薯蕷皂苷元的含量測定研究進展綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u24531摘要 1184171.薯蕷皂苷元的介紹 1298771.1薯蕷科植物 167221.2薯蕷皂苷元 2216332.薯蕷皂苷元的提取 2229792.1酶解法 2204612.2直接酸水解法 3137732.3超臨界CO2萃取法 3236843.薯蕷皂苷元的含量測定及研究進展 328253.1紫外-分光光度法 4216123.2高效液相色譜法 46733.3氣相色譜法 5320853.4高效液相色譜-質譜聯用法 5204584.小結 522536參考文獻 5摘要薯蕷皂苷元（Diosgenin），一般為白色粉末狀，是生產甾體激素類藥物的重要醫藥原料，常用于治療風濕病、心腦血管病、皮膚病、淋巴白血病等。薯蕷皂苷元大多以薯蕷皂苷的形式存在于薯蕷科植物中（黃姜、穿山龍）。針對薯蕷皂苷元進行含量測定，對于薯蕷皂苷元的生產和質量控制都能提供依據。本文就對薯蕷皂苷元的含量測定研究進展進行探究，首先闡述薯蕷皂苷元的相關概述，然后對于薯蕷皂苷元的含量測定方法以及其研究進展進行總結綜述，以期促進薯蕷皂苷元的應用與發展。關鍵詞：薯蕷皂苷元；含量測定；研究進展1.薯蕷皂苷元的介紹1.1薯蕷科植物薯蕷科（Dioscoreaceae）是一類藥理價值極高的物種[1]。薯蕷科廣布生長在全球熱帶、亞熱帶和暖溫帶地區，其中中國和墨西哥是薯蕷資源最豐富的兩個國家[2]，目前在中國分布大概有60種。薯蕷科植物的根莖中含有豐富的薯蕷皂苷元，它是合成甾體激素的重要中間體，廣泛應用于避孕、鎮痛、麻醉等重要藥物[3-4]。我國植物學工作者研究發現在全國所產薯蕷中共有17種1亞種2變種含有薯蕷皂苷元，主要是存在于柴黃姜、穿龍薯蕷、黃山藥和盾葉薯蕷[5]。盾葉薯蕷（DioscoreaZingiberensisC.H.Wright，DZW），又名黃姜，是世界上薯蕷皂苷元含量最高的植物[6]。黃姜是我國特有的一種生姜，平均年產量達到1200萬噸[7]。黃姜塊莖中含有多種薯蕷皂苷，其中發揮主要生物活性作用的物質是甾體皂苷。目前，國內已經有多家化學工廠以黃山藥根莖為原料提取薯蕷皂苷元研制成功的新藥“地奧心血康”也在預防和治療冠心病、改善心肌缺血和調節血脂水平等有很好的療效[8]。1.2薯蕷皂苷元薯蕷皂苷元（Diosgenin，C27H42O3），薯蕷皂苷元是一種重要的甾族皂苷元，是合成甾體激素類藥物的基礎原料。通過水解、發酵、萃取等方法從薯蕷科植物（黃姜、穿山龍）的根莖中提取獲得，被稱為“醫藥黃金”。薯蕷皂苷元大部分是以薯蕷皂苷的形式存在于薯蕷科植物組織中，皂苷通過C-O糖苷鍵連接在糖苷配基上，然后緊密連接在植物的細胞壁上，使皂苷被植物中的淀粉、果膠和纖維素等物質包裹[9]。作為合成各種甾體激素類藥物的主要原料，薯蕷皂苷元被制藥業用來生產可的松、孕酮、孕烯醇酮和其他藥物[10-11]。在過去的幾十年，已經有許多研究者對薯蕷皂苷元的藥理作用進行一系列的研究，如抗糖尿病[12]、抗癌作用[13]、抗血栓[14]、抗瘧疾和抗炎癥[15]，以及在治療風濕性關節炎、減輕甲狀腺腫大[16]和改善血管功能等疾病方面有很明顯的成效。有研究發現每年世界上醫藥業對薯蕷皂苷元需求量已經達到4000噸[17]，由于黃姜和穿山龍的根莖中含有豐富的薯蕷皂苷元，其作為典型的薯蕷科植物被大量的應用于工業上薯蕷皂苷元的生產。2.薯蕷皂苷元的提取2.1酶解法酶解法是利用某些特定的酶將黃姜中的淀粉和纖維素分解，并且可以進一步分解其產物然后用酸液提取皂素的方法。如Chen等[18]分別利用α-1,4-糖化酶、α-淀粉酶、纖維素酶以及木聚糖酶酶解黃姜提取薯蕷皂苷元，實驗結果發現使用木聚糖酶酶解小麥黃酮根莖可以使提取的螺醇皂苷含量增加212%，而其他三種酶能使其含量增加22%，因此，以木聚糖酶水解DZW是提高螺醇皂苷含量和薯蕷皂苷元產量的有效途徑。Liu等[19]人利用哈茨木霉（CGMCC2979）提取DZW中的薯蕷皂苷元。該方法通過添加磷酸緩沖液和表面活性劑吐溫-85和Fe2+優化培養基，使薯蕷皂苷元的產率分別提高了50.28%、33.35%和22.07%。酶解法比生物發酵法更為簡單，具有選擇性高、反應條件溫和、生產工藝綠色環保等優點，而且酶解法提取的薯蕷皂苷元產量大幅度提高。但是缺點是酶的成本很高，產物中薯蕷皂苷元和糖液不好分離，因此在工業上的應用受到了限制。2.2直接酸水解法最早的提取薯蕷皂苷元的方法就是直接酸水解法，該方法是直接利用強酸（鹽酸、硫酸）水解黃姜粉末。其主要步驟是：將黃姜碾碎后在加熱條件下用硫酸或鹽酸水解黃姜粉末，然后將水解物用水洗滌至中性后干燥，最后用有機溶劑（石油醚、氯仿、有機汽油、苯等）將薯蕷皂苷元從干燥的水解物中萃取出來。Rothrok等[20]人用酸水解法直接從黃姜塊莖中提取薯蕷皂苷元。Li等人[21]也是利用酸水解提取薯蕷皂苷元，并且采用物料流動分析（MFA）方法研究出通過淀粉回收減少污染物的方法。實驗結果表明，在酸水解前先將淀粉回收可以節省40%的硫酸，降低50%的物料強度，該方法減少了大量強酸的使用，從源頭上控制了環境污染。直接酸水解法是工業生產薯蕷皂苷元最常用的方法。該工藝雖然操作簡單，反應設備少，但是生產過程中強酸用量較大，導致大量的含酸量高的廢水排放，造成嚴重的環境污染，而且薯蕷皂苷元的提取率也不是很高。因此在工業上經常將該方法與其他方法結合使用來生產薯蕷皂苷元。2.3超臨界CO2萃取法超臨界CO2流體萃取法（SFE-CO2）是一種新型的萃取分離技術，與傳統溶劑萃取技術相比，該方法具有選擇性高、反應時間短、溶劑用量少和安全環保的優點[22]。Shu等人[23]研究并利用超臨界CO2流體萃取技術（SFE-CO2）從茯苓塊莖中提取酸水解后的薯蕷皂苷元。該實驗分別研究了改性劑、萃取溫度、萃取壓力、萃取時間等因素對皂苷元提取率的影響，結果發現將總皂苷在35MPa壓力、658℃、95%乙醇為改性劑的條件下提取3h，薯蕷皂苷元的提取率最高達到0.454%，比常規的萃取法高0.385%。該研究表明，在工業上，超臨界CO2萃取技術也有可能取代傳統的溶劑提取法提取薯蕷皂苷元。3.薯蕷皂苷元的含量測定及研究進展測定薯蕷皂苷元的分析方法有很多種，到目前為止，已經開發了如密度薄層色譜法、氣相色譜法、光譜方法、紫外-分光光度法、高效液相色譜法和酶聯免疫吸附法。其中，紫外-分光光度法（UV-Vis）和高效液相色譜法（HPLC）是分析鑒定薯蕷皂苷元常用的兩種方法。3.1紫外-分光光度法利用紫外-分光光度法來檢測薯蕷皂苷元含量是一種非常簡便、快速和準確的分析方法。其檢測方法是：首先稱量一定質量的薯蕷皂苷元樣品溶解在石油醚中，得到一定濃度的標準溶液。然后量取一定體積的標準溶液置于比色皿中，待其自然蒸發揮干后加入高氯酸，因為薯蕷皂苷元在高氯酸的作用下會顯色（黃色），利用紫外-可見分光光度計掃描該樣品在190~600nm范圍內的紫外可見吸收光譜，會在410nm處顯示出比較強的吸收峰，記錄410nm處的吸光值并通過計算可以得到薯蕷皂苷元的含量。因此化學實驗中通常使用紫外-分光光度計法迅速測定并計算出薯蕷皂苷元的產率。3.2高效液相色譜法高效液相色譜法（HPLC）具有高效、高速和高靈敏的特點，目前已經廣泛應用于化學、化工、醫學、農學、法檢和商檢等行業，在分離及產物分析中起著重要的作用。利用高效液相色譜法（HPLC）分析DZW中薯蕷皂苷元的含量是目前比較常用的一種方法，其主要操作可概括如下：首先將得到的薯蕷皂苷元樣品溶液（乙腈為溶劑）用0.22μm的過濾器過濾，再注射到檢測器中，以乙腈和水（10：90，v/v）為流動相，設置檢測溫度為30℃，待測樣品以1mL/min的流速進行分離，其中薯蕷皂苷元在高效液相分析中的檢測波長是203nm。Zhang等人[24]利用酶解法提取了黃姜根莖中的薯蕷皂苷元，然后利用高效液相色譜儀檢測其產品得到了薯蕷皂苷元的HPLC圖并計算出其含量。采用HPLC法檢測薯蕷皂苷元含量，其操作過程簡便快速，實驗結果準確，是工業生產和化學研究上檢測薯蕷皂苷元含量的理想方法。史艷霞[25]也運用了HPLC法測定了百合中的薯蕷皂苷元的含量，得出HPLC法為百合的質量控制提供了新的可靠的依據,且該方法簡便、準確、靈敏度高。隨著HPLC法的發展，帥穎[26]通過高效液相-蒸發光散色檢測器(HPLC-ELSD)進行了百合中薯蕷皂苷元的含量，得出采用濃硫酸-無水乙醇法測定百合中總皂苷元的含量,簡單、快速、準確、重現性好。盛芳園[27]對于薯蕷皂苷元的檢測方法進行了研究，提出高效液相色譜法進行含量測定不需要進行分離，但是價格比較昂貴。3.3氣相色譜法氣相色譜法（GC）是將氣體作為流動相來進行色層分離分析的方法。利用氣相色譜法檢測分析薯蕷皂苷元的含量可以得到比較精確的結果，而且該實驗過程操作簡單方便。氣相色譜法測定薯蕷皂苷元的方法如下：采用Hewlett-Packard5890II型氣相色譜儀，FID色譜柱為Ultra-1柱（25m×0.32mm），進樣器溫度為250℃，檢測器溫度為300℃，爐溫為280℃；氣體流量：氮氣28mL/min，氫氣26mL/min，空氣250mL/min。3.4高效液相色譜-質譜聯用法利用高效液相色譜-質譜聯用（LC-MS）分析方法鑒定DZW中的薯蕷皂苷元是比較高效精確的方法。該方法能得到比較完整的裂解圖，根據總結的裂解圖譜，即使在沒有參考標準的情況下，也可以完成黃姜中薯蕷皂苷元的鑒定。Zhu等人[28]利用該方法得到一系列的皂苷裂解圖，然后根據保留時間、質譜裂解圖譜、MS和MS/MS數據，初步鑒定出了從黃姜粗提物提取的甾體皂苷。高效液相色譜-質譜聯用（LC-MS）分析方法是鑒定薯蕷科植物中甾體皂苷的一條比較高效準確的途徑。4.小結薯蕷皂苷元是一種重要的甾體皂苷元，是合成甾體激素類藥物的基礎原料，一般通過水解、發酵、萃取等方法從薯蕷科植物（黃姜、穿山龍等）的根莖中提取獲得，有“醫藥黃金”之稱。對于薯蕷皂苷元的提取與含量測定非常重要，由于薯蕷皂苷元在分離中容易有高濃度、組成復雜和含鹽量高的有機廢液的排放，造成嚴重的環境污染，而且生產過程中酸用量的成本也比較高，因此運用不需要分離的薯蕷皂苷元含量測定方法是當前的研究熱點。目前薯蕷皂苷元質量檢測方法眾多，在高效經濟和綠色環保的要求下，不需要分離的薯蕷皂苷元含量測定方法在實踐中應用范圍更廣。參考文獻ChengP,ZhaoH,ZhaoB,etal.PilottreatmentofwastewaterfromDioscoreazingiberensisC.H.Wrightproductionbyanaerobicdigestioncombinedwithabiologicalaeratedfilter[J].BioresourceTechnology,2009,99:2918-2925.MishraSP,GaikarVG.RecoveryofDiosgeninfromDioscoreaRhizomesUsingAqueousHydrotropicSolutionsofSodiumCumeneSulfonate[J].Industrial&EngineeringChemistryResearch,2004,43:5339-5346.ZhangX,JinM,TadesseN,etal.DioscoreazingiberensisC.H.Wright:Anoverviewonitstraditionaluse,phytochemistry,pharmacology,clinicalapplications,qualitycontrol,andtoxicity[J].JournalofEthnopharmacology,2018,220:283-293.JianliLiu,ZhangX.ComparativestudiesonperformanceofCCCandpreparativeRP-HPLCinseparationandpurificationofsteroidsaponinsfromDioscoreazingiberensisC.H.Wright[J].JSteroidsHorm,2015,6.王平,相佳瑤,李海舟,等.薯蕷皂苷元生物素標記探針的合成及其抗腫瘤活性評價[J].昆明理工大學學報：自然科學版,2020(3):7.朱心浩,張立,王鵬,等.金(I)催化薯蕷皂苷元衍生物的合成[J].中國海洋大學學報：自然科學版,2018,48(8):5.羅卓瑪,胡越高,王璐紅,等.薯蕷皂苷元抗腫瘤衍生物的合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