甘草多糖提取分離方法的研究進展*

李 晴，申美倫，李翠芹

（陜西師范大學西北瀕危藥材資源開發國家工程實驗室，藥用資源與天然藥物化學教育部重點實驗室，生命科學學院，西安 710062）

甘草又名國老、甜草和甜根子等，為豆科植物甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）、脹果甘草（Glycyrrhiza inflata Bat.）或光果甘草（Glycyrrhiza glabra L.）的干燥根和根莖，其功效為補脾益氣、清熱解毒、祛痰止咳、緩急止痛和調和諸藥[1]。甘草多糖是甘草的主要有效成分之一，在醫藥[2]、食品[3]和養殖業[4]等方面被廣泛應用。研究表明甘草多糖具有抗腫瘤[5]、增強免疫[6]和保護肝臟[7]等生理活性。基于甘草明確的藥理作用及在食品和養殖業等領域的廣泛作用，甘草的需求量不斷上升，而甘草資源迅速減少，近年來中國開始從哈薩克斯坦和烏茲別克斯坦等國家進口甘草資源，甘草進口量遠遠大于出口量[8]。而且，甘草化學成分提取研究備受各國學者青睞，但多數學者只注重三萜類化合物和黃酮類化合物的提取，而提取甘草多糖的研究較少。因此，優化甘草多糖的提取分離工藝以提高其提取率和得率，對甘草資源的綜合利用具有重要意義。

通過匯總近10年文獻中甘草多糖提取工藝所用的考查指標（見表1），發現存在以下問題：1）甘草原料來源和生長方式混亂，不同品種、不同產地以及不同生長方式的甘草中多糖的含量存在較大差異，因此無法對提取方法進行客觀的評判比較。2）甘草原料是否預處理及預處理方法各異（見表2），因此無法評判其對后續提取分離產生的影響。3）不同文獻對甘草多糖得率、甘草多糖提取率、甘草多糖含量等計算公式的表述有差異，部分文獻得出結果，而未表述其相應的計算公式。

文章通過綜述近10年甘草多糖類化合物的提取分離方法，針對目前甘草多糖的提取分離方法現狀，如存在甘草原料來源不明、生長方式不清和提取工藝指標混亂等問題，提出解決辦法，以期為甘草多糖提取分離的后續研究提供參考。

1 甘草多糖的提取方法

1.1 溶劑提取法 甘草多糖呈中性或酸性[9-10]，故常用水、乙（甲）醇或稀堿等溶劑進行提取。溶劑提取法具有操作簡便和成本低等優點，但存在提取時間長（0.5～6 h）、提取溫度較高（50～120℃）及溶劑用量大等問題，見表3。

1.2 超聲輔助提取法 超聲提取技術的原理是利用超聲的空化效應、熱效應和機械效應，超聲的空化效應使植物細胞破裂，熱效應使分散介質或藥材的溫度升高而促使有效成分溶解，機械效應使介質質點產生振動而強化介質的擴散與傳質。超聲功率、料液比、超聲時間和超聲溫度是該法常見的優化指標，見表4。超聲提取方法具有高效節能和操作簡便等優點[40]，與傳統溶劑提取法相比，超聲提取能夠縮短提取時間（20～85 min）、降低提取溫度（45～90℃）。

1.3 其他提取法 除上述提取方法外，滲流-大孔樹脂循環耦合提取法將提取和純化步驟結合，縮短提取純化時間，可提取多個有效部位。微波輔助提取可縮短提取時間（4 min），提高提取率，節省溶劑[37]。酶提法作為一種高效、綠色的提取方法越來越受到關注[41]，它是以酶為催化劑通過破壞植物細胞壁從而釋放細胞內的有效成分，并且利用酶的特異性和選擇性可以在溫和條件下反應進而有效保持生物活性物質的生物潛力。超臨界二氧化碳（CO2）萃取技術[42]是近十幾年發展形成的一項新型萃取技術，因具有無毒、無溶劑殘留、處理溫度低、選擇性強、不易燃、安全等優點被譽為“綠色分離技術”。具體提取條件及優缺點見表5。

表2 甘草預處理的工藝參數

2 甘草多糖的分離純化方法

2.1 脫色 多糖純化即將多糖的混合物轉化為單一多糖的過程。在多糖純化前常常先對多糖提取物進行脫色，脫色的方法有離子交換法、氧化法、金屬絡合物法、吸附法（大孔樹脂、纖維素、硅藻土、活性炭等）。其中DATE-纖維素脫色較為常用，效果較好[18，27-28，35]。

2.2 去除蛋白質 常用的去除蛋白質的方法有：Sevag法、三氯乙酸法、三氯乙烷法以及醋酸鉛加硫酸鈉法。這些方法的原理是使多糖不沉淀而使蛋白質沉淀，其中Sevag方法脫蛋白效果較好，它是用氯仿∶正丁醇=1∶4[9]，或氯仿∶正丁醇=4∶1[12，16，19，21-22]，或氯仿∶正丁醇=5∶1[10，17-18，20]比例混合，加到樣品中振搖。樣品中的蛋白質變性成不溶狀態，變性蛋白會出現在水相和溶劑相界面之間，用離心法除去變性蛋白質，通常重復使用5次以上能以較高的效率除去蛋白。Zhang等[28]采用Sevag法來去除甘草粗多糖中的蛋白質，重復5次后，測得蛋白含量為6.1%。

2.3 分離純化 去除上述雜質的甘草粗多糖還需要進一步純化以得到分子量均一的甘草多糖，甘草多糖的純化方法主要有分級沉淀法、鹽析法、季銨鹽沉淀法、金屬配位法、凝膠柱層析、離子交換色譜法、超濾法和超速離心法等。針對甘草多糖的特性，可選擇不同的分離純化方法，如根據多糖分子大小和形狀的不同，采用凝膠過濾色譜法、膜分離法；根據多糖分子的電荷特性可采用離子交換色譜法；根據多糖分子的極性可采用大孔樹脂法，一般選用非極性或低極性大孔樹脂。甘草多糖的純化方法、應用實例及單糖組成列舉見表6。

3 前景與展望

目前甘草多糖的提取方法已逐步以節能環保高效為主旨進行優化[22，37-39]，但大多還處于實驗室研究、小試或中試階段，沒能改變以傳統提取方法為主導的生產現狀。因此，由傳統提取方法轉向其他新方法過程中，如何產業化、降低成本和提高生產效率仍是研究的重要方向之一。

甘草中主要含有皂苷、黃酮和多糖3類活性物質，通常提取甘草酸和甘草次酸等皂苷類或甘草素和甘草苷等黃酮類主要有效成分，提取后的副產物甘草渣當作殘渣丟棄，這樣不僅污染環境，也造成了甘草資源浪費。雖然，已有研究學者同時提取甘草中總黃酮和總多糖[13]，也有學者對甘草渣[9，38]再提取，但是對于甘草渣中有效成分提取利用關注較多的為黃酮類，對多糖的研究甚少。因此，如何同時提取分離甘草中皂苷、黃酮和多糖3類活性成分，如何對甘草渣再提取，綜合利用甘草資源，也是研究的重要方向之一。

表3 溶劑提取法提取甘草多糖的提取工藝參數

表4 超聲輔助提取法提取甘草多糖的提取工藝參數

針對甘草藥材來源及甘草多糖提取工藝考查指標混亂等問題，可以采取以下方法解決：1）明確甘草原料品種、產地和生長方式，便于不同方法的優化比較。2）正確理解提取工藝相關考查指標的含義，規范考查指標，統一計算公式，選擇多指標評價提取工藝的優劣，如浸膏得率、活性成分含量、提取物得率、活性成分提取率。計算公式可作如下規范：

表5 提取甘草多糖的其他方法匯總

表6 甘草多糖的分離純化及多糖組成

式中：m1為生藥材質量（g），m2為浸膏質量（g），m3為含量測定實驗中樣品活性成分（如甘草多糖）的質量（g），m4為含量測定計算所得活性成分（如甘草多糖）的質量（g），m5為提取物質量（g），W1為生藥材中活性成分（如甘草多糖）的含量，W2為提取物中活性成分（如甘草多糖）的含量。