＊张小芳 陈莉莎 陈伟南

（农业农村部剑麻及制品质量监督检验测试中心 广东 524022）

引言

剑麻又名菠萝麻，是一种龙舌兰属的常绿草本植物。剑麻具有喜温畏寒、耐旱特点，适于栽培在热带、亚热带地区，目前在我国广西、广东及海南部分区域有大面积种植，主要用于硬质纤维的生产。

剑麻皂苷是剑麻叶片抽取纤维后的剑麻汁（渣）中的一种重要的活性成分，其是由剑麻皂苷元与糖基通过皂苷键键连而成，剑麻皂苷的转化产物-剑麻皂苷元，又称剑麻皂素、替告吉宁，是螺甾烷醇的一种衍生物，它与番麻皂素均是合成甾体激素类药物的重要原料，可用于合成哺乳动物信息素、皮质激素药物、促蛋白同化与心血管疾病的甾体药物以及抗心律失常药等药物，相关研究表明，这些皂素成分具有显著的抗炎、抗癌、镇痛、止血、降血糖等生物活性。因此，加强对剑麻皂素的研究力度具有重要的经济价值和社会效益。

由于抽取纤维后的剑麻渣中的成分比较复杂，现有技术条件有限，国内剑麻皂苷元技术发展还比较粗放，规模不大，新型技术覆盖面不广，整个产业存在产品收率不高、试剂消耗量过大、工业化程度不够、对环境影响较大等问题。基于此，开发环保、有效的剑麻皂苷元生产路线具有重要意义。本文论述近年来剑麻皂苷元在制备、分离纯化、测定方法方面的研究进展，结合实际情况，提出当前存在的难题和适宜性建议，为该产业的发展提供参考。

1.制备方法

剑麻皂苷元的制备是将剑麻皂苷中的皂苷键断裂释放出剑麻皂苷元的过程。目前，剑麻皂苷元的主要制备方法分为酸解法和微生物转化法。

(1)酸解法

传统制备剑麻皂苷元的工艺一般是以硫酸或盐酸作为催化剂在加热条件下进行水解反应，水解完成后过滤，洗涤至中性，得到产物。此制备过程会产生大量的酸性废水，并且所用酸对设备腐蚀比较严重。为了降低废水量，一些工作者利用固体酸代替液体酸来进行水解，如潘增强[1]利用氯乙酸代替液体酸对剑麻浆进行水解；王秋远等[2]利用硫酸根改性的金属氧化物SO42-/MxOy组成的固体超强酸代替液体酸进行水解。利用固体酸水解，既能降低废水排放量，也能减小对设备腐蚀，储存又比较安全，但需要加热加压等条件，成本较高。

为了减少酸的用量，一些研究者也提出可以对剑麻渣中的成分进行分离，实现资源的有效利用。李祥等人[3]采用絮凝和萃取技术分离出剑麻压榨液中的果胶、叶绿素，对萃取后的剑麻渣进行水解、中和、萃取等操作得到剑麻皂苷元，此项发明不仅能减少水解过程中酸的用量，提高产物的纯度，也能实现剑麻渣中果胶和叶绿色的有效利用。

(2)微生物转化法

除了水解外，研究者也提出利用微生物降解法提取剑麻渣中皂苷元。邓天放等人[4]利用青霉、链孢霉及黑曲霉可以将剑麻皂苷酶解为剑麻皂苷元。彭源德等人[5]利用哈茨木霉与黑曲霉的混合发酵液对麻渣水进行发酵，剑麻皂苷酶解为剑麻皂苷元的时间为3天。与酸解法相比，微生物转化法具有污染小、能耗低、耗时短、操作性强等特点，但也存在着酶解程度不高、杂质含量高等缺点。

2.测定方法

皂苷来源的多样性及其结构的复杂性，使其测定方法也存在着一定的差异。目前，皂苷的测定方法并没有一个统一的系统。甾体皂苷的测定方法与其它类皂苷的测定方法相似，已公开的皂苷类测定方法大部分也适用于甾体皂苷的测定，但也存在一定的区分。当前甾体皂苷及其皂苷元的测定方法有紫外-可见分光光度法（UV-VIS）、流动注射化学发光法（FICL）、薄层色谱法（TLCS）、高效液相色谱法（HPLC）、高效液相色谱-质谱联用法（LC/MS）等等，每种方法都有其适用的范围和侧重点。

UV-VIS在甾体皂苷的分析检测方法中应用最广，该方法可以实现有色物质与无色物质的同时测定。多数甾体皂苷无共轭体系，在近紫外区几乎无吸收，因此需借助某些显色剂，与显色剂反应形成共轭体系而显色。香草醛-高氯酸显色剂由于具有显色精密度高、空白试剂颜色浅的特点而受到了关注。比如杜月等人利用UV-VIS测定人参皂苷的含量，所使用的显色剂即是0.2mL的香草醛冰醋酸和0.8mL的高氯酸[6]；岳展鹏[7]等人也利用此方法对皂苷的含量进行测定。概括来说，此法操作简单、设备简单、应用范围广。但显色剂的专属性较差，一般只用于总皂苷的测定；此外，体系对环境条件的要求也比较严格，后期通过控制反应条件及减少杂质的量，可以极大的提高此方法的准确度及产物的纯度。

FICL法是将流动注射和化学发光法进行结合所创造出的全新化学分析技术，此法具有灵敏度高、适应性广、分析速度快、检测样本量小、设备简单等优点，但此方法只能实现总皂苷和苷元的测定，在对成分复杂的物质分析中，存在灵敏度不够高、抗干扰能力弱、稳定性和重现性差的缺点。

色谱法可以用于皂苷元单体种类和含量的测定，但甾体皂苷元紫外吸收较弱且主要存在于低波长区，对HPLC定量检测造成了一定的弊端。基于此，药用成分的分析多采用薄层扫描法，但此法难以实现结构相似皂苷元的分离，对单一组分定性、定量分析也难以做到。为了克服上述难题，研究发现，反相高效液相色谱示差折光检测法及液质联用技术可以实现对剑麻皂苷元含量的准确测定，并且具有分离能力强、灵敏度高的特点。但此两种方法设备成本较高、操作步骤繁琐、耗时较长，不易在工业中推广使用[8]。

3.分离纯化工艺

由于剑麻皂苷元提取物及原料中含有色素、番麻皂苷元等物质，这些因素导致剑麻皂苷元在定量测定中干扰性大、重现性差。基于此，许多研究者致力于剑麻皂苷元的分离纯化研究中。目前，国内生产厂家多采用回流提取工艺，提取液经过活性炭脱色、浓缩结晶、重结晶后得到产品，但所得产品还含有番麻皂苷元，番麻皂苷元与剑麻皂苷元具有相似的化学结构、相近的化学性质，采用传统的重结晶法很难将二者分离。为了解决上述问题，陈明友等[9]利用混合溶剂（环己烷:乙醇=1:1）对粗品进行重结晶，可提高产品纯度至93%以上；黄志圣[10]提出用钙化后的萃取物直接肼化可以提取纯度达93%以上的剑麻皂素和番麻皂素，不出现二者的混合产品，但此法中水合肼的毒性较大，污染较大。为了寻求绿色高效的方法，宋克平等[11]向粗品中加入盐酸羟胺，利用盐酸羟胺与番麻皂素反应生产难溶肟化物的性质除去粗品中的番麻皂素，从而可以使剑麻皂素的含量提高至93%。但从生产成本单耗中分析，以上方法原材料成本中试剂单耗成本较高。

另外，文献中关于剑麻皂苷元分离工艺也以硅胶氧化铝作吸附剂，甲醇苯、氯仿苯作洗脱剂进行柱层析分离，这些分离技术规模化程度较小，且洗脱剂的毒性较大。大孔树脂作为吸附剂，由于其具有吸附量大、再生简单、分离成本低、可以重复使用等特点而受到了关注。韩耀玲等人[12]利用大孔树脂作为吸附剂的柱色谱对剑麻皂素进行分离提纯，结果显示分离出的剑麻皂苷元单品含量比率达70%以上。但利用大孔树脂吸附除杂，分离纯化工艺较为复杂，且考虑到醇在洗脱过程中极易挥发，安全性低、操作环境恶劣，在工业化生产应用中存在一定的阻碍。

4.结论

近年来，甾体激素类药物的用量越来越大，在产品供不应求的局势下，如何扩大并优化剑麻皂素产业的发展具有极其重要的意义。剑麻皂素在数年来的艰苦探索下，研究者不断创新技术路线，已形成许多技术成果。基于此，促进并优化剑麻皂素产业的发展具有重要的经济和社会价值。但目前剑麻皂素无论是在制备、测定方法还是分离纯化上都存在诸多问题。希望今后能加强在以下方面的研究：

（1）在优化现有技术路线的基础上，加强微生物技术的转化力度，促进剑麻皂素产业的清洁化发展；

（2）剑麻皂素提纯和分离技术已有所研究，但是目前的规模化程度不高，剑麻皂素的纯度也不够，试剂消耗过多，需要开发新式更经济的分离纯化方法；

（3）剑麻皂素测定方法多有研究，但大多数参考人参皂苷的测定方法，我国尚无剑麻总皂苷及其皂苷元的国家检测标准，需要加强对剑麻皂素的标准化研究；

（4）剑麻渣提取剑麻皂素的工艺多有研究，但对剑麻渣综合利用研究的深度和广度不够，原料预处理的技术水平及自动化程度不高，需进一步提高原料附加值，促进剑麻渣的综合利用效率。