茯苓提取物

2020/10/22 21:04:06

【背景及概况】[1][2]

茯苓为多孔菌科真菌茯苓 Poria cocos(Schw.)Wolf 的干燥菌核,寄生于松科植物赤松或马尾松的根茎部位,埋于土壤下 20~30 cm 繁衍而成。茯苓核内侧的部分为白茯苓,外侧部分为茯苓皮,带有松树根的菌核为茯神。茯苓属多孔菌科真菌类,茯苓皮是在加工茯苓菌核时剥下的干燥表皮。茯苓作为传统药食同源物品,有着悠久的应用历史,其味甘、淡,性平,具有利水渗湿、健脾宁心的作用,常用于水肿尿少,痰饮眩悸,脾虚食少,便溏泄泻,心神不安,惊悸失眠。茯苓可与多种中药配伍,代表方有:桂枝茯苓汤、五苓散和四君子汤等,故中医有“十药九茯苓”之说。

茯苓提取物主要化学成分为:多糖、三萜、脂肪酸、甾醇、酶等。70年代以来,中外学者对茯苓的化学成分及生物活性进行了研究,发现其所含的大量三萜类物质具有免疫调节、抗肿瘤、抗炎拮抗醛固酮,诱导分化白血病细胞系HL- 60等有很好的药理活性。现代药理学研究表明,茯苓提取物中的三萜类化合物和多糖作为天然活性物质具有多种生理活性,如提高机体免疫力、抗菌、降糖、抗肿瘤等作用。茯苓的美白功效,如茯苓提取物中三萜类化合物对酪氨酸酶具有抑制作用也有报道。茯苓作为中医的常用药物,被广泛应用于各种方剂中,与不同药物配伍。据统计,在我国常见中药处方中,70%使用到茯苓。茯苓具有渗利痰浊、利水渗湿、宁心安神、利湿健脾等功效,这在诸多经典传统医学著作中均有所体现。值得注意的是,现代科学技术对于茯苓提取物的生物活性研究却主要集中在提高免疫力、抗肿瘤、抗炎等方面,这可能由于中西医理论体系的差别造成的。当然对于茯苓的传统功效,如利水(泌尿系统)、安神(抗惊厥)等,也得到一部分现代研究结果的支持。

【成分】[3]

茯苓提取物化学成分丰富,包括多糖类、三萜类、甾体类、蛋白质类、矿物质等,其中含量较丰富、活性较明显的主要是多糖类和三萜类化合物,故大部分的分离鉴定研究也是针对这两类成分展开。

1. 多糖类化合物

茯苓多糖属于真菌多糖,为茯苓的标志性成分,占茯苓干重的 70%~90%。由于多糖组成和结构的复杂性,不同研究人员从茯苓中分离得到的多糖从分子量到组成到结构有所不同。根据茯苓多糖的组成可以将其分为两大类:一类为葡聚糖的均多糖,主要由 β-(1→3) 糖苷键连接,其中含有少量(1→6)链接的葡聚糖支链,也即通常所称的茯苓聚糖(Pachyma),这一类多糖占据绝大部分。茯苓聚糖经过衍生化可以提高水溶性和生物活性,常见的有羧甲基化、羟乙基化、羟丙基化、硫酸酯化等,其中羧甲基化衍生物(CMP)的生物活性明显。另一类多糖为由果糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖等组成的杂多糖 。

2. 三萜类化合物

三萜类化合物为茯苓中另一主要活性成分,虽然含量远不如多糖高,但其对于茯苓的生物活性也有重要的作用。至今已从茯苓中分离到数十种三萜类成分,包括茯苓酸、依布里酸等。茯苓三萜类化合物的结构基本上以羊毛甾烷为骨架衍生而成,根据化学结构的差异可以分为以下 6 种结构类型:①羊毛甾烷型;②羊毛甾-8-型三萜,母环 8(9)位有一双键;③羊毛甾-7,9(11)-二烯型三萜,其母环 7(8)和 9(11)位各有一双键;④3,4-开环-羊毛甾烷型,其母环的 3、4 位 C-C 键断开;⑤3,4-开环-羊毛甾-8-烯型三萜,是羊毛甾-8-烯型三萜类物质3,4 位开环所形成的;⑥ 3,4 - 开环-甾 -7,9(11)-二烯型三萜,其母环 7(8)和 9(11)位各有一双键。

3. 其他

茯苓中还有其他多种化合物,如甾醇、脂肪酸、树胶、卵磷脂、蛋白质等,但其数量和种类均较少,且缺少明显的品种特异性,因此对这些化合物的深入研究较少。
【药理作用】[3][4]

1. 免疫调节

茯苓的免疫调节功能是目前得到最多认可的功能,针对这一方面的研究较多。如以茯苓提取物进行成分鉴定和体外动物细胞实验,发现其中所含的 2-N-乙酰氨基-D-葡萄糖和 6-0-α-D-吡喃甘露糖-D-葡糖糖具有增强免疫的生物活性,可以促进小鼠淋巴细胞的增殖,而三萜类物质具有免疫双向调节功能。从茯苓提取物成分中,以 T、B 淋巴细胞增值模型作为筛选平台,以淋巴细胞为靶点,应用活细胞检测方法测定细胞存活率,对具有免疫调节功能的成分进行筛选,确定了茯苓多糖降解产物、羧甲基化衍生物和茯苓乙酸乙醋提取物为主要有效部位。且进一步的成分鉴定和免疫功能研究结果表明,茯苓酸等 4 个化合物具有免疫抑制的生物活性。如何提高茯苓免疫调节功能也是目前的一个研究方面。茯苓提取物中的水溶性多糖含量较低,对其生物功能造成一定的限制,因此将茯苓多糖进行一定的结构修饰后,如羧甲基化、硫酸酯化、羟丙基化、羟乙基化、甲基化等,可得到茯苓多糖多种衍生物,不同程度的改善了其水溶性和生物活性。

2. 抗肿瘤活性

新近的研究发现,茯苓提取物中多糖对肿瘤细胞有着直接作用,其可以通过影响肿瘤细胞的信号内转导、抑制肿瘤细胞 RNA 和 DNA 合成、改变肿瘤细胞生长周期等方式抑制肿瘤。但是未经修饰的多糖生物活性低,对肿瘤的抑制率仅为 0~3%,而修饰后的多糖则有良好的抗肿瘤活性。有研究表明,羧甲基茯苓多糖对小鼠艾氏腹水癌细胞有直接的细胞毒作用,其抑制作用是通过抑制 DNA 合成而实现的,而且抑制作用具有剂量效应。从茯苓的菌丝体中提取多糖,然后经分子剪裁和硫酸酯化得到硫酸酯化茯苓多糖(SP)。实验表明,SP 能增强凋亡相关基因 Fas、Bax 的表达,减少凋亡抑制基因 Bcl-2的表达,对小鼠 S180 肿瘤细胞有诱导凋亡的作用。三萜类化合物对于抗肿瘤也有较明显的作用,但与多糖一样,大部分的研究同样表明需要对三萜类化合物进行一定的修饰,才能提高其抗肿瘤作用。

3. 抗炎消炎

茯苓提取物对于各种不同的炎症均有较好的抗炎效果,大部分的研究表明茯苓中的三萜类物质是抗炎作用的主要成分,其通过抑制磷脂酶(PLA2)而达到抗炎效果。也有部分研究认为茯苓多糖对于抗炎也有一定的作用。

4. 抗氧化

茯苓的抗氧化作用在最近得到越来越多的关注。氧化作用与多种疾病相关,如肿瘤、炎症、免疫力下降等,因此抗氧化作用可能是茯苓其他功能的作用机理之一。茯苓提取物中三萜类化合物,能有效清除超氧阴离子自由基(O2)、羟自由基(·OH)和过氧化氢(H2O2),且清除率与质量浓度存在剂量依赖关系;进一步体外抗氧化实验表明,茯苓皮三萜具有抑制家鸡红细胞溶血作用,对小鼠肝脂质过氧化产生的丙二醛(MDA)有较好的清除效果。除了三萜类化合物,茯苓多糖也被证明具有抗氧化功能。茯苓在中药中常作为降糖药配伍使用。用茯苓粗提物以及其中部分纯化组分对 2 型糖尿病小鼠模型进行了灌胃处理,茯苓粗提物以及三萜类化合物可以通过加强胰岛素的作用而起到降血糖的功效。

5. 对泌尿系统的作用

中医认为茯苓具有利水渗湿,可治小便不利、水肿胀满等症。现代研究表明,这主要与茯苓多糖有关,且对于肾炎、前列腺疾病等都有一定的效果。早在 20世纪 90 年代,就发现茯苓多糖对于小鼠的肾小球性肾炎具有抑制作用,其主要是通过抑制肾小球中 C3 沉积。从茯苓中分离得到茯苓酸(Pachymic acid,PA),研究了其对人类前列腺肿瘤细胞的作用,观察到 PA 可以显著减缓肿瘤细胞的增殖并引起细胞凋亡,进一步研究发现 PA 是通过抑制前列腺素的生成和 AKT活性达到降低从而引起细胞凋亡。新近研究分析了茯苓对于肾脏的高渗透压诱导的水通道 AQP2 表达的抑制作用,结果发现,茯苓可以增加其 m RNA 和蛋白的转录和表达,表明茯苓可以保持肾细胞在渗透压下的水平衡,并且抑制高渗透压下的细胞凋亡,从分子理论上解释了传统药物茯苓对于泌尿系统的。

6. 其他作用

目前也有部分研究指出,茯苓具有抑菌、抗乙肝病毒(HBV)、抗移植排斥等作用。

【提取工艺】[2][3]

1. 茯苓多糖的提取:茯苓多糖包括水溶性和碱溶性多糖,传统上分别采用热水浸提法和稀碱浸提法。浸提法的工艺流程一般为:茯苓粉碎、脱脂、浸提离心、上清液浓缩、醇沉、除杂、干燥。但水提法多糖的提取率较低,而稀碱浸提方法易抑制茯苓多糖的生物活性。目前常采用新技术辅助提取,如超声波、微波、酶法等,或各种技术的组合应用,以提高多糖得率。

1)超声波辅助提取:超声波辅助提取技术主要是在浸提步骤时同时进行超声波处理,以提高细胞破壁效果。采用超声波辅助热水浸提法提取茯苓菌核中的水溶性多糖,得出工艺组合为:固液比 1∶60,超声时间 25 min,提取温度 80℃,在此条件下提取率为2.73%,而传统热水浸提法的提取率均在2%以下。

2)微波辅助提取:微波辅助提取技术是利用微波加热导致细胞内的极性物质,尤其是水分子吸收微波能,从而使胞内温度迅速上升,液态水汽化产生的压力将细胞膜和细胞壁冲破,形成微小的孔洞,进而出现裂纹,从而使胞外溶剂容易进入细胞内,溶解并释放出胞内产物,通常也是在浸提步骤辅助利用微波进行处理。采用微波辅助提取技术,对茯苓水溶性多糖进行提取,采用正交试验优化提取工艺,即提取时间 15 min,微波功率 750 W,料液比 1∶30,茯苓多糖得率为 1.80%。

3)酶法辅助提取

酶法提取一般在浸提加入适宜的活性酶辅助细胞破壁处理,如蛋白酶、纤 维素酶、几丁质酶等。酶法中使用 0.5%木瓜蛋白酶,在 p H6 60℃处理 2 h 后抽率,得到的多糖远远高于热水浸提法与微波法,可达到 237 mg·g1。而使用酶法和其他方法的组合方式可进一步提高提取率。综合考虑多糖提取效率提取时间和提取成本等因素的影响,得出提取茯苓多糖的工艺方法为:酶法+微波法。该工艺提取条件温和,提取方式简单,提取时间较短,多糖提取效率较高。

4)高效膜分离;有研究利用高效膜分离技术对茯苓水提液中的多糖进行截留,进一步干燥得到多糖提取物,但该法得到的多糖含量较低,仅有 0.5%左右。

5) 茯苓多糖发酵提取:目前也有许多研究采用发酵法培养茯苓菌丝体,从中提取茯苓多糖。该法具有周期短、产量大、产品标准容易控制等优点。

2. 三萜类化合物的提取:三萜类化合物在茯苓中种类较多,但含量相对较少,目前没有关于茯苓中三萜类化合物含量的记载,但从文献中关于三萜提取物的提取率来看,应只占茯苓干重的 1%~2%左右。由于三萜类物质的特性,目前经常采用有机溶剂萃取,主要的提取工艺流程为:粉碎-有机溶剂回流萃取-浓缩。最常见的是采用甲醇或者 95%乙醇进行回流萃取,之后旋转蒸发或加水沉淀。按照上述步骤得到的产物即为粗三萜提取物,也可对粗提物进行进一步纯化,如用氯仿反复萃取,或乙酸乙酯萃取。采用有机溶剂萃取一般可以提取到大部分的三萜类物质,得率可达 95%。也有一些研究采用其他辅助方法如超临界 CO2萃取,在工艺条件下,总三萜化合物萃取率为 2.06%,而普通有机溶剂提取法得总三萜化合物萃取率 1.39%,萃取率高出 48.2%。

【参考文献】

[1] 陈宇霞, 张凯, 龚盛昭. 茯苓提取物对酪氨酸酶抑制动力学及刺激性研究[J]. 日用化学工业, 2017, 47(6): 317-321.

[2] 王伟, 刘宁宇, 李建军. 茯苓提取工艺优化研究[J]. 安阳师范学院学报, 2005 (5): 44-46.

[3] 王昌博, 黄远英. 茯苓化学成分, 生物活性及其提取方法的研究进展[J]. 世界科学技术: 中医药现代化, 2014 (7): 1655-1663.

[4] 邵贝贝. 茯苓有效部位提取物的制备工艺, 质量分析及其药效学研究[D]. 湖北中医药大学, 2012.

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