輻照對人參活性成分及其藥理特性的影響研究進展

齊仕博 張 露 宋鑫萍 高 鵬 崔承弼

(1. 延邊大學農學院，吉林 延吉 133002；2. 四川省原子能研究院，四川 成都 610101)

世界公認的人參分布區域在北緯33°～48°以紅松為主的針闊混交林或落葉闊葉林。《神農本草經》中最早記載了人參藥用功效：“人參，味甘微寒，主補五臟，安精神，定魂魄，開心益智。久服，輕身延年”。現代科學研究也證明了人參具有很高的藥食價值，例如治療惡性腫瘤[1]、改善糖尿病發病率等作用[2]。

食品輻照技術興起于20世紀50年代。研究人員不斷探索輻照處理食品原料中活性成分[3]、產品特性的變化[4]以及藥理成分及作用是否改變，是否具有遺傳或生理毒性以及其輻照前后的質變。輻照最初被應用于食品保鮮，以電離輻射產生的高能射線對食品或原料進行殺蟲、滅菌以提高食品衛生質量，延長貨架期[5]。到20世紀末期，人參在輻照處理下的貯藏保鮮技術得到了快速發展。

1 輻照的安全性

1.1 輻照保鮮機理

人參在采集、加工、運輸等過程中受到外界細菌、霉菌污染，隨著貯藏和人參制品受潮后(含水量達到15%以上)并在適宜溫度下微生物會大量繁殖，而輻照保鮮能在微生物水平進行滅菌處理。食品常用的輻照源有60Co-γ、137Se-γ射線、5 MeV 以下的X射線、10 MeV以下高能電子束。原理是利用高能量輻射將組成物質的原子或分子解離成一對陰陽離子并通過電離輻射對食品中的成分產生輻射物理、化學和生物學效應。輻照的用途是對食品及原料等進行非熱加工、DNA水平進行殺蟲、滅菌、進一步延長食品貨架期保證食品品質[6]。

1.2 輻照技術的安全性及人參輻照相關研究

參考GB 18524—2016和CAC/RCP19-1979，Rev.2-2003相關規定，輻照源電子加速器X射線、電子加速器電子束的能量限制分別是≤5，≤10 MeV。而60Co-γ、137Se-γ射線未規定能量限制。

鈷源輻照和電子加速器是目前常用的輻照技術。常用的輻照源是鈷源(60Co)，其產生的射線種類主要是γ射線，模擬的輻射環境與太空環境相當，穿透力強，已經廣泛地應用在各種輻照試驗中[7]。電子加速器的輻射射線類型主要是高速電子流，除了產生X射線外，還可產生各種高能粒子。它與鈷源相比，具有使用便捷、無潛在放射性廢物污染、能量利用率高等獨特技術優勢，因此電子加速器作為另一種輻照源，也有著廣闊的應用前景[8]。1999年，由世界衛生組織、聯合國糧農組織、國際原子能機構組成的輻照食品聯合專家委員會宣布60Co-γ射線輻照劑量>10 kGy，食品在安全性、營養性上仍沒有大的變化[9-10]，甚至是高達75 kGy的劑量處理食品亦可以食用[11]。

對人參及人參制品的輻照保鮮已有研究見表1。

1.3 輻照對人參及人參制品的安全性研究

隨著輻照技術的應用，關于輻照人參及人參制品對人體是否存在安全性問題也成了人們關注的焦點。從表2可以看到輻照人參無毒性作用。

表1 人參及其制品輻照保鮮相關研究

2 人參中的活性成分及其作用

人參所含活性成分種類繁多，包括人參皂苷、人參多糖、黃酮類和人參揮發油等。其中一般認為人參的主要活性成分即為人參皂苷，主要分類見表3。

其中包括人參皂苷Rg3在內的多種人參皂苷具有極高生理活性如抗疲勞[26]、凝血[18]、抗癌、保肝和免疫刺激活性等[27]。在對人參及人參制品進行輻照處理過程中，需重點考察輻照強度對人參及人參制品中活性成分的影響。人參中的活性物質具有很多作用，例如人參皂苷Rg1和Rh1具有益智、鎮靜、鎮痛作用。Rb1對缺血性腦損傷有保護作用，人參三醇皂苷Rg2具有抗休克作用，快速改善心肌缺血和缺氧，治療和預防冠心病[25]。人參皂苷Rg2聯合紫杉協同抗胃癌等[28]。在對人參及人參制品進行輻照處理過程中，需重點考察輻照強度對人參及人參制品中活性成分的影響。

表2 輻照人參毒性相關研究

表3 人參皂苷分類

3 輻照對人參活性成分的影響

3.1 輻照對人參皂苷的影響

最初在以薄層層析—比色法及分光光度法為檢測手段下，劑量<8 kGy輻照后人參皂苷含量未發現顯著差異。當輻照劑量在8～30 kGy時改變了某些特定單體皂苷官能團結構，而產生了新的皂苷成分，研究不同輻照劑量對人參皂苷的影響見表4。另外輻照誘導3年生韓國野山參不定根愈傷組織產生的可田間栽培的人參株體，其人參總皂苷含量比母株有明顯提升[37]，但具體轉化機制尚不明確(P<0.05)。所以一定劑量的輻照能提升參制品中某些人參皂苷的含量，增加人參皂苷的活性，包括腫瘤抑制、抗轉移、抗癌、保肝、神經保護和免疫刺激活動[27]。然而輻照劑量限值、輻照時間對人參皂苷的影響機制仍需進一步探索與研究。

3.2 輻照對人參中其他活性成分的影響

人參中的其他活性成分如維生素B12等熱敏感型化合物，輻照后均遭到破壞[30]。多糖類大分子在21 kGy輻照處理后化合鍵斷裂從而分解為小分子，糖的類型增多[33]，可能增加了可以有效保護小鼠小腸免于輻射誘導損傷的人參酸性多糖(APG)[38]。

4 人參單體皂苷的藥理研究

一些稀有的皂苷單體具有巨大的功能特性，如黑參提取物中的人參皂苷Rh4[39]很可能通過AMPK-PI3K-Sirt6及上調β-氧化基因表達穩定I型糖尿病ICR小鼠機體血糖水平；作為天然二醇型人參皂苷代謝產物的人參皂苷化合物K，也是人參在體內發揮活性的實體，能顯著降低II型糖尿病大鼠體重和空腹血糖水平，提升糖耐量，上調InsR、IRS1表達，并通過PI3K-Akt通路信號轉導，提升胰島素敏感性降低胰島素抵抗[40](P<0.05)，即人參皂苷Rh4和CK均有利于糖尿病狀態的恢復；人參皂苷Rg1可以顯著抑制人形突變體β淀粉樣蛋白積累和B103-APP細胞的γ分泌酶活性，改善淀粉樣蛋白病理學，激活PKA/CREB信號通路起到保護神經作用[41]，人參皂苷Rh2具有抗癌性，而西洋參隨著輻照后貯藏時間的延長，Rg1和Rh2含量逐漸增加，抗癌能力大大提升[42](P<0.05)，為延緩老年癡呆和抑制機體惡性腫瘤的發生提供了新發現。

近年與Rg3相關的研究，多數也集中對血液代謝類疾病的影響上(表5)。

人參皂苷Rg3富集提取物能顯著抑制血小板聚集及ATP釋放，下調相關蛋白表達并降低纖維蛋白原和整合素αIIbβ3的結合水平，治療心血管紊亂[47]，顯著抑制PI3K/Akt通路的信號轉導，是血小板介導下機體心血管疾病的治療劑[43]，韓國紅參經醇提和柿子醋富集提取得到的Rg3和精氨酸—果糖提取物以1 000 mg/kg劑量灌胃自發性高血壓大鼠后，其收縮壓及舒張壓顯著改善，血管緊張度轉換酶I含量降低，NO含量提升(NO的產生對維護機體正常血壓及促進血液循環具有重要作用)[44]，醇提和酶—酸水解法富集的人參皂苷Rg3提取物以3 mg/kg劑量頸靜脈注射后能顯著提升內皮一氧化氮合酶(eNOS)的表達和血漿NO的生成，穩定自發高血壓大鼠的血壓(P<0.05)[48]，均顯示出人參皂苷Rg3治療高血壓的功能。

表4 輻照對人參皂苷影響相關研究

表5 人參單體皂苷的相關藥理研究

此外，人參皂苷Rg3也有著很強的抗腎毒性作用，發酵黑參中20(S)-Rg3顯著恢復了順鉑誘導的LLC-PK1(豬腎細胞)細胞活力，抑制了順鉑誘發的JNK-p53-caspase-3通路信號轉導(P<0.05)，表明20(S)-Rg3能夠通過阻斷JNK-p53-caspase-3信號通路而緩解腎毒性[46]，在未來可能參與到糖尿病誘發腎毒性的治療中。

5 輻照對人參中單體皂苷的作用影響

人參具有降血糖、改善高脂血癥、防治心腦血管疾病、抗癌等功能，是不可多得的藥食兩用植物[48]，人參眾多藥理特性與人參皂苷關系密切[37,49]。就目前人參皂苷的主要藥理功效大致有抗機體氧化損傷、緩解血液相關代謝疾病、抗癌三方面，其中的血液類代謝疾病種類和影響最為廣泛和嚴重。大多是由于飲食引起的過度肥胖導致，如高胰島素血癥、高膽固醇血癥及脂肪炎癥等，因而近年來對人參抗肥胖、抗高血壓及降血糖的相關研究越來越多。

人參經過特定劑量的輻照處理能夠生成新的皂苷，或轉化已存在的皂苷類型并提升其含量，進而增加藥理作用。輻照對人參藥理的影響見表6。

近年來傳染性病毒耐藥變異體不斷出現，抗病毒藥物可用性大大受限，更多人將目光放在了中藥材上，致力于廣譜抗病毒藥物和免疫刺激藥物的研制，人參對于抗病毒感染極為有效。韓國紅參本身具有更大的藥理活性和穩定性，輻照處理在一定程度下提升紅參皂苷提取物針對免疫病毒學和肥胖的改善特性。

不僅如此，在癌癥頻發的今天以人參改善輻照給大鼠異食癖的研究和減輕放化療患者痛苦帶來了曙光。所謂的異食癖，是由于大鼠中樞神經系統缺少嘔吐中樞，故只能通過攝食飼料外的其他物質來表征其異常反應的劇烈程度；采用高嶺土為替代物的研究[51]也表明人參在一定程度上改善異食癖大鼠的攝食行為。

表6 輻照人參或制品相關藥理研究

6 前景與展望

迄今為止，眾多研究成果均證實：一定劑量的輻照能提升參制品中某些人參皂苷的含量，增加人參皂苷的活性，包括腫瘤抑制、抗轉移、抗癌、保肝、神經保護和免疫刺激活動。對于輻照保鮮，以1～6 kGy輻照劑量的60Co-γ射線對鮮人參輻照處理保鮮率提升了20%～30%，效果顯著。值得注意的是，過高的輻照劑量會造成參體細胞破壞，細胞液滲出影響人參價值。另經過輻照人參皂苷Rg3、Rg1、Rh1、Rh2、Rh4、CK的含量均有顯著提升，可以減輕小鼠特應性皮炎癥狀、修復皮膚損傷，還可以治療高血壓、抗病毒、抗癌，以及經輻照人參皂苷對I型糖尿病和II型糖尿病的治療潛力有所提升，還對阿茲海默癥患者的神經有保護作用。然而輻照劑量的限值、輻照時間對人參的影響機制以及具體的轉化條件還待進一步研究。人參的藥理作用及開發前景是社會普遍認可的，實驗室結果也令人滿意，但是目前研究大都廣而不深。將實驗室成果大膽應用于現代醫學，使人參不僅限于滿足人類對保健食品日趨增加的需求，更為人類疾病做出藥理貢獻，應該是未來的研究方向之一。