鐵皮石斛屬( Dendrobium)植物,是集觀賞和藥用價值為 一體的藥用植物,為蘭科中的第二大屬,全球目前已經發現約有存在1400 余種。
鐵皮石斛廣泛分布于亞洲、歐洲及大洋洲等熱帶及亞熱帶地區,其中我國約有80多種,主要分布于西南、華東 及華南地區。在我國傳統醫學理論與古籍醫學中多有記載。其多種石斛屬植物的新鮮或干燥莖被收作藥用,統稱石斛 ( herba dendrobe) 。
石斛為常用貴重藥材,它具有滋陰清熱、 益胃生津、潤肺止咳等功效。幾十年來,中外學者對石斛屬植物的化學成分和藥理作用進行了大量研究,發現石斛屬植物化學成分具有多種多樣,其主要有效 成分為石斛類多糖和其生物堿,另外還有酚類、菲類、 芪類、倍半萜類及香豆素等成分。
近年來,對于吉安安福石斛多糖應有良好的臨床實際效果,因此逐漸引起人們的重視,與之相關的研究工作也逐漸展開起來。目前相關的研究工作主要集中在對于石斛多糖的結構分析、功能作用和分離提取等方 面,這些研究工作為后續的進一步地深入研究和產業化應用奠定了前期的基礎,但仍然有許多科學基礎層面的研究和技術層面的開發還有待于進一步地深入開展。
下面,我們通過本文就近些年來國內外對石斛多糖方面的研究進展進行了部分的梳理與小結,主要是對多糖的部分進行解讀,為大家的合理使用提供幫助。
石斛多糖廣泛的存在與石斛的各科屬的植物中,相對其它的成分,石斛多糖的含量是高的。也是主要的功效成分之一。
石斛多糖的結構
目前國內外的研究者對石斛多糖的結構分析工作主要有以下幾個方面: 構成多糖的單糖、確定多糖的分子量范圍、 單糖的連接點及形式、單糖和糖苷鍵的類型、相關的重復單位等研究點。
石斛多糖的單糖組成
石斛多糖主要由葡萄糖、半乳糖、木糖、鼠李糖 及甘露糖等單糖組成,由于不同石斛種屬間還是存在差異的,所以不同石斛間多糖的單糖組分和含量也不盡相同。 有研究資料發現與表明,鐵皮石斛中的多糖主要由D-木糖、L-阿拉伯糖和D-葡萄糖組成。
有學者對六種石斛所含的水溶性多糖中各單糖的比例研究發現,不同石斛多糖所含的單糖種類和比例也是均有不同。
學者華允芬等詳細比較了細莖石斛、細葉石斛、鐵皮石斛這三種石斛的水溶性多糖中的中性糖、糖醛酸以及蛋白質質量分數,結果發現3 種石斛都以中性糖為主,3 種石斛相比,細莖石斛含的中性糖最多,細葉石斛含糖醛酸和蛋白質最多。另有學者羅傲雪等從金釵石斛中分離出 DNP1-1、 DNP2-1、 DNP3-1、DNP4-2四個多糖,經過單糖分析其主要成分為甘露糖、葡萄糖、半乳糖和少量鼠李糖、樹膠醛糖和木糖。
學者查學強等從霍山石斛中分離得到多糖HPS-1B23,通過化學方法和NMR技術研究表明,此多糖由葡萄糖、甘露糖和半乳糖組成,各單糖摩爾比為:31:10:8。
石斛多糖分子量的確定
石斛多糖在一定分子量范圍內,但是也不一定為單一組分的物質,而應該是一定分子量分布的混合物。 有研究者運用糖組成分析、甲基化分析及NMR等方法分析鐵皮石斛中提取的 DT2和DT3兩種多糖,發現DT2和DT3 的平均相對分子量分別為7.4 x105u和5.4 x105u,且主要含有葡萄糖、半乳糖、木糖及少量阿拉伯糖和甘露糖, 各單糖摩爾比分別為5.9 : 1.0 : 1.0 : 0.8:0.5 和 7.9:1.3:1.0:0.5:0.7。
學者羅傲雪等將金釵石斛粗多糖經DEAE纖維素柱和 Sephadex G-200凝膠滲透色 譜柱進行純化,分別得到DNP1-1,DNP2-1, DNP3-1, DNP4-2 四個多糖, 并通過凝膠色譜分析得出 DNP1-1、DNP2-1、DNP3-1、DNP4-2 的平均相對分子量分別為 136、27.7、11.8、11.4ku。
學者何鐵光等從 鐵皮石斛原球莖中分離得到灰色多糖DCPP3c-l,經化學方法分析, 發現DCPP3c-1 為均一組分, 相對分子質量為 72.4ku, 由甘露糖、 鼠李糖、 半乳糖醛酸、 葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖組成, 其分子物質的量之比為 1.1204:1.000:1.046:23.354:3.828:1.046。
單糖的連接點形式及糖苷鍵類型
有研究學者從金釵石斛中分離出果膠多糖 DNP-W5, 其主要成分為甘露糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、鼠李糖及半乳糖醛酸,其摩爾比為3.1:8.1:8.2:0.6:4.2:3.9,其半乳糖醛酸中有21%以甲酯形式存在,且乙酰基含量達到6.9%。
研究發現多糖DNP-W5以【雙糖-a- GalAp-(1 —2 ) - a-Rhap- 1f】為主體,其側鏈在 O-4、O-3 位分別為 Rhap和GalpA, 側鏈由半乳糖基、甘露糖基、葡糖基和木糖基組成。
學者楊虹等運用糖組成分析、甲基化分析及 NMR 等方法分析鐵皮石斛中提取的 DT2 和 DT3 兩種多糖, 發現 DT2 和 DT3主要由a-(1 —4)糖苷鍵-D-Glu縮合而成,兩者的差別主要在于支鏈的長短和連接位置的不盡相同。對鐵皮石斛粗多糖DOP進行了分離純化及UV、 IR分析,初步鑒定5個酸性糖均為含p-D-甘露糖 基的蛋白聚糖,其糖環構型為吡喃型。
學者陳云龍等從細莖石斛中提取分離得到8 種水溶性多糖。 對分離得到的主要多糖進行組成結構分析, 發現該8 種多糖都為均 一多糖: DMP1a- 1、 DMP1a-2、DMP2a-l、DMP3a-1、DMP4a-1、DMP5a-1、 DMP6a-1 和 DMP7a-1。 其中DMPla-1 的相對分子 質量為 28ku, 葡萄糖、甘露糖組成摩爾比為1:4.798, 分子中 1-3,1-4( 或1-2) ,1-6 連接的糖苷鍵數比為 8.75:23(59):1,紅外光譜數據顯示其為p-D-吡喃甘 露聚糖。
學者王世林等從鐵皮石斛中分離純化得到3 種多糖,確定它們為一類O-乙酰葡萄甘露聚糖,由幾個 p- (1—3)-甘露吡喃糖基和一個p-(1 —4) -D-吡 喃糖基重復構成主鏈,支鏈可能由 p-( 1—4) -葡萄 糖基和其他戊糖基組成,并連接在上鏈葡萄糖基的3 或 6 位 。
學者何鐵光等從鐵皮石斛原球莖粗多糖( DCPP) 分離純化得到灰色 多糖 DCPP3c-l。 其純度經比旋 光度法、柱層析、 紫外掃描檢測,組分和結構經薄層層析、高效液相色譜、紅外光譜及高碘酸鈉氧化等實驗分析,結果顯示分子中 1—6 殘基占14%,1—2 或 1—4 殘基占40.7%,1—3 鍵占45.3%。 紅外光譜顯示其具有多糖特征吸收峰,并存在a-吡喃糖苷鍵。 1.4 重復單位。
有資料表明將江西安福的寄生在紅豆杉上的石斛進行研究,發行其多糖經過 DEAE 陰離子纖維素柱和凝膠滲透色譜( 包括 Sephacryl S-200 和 Sephadex G-75/G-100) 得到多糖 HPS-1B23。 在過碘酸氧 化基礎上進行 smith 降解,甲基化分析和部分酸水解后,得到了 HPS-1B23 多糖的重復單位如圖1 所示。
石斛多糖的提取與加工工藝
國內外對于石斛多糖的研究中,石斛多糖的提取方法以水提醇沉法為主,還有酶法提取和超聲波 輔助提取等方法。
鐵皮石斛的水提醇沉法
水提醇沉法是多糖提取的經典方法,主要是利用多糖能溶于水不能溶于乙醇的特性,在眾多石斛多糖的研究中采用較為方便簡單的水提醇沉法。
學者羅傲雪等以苯酚-硫酸比色法測定的多糖含量為指標,優化了迭鞘石斛( D.denneanum) 多糖的提取工藝同。得到最佳提取工藝為:300mL水(1.000g石斛粉末) ,回流 3 次,每次 1.5h。 并通過實驗證明了加水量、回流時間、回流次數均對樣品多糖的提取率有顯著影響,其影響的程度依次為回流次數 >回流 時間 >加水量。
學者錢葉等盹采用紫外分光光度法測定多糖含量,結果表明影響石斛多糖含量的因素依次 為粉碎度 >提取次數 >加水量 >提取時間。綜合考 慮各因素,確定石斛中石斛多糖的最佳提取條件為: 將藥材粉碎至粗粉,加水 20 倍量,提取 4 次,每 次 8h。
學者熊麗萍等對水煎法提取石斛中的石斛多糖工藝進行了優選,確定石斛多糖的較佳提取工藝條件為:5.0g石斛粉末,用20倍重量的水,在50度的水浴中加熱提取3 次,每次 1h。 研究還得出以下結論,各因子對提取效果的影響大小順序是:溶劑用量 >提取 次數 >提取溫度 >提取時間;幾種石斛的多糖含量大小順序為:黃花石斛 >紫皮石斛 >水蘭石斛 >細莖石斛 >軟腳鐵皮 >紫皮蘭 >金釵石斛。
鐵皮石斛的酶法提取
傳統的水提醇沉法步驟繁多,大大影響了多糖的提取率,近年來,不少學者開始利用酶法來提取石斛多糖,利用酶水解細胞壁,促進多糖物質的溶出,進而以期提高其得率。
學者張萍等采用酶法測定鐵皮石斛中多糖的含量,最佳工藝條件為:酶解時間2h,酶解溫度40度,纖維素酶用量20% ,PH=6.0。實驗還與水煎法進行了比較,結果顯示酶法能提高多糖的提取率和多糖的含量。
學者尚喜雨分別以水提法和酶法提取鐵皮石斛中的石斛多糖,水提法在最佳條件下多糖的平均提取率為12.07%;酶法提取的最佳條件為:4%的酶量,在 40度水溫和pH為6的環境下酶解3h,多糖的提取率為26.49% ,比水提法提高了 119%。
超聲波輔助提取
利用超聲波能促進植物的多糖的溶出是近代相對流行的方法,有研究學者將其作為一種預處理的方法應用在石斛多糖的提取中。
學者羅傲雪等通過優選超聲波輔助熱回流法提取馬鞭石斛多糖。 結果顯示,最優工藝條件為:溫度 95度,時間16min,提取4次。采用此工藝,馬鞭石斛多糖提取率為( 18.64 ±0.396) % ,顯著高于傳統熱回流法的提取率。 并指出該工藝具有良好的精密度和穩定性,重復性好,適用于馬鞭石斛多糖的提取。(文:熊學敏)
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