齐仕博 张 露 宋鑫萍 高 鹏 崔承弼

(1. 延边大学农学院，吉林 延吉 133002；2. 四川省原子能研究院，四川 成都 610101)

世界公认的人参分布区域在北纬33°～48°以红松为主的针阔混交林或落叶阔叶林。《神农本草经》中最早记载了人参药用功效：“人参，味甘微寒，主补五脏，安精神，定魂魄，开心益智。久服，轻身延年”。现代科学研究也证明了人参具有很高的药食价值，例如治疗恶性肿瘤[1]、改善糖尿病发病率等作用[2]。

食品辐照技术兴起于20世纪50年代。研究人员不断探索辐照处理食品原料中活性成分[3]、产品特性的变化[4]以及药理成分及作用是否改变，是否具有遗传或生理毒性以及其辐照前后的质变。辐照最初被应用于食品保鲜，以电离辐射产生的高能射线对食品或原料进行杀虫、灭菌以提高食品卫生质量，延长货架期[5]。到20世纪末期，人参在辐照处理下的贮藏保鲜技术得到了快速发展。

1 辐照的安全性

1.1 辐照保鲜机理

人参在采集、加工、运输等过程中受到外界细菌、霉菌污染，随着贮藏和人参制品受潮后(含水量达到15%以上)并在适宜温度下微生物会大量繁殖，而辐照保鲜能在微生物水平进行灭菌处理。食品常用的辐照源有60Co-γ、137Se-γ射线、5 MeV 以下的X射线、10 MeV以下高能电子束。原理是利用高能量辐射将组成物质的原子或分子解离成一对阴阳离子并通过电离辐射对食品中的成分产生辐射物理、化学和生物学效应。辐照的用途是对食品及原料等进行非热加工、DNA水平进行杀虫、灭菌、进一步延长食品货架期保证食品品质[6]。

1.2 辐照技术的安全性及人参辐照相关研究

参考GB 18524—2016和CAC/RCP19-1979，Rev.2-2003相关规定，辐照源电子加速器X射线、电子加速器电子束的能量限制分别是≤5，≤10 MeV。而60Co-γ、137Se-γ射线未规定能量限制。

钴源辐照和电子加速器是目前常用的辐照技术。常用的辐照源是钴源(60Co)，其产生的射线种类主要是γ射线，模拟的辐射环境与太空环境相当，穿透力强，已经广泛地应用在各种辐照试验中[7]。电子加速器的辐射射线类型主要是高速电子流，除了产生X射线外，还可产生各种高能粒子。它与钴源相比，具有使用便捷、无潜在放射性废物污染、能量利用率高等独特技术优势，因此电子加速器作为另一种辐照源，也有着广阔的应用前景[8]。1999年，由世界卫生组织、联合国粮农组织、国际原子能机构组成的辐照食品联合专家委员会宣布60Co-γ射线辐照剂量>10 kGy，食品在安全性、营养性上仍没有大的变化[9-10]，甚至是高达75 kGy的剂量处理食品亦可以食用[11]。

对人参及人参制品的辐照保鲜已有研究见表1。

1.3 辐照对人参及人参制品的安全性研究

随着辐照技术的应用，关于辐照人参及人参制品对人体是否存在安全性问题也成了人们关注的焦点。从表2可以看到辐照人参无毒性作用。

表1 人参及其制品辐照保鲜相关研究

2 人参中的活性成分及其作用

人参所含活性成分种类繁多，包括人参皂苷、人参多糖、黄酮类和人参挥发油等。其中一般认为人参的主要活性成分即为人参皂苷，主要分类见表3。

其中包括人参皂苷Rg3在内的多种人参皂苷具有极高生理活性如抗疲劳[26]、凝血[18]、抗癌、保肝和免疫刺激活性等[27]。在对人参及人参制品进行辐照处理过程中，需重点考察辐照强度对人参及人参制品中活性成分的影响。人参中的活性物质具有很多作用，例如人参皂苷Rg1和Rh1具有益智、镇静、镇痛作用。Rb1对缺血性脑损伤有保护作用，人参三醇皂苷Rg2具有抗休克作用，快速改善心肌缺血和缺氧，治疗和预防冠心病[25]。人参皂苷Rg2联合紫杉协同抗胃癌等[28]。在对人参及人参制品进行辐照处理过程中，需重点考察辐照强度对人参及人参制品中活性成分的影响。

表2 辐照人参毒性相关研究

表3 人参皂苷分类

3 辐照对人参活性成分的影响

3.1 辐照对人参皂苷的影响

最初在以薄层层析—比色法及分光光度法为检测手段下，剂量<8 kGy辐照后人参皂苷含量未发现显著差异。当辐照剂量在8～30 kGy时改变了某些特定单体皂苷官能团结构，而产生了新的皂苷成分，研究不同辐照剂量对人参皂苷的影响见表4。另外辐照诱导3年生韩国野山参不定根愈伤组织产生的可田间栽培的人参株体，其人参总皂苷含量比母株有明显提升[37]，但具体转化机制尚不明确(P<0.05)。所以一定剂量的辐照能提升参制品中某些人参皂苷的含量，增加人参皂苷的活性，包括肿瘤抑制、抗转移、抗癌、保肝、神经保护和免疫刺激活动[27]。然而辐照剂量限值、辐照时间对人参皂苷的影响机制仍需进一步探索与研究。

3.2 辐照对人参中其他活性成分的影响

人参中的其他活性成分如维生素B12等热敏感型化合物，辐照后均遭到破坏[30]。多糖类大分子在21 kGy辐照处理后化合键断裂从而分解为小分子，糖的类型增多[33]，可能增加了可以有效保护小鼠小肠免于辐射诱导损伤的人参酸性多糖(APG)[38]。

4 人参单体皂苷的药理研究

一些稀有的皂苷单体具有巨大的功能特性，如黑参提取物中的人参皂苷Rh4[39]很可能通过AMPK-PI3K-Sirt6及上调β-氧化基因表达稳定I型糖尿病ICR小鼠机体血糖水平；作为天然二醇型人参皂苷代谢产物的人参皂苷化合物K，也是人参在体内发挥活性的实体，能显著降低II型糖尿病大鼠体重和空腹血糖水平，提升糖耐量，上调InsR、IRS1表达，并通过PI3K-Akt通路信号转导，提升胰岛素敏感性降低胰岛素抵抗[40](P<0.05)，即人参皂苷Rh4和CK均有利于糖尿病状态的恢复；人参皂苷Rg1可以显著抑制人形突变体β淀粉样蛋白积累和B103-APP细胞的γ分泌酶活性，改善淀粉样蛋白病理学，激活PKA/CREB信号通路起到保护神经作用[41]，人参皂苷Rh2具有抗癌性，而西洋参随着辐照后贮藏时间的延长，Rg1和Rh2含量逐渐增加，抗癌能力大大提升[42](P<0.05)，为延缓老年痴呆和抑制机体恶性肿瘤的发生提供了新发现。

近年与Rg3相关的研究，多数也集中对血液代谢类疾病的影响上(表5)。

人参皂苷Rg3富集提取物能显著抑制血小板聚集及ATP释放，下调相关蛋白表达并降低纤维蛋白原和整合素αIIbβ3的结合水平，治疗心血管紊乱[47]，显著抑制PI3K/Akt通路的信号转导，是血小板介导下机体心血管疾病的治疗剂[43]，韩国红参经醇提和柿子醋富集提取得到的Rg3和精氨酸—果糖提取物以1 000 mg/kg剂量灌胃自发性高血压大鼠后，其收缩压及舒张压显著改善，血管紧张度转换酶I含量降低，NO含量提升(NO的产生对维护机体正常血压及促进血液循环具有重要作用)[44]，醇提和酶—酸水解法富集的人参皂苷Rg3提取物以3 mg/kg剂量颈静脉注射后能显著提升内皮一氧化氮合酶(eNOS)的表达和血浆NO的生成，稳定自发高血压大鼠的血压(P<0.05)[48]，均显示出人参皂苷Rg3治疗高血压的功能。

表4 辐照对人参皂苷影响相关研究

表5 人参单体皂苷的相关药理研究

此外，人参皂苷Rg3也有着很强的抗肾毒性作用，发酵黑参中20(S)-Rg3显著恢复了顺铂诱导的LLC-PK1(猪肾细胞)细胞活力，抑制了顺铂诱发的JNK-p53-caspase-3通路信号转导(P<0.05)，表明20(S)-Rg3能够通过阻断JNK-p53-caspase-3信号通路而缓解肾毒性[46]，在未来可能参与到糖尿病诱发肾毒性的治疗中。

5 辐照对人参中单体皂苷的作用影响

人参具有降血糖、改善高脂血症、防治心脑血管疾病、抗癌等功能，是不可多得的药食两用植物[48]，人参众多药理特性与人参皂苷关系密切[37,49]。就目前人参皂苷的主要药理功效大致有抗机体氧化损伤、缓解血液相关代谢疾病、抗癌三方面，其中的血液类代谢疾病种类和影响最为广泛和严重。大多是由于饮食引起的过度肥胖导致，如高胰岛素血症、高胆固醇血症及脂肪炎症等，因而近年来对人参抗肥胖、抗高血压及降血糖的相关研究越来越多。

人参经过特定剂量的辐照处理能够生成新的皂苷，或转化已存在的皂苷类型并提升其含量，进而增加药理作用。辐照对人参药理的影响见表6。

近年来传染性病毒耐药变异体不断出现，抗病毒药物可用性大大受限，更多人将目光放在了中药材上，致力于广谱抗病毒药物和免疫刺激药物的研制，人参对于抗病毒感染极为有效。韩国红参本身具有更大的药理活性和稳定性，辐照处理在一定程度下提升红参皂苷提取物针对免疫病毒学和肥胖的改善特性。

不仅如此，在癌症频发的今天以人参改善辐照给大鼠异食癖的研究和减轻放化疗患者痛苦带来了曙光。所谓的异食癖，是由于大鼠中枢神经系统缺少呕吐中枢，故只能通过摄食饲料外的其他物质来表征其异常反应的剧烈程度；采用高岭土为替代物的研究[51]也表明人参在一定程度上改善异食癖大鼠的摄食行为。

表6 辐照人参或制品相关药理研究

6 前景与展望

迄今为止，众多研究成果均证实：一定剂量的辐照能提升参制品中某些人参皂苷的含量，增加人参皂苷的活性，包括肿瘤抑制、抗转移、抗癌、保肝、神经保护和免疫刺激活动。对于辐照保鲜，以1～6 kGy辐照剂量的60Co-γ射线对鲜人参辐照处理保鲜率提升了20%～30%，效果显著。值得注意的是，过高的辐照剂量会造成参体细胞破坏，细胞液渗出影响人参价值。另经过辐照人参皂苷Rg3、Rg1、Rh1、Rh2、Rh4、CK的含量均有显著提升，可以减轻小鼠特应性皮炎症状、修复皮肤损伤，还可以治疗高血压、抗病毒、抗癌，以及经辐照人参皂苷对I型糖尿病和II型糖尿病的治疗潜力有所提升，还对阿兹海默症患者的神经有保护作用。然而辐照剂量的限值、辐照时间对人参的影响机制以及具体的转化条件还待进一步研究。人参的药理作用及开发前景是社会普遍认可的，实验室结果也令人满意，但是目前研究大都广而不深。将实验室成果大胆应用于现代医学，使人参不仅限于满足人类对保健食品日趋增加的需求，更为人类疾病做出药理贡献，应该是未来的研究方向之一。