甘草药渣的研究进展△

2011-11-06刘芬李宁倪慧孟大利张娟贾晓光

中国现代中药 2011年2期

关键词：药渣黄酮类甘草酸

刘芬，李宁*，倪慧，孟大利，张娟，贾晓光*

（1.沈阳药科大学中药学院沈阳药科大学基于靶点的药物设计与研究教育部重点实验室，辽宁沈阳 110016；2.新疆维吾尔自治区中药民族药研究所，新疆乌鲁木齐 830002）

综述

甘草药渣的研究进展△

刘芬1，李宁1*，倪慧2，孟大利1，张娟2，贾晓光2*

甘草药渣是工业化生产甘草酸过程中排出的废弃物，是一种宝贵的可再利用资源。为了进一步阐明甘草药渣这一工业生产废料的医疗价值和经济价值，对甘草药渣的化学成分、药理活性、提取工艺及相关成分含量测定方法进行综述。

甘草药渣；化学成分；药理活性；提取工艺；含量测定方法

甘草为豆科甘草属植物甘草Glycyrrhiza uralensis Fisch.、胀果甘草Glycyrrhiza inflata Bat.或光果甘草Glycyrrhiza glabra L.的干燥根及根茎。富含三萜和黄酮类成分，其中五环三萜类化合物甘草酸是主要有效成分之一。医药生产企业常采用水提、含水醇提、碱提等方法从甘草药材中提取甘草酸，提取后所剩余的甘草药渣通常作为工业废料弃去［1］。

进一步的研究表明甘草药渣中富含大量的黄酮类化合物，其结构与甘草原药材中所含黄酮类化合物基本相似，同时在工业生产的过程中也有新类型的化合物产生。这些黄酮类成分具有广泛的生物活性，如抑菌、抗真菌、增强机体免疫功能、抗HIV、抗肿瘤、抗溃疡、抗氧化、保肝及降血糖等。因而，甘草药渣是一种宝贵的可再利用资源，其可广泛应用于药品、食品及化妆品等领域［2-5］。对于甘草药渣这一工业生产废料的医疗价值和经济价值的进一步阐明，有利于解决工业上生产废物处理的难题，更加充分合理利用甘草植物资源［5］和保护生态环境。基于此，结合文献资料和本课题组的研究工作，我们对甘草药渣的化学成分、部分药理活性、相关化合物的提取工艺及含量测定方法进行综述。

1 化学成分

目前已有文献对甘草药渣的有机成分进行了定性鉴定，表明甘草药渣中含有黄酮、糖、氨基酸、甾体和三萜、有机酸、香豆素等化合物［6］。

1.1 黄酮类

杨琳等［7］从甘草渣中分离并鉴定了甘草查耳酮A（1）、甘草查耳酮B（2）、刺甘草查耳酮（3）、甘草黄酮（4）、4′，7-二羟基黄酮（5）和4′，5，7-三羟基-8-异戊烯基黄酮（6）（结构见图1）。张娟等［8］对甘草药渣中黄酮类化合物进行分离并鉴定为胀果香豆素甲（7）、氢化甘草查尔酮甲（8）、甘草查尔酮甲（9）、异芹糖甘草苷（10）、芹糖甘草苷（11）、柚皮苷（12）（结构见图1）。

本课题组对新疆胀果甘草药渣的醇提物化学成分进行了研究，利用各种色谱手段和波谱方法，从新疆甘草药渣中分离鉴定了19个化合物，其中既包括新疆甘草中的常见成分如光甘草酮、光甘草酚、甘草查耳酮A、甘草黄酮C等，还有一些首次从本植物中分离得到的化合物，如2′，4，4′-三羟基查耳酮，α，2′，4，4′-四羟基查耳酮，α，2′，4，4′-四羟基双氢查耳酮，kanzonol E，甘草黄酮B等。其详细的分离和鉴定过程将在后续发表的研究论文中论述。

1.2 糖类

王岳五等［9］对甘草药渣进行处理得到纯的水溶性物质GPS，DNS法监测和IR分析为多糖；PC、元素分析、IR、13C-NMR确定其基本结构为α-（1，4）键连接的单一葡聚糖。

1.3 氨基酸类

高发奎［10］用薄层色谱法和化学法对甘草药渣进行研究证实，甘草药渣提取物中含有氨基酸；再经IEC法和化学法测定含18种氨基酸（THR、SER、GLU、GLY、ALA、VAL、MET、ILE、LEU、TYR、PHE、LYS、HIS、ARG、PRO、CYS、TRP、ASP），其含量在0.04%～0.79%，其中有8种人体必需氨基酸，还有4种是治疗十二指肠溃疡以及强化饲料的氨基酸。

图1 甘草药渣中黄酮类化合物化学结构

2 药理活性

甘草药渣中富含大量的黄酮类化合物且现代研究表明其具有甘草黄酮相似的药理活性，如抗氧化、抗真菌［11］、抗HIV、抗溃疡、抗肿瘤、增强机体免疫功能、保肝及降血糖等。

2.1 甘草药渣抽提物防腐活性

尤秀兰［12］用醋酸乙酯－苯从甘草药渣中萃取得到甘草药渣抽提物，并通过霉菌生长和酵母菌生长的试验证明，甘草药渣抽提物对霉菌及在较宽pH范围介质中的酵母菌的生长均有较强的抑制活性。甘草药渣抽提物对酵母菌生长的抑制活性随其浓度的增大而增强，且在酸性条件下抑菌活性更为明显。

2.2 甘草药渣中多糖的抗肿瘤活性

王岳五等［13］通过S-180及艾氏腹水瘤动物实验表明，甘草药渣中GPS对S-180及艾氏腹水瘤有明显的抑制活性，其抑制率分别高于80%和30%。且剂量过高或过低都会影响其抑瘤效果。此外，还得出GPS对雄性小鼠的抑瘤活性优于雌性小鼠。

2.3 甘草黄酮的抗氧化活性

彭雪萍等［14］对95%乙醇粗提，索氏梯度提取所得甘草药渣提取物进行抗氧化活性研究。结果表明，各种甘草提取物均有很强的抗氧化活性，抗氧活性为醋酸乙酯提取物＞乙醚提取物＞石油醚提取物＞95%乙醇提取物＞二氯甲烷提取物，以醋酸乙酯提取物活性最强，是合成抗氧剂BHT的1.28倍，当它与BHT复配（1∶1）后其抗氧化活性升高为原来的2.5倍。

3 提取方法

3.1 甘草药渣中多糖和甘草酸的提取方法

李炳奇等［15］采用正交设计法，确定超声联合醇提法提取甘草药渣中的多糖和甘草酸的最佳条件：提取温度45℃，固液比1∶10，提取时间75（25，25，25）min，并且得出在最佳条件下提取的多糖和甘草酸的含量为2.3%和6.6%。祖元刚等［16］应用超声提取技术超临界提取甘草药渣中的甘草酸，使甘草酸的收率达到1.45%。

3.2 甘草药渣中黄酮类化合物的提取方法

3.2.1 复合酶法提取甘草药渣中黄酮类化合物张志东等［17］利用复合酶法结合醇提法提取甘草药渣，通过改变酶的种类、添加量等单因素对甘草药渣中甘草黄酮提取条件进行优化。得到纤维素酶添加量为50 U·mL－1，果胶酶100U·mL－1，反应 pH 6.0，温度55℃，作用120min，最终得率达到2.3%。与直接醇提法比较，该法黄酮得率提高了25%以上。

3.2.2 甘草固体发酵法提取甘草药渣中的黄酮类化合物王芸芸等［18］通过黑曲霉菌株的固体发酵以提高甘草药渣中甘草黄酮的提取率，确定总黄酮提取率最高的发酵工艺：甘草药渣－麸皮（6∶4），发酵时间3 d，接种量6.0%，1.2倍的初始含水量。

（2）健全人才优先发展保障机制。坚持人才引领创新发展，将科技人才发展列为衡量经济社会发展的重要评价指标［1］。科技人才队伍建设工作涉及领域和环节较多，进一步明确人才工作领导小组办公室总管全市科技人才队伍建设工作，建立各级党政领导班子和领导干部科技人才工作目标责任制，将科技人才队伍建设和科技创新能力提升作为年度工作重要考核指标。

3.2.3 溶剂法提取甘草药渣中黄酮类化合物陈振鸿［19］将水提甘草药渣液浓缩后，分别经活性炭和大孔树脂色谱处理，将洗脱液浓缩后，用有机溶剂重结晶即制得光甘草定。高发奎等［20］采用溶剂法对甘草药渣进行提取发现，甲醇或乙醇提取药渣中的黄酮类物质提取率相差不大，分别为10.6%、9.9%；而超临界CO2萃取法的收率更高［21］。乔仲和等［22］通过应用化学分离转化法，在pH＞7的条件下将黄酮和木质素进行分离，得到一种既可以增加甘草药渣中黄酮的提取率又能回收木质素和纤维素的方法。赵丽娜等［23］对3种甘草药渣中黄酮含量进行比较发现，胀果甘草药渣和乌拉尔甘草药渣中总黄酮含量基本相当，并明显高于光果甘草药渣。张明华等［24］采用微波辅助乙醇提取甘草药渣中总黄酮，确定最佳工艺为预泡时间1 h，固液比1∶18，微波功率420W，乙醇浓度70%（wt），微波时间50s，微波次数1次，且采用最佳提取方案使最大黄酮提取率可达4.1%。李秉等［25］提出了用醋酸乙酯提取甘草药渣后回收有机溶剂即可得到甘草黄酮，其收率可稳定在4.0%以上，总黄酮含量则可稳定在30%以上。苑可武等［26］先将甘草药渣用有机溶剂提取，然后将提取物经大孔树脂柱进行分离，水洗除去杂质后再以有机溶剂进行洗脱，洗脱液干燥即得甘草总黄酮。

4 含量测定

目前国内外对甘草药渣的含量测定方法研究还不深入，仅对其中的总黄酮、甘草查耳酮A及氨基酸进行了含量测定。

4.1 HPLC法测定甘草药渣中的总黄酮

吴涛等［27］采用HPLC法以乙腈-0.1%磷酸水溶液（53∶47）为流动相，检测波长254nm，以甘草查耳酮A为指标，对甘草渣中总黄酮含量进行了测定。

4.2 RP-HPLC法测定甘草药渣中甘草查耳酮A

杨琳等［7］采用RP-HPLC法以甲醇－四氢呋喃－1%冰醋酸（46∶10∶44）作为流动相，377nm为检测波长，测定了甘草渣中甘草查耳酮A的含量。

4.3 IEC法和化学法测定甘草药渣中氨基酸含量

高发奎［10］用薄层色谱和化学法分离鉴定了甘草药渣中的氨基酸类成分，再经IEC法和化学法测定氨基酸的含量在0.04%～0.79%。

5 展望

甘草是一种临床用量很大的中草药，大多数医药生产企业从甘草中提取得到甘草酸后将剩余的甘草药渣作为废弃物处理。综合目前国内外的研究情况，甘草药渣的深入研究与开发应从以下几个方面进行。

5.1 化学成分的系统研究

甘草药渣的化学成分研究在国内外文献中报道很少。由于甘草药渣中甘草酸含量大大降低，使得黄酮类成分相对含量提升，许多在原药材中含量很低的黄酮可以被分离鉴定出来。化学成分的系统研究可以为进一步的活性测试和分析检测工作奠定基础。

5.2 生物活性的系统研究

甘草药渣中的黄酮类化合物结构类型丰富，且主成分含量较高。文献中甘草药渣的药理活性只报道了防腐、抗氧化和抗肿瘤几个方面，研究不够深入。从甘草药渣中成分的化学结构的特点来看，可以预测甘草药渣中的黄酮类成分可能会具有较广泛的生物活性，如：抗炎、抑菌、抗溃疡、保肝、醌还原酶诱导等。随着化学成分研究的不断深入，甘草药渣的生物活性和作用机理应被深入探讨。

5.3 指标性成分的指认和含量测定

结合化学成分和生物活性的研究结果，明确甘草药渣中的生物活性成分，以其为指标成分建立快速稳定的含量测定方法可以有效比较不同产地、不同品种原药材、不同提取方法（甘草酸提取方法）所得的甘草药渣的质量和实用价值。

本课题组准备在前期化学成分研究的基础上，进一步利用HPLC、LC-MS等技术，指认甘草药渣中15个主要的黄酮类成分，并对其中的生物活性成分进行含量测定。

5.4 与甘草中黄酮类成分的分析比较

甘草药渣作为甘草的再利用资源，其与甘草生物活性的异同是需重点研究的问题。甘草药渣中富含的低极性黄酮类成分与甘草中的总黄酮在成分、含量和生物活性上有共性和差异。在以上的化学成分、生物活性和含量测定的基础上可进一步阐明二者的异同。

甘草药渣作为一种宝贵的可再利用资源，国内外对其的研究还不够全面，进一步阐明其化学成分、药理活性，建立快速、准确的多组分含量测定方法，并对其提取工艺进行优化研究，将有利于扩大药源。同时，由于大量的生产甘草酸导致甘草资源的大面积减少，对甘草药渣这一工业废物的有效再利用不仅可以节省我国有限的甘草资源，还可以降低工业废料排放，保护生态环境。

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