李建军 樊 星 马静潇

(河南师范大学生命科学学院/绿色药材生物技术河南省工程实验室 新乡 453007)

山药(Dioscoreaopposita)别名薯蓣，为薯蓣科(Dioscoreaceae)薯蓣属的一种草质藤本植物，其药用部位为干燥根茎，是典型的药食两用植物。作为我国传统的保健食品之一，山药含有极丰富的营养保健物质，我国西南、淮河流域和黄河流域均有分布，其中河南怀庆府一带所产品种最佳，称之“怀山药”，被誉为“怀参”。在中国古代医书中曾多次提及山药，并对其有很高的评价。本文简要概述山药的药用研究进展。

1 山药的化学成分

近年来，山药多糖作为公认的山药主要有效成分，一直是不同领域研究的重点和热点，同时也有学者对山药的蛋白质、腺苷和微量元素等成分进行了研究。

1.1 多糖 研究表明，山药多糖的组成和结构比较复杂。已经提取分离出的山药多糖有均多糖、杂多糖、糖蛋白等，它们的相对分子质量差异显著，糖基组成也多种多样。

徐琴等[1]研究了淮山药中多糖的化学性质，将粗多糖RDP经纯化分离后得到均一的多糖RP用红外光谱和纸色谱(PC)进行了分析，发现该多糖分子具有β-糖苷键，且单糖组成为葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖。用冷水和热水分别浸泡薯蓣块茎，并通过纸层析和气相层析对提取到的一系列多糖进行分析鉴定，发现冷提物主要含甘露糖，热提物主要为葡萄糖。

1.2 蛋白质与氨基酸 蛋白质是生命活动的主要承担者，其基本组成单位氨基酸可以直接补充人体所需的各种营养成分，促进人体的生长发育。因此，可以用山药氨基酸的组成及含量来评价山药的营养品质。

张丽梅等[2]通过盐酸水解法对7个不同山药品种样品进行的分析表明：所有品种都含有17种氨基酸，其中精氨酸、谷氨酸、天冬氨酸含量较高。以氨基酸含量及种类组成为指标，采用聚类分析法，可以将这7个品种分为3类，必需氨基酸和鲜味氨基酸的含量随着山药总氨基酸含量的升高而升高。邵海等[3]的实验表明，利用DEAE-52和Sephadex G-75柱层析可以从粗糖蛋白分离纯化出两种糖蛋白组分GLP-I和GLP-II。该方法具有产物纯度高、方法简便、收率高等优点，为我国山药糖蛋白的进一步加工处理提供了技术支持。

1.3 腺苷 腺苷是山药的重要活性成分之一，具有多种药理效应。腺苷类化合物对人体糖代谢和蛋白质的合成等起着重要的调节作用。

白冰等[4]对怀山药85%的乙醇提取物采用硅胶柱层析方法进行分离纯化，通过理化性质及波谱法进行结构鉴定，首次从薯蓣属植物中分离得到7羰基-β谷甾醇、尿嘧啶和腺苷，其中腺苷应是怀山药中的有效成分之一，可以作为怀山药产品质量标准的指标性成分。高华娟等[5]采用高效液相色谱法对山药腺苷含量进行测定，并对结果进行方差分析和多重比较，发现不同种质资源间的腺苷含量差异极显著，腺苷含量最高的是53号(邵武I，0.2163%)。该实验为育种和优质山药品种的开发应用提供科学依据。

1.4 微量元素 微量元素参与人体内多种重要的生理生化过程，具有较高的生物活性，对人体的代谢反应很重要。

张虹等[6]测定了云南红河紫山药和白山药中7种微量元素的含量，发现两种山药中含有丰富的人体所需的微量元素，且含量排序也相同，其中Mg的含量最高，Co的含量最低, Fe和Co的含量相差不大，但微量元素Mg、Zn和Cu在紫山药中的含量高于白山药，因此紫山药的营养价值相对较高，肯定了它作为优质良种的栽培价值。廖朝晖等[7]对山药的微量元素含量进行测定，结果显示，山药含有丰富的微量元素及常量元素Ca，揭示山药的药效机理与其所含的微量元素存在关联。

1.5 其他化合物 山药还含有多种其他化合物，如环肽类、尿囊素、淀粉、脂肪、维生素、粘液质、胆碱及精氨酸等。

2 山药化学成分的提取方法

2.1 山药总皂苷的提取方法 山药皂苷是一种安全有效的抗氧化剂，具有抗炎、镇痛和解毒等功效。

张敏等[8]采用单因素和正交试验研究了山药皂苷的提取工艺，认为浸提温度、乙醇浓度、料液比、浸提时间是影响总皂苷提取率的主要因素，并确定了最佳提取条件：浸提温度60℃，乙醇体积分数80%，料液比1∶8，浸提时间6 h。这一研究为生产皂苷制品提供了实验依据。吴祥庭等[9]以超声处理技术提取了山药皂苷，并采用均匀设计法进行了考察，发现在料液比为1∶7，浸提温度为80℃，乙醇体积分数为100 mL/L的条件下，皂苷最大得率为0.2401%。

2.2 山药多糖的提取方法 提取山药多糖的方法主要有水溶液提取法、纤维素酶法、微波辅助法、超声辅助提取法等。依据不同的目的采用不同的提取方法，可以在保证产率的同时提高效益。

徐琴等[10]以总多糖含量为考察指标，通过正交实验法证明提取温度对含量影响最大，淮山药多糖的最佳提取工艺为加入1∶60体积比的蒸馏水置于80℃水浴中提取6 h。官波等[11]优化山药多糖的提取工艺，采用响应面实验设计法，通过显著性和交互作用分析，得出最佳工艺条件：料水比1∶17.5(W:V),浸提温度83℃，浸提时间3 h。在该条件下，山药多糖的实际提取率为2.56%。相比“正交实验设计法”，响应面分析法系的函数估计工具为多元二次回归方法，具有周期短、精度高、可以研究多因素间互作效应等优点。

2.3 山药糖蛋白的提取方法 邵海等[3]采用正交实验研究提取山药糖蛋白的优化实验条件，并进行方差分析，结果表明最优工艺为提取温度40℃、提取时间2 h、料液比1∶50。李金忠[12]采用超声辅助提取山药糖蛋白，并进行极差分析，结果表明，最佳提取条件为全程超声辅助提取时间40 min、超声功率1400 W、提取温度40℃、料液比20 g/L，山药糖蛋白得率的平均值为6.847%；当醇沉浓度为70%，采用乙醇沉淀法从提取液中分离糖蛋白的效果较好，糖蛋白的回收率可达到82.31%。

3 山药的化学指纹图谱

中药指纹图谱是一种进行中药材理论研究和新药开发的方法，为深入研究中药材的理化性质提供可靠的信息。最常用的色谱是气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)、毛细管电泳(CE)和薄层色谱(TLC)等。王玲等[13]采用HPLC对不同产地山药中尿囊素的含量进行测定，为山药的质量控制研究提供依据。宋金春等[14]采用反相高效液相色谱法，对山药中尿囊素含量的变化进行了研究，结果表明尿囊素浓度在0.02～0.10 μg范围内线性良好(r=0.9998),具有简便、高效、准确的优点。Kazuhiko使用HPLC法测定山药及其成药蜜丸中尿囊素的含量，并认为该法简便直接、不需要制备繁琐的样品。

利用红外光谱法，并结合模式识别的SIMCA法，可以鉴定不同产地的45种山药样品的品质，正确识别率可以达到70%，对于大量样品的快速鉴别研究具有很大的应用价值[15]。且该方法方便、快捷、准确，为山药的质量鉴别研究提供了新的思路，对中药现代化研究具有重要的积极意义。

4 山药的药理效应

山药作为一种上等的保健食品及中药材，对人类健康起着很大的作用，包括调节免疫、降血糖、延缓衰老和调理胃肠等功能。

4.1 调节免疫 山药多糖是目前公认的山药主要活性成分，可刺激或调节免疫系统的功能，对体液免疫、细胞免疫和非特异性免疫功能都有增强作用。例如，促进T细胞的增生及淋巴细胞的转化，增强腹腔巨噬细胞吞噬功能等。

徐增莱等[16]通过对小鼠灌胃不同剂量的淮山药多糖，进行一系列相关的实验，结果显示淮山药粗多糖对小鼠淋巴细胞的增殖能力、抗体生成的数量以及碳廓清能力都有积极的影响，证明可以增强小鼠的免疫调节作用。赵国华等[17]用小鼠研究山药多糖(RDPS-I)与机体免疫功能间的关系，发现RDPS-I能极显著提高T淋巴细胞的增值能力(P<0.01)，调节小鼠特异性体液免疫和细胞免疫功能，增强巨噬细胞的吞噬能力。这些结果表明，RDPS-I既具有非特异性免疫功能，又具有提高特异性细胞免疫和体液免疫功能，有利于全面改善机体的免疫功能。

研究表明，山药磷脂类成分对提高免疫功能也有一定的作用。王苏玲等[18]通过对生山药及其7种炮制品的磷脂成分进行薄层定性比较和总磷脂含量测定，发现传统炮制麸炒山药既能增加焦香味，增加健脾作用，又能保护补益成分磷脂。

4.2 降血糖作用 山药多糖具有很好的降血糖作用。何云[19]通过实验认为山药多糖对四氧嘧啶诱导的大鼠血糖水平具有降低作用，且剂量增加，降糖作用随之增加。研究表明，C肽是胰岛素原的裂解产物，可以直接或通过增加糖利用度和糖转运速度降低血糖，在I型糖尿病的治疗中起着积极的作用。1分子胰岛素原在胰岛B细胞中裂解产生1分子胰岛素及1分子C肽，由于在外周血中C肽水平比胰岛素更高、更稳定，所以外周血中的人C肽水平能更准确地反映人胰岛B细胞的分泌功能。张忠泉等[20]研究了山药多糖的降血糖原理，发现山药多糖对四氧嘧啶模型鼠降糖作用显著，同时能升高C肽含量，表明山药多糖可以改善糖尿病。山药皂甙属于薯蓣皂甙中的一类，由糖元和异戊二烯多聚体连接而成，在降血糖方面有促进作用。

4.3 延缓衰老 山药多糖在体内和体外抗氧化活性显著，可以延缓机体衰老，且抗氧化能力与其所含的结合蛋白有关，在细胞代谢过程中产生的自由基对机体有一定的损伤作用，而超氧化物歧化酶(SOD)可在一定程度上减少自由基的含量。唐微等[21]建立小鼠衰老模型，较高剂量的山药多糖能降低血清丙二醛(MDA)的含量，提高血清SOD活性，增强小鼠耐氧能力，延长寿命。刘伟萍等[22]通过实验发现山药水提物能改善四氯化碳(CCl4)所致急性肝损伤小鼠的肝功能状况，这可能与酚羟基所具有的抗脂质过氧化作用有关。因此，为进一步研究具体哪些物质在急性肝损伤中起作用提供了新思路。吴祥庭等[9]研究了山药皂甙的体外抗氧化活性机理，发现在一定浓度下，山药皂甙对于清除羟自由基表现出很强的能力，表明山药皂甙在抗氧化剂的研发方面具有很大的潜力。

4.4 调理胃肠功能 研究表明，山药不但具有很高的营养价值，而且能够刺激胃肠内容物排空，补脾养胃效果显著。傅紫琴等[23]通过实验证实，山药多糖成分对脾虚小鼠有一定的补脾健胃作用，并推测免疫调节可能是山药多糖补脾作用的机制之一，可能还存在其他补脾机制。乙国兴等[24]通过观察尿囊素对阿司匹林所致急性胃黏膜损伤大鼠模型胃黏膜血流及细胞因子的影响，结果表明，尿囊素可以发挥胃黏膜保护作用，为新型胃黏膜保护剂复方尿囊素的进一步推广应用提供了实验依据。

5 山药的品质评价及保鲜贮藏

山药富含多种营养物质及药用成分，营养、药用价值都很高，具有良好的市场前景。为了充分发挥山药巨大的潜在价值，需要对山药品种进行评价和改良。另外，山药特有的粘性物质、过高的水分含量及不规则的个体形状对贮藏保鲜提出了特殊的要求。

5.1 品质评价 谢彩侠等[25]分析不同产地山药品种在同一地区种植产品所含的不同活性成分，其中多糖含量差异显著，因此将其用作评价山药品质的主要指标之一。另外，淀粉酶同工酶分析结果表明，铁棍山药与其他山药谱带差异较大，亲缘关系较远。袁巍等[26]通过测定四种山药品种(白玉山药、白嘴山药、铁棍山药、棒药)的干物质含量及蛋白质、淀粉、可溶性糖含量，认为同一种成分在不同的山药中有一定的差异，为不同的营养需求提供理论依据和参考。吴克宁等[27]通过测定多糖和水分含量分析几个土种的特性与怀山药品质的关系，结果显示土壤质地对怀山药品质的形成起关键作用。同时也发现几个土种的微量元素含量与怀山药品质的关系不明显。

5.2 贮藏保鲜 在一定条件下，经1-甲基环丙烯(1-MCP)、特克多(TBZ)、壳聚糖等保鲜剂处理后，山药在壳聚糖涂膜处理下储藏效果最佳。此外，由于山药在贮藏的前期易发霉、褐变，后期易因失水而表皮变得过硬，因此在不同阶段可采用不同的保鲜剂处理。在不同温度下鲜切山药品质不同，温度为0～4℃时，鲜切山药品质较好，适于进行贮藏。

(基金项目：河南省重大科技专项项目“地黄、山药、牛膝豫产道地药材品质保障关键技术与品质特色研究”，No.171100310500)