提法、堿液浸提法和酶解法，還有應用超聲波和微波等技術進行輔助提取，其中水提醇沉法[18-19]最為常見。

2.2 氨基酸

氨基酸包括必需氨基酸和非必需氨基酸兩種，蛋白質營養(yǎng)價值與人體所需的8種必需氨基酸的含量有密切的關系[20]。山藥中含有18種氨基酸成分，8種是人體必需氨基酸，其中含量最高的是谷氨酸，非必需氨基酸中含量由高到低依次為精氨酸、絲氨酸和天冬氨酸[21]。陳艷等[22]用氨基酸分析儀測定淮山藥中17種氨基酸含量，總氨基酸質量分數高達7.256%，其中賴氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸和纈氨酸等7種人體必需氨基酸占總氨基酸含量的25.32%。

2.3 脂肪酸

王勇等[23]利用氣相色譜-質譜聯(lián)用技術對脂肪酸甲酯化產物進行分離鑒定，共檢測27種脂肪酸類成分，其中18種飽和脂肪酸，占脂肪酸總量的51%，十六烷酸為最主要成分；9種不飽和脂肪酸，占總脂肪酸量的49%，主要為亞油酸、亞麻酸和油酸。亞油酸和亞麻酸分別屬于ω-6和ω-3多不飽和脂肪酸(PUFA)家族。現代大量臨床研究表明，ω-6和ω-3 PUFA分別能夠降低血清中膽固醇水平和甘油三酯水平。

2.4 山藥素類成分

山藥素類成分為山藥較為特殊的一類化學成分，山藥素Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ最早由日本學者在1987年從零余子中分離鑒定出來[24]。山藥素Ⅰ具有抑制α-D-葡萄糖苷酶的活性，可能是山藥降糖作用的潛在活性成分之一[25]。朱金花等[26]采用HPLC法對懷山藥四個部位(塊莖、皮、莖葉、零余子)中山藥素Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ進行含量測定(見表2[26])，發(fā)現懷山藥的零余子和莖葉中均含有4個山藥素化合物，山藥皮中含有3個山藥素化合物(山藥素Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ)且含量均高于其他部位，塊莖中含有2個山藥素化合物(山藥素Ⅰ、Ⅲ)。

表2 懷山藥不同部位(皮，零余子，塊莖和莖葉) 中山藥素類成分的含量

2.5 尿囊素

尿囊素(allantoinum)化學名稱為2,5-二氧代-4-咪唑烷基脲，屬于咪唑類雜環(huán)化合物。具有鎮(zhèn)靜、局部麻醉等作用[27]，是皮膚良好的愈合劑和抗?jié)兯巹Ｎ膽c等[28]采用HPLC法對山藥中尿囊素進行含量測定，發(fā)現不同樣品中尿囊素含量范圍為0.21%～0.82%，初步擬定山藥中尿囊素含量應≥0.3%，可為山藥質量標準的完善提供參考。

2.6 微量元素

山藥中富含微量元素Zn、Fe、Mn、Cu、Se和常量元素Ca，Zn、Fe可直接和間接影響蛋白質和核酸的合成及細胞繁殖功能，同時參與調節(jié)細胞免疫功能[29]，元素Ca在人體心血管疾病的發(fā)生和預防最發(fā)揮重要作用[21]。

2.7 淀粉

淀粉是山藥中的主要碳水化合物，含量較高，一般為16%～20%，其組成及含量在山藥生長過程中受環(huán)境影響較大[30]。WANG等[31]通過電鏡掃描確定山藥淀粉顆粒呈廣橢圓形及橢圓形，大小主要在8 μm～80 μm，通過X-射線衍射圖像可知其晶體結構為CB型。另有研究發(fā)現山藥淀粉屬于C型淀粉，酸水解后，淀粉晶體形態(tài)由C型轉化為A型[32]。

2.8 其他類成分

白冰等[33]從山藥中分離并鑒定了檸檬酸單甲酯、檸檬酸雙甲酯、檸檬酸三甲酯、棕櫚酸、油酸、β-谷甾醇醋酸酯等12個化合物[34]。劉軍偉等[35]從山藥地上部分石油醚部位中分離鑒定了11個化合物，分別為9，19-cyclolart-25-en-3β，24R-diol、cycloeucalenol、表木栓醇、(24S) -24-乙基膽甾-3β，5α，6β-三醇、豆甾-4-烯-3α，6β-二醇、(22E)-5α，8α-epidioxyergosta-6，22-dien-3β-ol、(3β，7α)-7-methoxystigmast-5-en-3-ol、1-正十六烷酸甘油酯、二十四烷酸、十六烷酸。此外，山藥中還含有3,4-二羥基苯乙胺、多酚氧化酶、黃酮、蛋白質、甾醇類化合物及鹽酸多巴胺。

3 山藥藥理作用研究進展

3.1 降血糖作用

大量研究表明山藥多糖具有顯著降血糖作用。LI等[36]采用地塞米松誘導的胰島素抵抗性葡萄糖/脂質代謝糖尿病小鼠模型，評價不同濃度山藥多糖混合物和不同分子量山藥多糖HSY-I (>50 kDa)、HSY-II (10 to 50 kDa)、HSY-III (<10 kDa)的降血糖作用，發(fā)現HSY-I和HSY-II能夠顯著降低模型小鼠空腹血糖、膽固醇及甘油三酯，表明山藥多糖具有顯著降血糖作用。何云等[37]發(fā)現山藥多糖的劑量和其對糖尿病大鼠的降糖作用在某種程度呈一定的正比關系，且有保護胰島功能的作用。郜紅利等[38]發(fā)現山藥多糖可降低四氧嘧啶誘導糖尿病小鼠的空腹血糖，促進體重恢復，其作用機制可能與增加胰島素分泌、改善受損壞的胰島β細胞功能及清除過多自由基等有關。LWU等[39]研究發(fā)現山藥水溶性成分(如多糖)與山藥降血糖作用有關。此外，還有研究對山藥多糖降血糖作用機制進行探討，發(fā)現其作用可能與其具有調整脂質代謝紊亂、抑制氧化應激反應、提高糖代謝關鍵酶活性等有關[40-42]。

3.2 降血脂作用

山藥淀粉成分被認為具有降血脂作用，PREMA P等[43]研究山藥對于動脈粥樣硬化模型小鼠的作用，發(fā)現小鼠喂養(yǎng)提純山藥淀粉，其血清中類脂質濃度、主動脈和心臟中的糖濃度顯著降低[44]。WANG等[45]采用高脂血癥大鼠比較了山藥淀粉與馬鈴薯淀粉的降血脂作用，發(fā)現山藥淀粉能顯著降低模型大鼠血清中總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和甘油三酯，降低率分別為33.8%、27.5%和46.2%。馬鈴薯淀粉也降低三者水平，但結果并不顯著。結果表明，山藥淀粉可降低血脂水平，且作用顯著優(yōu)于馬鈴薯淀粉。

3.3 抗氧化作用

山藥多糖與黃酮類成分發(fā)現具有不同程度抗氧化作用，王麗霞等[46]研究山藥蛋白多糖體外抗氧化作用，發(fā)現山藥蛋白多糖具有明顯的抗氧化作用，能夠清除自由基，同時減少紅細胞的溶血[47]。張婧萱等[48]采用超聲波乙醇浸提法提取淮山藥中總黃酮，建立提取工藝，并發(fā)現隨著黃酮類物質的濃度升高，其對·OH自由基的清除率也增大[49]。

3.4 調節(jié)脾胃功能

山藥性緩和，適合具有補中益氣、調節(jié)脾胃的作用，常作為食療和藥療的主要成分之一，如山藥紅棗粥、健胃消食片[50]。山藥在臨床上常用于治療脾虛久瀉、慢性腸胃炎等癥，研究表明山藥對正常大鼠的胃排空及血清淀粉酶的分泌有抑制作用，可增強小腸的吸收功能[51]。

3.5 抗腫瘤作用

山藥多糖被認為是山藥抗腫瘤主要活性成分，具有免疫調節(jié)和增強白細胞吞噬作用，對腫瘤治療具有潛在作用。趙國華等[52]采用小鼠移植性實體瘤模型評價了山藥多糖RDPS-Ⅰ的抗腫瘤作用，結果表明50 mg/kg RDPS-Ⅰ對Lewis肺癌有顯著的抑制作用，但對B16黑色素瘤的抑制作用不明顯；RDPS-Ⅰ劑量≥150 mg/kg時對Lewis肺癌和B16黑色素瘤均有顯著的抑制作用。

3.6 免疫調節(jié)作用

鄭素玲等[53]研究發(fā)現山藥水煎液能明顯改善老齡小鼠的游泳耐力，具有保護免疫器官，延緩小鼠衰老進程的功能。徐增萊等[54]研究發(fā)現，山藥多糖可增強小鼠淋巴細胞的增殖能力，促進機體抗體的生成，增強小鼠碳廓清能力。

4 小結與展望

山藥作為藥食同源的食物之一，市場消耗量巨大，但目前市場銷售的山藥品種魚龍混雜，目前仍沒有規(guī)范統(tǒng)一的真?zhèn)纹疯b別標準，2015年版《中國藥典》中山藥的質量標準僅包含有一般性狀、顯微與基于對照藥材的薄層鑒別項，缺少含量測定項，亟待我們深入研究并建立完善的真?zhèn)纹疯b別方法與質量標準。目前，對于山藥化學成分中大分子的研究較多，小分子化合物的分離鑒定報道較少，山藥中有效的化學成分仍然需要我們進一步研究。此外，雖然目前已經有許多山藥藥理作用研究報道，但確切的發(fā)揮藥效的活性成分及其作用機制研究仍較少，仍有待進一步加強相關研究，并為建立山藥科學合理的質量標準提供參考。