吕江如(中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083)

0 引言

黄连素(berberine, BBR)是一种从黄连、黄柏、三颗针等天然草本中提取出的季铵生物碱。最常用的为盐酸小檗碱，在《中国药典》中早有收载，是我国应用很久的一味中药，有显著的抑菌作用，在临床上治疗急性肠胃炎、痢疾等消化道疾病均有较好疗效。近期大量实验和临床研究表明，黄连素还具有显著的抗心率衰竭、增强免疫机能、抗肿瘤等作用[1]，对心血管、神经系统等疾病的治疗具有作用。黄连素提取工艺众多，其中传统的提取方法有稀硫酸法、石灰乳法、溶剂浸取法、过滤法、液膜法等[2]，而新型的提取方法有微波法、超声波法、回流法、酶解法等[3]，其具有减少污染，提高提取率的优点。本文将从黄连素的结构及理化性质出发，对各种提取方法进行阐述和比较，并对黄连素的生理功能及作用机制进行综述，探讨黄连素在现有市场上的应用，望能对黄连素的综合开发提供一定的理论依据。

1 黄连素的结构及理化性质

1.1 黄连素的结构

黄连素(5,6-二氢-9,10-二甲氧基苯并[G]-1,3-二噁茂并[5,6α]喹嗪)是一种异喹啉类生物碱，占黄连成分10%左右[4]；黄连素的分子式为C20H18NO4+，由2个异喹啉环稠合而成[5]，基本结构如图1所示[6]，分子量为371.8。

图1 黄连素的结构

1.2 黄连素的理化性质

黄连素是含有结晶水、黄色的针状结晶；无臭、味苦，熔点为145 ℃，易溶于热水，微溶于冷水、乙醇，难溶于苯、氯仿和丙酮；溶于水中有黄绿色荧光，在高温干燥条件下，黄连素的结晶水易蒸发而变为红棕色[7]，有显著的抗菌作用。

2 黄连素的提取工艺及比较

2.1 黄连素的传统提取方法

(1)稀硫酸法。陈凯等[8]采用响应面法确定稀硫酸提取黄连素的最佳条件为：用3%的硫酸料液比为1∶10提取2 h进行3次，得到小檗碱的含量为8.36%。

(2)石灰乳法。将料液比以1∶8的比例浸泡24 h过滤后加入石灰乳使pH值为12，静置30 min过滤后加入浓盐酸使pH值为3，再加入滤液量10%固体NaCl，搅拌至微浊，放置一夜后将析出物抽滤提纯得到小檗碱[4]。

(3)溶剂浸取法。赵洋等[9]的研究实验表明，当料液比1∶10时在索氏提取装置中连续提取2.5 h后冷却22 h提取效果最好，黄连素收率可达4.357%，工艺流程如图2所示。

图2 溶剂浸取法提取黄连素工艺流程图

2.2 黄连素的新型提取方法

(1)微波法。研究表明[7,10-11]，微波法最佳工艺为：以乙醇溶液为浸提剂，浸泡原料24 h，料液比为1∶(100～120)，在500～600 W微波辐射功率下辐射10 min提取。相较于传统浸取法具有提取率高、省时高效、节能环保等优点。

(2)超声波法。研究表明[2,12]，超声波法最佳工艺为：使用20 kHz的频率在50 ℃下提取30 min，用80%乙醇浓度为浸取剂和超声波提取两次。与传统浸取法相比，具有工艺简单，提取时间短且提出率显著增加等优点。

(3)酶解法。王玉洁等[13]实验研究表明，酶解法的最佳工艺为：在冷浸法的基础上，在浓度15%纤维素酶作用下酶解1.0～2.5 h，料液比1∶7，在pH=4.0的0.25%的硫酸中浸泡提取7 h，提取率显著提高[3]。

2.3 黄连素提取工艺的比较

席国萍等[1]采用浸取、振荡提取、回流三种方法，分别以乙醇、丙酮、水作为提取剂对黄连素进行提取，结果表明，以乙醇为浸取剂的回流法有较好的稳定性且提取率较高；宁娜等[3]通过高效液相色谱法分别用超声波法、回流法、冷浸法、酶辅助冷浸法进行提取，黄连素含量检测结果为26.10%、52.24%、54.15%和81.27%，表明了酶辅助冷浸法提取相较于其他3种提取工艺提取率较高；邓海燕等[14]研究表明相同条件下，浸泡后回流提取得到的产率相对高，相较于索氏提取法耗时长、耗能多，超声波法产率相对低，微波法最为便捷且产率较高。

综上所述，黄连素的传统提取方法包括稀硫酸法、石灰乳法、溶剂浸取法等，工艺都比较成熟，且成本较低，工艺相对简单，是目前工业上常用的方法，但溶剂耗费多、提取率低，环境污染[2,7]等问题较为突出。而新型的提取方法，如超声波法具有用时短且提取率高的优点，但设备投资较大且溶剂价格较高，用量较大，不适合大批量的工业生产。酶解法相比于其他方法具有提取率高、提取时间短的优点且节能环保，更适合工业化生产[15]。在实际应用中，还应结合实际情况，对黄连素的提取方法进行合理选择。

3 黄连素的生理功能与作用机制

3.1 抗炎作用

腺苷一磷酸激活蛋白激酶(AMPK)是调节生物能量代谢的关键分子，在缓解炎症方面有积极作用。黄连素可以激活AMPK，进而抑制炎症发生[16]。此外黄连素还可以通过抑制IL-β、TFN-α和抑制因子活化蛋白的结合减少氧化酶-2表达[17]，从而达到抗炎的效果。

3.2 抗菌作用

研究表明，黄连素对霉菌、病毒、线虫、原虫、真菌及革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌等菌种均有抑制及杀灭作用。黄连素主要通过对菌体细胞壁及细胞膜结构的破坏，使其膜的通透性改变来抑制相关酶和外排泵，进而阻止其DNA及蛋白质合成等方面来抑制杀灭菌[7]。

3.3 抗肿瘤作用

黄连素通过抑制COX-2 mRNA的表达来抑制肿瘤细胞的迁移、侵袭、增殖，并通过将其细胞周期阻断和肿瘤细胞自噬和凋亡的增强从而达到抗肿瘤的作用[17-18]。

在中医学中，黄连素主要用于清热解毒。在药理学中，除了上述的抗炎作用、抗菌作用、抗肿瘤作用，还具有抗心律失常，降低胆固醇，降血脂血糖，增强免疫功能等作用[19]，功能作用广泛。

4 黄连素的应用

4.1 黄连素在药物中的应用

黄连素具有显著的抗菌作用，能抑制和杀灭多种革兰氏阴性菌、阳性菌和结核杆菌等。目前，片剂和胶囊是黄连素在市场中存在的主要剂型，但在心血管系统和抗肿瘤等治疗中，由于其溶解度低，胃肠吸收差、生物利用率不高，无法满足治疗需求[19]。最新研究出的滴丸型[19]相比于片剂、胶囊，简化了生产工艺，提高了生物利用率度，具有药效作用快、副作用小等优点。而栓型、凝胶剂、透皮给药制剂、口服结肠定位制剂、包含物、脂质体、微球、微囊、纳米粒、微乳等利用新型辅料和制药技术，丰富了黄连素药物的类型，较好地解决了上述问题，有效拓展了黄连素的临床应用。

4.2 黄连素在检测中的应用

除了药物的应用，目前黄连素的检测体系也比较成熟，常用液相色谱法、分光光度计法、液质联用、毛细管电泳等方法。利用黄连素水溶液有黄绿色荧光的特性来应用于生物传感器中参与其他物质的检测分析。Song等[20]通过建立荧光探针为黄连素、识别元件为Hg2+离子适配体的无标记荧光适配体系统来检测恶劣环境下的Hg2+离子。同样，可以用于K+离子的检测[21]。研究表明[22]，黄连素在LSPR生物传感器对小分子检测时可以与金纳米棒表面适配体-靶标结合形成GQx结构相互作用，比无黄连素条件下检出限高1 000倍。黄连素在检测中的作用使检测降低了研究成本，且方便快捷，结果可靠稳定。

除此之外，黄连素由于其良好的抗菌性，还应用于治疗龋齿、牙周病、根尖周炎等口腔疾病中，其抗肿瘤作用也应用于颌面部肿瘤治疗中[18]；黄连素还应用于动物生产中[16]，利用其药理作用，将其作为饲料添加剂起到提高动物生产性能、调节肠道微生物平衡和改善肉品质等作用。

5 结语

综上所述，黄连素因其多种功能作用，在临床药物治疗等各个领域广泛应用，同时在检测等方面也具有重要意义。使用黄连素作为荧光探针来对其他小分子进行检测时，可以更加迅速有效地辨别。而且随着新药剂类型的研究和开发，黄连素有效的解决了肠道吸收差等问题，拓展了临床应用范围，是未来临床检测等方面需要广泛应用的一种成分。为了更好、更稳定地运用黄连素，还需深入探究黄连素的各种生物功能及作用机制，不断改良其在临床上的类型等，才能更好的应用于各个领域，为人类造福。