食品科學(xué)與工程 黃精化學(xué)成分及藥理作用研究進展

李恒謙 黃曉旭 成忠均 周茂嫦 柳敏 王永 周雪 張翔宇

摘 要： 黃精作為藥食兩用的多年生貴州省道地中藥材，符合當(dāng)代大健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求。黃精主要化學(xué)成分為多糖、皂苷、黃酮、氨基酸和揮發(fā)性成分等，具有抗氧化、降血糖、降血脂和調(diào)節(jié)免疫力等功效。歸納總結(jié)了黃精化學(xué)成分和藥理作用及機制的國內(nèi)外研究進展，為黃精健康產(chǎn)品開發(fā)與研究提供參考。

關(guān)鍵詞：黃精；黃精多糖；化學(xué)成分；藥理作用；藥食兩用

中圖分類號：TS201文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2095-1795（2023）11-0063-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2023.11.011

0 引言

黃精為黃精屬（Polygonatum Mill.） 百合科（Liliaceae）多年生草本植物，根莖橫走圓柱狀，結(jié)節(jié)膨大，葉輪生，無柄，常以根莖入藥。該屬植物全球有40 余種，我國有31 種，但被《中國藥典》（2020年版） 收錄僅3 種黃精的“ 原生藥” ， 為滇黃精（Polygonatum kingianum Coll.et Hemsl.） 、黃精（Polygonatum sibiricum Red.） 和多花黃精（Polygonatum cyrtonema Hua.），民間根據(jù)其形狀不同，分別稱為大黃精、雞頭黃精和姜形黃精。黃精是我國傳統(tǒng)中藥，其藥用歷史已有2 000 多年，在古代被視為“長生不老和延年益壽”藥用植物，言其“久服輕身延年不饑”“血氣雙補之王”。《本草綱目》言其“得坤土之精， 為補養(yǎng)中宮之勝品” 。李時珍引《神仙草芝經(jīng)》云：“黃精寬中益氣，使五臟調(diào)和，肌肉充盈，骨髓堅強，其力倍增，多年不老，顏色明顯，發(fā)白更黑，齒落更生”。黃精具有補氣養(yǎng)陰、益腎、健脾和潤肺等功效，作為藥食同源的食材，又具有解熱消暑、改善記憶力、提高免疫力等功能。黃精多糖作為黃精中含量最高的生物活性物質(zhì)，引起了人們的極大興趣和廣泛關(guān)注。近幾年來，人們對大健康的關(guān)注度越來越高，對黃精的多糖、黃酮、木脂素、蒽醌、生物堿和揮發(fā)性物質(zhì)等成分研究也越來越廣泛及深入，探索更多黃精物質(zhì)成分的藥理作用，拓展了黃精的研究思路和產(chǎn)品研發(fā)途徑。

1 化學(xué)成分

1.1 多糖類

黃精多糖具有抗氧化、抗炎、抗病毒、抑制癌細胞、抗動脈粥樣硬化和保肝等作用。多糖是由至少10個單糖結(jié)合而成的碳水化合物聚合物，是生物體生長發(fā)育中至關(guān)重要的生物大分子之一。糖及苷類是黃精化學(xué)組成的一個重要部分，也是近年來黃精成分研究的重點。WANG Shiqiang 等[1] 使用二乙氨基乙醇-纖維素-52 和聚丙烯酰胺葡聚糖G-150 柱層析法純化獲得3種黃精多糖， 糖殘基主要為→1） -β-D-Fruf-（ 2→1）-β-D-Fruf-（2→1），1→-β-D-Fruf-（2→6）α-D-Glcp（1→，→4）-β-D-Manp-（1→4）--D-Manp-（1→ and →6）-β-D-Glcp-（1 → 4）-β-D-Manp-（1，存在2 個支鏈1，6）-β-D-Fruf-（2，1，6）-β-D-Fruf-（2，6）-β-D-Fruf-（2），而且鏈接位點位于C-6 位置。經(jīng)鑒定糖類組分是多糖和低聚糖，其中糖類成分在降糖降脂、抗衰老、抗疲勞等方面的作用一直是各相關(guān)研究的熱點。XIE Songzi 等[2] 研究表明，黃精多糖主要由果糖和葡萄糖組成，其摩爾比18∶1，分子量14.35 kDa，呈現(xiàn)三螺旋構(gòu)象，表面粗糙，微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)山狀，并且更加細致地描述了多糖的微觀結(jié)構(gòu)。張帆等[3] 研究黃精九蒸九制過程中，隨著蒸制次數(shù)的增加，其單糖半乳糖、果糖和D 核糖呈現(xiàn)增加趨勢，推測起變化與蒸制過程中發(fā)生Maillard 反應(yīng)的糖類物質(zhì)異構(gòu)化和降解有關(guān)。LUO Shilin 等[4] 使用滲透色譜法純化出黃精多糖，提取率23.09%，略低于超高壓提取法和超聲提取法的提取率，獲取的黃精單體多糖分子量18.796 kDa。

研究人員對黃精多糖的研究，深入了解了黃精多糖的微觀和宏觀結(jié)構(gòu)，黃精多糖的部分提取方法如表1 所示，黃精多糖的提取率11.19%～25.01%，說明黃精中黃精多糖含量極為豐富，為后期多糖產(chǎn)品的研發(fā)和病理機制的研究提供了基礎(chǔ)。

1.2 皂苷類

皂苷的特征是由氧鯊烯骨架與三萜（30 個碳原子）或甾體（27 個碳原子）糖苷配基連接組成，黃精中含有多種甾體皂苷和三萜皂苷。研究表明，黃精中可分離得到積雪草皂苷、羥基積雪草皂苷和異構(gòu)素3-0-β-D-吡喃葡萄糖基-（1→4）-β-D-吡喃半乳糖苷等。黃精皂苷的分離純化，經(jīng)單因素和響應(yīng)面優(yōu)化試驗，確定了超聲輔助提取黃精皂苷的得率2.72% [11]。MA Binglin等[12] 利用回流冷凝提取分離出黃精皂苷13 種，其中11 種為螺旋甾烷類皂苷，2 種為三帖皂苷，首次分離出薯蕷皂苷元3-O- α -L-鼠李糖-甘露糖-（1→2）-[O-L-腺嘌呤-（1→4）]-β-D-吡喃糖苷。研究者對黃精皂苷類物質(zhì)進行了提取與鑒定，充分了解了黃精中皂苷物質(zhì)的構(gòu)成。

1.3 黃酮類

ZHANG Hongli 等[13] 使用超聲輔助低共熔溶劑甜菜堿?醋酸的摩爾比1∶4， 含水量30%， 料液比1∶100 g/mL，提取溫度50 °C 條件下得到黃酮提取率25.4 mg/g，是使用乙醇作為溶劑提取率的8 倍，而且其抗氧化性強于乙醇提取黃精的抗氧化性。黃酮類物質(zhì)能夠抑制酪氨酸酶活性、清除氧自由基，具有抗炎、抗變態(tài)反應(yīng)的作用，為黃精病理及機制的研究提供了基礎(chǔ)。

1.4 氨基酸

王遠茜等[14] 利用響應(yīng)面試驗分析，對影響因素及其相互作用進行探討，優(yōu)化提取黃精蛋白的提取工藝，其最佳條件為料液比1︰5.6（g/mL）、提取時間3.5 h、提取次數(shù)2 次、pH 值9.7。在此修正條件下進行3 次提取試驗，蛋白質(zhì)提取率的平均值0.51%，與理論值較為接近，表明該數(shù)學(xué)模型可用于優(yōu)化黃精蛋白質(zhì)提取過程。采用高效液相色譜法分析得出黃精蛋白中含有的氨基酸有絲氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸和酪氨酸。黃精中氨基酸及微量元素的含量豐富。黃精中含有多種氨基酸和微量元素，其中人體必需氨基酸6 種，測定10 種化學(xué)元素，其中8 種為人體必需微量元素，這可能與黃精對人體的補益及抗衰老作用有一定關(guān)系。

1.5 揮發(fā)性物質(zhì)

傳統(tǒng)中醫(yī)對黃精的刺激性介紹“久聞氣味，有刺目之感”，大多為黃精中揮發(fā)性成分的刺激性，吳毅等[15] 通過GC-MS 的方法分析了《中國藥典》（2020）收載的黃精、多花黃精和滇黃精3 個品種的揮發(fā)性呋喃類成分的差異性，3 種黃精中呋喃類成分含量差異顯著，多花黃精≈滇黃精>黃精，炮制后3 種黃精的9 種呋喃類成分均有所增加。王進等[16] 通過水蒸氣蒸餾?氣質(zhì)聯(lián)用法和吹掃捕集?熱脫附氣質(zhì)聯(lián)用法分別對黃精炮制前后的揮發(fā)性成分進行分析，炮制前水蒸氣蒸餾?氣質(zhì)聯(lián)用法分析得到黃精揮發(fā)性成分51 種，吹掃捕集?熱脫附氣質(zhì)聯(lián)用法分析得到揮發(fā)性成分11 種，炮制后黃精揮發(fā)性成分在組分和對應(yīng)的含量上均有所降低。張帆等[3] 采用氣相色譜?質(zhì)譜聯(lián)用測定蒸制過程中黃精揮發(fā)性成分的變化發(fā)現(xiàn)，5-羥甲基糠醛在黃精九蒸九制過程中相對含量變化最大，在黃精生品中檢測到其含量僅1%，經(jīng)過八蒸八制后，其相對含量達70% 以上。杜李繼等[17] 以多花黃精為研究對象，采用水蒸氣蒸餾法提取多花黃精中揮發(fā)性成分，使用氣質(zhì)聯(lián)用方法對揮發(fā)性成分進行分析得到115 種成分，炮制后小分子醛酮類物質(zhì)明顯降低，主要是炮制后刺激性氣味消失的原因，炮制后主要揮發(fā)性成分為有機酸類。

1.6 其他成分

根據(jù)少量文獻報道，黃精中除上述之外還含有酚類、醇溶性浸出物、水溶性浸出物、總灰分及木脂素等物質(zhì)成分，因為此類物質(zhì)研究較少，不進行詳細介紹[18]。

2 藥理作用

2.1 抗衰老、抗氧化作用

黃精和黃精多糖及其含有的黃酮類物質(zhì)都具有延緩衰老的作用。黃精延緩衰老的作用機理：黃精成分能夠促進蛋白質(zhì)的合成；同時減少細胞內(nèi)脂褐質(zhì)類代謝廢物的含量，增強SOD 活性；清除自由基，減少體內(nèi)因自由基反應(yīng)引起的對機體的損傷。李亭昱等[19] 通過超聲提取工藝獲得黃精多糖，其對DPPH 自由基的清除能力60.7%，還原力0.267，具有較強的抗氧化性。GAN Q 等[20] 發(fā)現(xiàn)蜜制的黃精多糖能夠抑制NF-κB 通路減少肺水腫肺部炎癥因子TNF- α、IL-6、IL-1 和MPO，增加SOD 的產(chǎn)生，也能激活Nrf2 通路，增強抗氧化基因HO-1 及NQO-1 的表達，具有較強的抗炎、抗氧化、抗衰老作用。黃精木脂素具有顯著的生物活性，有抗腫瘤、抗病毒等作用，還具有肝保護和抗氧化作用。黃精中的多糖和黃酮類物質(zhì)含量豐富，這與黃精具有抗衰老、抗氧化、清除自由基等具有一定的聯(lián)系。

2.2 降血糖作用

近年來發(fā)現(xiàn)黃精能夠調(diào)節(jié)糖代謝的活性，并對糖尿病具有顯著的防御和治療作用。黃精提取物能顯著降低由四氧嘧啶導(dǎo)致的糖尿病小鼠的血糖水平，還能降低由腎上腺素或外源性葡萄糖所引起的高血糖水平。XIE Songzi 等[2] 給小鼠口服黃精多糖，2 型糖尿病小鼠血清空腹血糖、糖基化血清蛋白和胰島素水平分別降低22.5%、28.4% 和46.4%，胰高血糖素樣肽-1 （GLP-1）分泌增加1.7 倍，黃精多糖可以使2 型糖尿病小鼠肝臟中的PI3K 和Akt 磷酸化水平升高， FoxO1 和GSK3β 磷酸化水平降低，可改善小鼠的糖耐量、胰島素敏感性和肝臟糖代謝，具有較強的降血糖作用，其機制估計與胰島素介導(dǎo)的PI3K/ Akt 信號通路的激活有關(guān)。CHAI Y 等[21] 發(fā)現(xiàn)，黃精皂苷對Ⅱ型糖尿病能夠降低小鼠胰島素分泌水平和空腹血糖，也能降低血液中三酰甘油、總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平而增加高密度脂蛋白膽固醇含量，具有顯著的治療作用，并無毒副作用。

2.3 降血脂作用

黃精無論是單味藥或者是復(fù)方都具有較好的降脂作用，水提取及醇提取的黃精提取物在降脂方面效果較好。LI C 等[22] 研究表明，發(fā)酵黃精多糖可降低糖尿病小鼠的空腹血糖、胰島素、總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇，高劑量的發(fā)酵黃精多糖通過增加磷酸化AKT/AKT 的比例來防止葡萄糖耐受和胰島素抵抗，具有較強的降血脂作用。

2.4 調(diào)節(jié)免疫作用

黃精的免疫激發(fā)和免疫促進程度視機體的健康狀況而定，對正常機體是中度激發(fā)，對免疫力低下的機體則是高度激發(fā)。SHU G 等[23] 研究發(fā)現(xiàn)，黃精多糖能夠加速受損免疫器官的相對重量快速恢復(fù)，維持免疫器官的結(jié)構(gòu)和功能，能夠上調(diào)IL-2、IL-6 及細胞壞死因子IFN-γ 促進免疫器官細胞進入S 期和G2/M 期及外周血淋巴細胞的增值及抑制脾臟、胸腺和法氏囊細胞的凋亡，具有對環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的免疫抑制的拮抗作用。

2.5 抗抑郁作用

SHEN Fengming 等[24] 指出，黃精中分離純化的多糖能夠降低海馬5-HT 水平， 增加血清皮質(zhì)激素（CORT）水平和海馬氧化應(yīng)激（ROS），促進ERK1/2、NF-κB 和GFAP 的激活和炎癥反應(yīng)，降低突觸和神經(jīng)元的損傷，具有較好的抗抑郁作用。黃鶯等[25] 通過使用中藥黃精聯(lián)合米氮平在臨床上使用，證明其治療老年腦梗死后抑郁癥有效性、安全性得到了驗證，可以改善機體狀態(tài)，恢復(fù)患者神經(jīng)功能，能夠明顯改善患者的睡眠，減輕并消除焦慮、口干、便秘等抑郁狀態(tài)，具有治療起效快、療效更好的作用。

2.6 其他作用藥理作用

除了上述作用外，黃精還有抗腫瘤、抗病毒等作用，經(jīng)試驗得出，黃精多糖對Heps、Eac 瘤株及H22實體瘤和S180 腹水瘤有顯著抑制作用。XIE Ying 等[26]利用黃精多糖處理4T1 乳腺癌腫瘤的小鼠，發(fā)現(xiàn)腫瘤浸潤免疫細胞內(nèi)的髓系細胞百分比降低，能抑制乳腺癌腫瘤誘導(dǎo)的脾臟造血細胞擴張及顯著增加了骨髓中被乳腺癌腫瘤抑制的骨髓造血干細胞及祖細胞和普通淋巴祖細胞，黃精多糖對骨髓中被TNBC 腫瘤抑制的造血功能具有保護作用。黃精的醇提液對綠膿桿菌性角膜炎、金黃色葡萄球菌性角膜炎、霉菌性角膜炎均有明顯的療效，黃精多糖制劑對兔眼實驗性單純病毒性角膜炎有顯著的抑制作用[27]。而LI Wenjing 等[28] 研究發(fā)現(xiàn)，黃精多糖及水溶性提取物通過調(diào)節(jié)線粒體介導(dǎo)的細胞凋亡和GSK-3β/Fyn/Nrf2 通路緩解鈾誘導(dǎo)的細胞毒性，可顯著提高細胞代謝活性，減輕形態(tài)損傷，并減輕細胞凋亡而降低腎臟細胞毒性，蒸制的黃精對治療腎陰虛也具有較好的治療作用。LI Zeng 等[29] 研究發(fā)現(xiàn)黃精多糖通過上調(diào)胰島素受體表達，增加腺苷激活蛋白激酶磷酸化，下調(diào)固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白2和低密度脂蛋白受體表達，從而促進脂質(zhì)代謝，減輕體質(zhì)量，降低脂質(zhì)積累引起的炎癥和氧化應(yīng)激，對非酒精性脂肪肝具有較好的治療作用。

3 結(jié)束語

黃精作為藥食兩用的多年生中藥材，具有較高的藥用價值和食用價值，與當(dāng)代提倡的大健康產(chǎn)業(yè)相吻合。近幾年來，許多研究人員圍繞黃精的物質(zhì)基礎(chǔ)做了大量的工作，對黃精的物質(zhì)種類及含量的了解更加深入，并研究黃精物質(zhì)的抗衰老抗氧化性、抗免疫性、降血脂和降血糖等藥理作用，對腎臟、肝部等器臟疾病具有較好的治療作用。但是對于其作用機制研究還不夠深入，而且處于實驗室研究階段，對于臨床的研究用藥針對性不強，主要運用中醫(yī)理論的中草藥進行治療疾病，更多關(guān)于黃精成分性產(chǎn)品還待研究開發(fā)。

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