黃芪藥材化學(xué)成分差異的研究進(jìn)展

薛倩倩,劉曉節(jié),李 科,李?lèi)?ài)平,秦雪梅,劉月濤

(山西大學(xué)中醫(yī)藥現(xiàn)代研究中心,太原 030006;*通訊作者,E-mail:qinxm@sxu.edu.cn;#共同通訊作者,E-mail:yuetaoliu@sxu.edu.cn)

黃芪(Astragali Radix)為豆科植物蒙古黃芪Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.var.mongholicus(Bge.)Hsiao或膜莢黃芪Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.的干燥根。具有補(bǔ)氣升陽(yáng)、固表止汗、利水消腫、生津養(yǎng)血等功效,可用于氣虛乏力、食少便溏、中氣下陷、久瀉脫肛、便血崩漏、表虛自汗、內(nèi)熱消渴等癥[1]?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明,黃芪含有皂苷類(lèi)、黃酮類(lèi)、多糖、氨基酸及微量元素等多種有效成分,其臨床作用廣泛,具有強(qiáng)心、抗心肌缺血、抗衰老、保護(hù)臟器、增強(qiáng)免疫力等多種藥理作用[2]。

質(zhì)量的穩(wěn)定性和均一性是確保中藥材質(zhì)量及中醫(yī)臨床用藥安全有效的關(guān)鍵和基礎(chǔ),其中,化學(xué)成分評(píng)價(jià)是中藥最常用的一種質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。藥材中的化學(xué)成分是其發(fā)揮藥效的物質(zhì)基礎(chǔ),對(duì)中藥化學(xué)成分的研究可以確保其發(fā)揮藥效的準(zhǔn)確性。但是中藥的化學(xué)成分易受到其物種、產(chǎn)地、生態(tài)環(huán)境、種植方式等多種因素的影響而發(fā)生變異,本文就從化學(xué)成分差異評(píng)價(jià)角度出發(fā),對(duì)不同基源、產(chǎn)地、種植方式、藥用部位及生長(zhǎng)年限的黃芪藥材化學(xué)成分的差異進(jìn)行綜述,為黃芪藥材的合理應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 皂苷類(lèi)

皂苷是黃芪中一類(lèi)重要的有效成分,到目前為止,4種可藥用的黃芪屬植物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了47種皂苷類(lèi)成分。其中,膜莢黃芪中有37種,蒙古黃芪中有10種,梭果黃芪中有6種,多花黃芪中有4種[4]?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn),黃芪皂苷類(lèi)成分具有抗衰老、抗病毒、抗風(fēng)濕等功效,對(duì)心血管系統(tǒng)作用也頗佳,是黃芪中最主要的活性成分[5]。

1.1 不同基源黃芪的差異性研究

覃紅萍等[6]采用高效液相-蒸發(fā)光散射檢測(cè)(HPLC-ELSD)法測(cè)定了不同基源黃芪藥材中黃芪皂苷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的含量,結(jié)果顯示,蒙古黃芪和膜莢黃芪中含有的黃芪皂苷的含量都表現(xiàn)為:黃芪皂苷Ⅰ>黃芪皂苷Ⅱ>黃芪皂苷Ⅳ>黃芪皂苷Ⅲ,且兩者之間這些指標(biāo)均無(wú)顯著差異。王宗權(quán)等[7]則發(fā)現(xiàn)蒙古黃芪和膜莢黃芪中黃芪皂苷Ⅰ和黃芪皂苷Ⅳ含量差別不大,而膜莢黃芪中的黃芪皂苷Ⅱ的含量比蒙古黃芪大約高0.2%?？梢?jiàn),兩種基源黃芪所含的皂苷總含量差異不大,不同的皂苷含量存在一定的差異。

1.2 不同產(chǎn)地黃芪的差異性研究

鄭美蓉等[8]測(cè)定了不同產(chǎn)地黃芪總皂苷的含量,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)地對(duì)黃芪中總皂苷含量影響較大,表現(xiàn)為:山西>內(nèi)蒙古>吉林>河北>青海>陜西>甘肅,可以作為黃芪產(chǎn)地差異的評(píng)價(jià)指標(biāo)。除此之外,對(duì)于不同產(chǎn)地黃芪中各類(lèi)皂苷的組成差異也有研究。張立為[9]發(fā)現(xiàn)山西和內(nèi)蒙古的黃芪藥材中黃芪甲苷含量較高,河北的含量最低。史靜超等[10]分別測(cè)定了不同產(chǎn)地的蒙古黃芪中黃芪甲苷、黃芪皂苷Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的含量,并對(duì)其進(jìn)行聚類(lèi)分析,發(fā)現(xiàn)山西和甘肅黃芪這四種特征皂苷含量接近,同時(shí)山西、甘肅、內(nèi)蒙古、吉林四個(gè)產(chǎn)區(qū)相似度較高,可聚為一類(lèi),寧夏樣品黃芪皂苷Ⅰ和Ⅱ的含量較高,單獨(dú)可歸為一類(lèi)。可以看出,產(chǎn)地對(duì)黃芪藥材中皂苷類(lèi)成分的含量有一定影響。此外,芮雯等[11]基于超高效液相色譜-四級(jí)桿飛行時(shí)間質(zhì)譜(UPLC/Q-TOF-MS)指紋圖譜技術(shù)對(duì)不同產(chǎn)地黃芪藥材進(jìn)行了研究,找出了包括黃芪皂苷Ⅰ、Ⅱ等8個(gè)差異最大的化合物,進(jìn)一步支持了黃芪皂苷Ⅰ、Ⅱ可以作為區(qū)分不同產(chǎn)地黃芪質(zhì)量的指標(biāo)。

1.3 不同種植方式黃芪的差異性研究

劉鳳波等[12]采用紫外分光光度法比較了不同種植方式黃芪藥材中黃芪總皂苷的含量,發(fā)現(xiàn)野生黃芪較栽培黃芪高。另外,熊一峰等[13]比較了山西兩種種植方式黃芪的次級(jí)代謝產(chǎn)物的差異,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)芪中黃芪皂苷Ⅲ的含量顯著高于移栽芪,移栽芪中的黃芪皂苷Ⅰ則顯著高于傳統(tǒng)芪,而4種皂苷含量的總和無(wú)顯著差異。

1.4 黃芪不同藥用部位的差異性研究

梁偉[14]以浸膏率和黃芪甲苷的含量作為監(jiān)控指標(biāo),對(duì)不同藥用部位的黃芪質(zhì)量進(jìn)行了考察。結(jié)果顯示,黃芪側(cè)根的浸膏率和黃芪甲苷的含量都大于主根。楊慶珍等[15]分別比較了同一產(chǎn)地黃芪藥材的主根、須根、根頭和全根部位皂苷的含量,發(fā)現(xiàn)藥材中黃芪甲苷的含量表現(xiàn)為:須根>全根>主根>根頭。除了對(duì)于根部不同部位的研究之外,程合理[16]還采用HPLC-ELSD法測(cè)定了黃芪地上莖葉和根部的黃芪甲苷的含量,發(fā)現(xiàn)黃芪莖葉所含黃芪甲苷的含量高于根部。

1.5 不同生長(zhǎng)年限黃芪的差異性研究

張善玉等[17]研究了不同生長(zhǎng)年限的黃芪藥材中總皂苷和黃芪甲苷的含量差異,發(fā)現(xiàn)隨著生長(zhǎng)年限的增加,總皂苷和黃芪甲苷的含量也不斷增長(zhǎng)。王宗權(quán)等[18]采用HPLC-ELSD法測(cè)定了3-7年生黃芪藥材中黃芪皂苷Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ的含量,發(fā)現(xiàn)4年生黃芪藥材中黃芪皂苷Ⅰ和Ⅱ的含量要高于其他生長(zhǎng)年限,而黃芪皂苷Ⅳ的含量則是7年生的黃芪藥材較高。Peng等[19]研究了生長(zhǎng)年限與黃芪活性成分相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)黃芪皂苷A和黃芪皂苷Ⅱ與黃芪藥材的生長(zhǎng)年限呈顯著正相關(guān)性?？偨Y(jié)上述研究可見(jiàn),黃芪皂苷Ⅰ、Ⅱ比較容易受周?chē)h(huán)境的影響,而皂苷Ⅳ的含量主要與黃芪藥材的生長(zhǎng)年限有關(guān)。

2 黃酮類(lèi)

迄今為止,從黃芪中分離得到的黃酮類(lèi)化合物有黃酮、異黃酮、異黃烷和紫檀烷4大類(lèi)[20],其中毛蕊異黃酮苷、5-羥基毛蕊異黃酮苷和芒柄花苷及其苷元在免疫系統(tǒng)調(diào)控、抗氧化、抗凋亡等方面效果顯著[21]。

2.1 不同基源黃芪的差異性研究

周鵬等[22]研究了蒙古黃芪與膜莢黃芪中總黃酮和毛蕊異黃酮苷及其苷元、芒柄花苷及其苷元的含量,發(fā)現(xiàn)蒙古黃芪中總黃酮、毛蕊異黃酮苷和芒柄花苷的含量高于膜莢黃芪,但毛蕊異黃酮、芒柄花素的含量較低。

2.2 不同產(chǎn)地黃芪的差異性研究

陳鑫等[23]采用紫外分光光度法測(cè)定了不同產(chǎn)地黃芪藥材的總黃酮含量。結(jié)果顯示,不同產(chǎn)地黃芪藥材的黃酮中,總黃酮含量有顯著差異,表現(xiàn)為:河北>山西>吉林>甘肅>內(nèi)蒙>陜西>青海。姚雪蓮等[24]用高效液相色譜(HPLC)法比較了不同產(chǎn)地黃芪藥材中毛蕊異黃酮苷和芒柄花素的含量差異。結(jié)果得出,山西黃芪中毛蕊異黃酮苷含量高于其他產(chǎn)地,而芒柄花素含量較低。任偉超等[25]采用高效液相-紫外檢測(cè)(HPLC-UV)法對(duì)黑龍江和山西黃芪中毛蕊異黃酮苷的含量進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)山西黃芪中毛蕊異黃酮苷的含量明顯高于黑龍江黃芪。禹亞杰等[26]采用HPLC法評(píng)價(jià)了不同產(chǎn)地黃芪藥材中芒柄花苷的含量。結(jié)果為,內(nèi)蒙古和山西產(chǎn)的黃芪中芒柄花苷含量較高。

2.3 不同種植方式黃芪的差異性研究

石子儀等[27]采用高效液相-二極管陣列檢測(cè)(HPLC-DAD)法對(duì)栽培、半野生和野生黃芪中毛蕊異黃酮苷和芒柄花素的含量進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)半野生品中毛蕊異黃酮苷的含量?jī)?yōu)于栽培品及野生品;栽培品中芒柄花素的含量?jī)?yōu)于野生品及半野生品。杜國(guó)軍等[28]通過(guò)HPLC-ELSD法采集了傳統(tǒng)黃芪和栽培黃芪的指紋圖譜信息,進(jìn)行相似度分析和代謝組學(xué)多元統(tǒng)計(jì)分析。發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)黃芪中毛蕊異黃酮苷的含量明顯高于2年生栽培黃芪,毛蕊異黃酮苷、芒柄花苷等7種主要差異性化學(xué)成分是兩種黃芪的主要差異成分。

2.4 不同生長(zhǎng)年限黃芪的差異性研究

張軍武等[29]收集了同一產(chǎn)地6、12、18、24和36個(gè)月生的黃芪藥材,分析發(fā)現(xiàn)36個(gè)月的黃芪總黃酮含量最高,24個(gè)月的次之,但兩個(gè)差異不大,提示在采收黃芪藥材時(shí)應(yīng)以2年以上為基本標(biāo)準(zhǔn)。辛博等[30]研究生長(zhǎng)年限對(duì)黃芪中黃酮類(lèi)成分含量的影響時(shí),發(fā)現(xiàn)7年生的黃芪中毛蕊異黃酮苷、毛蕊異黃酮、芒柄花苷及芒柄花素含量最高。從以上兩個(gè)研究中,可以基本判斷黃酮類(lèi)成分的含量隨著黃芪生長(zhǎng)年限的增長(zhǎng)逐漸增加。

黃酮類(lèi)成分的化學(xué)差異研究主要集中在總黃酮、毛蕊異黃酮葡萄糖苷、芒柄花苷及其苷元上,基源、產(chǎn)地、種植方式和生長(zhǎng)年限都會(huì)影響黃酮類(lèi)成分的組成。

3 糖類(lèi)

黃芪多糖是黃芪中含量最多的活性成分之一,包括雜多糖、葡聚糖、中性多糖和酸性多糖[31]。黃芪多糖主要的生物活性是調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力,能發(fā)揮抗腫瘤、抗衰老、抑菌及抑制病毒等作用[32]。目前對(duì)黃芪多糖成分的研究技術(shù)由簡(jiǎn)單的顯色反應(yīng)測(cè)總含量過(guò)渡到單糖指紋圖譜技術(shù),對(duì)黃芪的質(zhì)量評(píng)價(jià)有很大意義。

3.1 不同基源黃芪的差異性研究

杜旻等[33]利用硫酸-苯酚法比較了蒙古黃芪和膜莢黃芪中多糖類(lèi)物質(zhì)的含量,發(fā)現(xiàn)蒙古黃芪的總多糖含量高于膜莢黃芪。Duan等[34]應(yīng)用代謝組學(xué)方法比較膜莢黃芪和蒙古黃芪的質(zhì)量,在測(cè)得的代謝差異物中,膜莢黃芪所含的甘露糖、木糖等可溶性糖含量顯著高于蒙古黃芪。

3.2 不同產(chǎn)地黃芪的差異性研究

孔瑞崗等[35]利用紫外分光光度法對(duì)不同產(chǎn)地黃芪的黃芪總糖含量進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示,不同產(chǎn)地黃芪總糖的含量表現(xiàn)為甘肅黃芪優(yōu)于山西、內(nèi)蒙、河北等地,差異較大。張艷賀等[36]發(fā)現(xiàn)山西黃芪藥材中黃芪多糖的含量高于黑龍江產(chǎn)黃芪。朱尚文等[37]的研究也證實(shí)了黑龍江、內(nèi)蒙古、陜西、甘肅4個(gè)產(chǎn)地中,甘肅地區(qū)的黃芪多糖含量最高,而其余3個(gè)產(chǎn)地較少。

3.3 不同種植方式黃芪的差異性研究

李科等[38]收集24批不同生長(zhǎng)方式的黃芪藥材,以黃芪細(xì)胞質(zhì)中游離糖、多糖和糖綴合物為研究對(duì)象,建立了速生黃芪與野生黃芪的單糖指紋圖譜,并對(duì)其含量進(jìn)行分析。結(jié)果表明,野生黃芪中多糖和糖綴合物等糖類(lèi)組分的含量普遍高于速生黃芪,且兩種黃芪可按指標(biāo)成分的比例進(jìn)行鑒別:細(xì)胞質(zhì)中速生黃芪的甘露糖-阿拉伯糖>3.5 ∶1,而野生黃芪中兩者的比值小于3.5 ∶1;細(xì)胞壁所分離的兩個(gè)多糖組分速生黃芪中阿拉伯糖含量比值大于0.5 ∶1,而野生黃芪的這個(gè)比值卻小于0.5 ∶1。

3.4 黃芪不同藥用部位的差異性研究

畢小鳳等[39]采用苯酚-硫酸法測(cè)定黃芪根及其莖葉中多糖的含量,發(fā)現(xiàn)黃芪莖葉中多糖含量遠(yuǎn)低于根部。

3.5 不同生長(zhǎng)年限黃芪的差異性研究

辛博等[40]分析了山西和陜西兩個(gè)產(chǎn)地1-7年間不同生長(zhǎng)年限黃芪藥材的多糖含量,結(jié)果發(fā)現(xiàn),兩個(gè)產(chǎn)地黃芪藥材中黃芪多糖的含量,均隨著生長(zhǎng)年限的增加呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì),初步判斷黃芪多糖與藥材的生長(zhǎng)年限呈負(fù)相關(guān)。張秋海等[41]研究了1-5年生黃芪藥材中多糖的含量,發(fā)現(xiàn)其含量在1-5年內(nèi)呈增長(zhǎng)趨勢(shì),但第3年后增長(zhǎng)變緩。張善玉等[42]研究了1-3年生黃芪藥材中黃芪多糖的含量,發(fā)現(xiàn)1年生黃芪中多糖含量最高,隨著生長(zhǎng)年限增加多糖含量逐漸減少。研究結(jié)果揭示,以黃芪多糖為主要作用成分時(shí),應(yīng)優(yōu)先選擇生長(zhǎng)年限較低的藥材。

4 微量元素

微量元素指占生物體總質(zhì)量0.01%以下,且為生物體所必需的一些元素。

4.1 不同產(chǎn)地黃芪的差異性研究

彭茵等[43]以Zn的含量作為指標(biāo)性成分,采用火焰原子吸收光譜法比較了吉林、山東、山西的黃芪藥材中的含量。發(fā)現(xiàn)吉林和山西產(chǎn)藥材中含量差別不大,且兩者均比山東黃芪的含量高。昝亞玲等[44]收集了山西、安徽、四川、內(nèi)蒙、甘肅等8個(gè)產(chǎn)地的黃芪,通過(guò)測(cè)定其中10種礦質(zhì)元素含量進(jìn)一步分析不同產(chǎn)地藥材的品質(zhì)。結(jié)果表明,不同產(chǎn)地黃芪飲片中氮、磷、鉀元素含量差異不大,而其他微量元素的差異較顯著。倪永年等[45]采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測(cè)定了山西、甘肅、內(nèi)蒙和四川4個(gè)產(chǎn)地黃芪樣品中Ca、Mg、Fe、Cu、Mn、Cr和Zn 7種微量元素的含量,發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地的黃芪樣品中微量元素含量沒(méi)有明顯差異。Li等[46]比較了來(lái)自山西、內(nèi)蒙古、甘肅3個(gè)不同產(chǎn)地黃芪藥材中21種微量元素的含量,發(fā)現(xiàn)Fe、Al、B、Na、Cr、Ni六種元素可以作為評(píng)價(jià)黃芪藥材的指標(biāo),同時(shí)對(duì)比活性成分與微量元素的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)P、K、Zn這三種與黃芪藥材中活性成分呈負(fù)相關(guān)的微量元素在山西產(chǎn)藥材中含量最低,而人體必需元素Fe、Cr、Ni等卻在山西產(chǎn)黃芪中含量較高,進(jìn)一步體現(xiàn)了山西道地藥材的優(yōu)質(zhì)性。

4.2 黃芪不同藥用部位的差異性研究

畢小鳳等[39]采用等離子發(fā)射光譜儀半定量測(cè)定黃芪根及其莖葉中微量元素,從半定量結(jié)果可見(jiàn),黃芪莖葉與根部中微量元素種類(lèi)和總量差異不明顯。

5 氨基酸

目前已發(fā)現(xiàn)黃芪藥材中含有γ-氨基丁酸、天冬酰胺和天門(mén)冬氨酸等25種氨基酸[47]。

5.1 不同基源黃芪的差異性研究

洪筱坤等[48]比較了兩種黃芪藥材中總氨基酸的含量,發(fā)現(xiàn)膜莢黃芪的含量遠(yuǎn)大于蒙古黃芪,且γ-氨基丁酸可以作為一個(gè)單獨(dú)指標(biāo)用于鑒別膜莢黃芪和蒙古黃芪。

5.2 不同種植方式黃芪的差異性研究

田棟等[49]基于NMR技術(shù)對(duì)山西野生黃芪和甘肅栽培黃芪藥材氨基酸的組成成分進(jìn)行了比較,結(jié)果顯示:甘肅栽培黃芪浸出物中精氨酸和富馬酸含量較高,而山西野生黃芪浸出物中膽堿、琥珀酸、檸檬酸、谷氨酸、?；撬岷吞於彼岷枯^高,兩者之間有一定差異。

5.3 黃芪不同藥用部位的差異性研究

畢小鳳等[39]測(cè)定了黃芪根及其莖葉中水解氨基酸的含量,發(fā)現(xiàn)黃芪莖葉與根中氨基酸總量的差異不明顯。

6 小結(jié)

黃芪具有一藥多效的特點(diǎn),在很多中藥復(fù)方中都存在,素有“十方八芪”的稱(chēng)號(hào)。但其來(lái)源不一,品種和產(chǎn)地又比較廣泛,導(dǎo)致不同的黃芪在化學(xué)成分甚至藥效上存在一定的差異。現(xiàn)有研究從黃芪藥材各類(lèi)化學(xué)成分的角度上發(fā)現(xiàn)了一些特征性的差異,此外還有從黃芪多個(gè)成分同時(shí)評(píng)價(jià)的角度研究黃芪質(zhì)量,并且有研究表明3年生黃芪中含有的異黃酮、黃芪皂苷Ⅰ、總多糖和γ-氨基丁酸的含量最高,是黃芪最佳收獲期[50]。但這些在化學(xué)成分的差異性評(píng)價(jià)還不夠成熟,且這些差異出現(xiàn)的偶然性和連續(xù)性有待進(jìn)一步深入探究。因此,黃芪藥材的化學(xué)差異不僅要尋找藥材本身存在哪些差異,還需判斷這些差異是否具有遺傳性,從而找出能夠確定黃芪藥材分型的特征化學(xué)成分,指導(dǎo)臨床分類(lèi)用藥。另外,中藥藥材化學(xué)成分復(fù)雜,配伍方式也比較多樣,且與不同藥材的配伍有可能會(huì)引起自身化學(xué)成分及所發(fā)揮藥效的差異。所以,也應(yīng)該加強(qiáng)黃芪在不同復(fù)方中的藥效研究,建立黃芪化學(xué)成分與藥效的相關(guān)性,從而為黃芪在不同復(fù)方中的分類(lèi)使用提供依據(jù),為更好地體現(xiàn)黃芪質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立奠定基礎(chǔ)。