甘草有效成分的分离与纯化的研究进展文献综述.docx

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甘草有效成分的分离与纯化的研究进展文献综述

毕业论文文献综述

生物工程

甘草有效成分的分离与纯化的研究进展

1前言

甘草是临床最常应用的药品。

生甘草能清热解毒，润肺止咳，调和诸药性；炙甘草能补脾益气，临床用量特大，出口量大。

除药用之外，食品上也大量用甘草做糕点添加剂，它的甜度是蔗糖的百倍。

甘草的主要有效成分为甘草酸（glycyrrhizicacid）或甘草甜素（glycyrrhizin）及甘草次酸（gly-cyrrhetinicacid）等三萜类化合物、甘草黄酮类化合物以及甘草多糖等[1-2]。

研究表明[3]，甘草酸及甘草次酸具有解毒、消炎、镇痛、抗肿瘤的作用，还用于防治病毒性肝炎、癌症以及艾滋病等。

我国甘草资源丰富，具体分布情况如下表1.1[4-5]

表1-1中国甘草资源的分布情况

乌拉尔甘草

新疆、甘肃、青海、陕两、宁夏、内蒙占、河北、山西、山东、辽宁、黑龙江,

光果甘草

新疆和青海

胀果甘草

新疆

刺果甘草

黑龙江、辽宁、内蒙古、河北、山东、江苏、河南、陕西

粗毛甘草

仅分布在新疆的东部和北部

黄甘草

甘肃

云南甘草

云南、四川等高寒地区

侧果甘草

新疆

甘草的主要有效成分为草酸（glycyrrhizicacid）或甘草甜素（glycyrrhizin）及甘草次酸（gly-cyrrhetinicacid）等三萜类化合物、甘草黄酮类化合物以及甘草多糖等。

此外，国内外对甘草及其制剂药理与临床应用方面也进行了研究。

本文就甘草的有效成分的分离及纯化，药理作用等方面的最新研究加以概述。

2甘草的化学成分概述

2.1地上部分化学成分研究

2.1.1黄酮类成分

有研究证明，已发现了160多种甘草黄酮类化合物，药用作用优于甘草甜素[6]，从云南

甘草中已分离出12种化合物，刺果甘草中分离得42种化合物用。

2.1.2其它化学成分

1989年日本Toshio从黑龙江产乌拉尔甘草的地上部分分离得到1个香豆素类成分，后来又分离到5个其他酚类衍生物。

贾世山等从内蒙古自治区西部地区产乌拉尔甘草叶分离到1个酚酸甙类成分。

而且甘草的地上部分租蛋白、粗脂肪含量高，粗纤维含量较低，饲喂效果与紫花苜蓿相似，产出报酬略高于紫花苜蓿，为一种优良的豆科牧草，具有其它牧草所不具的双重作用。

2.2地下部分化学成分研究

近年来我国学者对甘草根及根茎化学成分作了大量的研究，先后从甘草属植物中提取、分离、鉴定了200多种化学成分，其中三萜类化合物和黄酮类化合物是主要成分[7]，此外还有香豆素类，多糖、生物碱、氨基酸等。

2.2.1三萜类[8-9]

甘草中的三萜类成分绝大多数为五环三萜齐墩果烷型，Cz8的取代分为n和8两大系列，由于E环构象不同，a和B异构体生理活性有时存在明显差异，一般B异构体的生理活性明显大于a的活性。

该类化合物具有含量高、生理活性强的特点，据分析，含量为5％-1l％不等。

到目前为止，在甘草属植物中已鉴定到60多种三萜类化合物。

常见的甘草三萜类化合物有甘草酸（Glycyrrhizicacid）、甘草次酸（GlycyrrhitinicAcid）、乌拉尔甘草皂苷A、B（UralsaponinA、B），其结构见图1--2。

甘草次酸：

R=H

甘草酸：

R=2分子葡萄糖醛酸

乌拉尔甘草皂苷A：

R=2分子葡萄糖醛酸

乌拉尔甘草皂苷B：

R=2分子葡萄糖醛酸

图1-2甘草中三萜类成分的化学结构

甘草酸一直被认为是甘草中最重要的三萜类化合物，《中国药典》把甘草酸的量作为评价甘草药材及其制品质量的重要指标，通常要求不低于2％。

纯品甘草酸为白色晶体，

mp220℃,[α]+46.2°（乙醇），易溶于热的稀乙醇、丙酮，几乎不溶于无水乙醇和乙醚，其水溶液有微弱的起泡性及溶血性，加热、加压及在稀酸作用下可水解为一分予甘草次酸和两分子葡萄糖醛酸。

因甘草酸分子中有3个羧基，因此在植物体中可能以钾盐或钙盐的形式存在。

为便于食用，一般制成易溶的盐，称为甘草甜素（glycyrrhizin，GL），其甜度约为蔗糖的200--300倍，少量甘草甜素与蔗糖并用可节省20％蔗糖而其甜味不变，其甜昧特点是甜味来得缓慢，但存留时间长，并具有特殊气味。

甘草甜素已用于处理输出用的血制品以预防因输血而引起的艾滋病病毒（HIV）传播，已获美国专利。

国际卫生和粮农组织食品添加剂法规委员会将甘草甜素列入使用名单。

其中甘草酸单钾盐有某些抗凝作用，用于乙肝治疗的免疫增强剂；甘草酸钙盐（经脉注射）可增加茶碱的利尿作用，防止膀胱结石的形成；甘草酸铋钾能够有效地治疗溃疡；甘草次酸及盐类有明显的抗利尿作用；乙酰甘草次酸铝是一种消炎、抗溃疡的新药。

甘草中甘草酸含量随产地以及株龄的不同存在差异，乌拉尔甘草中甘草酸的含量相对较高，一般随株龄的增加甘草酸含量逐渐增加，甘草最佳采取期为4年生株龄。

甘草的不同部位甘草酸含量亦有明显差别，其中根部含量最高，叶次之，茎部的含量最少，分别为:

4.5-13.3％，1.26-1.74％，0.58-0.87％。

甘草酸具有促肾上腺皮脂激素作用，能减少尿量及钠的排出，增加钾的排出，可用于消炎解毒、镇咳、抗菌，具有抗变态反应、免疫调节、抗病毒、抗溃疡、抗肿瘤、抗氧自由基等多种药理生物学作用，近年的药理研究还发现甘草酸具有保肝、防治病毒性肝炎、高血脂症和癌症等疾病的作用，引起了国内外学者的广泛关注。

目前，已临床应用于治疗慢性乙型肝炎、胃及十二指肠溃疡、血小板减少性紫癜、流行性腮腺炎等疾病。

除用作药物外，还在食品、酿造、饮料、糖果以及调味品工业上用作矫味剂，还可作为调味剂（与食盐配合使用效果特别明显）、香味增强剂（乳制品、可可制品、蛋制品、羊肉除膻增香用）等，我国民间惯用予酱及酱制品中。

甘草酸作为食品添加剂不仅可以增甜调味、抗氧化，而且是一种具有生理活性，有抑菌、消炎、解毒、除臭等多种功能的食品添加剂。

我国国标GB2760-86规定允许甘草酸作为罐头、调味品、糖果、饼干、蜜饯的甜味剂，用量“视正常生产需要而定”。

甘草酸还被广泛的使用在日用化工中，因其分子中含有亲水性基团和亲油性基团，能降低水溶液表面张力，有很强的发泡性，具有乳化、分散、保湿润发、软化皮肤、抗皱、抗皮脂、防治色素沉积、消炎止痒及洗涤去污的效果，适用于高级发用或肤用化妆品中，既有美容护肤效果，又有消炎、抗变态反应和治疗皮肤病的作用，还用作牙膏、洗漱液、沐浴液的原料，是一种优良的天然原料。

2.2.2黄酮类

甘草黄酮（glycyrrhizaflavonoids，FG）是从甘草提取物中得到的一类生物活性较强的成分，许多学者对其化学成分进行了大量的研究工作，在从甘草属植物中分离出的100多种黄酮类及其衍生物中，苷元70多个。

这些黄酮类化合物分别属于黄酮、黄酮醇、异黄酮、黄酮烷、二氢黄酮、二氢异黄酮等衍生物。

黄酮类化合物的基本骨架可大体分为10种，在文献中有详细的描述。

所得的苷类主要包括：

黄酮苷，如夏佛托苷（schaftoside）、二氢酮苷，如甘草苷（1iquiritin）：

查耳酮苷，如异甘草苷（isoliquiritia）：

异黄酮苷，如芒柄花苷（ononin）等。

常见的黄酮及黄酮苷类的结构如图1-3。

（I）甘草素：

R=OH；甘草苷：

R=O-glu

（Ⅱ）异甘草素：

R=OH；异甘草苷：

R=O-glu

图1-3常见黄酮类化合物的结构

研究发现，与维生素E和甘露醇的抗氧化作用比较，甘草黄酮在清除氧自由基的作用上明显优于维生素E；对Fenton反应生成的羟自由基具有较强的直接清除作用，该作用明显优于甘露醇。

甘草中黄酮类化合物中抗菌成分较多、作用较强。

其中黄酮单体化合licochalconeA,ficochalconeB,glabridln,gIabrene等对革兰阳性菌中的金葡球菌和枯草杆菌的抑制作用相当于链霉素：

对酵母菌和真菌抑制作用高于链霉素：

对链霉素无效的白色念球菌有不同程度的抑制作用，对金黄球菌也有抑制作用。

另据日本学者报道，甘草黄酮能加强人体免疫缺陷病毒（HIV）对ATL2IK（来源于成人T细胞性白血病患者的细胞株）的拮抗作用，其中2种新甘草查儿酮低浓度时显示出HW增殖的抑制作用。

带抗菌功效的原料是目前美白化妆品的重耍原料，甘草黄酮美白去斑效果显著，在未来化妆市场会有很大的发展前景。

在消炎和抗变态作用上，甘草黄酮比磺胺和抗生素的药效要好，此外，甘草黄酮还有抗肿瘤、抗诱变等广泛的药理作用。

近年来医药界对甘草中的黄酮类化合物兴起了研究热潮，新黄酮类化合物不断被研究发现。

2.2.3多糖

在我国六、七十年代仍没有关于甘草多糖及其药理作用的报道，直至1986年史勇等方对甘草多糖对小鼠淋巴细胞的激活增殖效应，及其免疫学活性进行了报道。

近年来，植物中活性多糖受到人们的青睐，从甘草药材中也提取分离出一种活性多糖，其多糖由鼠李糖、葡

萄糖、阿拉伯糖和半乳糖组成。

药理作用初步研究显示甘草多糖具有免疫调节、抗肿瘤、抗病毒作用、无细胞毒性。

2.2.4其它

生物碱类成分在甘草属植物的研究中报道很少。

胡金锋等首先从云南甘草的根茎中分离出一种新的生物碱成分，为吲哚类内盐型生物碱，命名为云甘定（glyyunnanenine）。

另外，高发奎等首次从甘草废渣提取物中鉴定出了具有生理活性的亚麻酸乙酯。

3甘草酸单铵盐（MAG）的制备工艺研究现状

MAG=甘草酸单铵盐

图1-4从甘草酸中粗提甘草酸单铵盐流程图

图1-5甘草酸单铵盐分子结构式

3.1甘草酸的提取方法

甘草酸在植物体中可能以钾盐或钙盐的形式存在。

甘草酸盐易溶于水和稀氨水，加酸又可析出游离的甘草酸，故作为甘草酸的提取方法。

3.1.1溶剂提取法

甘草酸为弱酸，骨架为齐墩果烷型，分子中含有多个羧基、羟基等极性基团，传统的水提法效率很低[10]，所以经常采用极性很强的溶剂来强化提取，在极性溶剂中加入氨水，改变甘草酸的电离状态，增加甘草酸的水溶性，提高对甘草酸的提取率。

采用的手段有加热回流法、索式提取法、渗漉法、冷浸法等。

热回流法是首选方法之一，由于其工艺成熟，目前工业中多采用此方法，该法是溶剂不断蒸发，然后经冷凝循环利用，能耗较高，对此法的技术改造一般集中在热能的循环利用方面。

渗漉法和冷浸法是将样品装入适当的容器中，加入提取溶剂（一般为水或稀醇）浸提十多个小时，提取过程不需要加热。

此方法适用于遇热易破坏、挥发的成分，也适合于含淀粉或粘液质多的成分，操作简单，但提取时间长，一般应用于实验室成分分析方面，此法虽然避免了高温带来的影响，但要达到较高的提取效率十分费时。

索式提取法由于保持较高的浓度差，所以提取效率高，杂质少，但提取时间长。

3.1.2超声波辅助提取法[11]

利用超声波辅助提取甘草酸，利用超声波的空化作用，对样品进行破坏，从而促进成分的提取，发现与传统的提取方法相比，超声60min即可达到在较短时间内得到较高得率的目的。

3.1.3微波辅助提取法

甘草酸为极性物质，易于吸收微波，在甘草内部产生热量，并将热量扩散到溶剂中，同时也将有效物质溶解到溶剂中。

与传统方法相比，具有高效、快速、完全，节省时间、溶剂和能源等优点，但处理量小，仅适用于少量快速的提取[12]。

3.1.4超临界流体萃取[13]

采用超临界流体萃取的方法提取甘草酸，根据甘草酸极性的特点，加入乙

醇、甲醇等改性剂，可明显促进甘草酸的提取。

3.1.5甘草酸提取最新研究概况[14-15]

2010年陈双华在甘草酸提取工艺优化文中指出微波提取法的提取率最高，索氏提取法次之，超声提取法较低。

索氏提取法由于保持较高的浓度差，所以提取率较高，但提取时间长，溶剂用量大。

比较超声提取与微波提取，超声提取时间长，功率消耗大。

而微波提取热效率高，耗时短，提取率也较高，说明微波提取具有快速、节能的优势。

通过比较确定微波提取法为甘草酸的最佳提取方法。

同年，张小江等在甘草中