劍麻皂苷元的研究現狀

＊張小芳 陳莉莎 陳偉南

（農業農村部劍麻及制品質量監督檢驗測試中心 廣東 524022）

引言

劍麻又名菠蘿麻，是一種龍舌蘭屬的常綠草本植物。劍麻具有喜溫畏寒、耐旱特點，適于栽培在熱帶、亞熱帶地區，目前在我國廣西、廣東及海南部分區域有大面積種植，主要用于硬質纖維的生產。

劍麻皂苷是劍麻葉片抽取纖維后的劍麻汁（渣）中的一種重要的活性成分，其是由劍麻皂苷元與糖基通過皂苷鍵鍵連而成，劍麻皂苷的轉化產物-劍麻皂苷元，又稱劍麻皂素、替告吉寧，是螺甾烷醇的一種衍生物，它與番麻皂素均是合成甾體激素類藥物的重要原料，可用于合成哺乳動物信息素、皮質激素藥物、促蛋白同化與心血管疾病的甾體藥物以及抗心律失常藥等藥物，相關研究表明，這些皂素成分具有顯著的抗炎、抗癌、鎮痛、止血、降血糖等生物活性。因此，加強對劍麻皂素的研究力度具有重要的經濟價值和社會效益。

由于抽取纖維后的劍麻渣中的成分比較復雜，現有技術條件有限，國內劍麻皂苷元技術發展還比較粗放，規模不大，新型技術覆蓋面不廣，整個產業存在產品收率不高、試劑消耗量過大、工業化程度不夠、對環境影響較大等問題。基于此，開發環保、有效的劍麻皂苷元生產路線具有重要意義。本文論述近年來劍麻皂苷元在制備、分離純化、測定方法方面的研究進展，結合實際情況，提出當前存在的難題和適宜性建議，為該產業的發展提供參考。

1.制備方法

劍麻皂苷元的制備是將劍麻皂苷中的皂苷鍵斷裂釋放出劍麻皂苷元的過程。目前，劍麻皂苷元的主要制備方法分為酸解法和微生物轉化法。

(1)酸解法

傳統制備劍麻皂苷元的工藝一般是以硫酸或鹽酸作為催化劑在加熱條件下進行水解反應，水解完成后過濾，洗滌至中性，得到產物。此制備過程會產生大量的酸性廢水，并且所用酸對設備腐蝕比較嚴重。為了降低廢水量，一些工作者利用固體酸代替液體酸來進行水解，如潘增強[1]利用氯乙酸代替液體酸對劍麻漿進行水解；王秋遠等[2]利用硫酸根改性的金屬氧化物SO42-/MxOy組成的固體超強酸代替液體酸進行水解。利用固體酸水解，既能降低廢水排放量，也能減小對設備腐蝕，儲存又比較安全，但需要加熱加壓等條件，成本較高。

為了減少酸的用量，一些研究者也提出可以對劍麻渣中的成分進行分離，實現資源的有效利用。李祥等人[3]采用絮凝和萃取技術分離出劍麻壓榨液中的果膠、葉綠素，對萃取后的劍麻渣進行水解、中和、萃取等操作得到劍麻皂苷元，此項發明不僅能減少水解過程中酸的用量，提高產物的純度，也能實現劍麻渣中果膠和葉綠色的有效利用。

(2)微生物轉化法

除了水解外，研究者也提出利用微生物降解法提取劍麻渣中皂苷元。鄧天放等人[4]利用青霉、鏈孢霉及黑曲霉可以將劍麻皂苷酶解為劍麻皂苷元。彭源德等人[5]利用哈茨木霉與黑曲霉的混合發酵液對麻渣水進行發酵，劍麻皂苷酶解為劍麻皂苷元的時間為3天。與酸解法相比，微生物轉化法具有污染小、能耗低、耗時短、操作性強等特點，但也存在著酶解程度不高、雜質含量高等缺點。

2.測定方法

皂苷來源的多樣性及其結構的復雜性，使其測定方法也存在著一定的差異。目前，皂苷的測定方法并沒有一個統一的系統。甾體皂苷的測定方法與其它類皂苷的測定方法相似，已公開的皂苷類測定方法大部分也適用于甾體皂苷的測定，但也存在一定的區分。當前甾體皂苷及其皂苷元的測定方法有紫外-可見分光光度法（UV-VIS）、流動注射化學發光法（FICL）、薄層色譜法（TLCS）、高效液相色譜法（HPLC）、高效液相色譜-質譜聯用法（LC/MS）等等，每種方法都有其適用的范圍和側重點。

UV-VIS在甾體皂苷的分析檢測方法中應用最廣，該方法可以實現有色物質與無色物質的同時測定。多數甾體皂苷無共軛體系，在近紫外區幾乎無吸收，因此需借助某些顯色劑，與顯色劑反應形成共軛體系而顯色。香草醛-高氯酸顯色劑由于具有顯色精密度高、空白試劑顏色淺的特點而受到了關注。比如杜月等人利用UV-VIS測定人參皂苷的含量，所使用的顯色劑即是0.2mL的香草醛冰醋酸和0.8mL的高氯酸[6]；岳展鵬[7]等人也利用此方法對皂苷的含量進行測定。概括來說，此法操作簡單、設備簡單、應用范圍廣。但顯色劑的專屬性較差，一般只用于總皂苷的測定；此外，體系對環境條件的要求也比較嚴格，后期通過控制反應條件及減少雜質的量，可以極大的提高此方法的準確度及產物的純度。

FICL法是將流動注射和化學發光法進行結合所創造出的全新化學分析技術，此法具有靈敏度高、適應性廣、分析速度快、檢測樣本量小、設備簡單等優點，但此方法只能實現總皂苷和苷元的測定，在對成分復雜的物質分析中，存在靈敏度不夠高、抗干擾能力弱、穩定性和重現性差的缺點。

色譜法可以用于皂苷元單體種類和含量的測定，但甾體皂苷元紫外吸收較弱且主要存在于低波長區，對HPLC定量檢測造成了一定的弊端。基于此，藥用成分的分析多采用薄層掃描法，但此法難以實現結構相似皂苷元的分離，對單一組分定性、定量分析也難以做到。為了克服上述難題，研究發現，反相高效液相色譜示差折光檢測法及液質聯用技術可以實現對劍麻皂苷元含量的準確測定，并且具有分離能力強、靈敏度高的特點。但此兩種方法設備成本較高、操作步驟繁瑣、耗時較長，不易在工業中推廣使用[8]。

3.分離純化工藝

由于劍麻皂苷元提取物及原料中含有色素、番麻皂苷元等物質，這些因素導致劍麻皂苷元在定量測定中干擾性大、重現性差。基于此，許多研究者致力于劍麻皂苷元的分離純化研究中。目前，國內生產廠家多采用回流提取工藝，提取液經過活性炭脫色、濃縮結晶、重結晶后得到產品，但所得產品還含有番麻皂苷元，番麻皂苷元與劍麻皂苷元具有相似的化學結構、相近的化學性質，采用傳統的重結晶法很難將二者分離。為了解決上述問題，陳明友等[9]利用混合溶劑（環己烷:乙醇=1:1）對粗品進行重結晶，可提高產品純度至93%以上；黃志圣[10]提出用鈣化后的萃取物直接肼化可以提取純度達93%以上的劍麻皂素和番麻皂素，不出現二者的混合產品，但此法中水合肼的毒性較大，污染較大。為了尋求綠色高效的方法，宋克平等[11]向粗品中加入鹽酸羥胺，利用鹽酸羥胺與番麻皂素反應生產難溶肟化物的性質除去粗品中的番麻皂素，從而可以使劍麻皂素的含量提高至93%。但從生產成本單耗中分析，以上方法原材料成本中試劑單耗成本較高。

另外，文獻中關于劍麻皂苷元分離工藝也以硅膠氧化鋁作吸附劑，甲醇苯、氯仿苯作洗脫劑進行柱層析分離，這些分離技術規模化程度較小，且洗脫劑的毒性較大。大孔樹脂作為吸附劑，由于其具有吸附量大、再生簡單、分離成本低、可以重復使用等特點而受到了關注。韓耀玲等人[12]利用大孔樹脂作為吸附劑的柱色譜對劍麻皂素進行分離提純，結果顯示分離出的劍麻皂苷元單品含量比率達70%以上。但利用大孔樹脂吸附除雜，分離純化工藝較為復雜，且考慮到醇在洗脫過程中極易揮發，安全性低、操作環境惡劣，在工業化生產應用中存在一定的阻礙。

4.結論

近年來，甾體激素類藥物的用量越來越大，在產品供不應求的局勢下，如何擴大并優化劍麻皂素產業的發展具有極其重要的意義。劍麻皂素在數年來的艱苦探索下，研究者不斷創新技術路線，已形成許多技術成果。基于此，促進并優化劍麻皂素產業的發展具有重要的經濟和社會價值。但目前劍麻皂素無論是在制備、測定方法還是分離純化上都存在諸多問題。希望今后能加強在以下方面的研究：

（1）在優化現有技術路線的基礎上，加強微生物技術的轉化力度，促進劍麻皂素產業的清潔化發展；

（2）劍麻皂素提純和分離技術已有所研究，但是目前的規模化程度不高，劍麻皂素的純度也不夠，試劑消耗過多，需要開發新式更經濟的分離純化方法；

（3）劍麻皂素測定方法多有研究，但大多數參考人參皂苷的測定方法，我國尚無劍麻總皂苷及其皂苷元的國家檢測標準，需要加強對劍麻皂素的標準化研究；

（4）劍麻渣提取劍麻皂素的工藝多有研究，但對劍麻渣綜合利用研究的深度和廣度不夠，原料預處理的技術水平及自動化程度不高，需進一步提高原料附加值，促進劍麻渣的綜合利用效率。