五倍子單寧研究進展

1、五倍子單寧的主要研究進展摘 要：五倍子是中國的傳統(tǒng)中藥,其主要有效成分及含量最多的組分五倍子單寧(Chinese Gallotannins，CGTs)，近年來已成為天然產(chǎn)物領域的研究熱點之一，本文綜述CGTs的主要研究進展。關鍵詞:五倍子單寧、提取、生理活性引言五倍子是中國的特有中藥，具有斂肺降火、斂汗、止血等功效【1】。我國是五倍子的主要生產(chǎn)國家，不僅產(chǎn)量大，而且品質(zhì)高，占世界總產(chǎn)量95%左右【2】。 五倍子中的主要有效成分為鞣質(zhì)，鞣質(zhì)又稱單寧，單寧又名鞣酸、單寧酸。五倍子單寧在國際上稱為中國單寧, 我國五倍子單寧屬于水解類單寧【3】，是沒食子單寧的代表，在五倍子中含量高達 60%80%，是

2、由沒食子酸、雙棓酸與葡萄糖結合以苷或酯的形式形成的復雜混合物，此類單寧的糖或多元醇部分的羥基全部或部分地被酚酸所酯化,結構中具有酯鍵或酯式苷鍵。研究證明:五倍子單寧是由8個組分所組成的一種混合物。所有組分的化學結構都是以1,2,3,4,5,6-五-O-棓酰-D-葡萄糖為“核心”,在2,3,4-位上有更多的沒食子?；钥s酚酸的形式相連接形成的。五倍子單寧混合物是由512-O-沒食子酰葡萄糖組成的。最多的組分是7 9- 0-沒食子酰葡萄糖。每個葡萄糖基平均連有8.3個沒食子酰基。中國藥典上稱為單寧酸，是最早在化學結構上受到詳細研究的單寧之一。五倍子單寧易溶于水、乙醇、丙酮等極性溶劑；不溶于氯仿、乙

3、醚等非極性溶劑。因其具有多酚羥基的結構賦予了它一系列獨特的化學特性和生理活性，如與蛋白質(zhì)、多糖、生物堿、微生物、酶、金屬離子反應，還有抗氧化性、抑菌性【4】、抗腫瘤等。目前在食品加工、果蔬加工、貯藏、醫(yī)藥和水處理等方面的應用已取得重要突破，近年來它在化妝品生產(chǎn)中也嶄露頭角，如應用在延緩衰老、收斂、防曬、美白、抗皺、保濕等方面。應用前景極其廣闊【5】，現(xiàn)已成為世界各國的研究熱點。本文綜述了五倍子單寧（CGTs）所涉及到的提取及主要生理活性等的研究進展。1、 提取單寧屬于強極性的有機化合物,通常使用水-低級醇、水-丙酮等較強的溶劑進行提取,工業(yè)上常選用水作為提取溶劑。丙酮水溶液是常見的單寧提取溶劑

4、,其特點是對單寧的溶解能力強,能夠破壞植物體內(nèi)鞣質(zhì)-蛋白質(zhì)的連接鍵,使得單寧大量浸出,而且丙酮也易于從浸提液中回收得到單寧的水溶液。Chavan U D等【6】探討了不同溶劑對單寧提取率的影響,發(fā)現(xiàn)70%酸性丙酮的提取率最高。甲醇-水也是良好的溶劑且可以避免單寧被氧化。單寧在提取時應避免使用鐵、銅、鋁等金屬容器,同時溫度控制在50以下。五倍子單寧提取方法包括水浸提法、超聲波輔助提取【7】、微波提取、加壓提取和超臨界CO2萃取法【8】。1.1 浸漬法 浸漬法是采用各種溶劑將有效成分提取出來【9】。柳世萍等【10】采用水溫浸漬法從五倍子中提取單寧酸。將五倍子粉末水浴浸提，合并濾液，沉降，取上清液，

5、濃縮，干燥，提取率在50 %左右。帥益武等【11】采用溶劑浸提法提取，向五倍子粉末中加入溶劑，水浴浸提得粗提液，加乙酸乙酯，水浴 30 min，靜置分層，蒸發(fā)干燥，得鞣質(zhì)粉末，測得純度為 89.15 %，得率也較高。 水溫浸法不但節(jié)省能源而且操作方便，但由于五倍子中含有水溶性的樹脂、蛋白質(zhì)、淀粉，經(jīng)水浸泡后發(fā)軟易爛，高溫時更甚，所以直接用水提取所獲得的單寧含量較低，必須選擇合適的影響因子如破碎粒度、溶劑、提取溫度、提取時間等，以保證獲得較高的抽出率。另外，提取時間較長，不適合工業(yè)化大生產(chǎn)。1.2 超聲輔助法 超聲波輔助提取法在天然產(chǎn)物成分尤其是熱敏性成分的提取中發(fā)揮著日益重要的作用，超聲波提取

6、是利用超聲波的“空化效應”、“機械效應”和“熱效應”，加強胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴散和溶解，從而加速有效成分的浸出，可以縮短提取時間，提高其提取效率。具有操作簡單、提取溫度低、提取率高等優(yōu)點，但是超聲波輔助提取的工藝會受到多種因素的綜合影響【12】。張宗和等【13】采用響應面法對液固比、超聲作用時間、超聲功率等條件進行優(yōu)化，得到單寧酸最佳超聲波輔助提取條件為:5 g五倍子粉末,液固比381(mL:g)，超聲波提取時間32 min，超聲波功率250W,在此條件下單寧酸提取得率為 66.0%,為大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)提供理論和實際指導。姜創(chuàng)等【14】采用超聲輔助法提取五倍子中的單寧酸. 向五倍子粉末中加入乙醇溶

7、液，以二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗設計優(yōu)化了單寧酸的提取工藝,在不同的超聲溫度、超聲時間下浸提，靜置、抽濾，將濾液濃縮、干燥得單寧酸.結果表明,最佳提取工藝條件為:液料比10.97g/g,超聲浸提溫度55.44,超聲浸提時間25.63min.在最佳工藝條件下,單寧酸的得率最高可達到85.2%。劉林等【15】進行了超聲波強化提取五倍子單寧酸的工藝研究,并通過對正交實驗結果的回歸分析,優(yōu)化了單寧酸提取工藝. 得出超聲波輔助提取五倍子單寧的最佳工藝條件為:液料質(zhì)量比37.1:1,提取時間57 min,超聲功率842W,提取溫度27.4.在優(yōu)化超聲提取工藝條件下,單寧酸的提取率達到93.5,比常規(guī)提取率提

8、高了28.4.采用超聲輔助提取單寧酸工藝與傳統(tǒng)的溶劑浸提相比，具有提取時間短、能耗低、提取率高等優(yōu)點，容易實現(xiàn)工業(yè)大量生產(chǎn)，值得推廣，可為工業(yè)提取單寧提供參考，為其進一步開發(fā)利用提供依據(jù)。1.3微波提取微波提取法的原理是微射線輻射于溶劑并透過細胞壁到達細胞內(nèi)部，由于溶劑及細胞液吸收微波能，細胞內(nèi)部溫度升高，壓力增大，當壓力超過細胞壁的承受能力時，細胞壁破裂，位于細胞內(nèi)部的有效成份從細胞中釋放出來，傳遞轉(zhuǎn)移到溶劑周圍被溶劑溶解。此法提取時間短，提取率高，是強化固液提取過程頗具發(fā)展?jié)摿Φ囊豁椥滦洼o助提取技術。姜寧等人【7】利用正交試驗，進行了3因素4水平試驗設計微波輔助提取五倍子中單寧酸的研究,結

9、果表明,在料液比1:30,微波功率中高火,提取時間4min條件下,單寧酸得率達到61.49%以上。秦清等【16】通過考察液固比、微波提取時間、提取溫度單因素試驗及響應面法對微波輔助提取五倍子單寧的工藝條件進行優(yōu)化，得到微波輔助提取五倍子單寧酸的最佳工藝條件為：五倍子粉末10 g，微波功率600W，液固比32:1(mL:g)，提取時間7 min，提取溫度62,單寧酸提取得率為65.13。近年來研究表明，與常規(guī)溶劑浸提相比，微波輔助提取在天然產(chǎn)物成分尤其是熱敏性成分的提取中具有操作簡單、提取時間短、選擇性高、對生物活性物質(zhì)的破壞性小等優(yōu)點,已日漸受到國內(nèi)外學者的重視。然而，采用微波輔助技術提取五倍

10、子中單寧酸的相關報道仍較少，以上研究均可為大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)提供理論和實踐指導。1.4加壓提取法 加壓溶劑提取是在溫度為50200 和壓力為10132016 MPa下，采用常規(guī)溶劑對固體或半固體樣品進行萃取的處理技術。五倍子中單寧在水中溶解度大,尤以在1：1的丙酮水溶液中最大。工業(yè)級單寧往往以水為溶劑在4070進行浸泡提取，溫度低提取率低；溫度高提取率高，但其中的淀粉等水溶性物質(zhì)高溫時易發(fā)軟易爛也被提取出，其一級品的純度也只有7880；提取過程長，造成單寧氧化，顏色加深。因此需探索一種提取工藝解決如下問題：(1)提取時間短且提取率高，既可防止氧化，又可減少淀粉等水溶性雜質(zhì)也被提??；(2)用水量少，

11、既可減少污水處理量，又可減少能耗。申明樂【17】采用加壓法提取單寧,以水為溶劑在適當溫度加壓提取,有效的解決了上述問題。他將五倍子碎片裝于銅制耐壓容器中，以加壓計量泵用水循環(huán)提取其中的單寧,考察水浴溫度、破碎粒度、溶劑比例、時間等對提取率的影響，得到最佳工藝條件：破碎粒度為35 mm時，以5倍于五倍子的水(五倍子水質(zhì)量比=15)對五倍子連續(xù)加壓循環(huán)提取，溫度60 ,100 min 內(nèi)提取效率高達 99 %.加壓強制循環(huán)提取，提取效率高;工藝流程短，設備投資少；全密閉操作，防止空氣氧化單寧，產(chǎn)品顏色淺；用水量小，后期濃縮處理能耗小，污染易治理。1.5 超臨界 CO2萃取法 超臨界 CO2萃取法是

12、用超臨界流體代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機溶媒進行萃取分離的新技術。姜萍等【8】采用超臨界 CO2萃取單寧酸。將五倍子原料裝入萃取罐,通CO2，通過研究對影響萃取的壓力、溫度、時間及夾帶劑和CO2等因素的實驗，連續(xù)萃取，分離，過濾，得出了優(yōu)選的超臨界 CO2萃取條件:萃取溫度為 44、壓力為 25MPa、夾帶劑為乙酸乙酯，萃取時間120min得率為 57.83%，經(jīng)測定，萃取得到的單寧酸含量大于 96%。此法提取率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、節(jié)省熱能、無毒無害、操作溫度低，特別適用于那些對熱敏感性強、容易氧化分解破壞的成分的提取，能較好地保證有效成分不發(fā)生變化，能夠?qū)⑺崛〉某煞痔崛⊥耆?，從而大大提高產(chǎn)品收率和資源的利用

13、率，為制備高純度單寧酸提供了一條新的途徑，但是設備要求高，設備價格昂貴，成本大。2、生理活性單寧特殊的化學結構和化學特性賦予了單寧特有的生理活性，近年來五倍子單寧已成為國內(nèi)外的研究熱點。2.1 收斂作用五倍子中的鞣質(zhì)以及水解成分沒食子酸等對蛋白質(zhì)有沉淀作用。皮膚、黏膜、潰瘍與之接觸后, 組織蛋白質(zhì)即被凝固,形成一層被膜。同時小血管也被壓迫收縮, 血液凝結, 產(chǎn)生止血功效。鞣酸的收斂作用使腺細胞的蛋白質(zhì)凝固引起分泌抑制, 可使黏膜干燥。神經(jīng)末梢蛋白質(zhì)的沉淀可產(chǎn)生微弱的局部麻醉作用。因此, 本藥應用后可促使創(chuàng)面結痂, 保護創(chuàng)面, 避免外界刺激, 減少疼痛及體液喪失。五倍子單寧還可以與若干金屬、生物

14、堿或苷類形成不溶解化合物, 因此可以作消毒劑。此外, 五倍子的收斂作用因為減少胃腸蠕動可止瀉?，F(xiàn)代研究表明收斂性是單寧多種生理活性的基礎。Migamoto 分析了單寧的結構及其抗腫瘤作用之間的關系,發(fā)現(xiàn)含?；疃嗟慕Y構具有最強的抗腫瘤活性, 而單寧的收斂作用也主要取決于單寧分子中的?；臄?shù)量。?；瑫r起到提供氫鍵和疏水鍵的作用。表明單寧的活性與其收斂性密切相關。22抑菌作用單寧的低聚體既能結合蛋白質(zhì)形成氫鍵，又可以進入微生物的敏感部位從而對微生物有抑制作用。李軍紅等【18】研究了五倍子水提物對枯草芽孢桿菌和大腸桿菌的抑制作用，結果表明五倍子提取物對兩種菌均產(chǎn)生抑制作用。Fang等【19】研究發(fā)

15、現(xiàn)五倍子乙酸乙酯提取物具有很好的抗細菌作用，明顯強于山梨酸鉀和苯甲酸鈉，但沒有明顯的抗真菌作用。江凱【20】發(fā)現(xiàn)五倍子單寧對食品腐敗菌有抑制作用，并且對綠膿假單胞菌的效果最好。而張雅麗等【21】進一步研究了五倍子單寧對6種常見食品腐敗菌和致病菌（大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、單增李斯特菌、枯草芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌）的抑菌作用，發(fā)現(xiàn)五倍子單寧對各測試菌都有良好的抑制作用，且對大腸桿菌效果最好。這些研究都表明五倍子單寧具有很好地抑菌作用，同時也為五倍子的深入利用和新型天然抑菌劑的開發(fā)提供依據(jù)。2.3防齲齒現(xiàn)代齲病病因?qū)W研究認為牙菌斑是齲病發(fā)生的始動因子。當牙菌斑內(nèi)致齲菌比例異常增高，而

16、非致齲菌比例異常減少時，牙菌斑就可由非致齲性菌斑向致齲性菌斑轉(zhuǎn)化，因此抑制和殺滅致齲菌對預防齲齒具有相當重要的作用.五倍子對牙周細菌有很強的抑制作用，作為天然植物提取物的五倍子單寧可以有效地抑制牙周可疑菌蛋白水解酶和糖苷酶活性，阻礙細菌生長從而減緩牙菌斑的形成。動物實驗【22】表明，五倍子單寧可明顯降低動物模型中的齲齒記分和齲損嚴重程度，可作為防齲齒藥物來開發(fā)研究。王靜等【23】在研究五倍子對人牙周膜細胞的保護作用時發(fā)現(xiàn)，五倍子水提物對內(nèi)毒素(LPS)抑制人牙周膜細胞(PDLC)活性和堿性磷酸酶(ALP)活性、超微結構損傷、牙骨質(zhì)片表面附著減少具有拮抗作用，并且該作用與五倍子水提取物濃度有一定

17、的量效關系，隨五倍子水提物濃度的增加而增加，到 10g/mL時達到峰值，從而說明五倍子水提物對 PDLC 具有一定的保護作用。2.4抗病毒作用有實驗表明五倍子煎劑對接種于雞胚的流感甲型PR3株病毒有抑制作用，該作用可能與五倍子中的鞣質(zhì)成分有關。另外，Nishizawa【24】報道了五倍子單寧具有很強的抗HIV活性,能減少HIV抗原的表達,抑制HIV-1和HIV-4細胞的結合,濃度為100ug/ mL時HIV逆轉(zhuǎn)錄酶的抑制活性為7±8%。2.5清除自由基和抗氧化為了有效預防自由基、活性氧對機體的損傷，維持正常的生命活動，如何開發(fā)利用體外抗氧化劑調(diào)節(jié)體內(nèi)代謝、預防疾病、延緩衰老等成為研究

18、的熱點【25】。五倍子中單寧以及水解成分沒食子酸等具有較多鄰位酚羥基的結構，通過作為氫供體釋放出氫與環(huán)境中的自由基結合終止自由基引發(fā)的鏈鎖反應。從而阻止氧化過程的繼續(xù)傳遞和進行，因此在生物體內(nèi)具有較強的清除超氧自由基的作用，從而產(chǎn)生了抗衰老的作用。同時由于自由基被清除，對自由基誘發(fā)的生物大分子損傷起到保護，維護細胞膜的流動和蛋白質(zhì)的構象，防止輻射誘發(fā)DNA斷裂。最近的研究已發(fā)現(xiàn)，五倍子單寧對細胞的抗氧化作用十分明顯。于敏等【26】采用電子自旋共振(ESR)和自旋捕集技術研究了不同濃度的五倍子水、醇提取物對DPPH自由基的清除作用，結果顯示五倍子兩種提取物均具有良好的清除 DPPH 自由基的作用

19、從而證明了五倍子中多酚類物質(zhì)具有較強的抗氧化活性。關于五倍子單寧抗氧化活性最詳細報道來自FangTian等【19】的工作，他們研究了五倍子單寧在4種不同極性溶劑中的抗氧化活性。使用DPPH，F(xiàn)RAP，-胡蘿卜素亞油酸體系及羥自由基清除法4種方法來綜合評價各提取物的抗氧化能力；在4種抗氧化體系中，五倍子的乙醚、乙酸乙酯、乙醇及水的提取物均表現(xiàn)出了很強的抗氧化活性，且隨著提取物極性的增強，抗氧化活性呈下降趨勢。五倍子提取物中起抗氧化作用的主要活性成分是單寧類化合物，各提取物在4種不同體系中的抗氧化能力與單寧含量呈明量效關系。2.6其他單寧還具有不同程度的抗過敏、降血脂、降血糖、抗炎、抗血栓、等多種

20、生物活性。秦緒軍等【27】報道了單寧的抗輻射功效,輻射損傷的主要機制是活性氧損傷,而單寧對于輻射引起的氧化損傷有較好的防護作用,實驗設置輻射損傷模型組和單寧的給藥組,采用不同濃度的單寧連續(xù)灌胃小鼠兩天后,進行射線照射,動物處死后測量血常規(guī)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)與單純的輻射組相比,血液中的白細胞、紅細胞、血小板均有顯著升高,并呈量效關系;MDA顯著降低,SOD顯著升高,量效關系明顯。心腦血管疾病是人類健康的殺手,位于我國死亡原因的前兩位。血液流變性降低是引發(fā)心腦血管疾病的重要因素,單寧的活血化瘀作用意味著其可能具有改善血液流變性的生理功效，從而發(fā)揮降血脂的作用。姚思宇等【2

21、8】以預防性高脂血癥研究了鞣質(zhì)對大鼠血脂水平的影響,56.4、28.2、14.1mg./kg.BW高、中、低三個劑量的鞣質(zhì)連續(xù)灌胃35d,并于第15d和第36d時分別采血測定血清TC、TG、HDL-C的含量,研究結果表明鞣質(zhì)能顯著降低大鼠血清總膽固醇、甘油三酯的含量,對升高高密度脂蛋白膽固醇水平也有一定的作用。3結語五倍子是我國的傳統(tǒng)特產(chǎn)，因其資源豐富，分布廣，產(chǎn)量大,價格低廉，毒性小等特點，隨著社會的發(fā)展和科技的不斷創(chuàng)新，以五倍子為原料的產(chǎn)品將廣泛應用于各個領域。而作為五倍子的主要成分五倍子單寧具有很強的生理功效,具有廣闊的開發(fā)潛力。對于五倍子單寧提取方法的研究，新型的提取方法使提取率有所提

22、高，但是對于產(chǎn)品的生產(chǎn)，既要考慮提取效率，又要考慮費用問題，因而，對于提取方法的改進更趨向于操作簡單，得率高，而又適合大量生產(chǎn)。生理活性的研究主要集中在抑菌性、清除自由基和抗氧化、抗病毒等方面。很多食品常見菌對于傳統(tǒng)抗生素容易產(chǎn)生耐藥性,而傳統(tǒng)合成防腐劑對人體細胞又有一定的損害作用,因此,五倍子單寧作為天然抗菌劑和防腐劑的開發(fā)和利用具有實際的生產(chǎn)意義。近年來五倍子單寧被發(fā)現(xiàn)有很強的抑制HIV-Rt活性, 很有可能發(fā)展成為抗艾滋病藥物【29】?？傊?，五倍子單寧作為一種天然活性物質(zhì)，應用前景很廣闊。參考文獻：【1】 國家藥典委員會編. 中華人民共和國藥典2010年版1部M.北京：中國醫(yī)藥科技出版社

23、,2010:62.【2】 李志國，楊文云，夏定久. 中國五倍子研究現(xiàn)狀J. 林業(yè)科學研究,2003,16（6）:760767.【3】 M Santappa，R V Sundara.Vegetable tannins-A reviewJ.J Scient Ind Res,198，27(4):705718.【4】 胡同樂，王樹桐，劉曉蕓，等五倍子對致病疫霉抑制作用活性成分研究J安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，28(12)：6265-6266，6370【5】 李丙菊五倍子單寧及其利用J陜西林業(yè)科技，1989(8)：3437【6】 (Chavan U D.Shahidi F.Naczk M. Extracti

24、on of condensed tannins from beach pea (Lathyrus maritimus L.) as affected by different solvents 2001(04):509512).【7】 姜寧，劉曉鵬，等.超聲輔助提取五倍子中單寧酸的研究J.安徽農(nóng)業(yè)科技，2007， 35(27):86758679.【8】 姜萍，黃娟，李春福 .超臨界CO2萃取單寧酸的研究J.林產(chǎn)化工通訊，2005， 39(6):1719.【9】 李紅然,付大友.五倍子中有效成分提取方法研究進展J.廣東化工,2010,37(10):71,79.【10】 柳世萍，李毅 .五倍子提取

25、單寧酸的工藝研究J河北化工，2007，30(10)：44-45.【11】 帥益武,尤玉如,袁海娜.五倍子中鞣質(zhì)的提取、分離純化研究J.食品科技,2007,(6)：125-128【12】 張亮亮，徐曼,汪詠梅,等.響應面優(yōu)化化香樹果序中鞣花酸超聲波提取的研究J.林產(chǎn)化學與工業(yè)，2011.31(2):1924【13】 張宗和,閔凡芹,秦清等.超聲波輔助提取五倍子單寧酸的響應面優(yōu)化實驗J.生物質(zhì)化學工程,2012,46(6):12-16.【14】 姜創(chuàng),吳桐,劉海軍超聲輔助法提取五倍子中單寧酸的工藝研究J食品與發(fā)酵科技，2009,45(2):11-13.【15】 劉林,鄧自西.超聲波提取五倍子單寧酸

26、的研究J.精細化工中間體,2012,42(4):58-60,65.【16】 秦清,閔凡芹,徐浩等.響應面法優(yōu)化微波輔助提取五倍子單寧工藝研究J.林產(chǎn)化學與工業(yè),2012,32(6):84-88.【17】 申明樂.五倍子加壓提取單寧的工藝研究J山東化工，2007，36 (12)：11-13【18】 李軍紅，田勝尼，方曉光，等. 5種常見中草藥的抑菌性研究J. 生物技術通報，2006（增刊 ）：395-399.【19】 Tian F，Li B，Ji BP、et al. Antioxidant and antimicrobial activities of consecutive extracts from Galla chinensis：The polarity affects the bioactivitiesJ. Food Chemistry，2009，113（1）：173-179【20】 江凱. 五倍子單寧提取純化和抗突變作用研究D. 西安：陜西師范大學，2011.【21】 張雅麗,李建科,劉柳等.五倍子單寧對常見食品腐敗菌和致病菌抑制作用研究J.食品工業(yè)科技,2013,34(18):141-143.【22】 張爽，倪偉嘉，張瑩，等五倍子牙周緩釋凝膠對Beagle犬實驗性牙周炎療效的觀察牙體牙髓牙周病學雜志，2010，20(7)：272276【23】 王靜，唐榮銀，王