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1、人参炮制过程中化学成分变化及机制研究人参炮制过程中化学成分变化及机制研究摘耍人参作为一种临床常用中药，在国内外具有极高的知名 度。近年来，有关人参的研究覆盖医学、药学、生物、食品等多个领 域，取得了丰硕的成果。人参中主耍含有皂营类、挥发油、糖类、氨 基酸、多肽、无机元素等成分，每种成分都具有广泛的生理活性，是 人参具有治疗作用的物质基础。人参经过加工炮制后，所含有效成分 发生复杂的变化，同时伴有新的物质生成。该文旨在对人参炮制前后 的化学成分研究现状进行综述，并以此为例探讨中药炮制研究的思路 方法及未来的发展方向。关键词人参;炮制机制；化学成分；生晒参；红参人参是五加科植物人参Panax gi
2、nseng C. A. Mey.的干燥根,味甘、微苦、微温,归脾、肺、心、肾经l, 首载于神农本草经，列为上品，有“补五脏、安精神”的功效。 中医认为人参可以大补元气、安神益智，用于体虚欲脱、肢冷脉微等。 药理学研究表明，人参具有提高机体免疫力、抗肿瘤、降压等作用 2-6o人参中含有多种化学成分，包括皂昔类、挥发性 成分、糖类、氨基酸和多肽、微量元素及其他等成分，这些成分是人 参具有多种功效的物质基础。人参常炮制后使用，药典收录的品种有 生晒参和红参。生晒参又称白参，形态上人参的原型保持不变，药性 较温和；红参是鲜人参经过蒸制加工而成，颜色由白变红，能大补元 气、复脉固脱、益气摄血，是阴盛阳虚
3、者的首选补品。传统认为人参 炮制的主要目的是为了便于保存。鲜人参中含有多种水解酶，在水的 作用下将皂营类成分水解，从而使人参失去原有的作用 7o人参炮制成红参后不但能使水分减少，还可以杀灭 酶的活性，起到“杀酶保昔”的作用sup8/sup。近年研究发现， 人参加工炮制成红参过程中，多种成分发生复杂的化学变化，而这是 其临床功效改变的基础。本文对近年来人参炮制前后的化学变化及机 制研究进行综述，并探讨中药炮制研究的思路方法与未来的发展方向。 1人参的炮制工艺历史及研究现状人参的加工可追溯到汉代，此后，人参的炮制工艺经历了南北朝“去四边芦头并黑者”，唐“切 焙法”，宋“制炭、焙、微炒”，元“蜜制法
4、”，明“湿纸裹煨、盐 炒、酒浸”，清“五灵脂制、川乌制”等炮制方法9o 现代人参加工炮制方法主要有晒干和蒸制。生晒参是以鲜人参为原料，最初的加工方法为净制后在FI光下晒至干燥，现在则利用设 备将洁净后的人参以40-50 C晒干或烘干。早期的生晒参干燥后用 硫磺熏蒸，以起到杀山防腐的作用。熏后的人参色泽洁口、晶貌优良， 但是后期发现，硫磺熏蒸会明显减少生晒参内人参皂甘含量，丨I感差， 味酸sup10,且研究显示残留的硫化物对人体有毒害作用 ll-12,因此硫熏的方法现已被明确禁止使用。红参最早见于明代陈嘉谟本草蒙筌，后随着辽东女真族入关，东北 人参及其特有的保存方法也进入关内，蒸制法逐渐成为人参
5、的主要炮 制方法。建国后，国内多位专家针对红参的蒸制工艺进行研究，初步 建立了红参蒸制的工艺规程。随着科技的进步，国内外很多研究者开 发出了新的人参加工保存技术。例如利用低温冷冻干燥技术加工成的 “活性参”，能够最大限度地保存有效成分，便于食用和加利用 膨化工艺技术对生晒参、红参进行加工，能大大提高人参中有效成分 溶出效率13等。新技术的开发应用，将是今后人参炮 制研究的重点和热点。2人参炮制过程成分变化及机制研究2. 1皂晉类 2. 1. 1人参炮制前后皂苛类成分差异皂背类成分 是人参中最主要的有效成分，现阶段共分离鉴定出80多种人参皂背。 按照糖苗基骨架及环数不同可以将其分为2组，即四环达
6、玛烷型和五 环齐墩果酸型，其中达玛烷型乂分为原人参二醇型和原人参三醇型2 种。临床研究显示，人参皂甘具有抗疲劳、增加免疫力、抗休克、镇 静安神以及抑制癌细胞14-16等作用。由于人参皂背并 不稳定，所以炮制会使人参皂晉类成分发生变化。Li等 17利用大孔吸附树脂对几种不同的人参制品进行了分 离纯化，发现其人参皂晉含量及种类有明显不同。Chu C等 18利用UPLC-Q-TOF-MS分别对生晒参、红参进行了定 性分析，分别鉴定出55和53个化合物，各自有其显著的特点。现阶 段已知的生晒参特有皂苛有4种，分别为丙二酸单酰基-人参皂苗Rbl, i人j二酸单酰基-人参皂廿Rb2,丙二酸单酰基-人参皂甘
7、Rc,丙二酸单 酰基-人参皂甘Rd；红参特有皂苛有16种，分别为20 (R) -人参皂 Rg3,人参皂昔Rg5,人参皂昔Rg6, 20 (R) -人参皂昔Rhl, 20(S) -人参皂背Rhl, 20 (S)-人参皂背Rh2,人参皂背Rh4,人 参皂苗Rf2,人参皂背Rkl,人参皂廿Rk2,人参皂背Rk3,人参皂薈 F4,人参皂昔Rs4,人参皂昔Rs5,人参皂昔Rs6,人参皂昔Rs7。 2.1.2人参炮制过程中皂廿类成分变化及其机制 生晒参中存在天然 的20-CS)-原人参二醇型皂甘,C-3位结合有丙二酸单酰基(malonyl ), 即 malonyl-ginsenoside-Rbl, -Rb
8、2, -Rc, -Rd。丙二酸单酰基在加 热过程中很容易水解，因此红参中不存在这种成分19o 经过炮制后，红参含有的人参皂甘种类和相对含量要多于生晒参，但 共有成分含量差异不大。经过多年的研究积累，总结出人参加工蒸制 成红参过程中主要发生以下儿种化学反应。天然的内二酸单酰基人参皂苛酯键水解反应。例如鲜人参中malonyl-ginsenoside-Rbl, -Rb2, -Rc, -Rd经过蒸制加热，其C-20位的糖昔键断裂，轻基位阻 减小,得到 20- (S) -ginsenoside-Rg3 和 20 (R) -ginsenoside-Rg3 的混合物20o之后由于加热继续，牛:成的混合物会再
9、 发生结构上的改变，生成史多种类的红参特有的人参皂昔。天然原皂廿脱竣反应。例如C-20位上的糖链全部脱掉，C-3位糖链末端被水解，二醇型电背 Rbl, Rb2, Rc, Rd都可能生成红参特有的Rh2,在蒸制干燥过程中可 使人参皂苗Re转变为Rg2。PARK Hyun-sun从鲜人参中分离出 malonyl-ginsenoside-Rbl, malonyl-ginsenoside-Rb2 等皂廿，通 过模拟红参的加丁炮制试验，发现在75 C烘干过程中， malonyl-ginsenoside-Rb2 脱竣转化为 acetyl-ginsenoside-Rb2,即 ginsenoside-Rsl
10、(图 1)21。Bai-Shen Sun 等对人参和红参的19个成分进行了 HPLC-ELSD对比，证实了这一反应机制 22o达玛烷型人参皂苗C-20糖苗键水解反应和异构化反应。例如人参皂苗Rc,在蒸制的过程中，由于有水和热量 的参与，脱去C-20位葡萄糖，水解掉C-3位末端鼠李糖，生成人参 皂苛Rh2 (图2),同时C-20位的原S-构型转变为R-构型，C-20位转变为R-构型后，生成人参皂苗Re2o齐墩果酸型人参皂甘酯晉键水解反应。刘宏群23对齐墩果酸型人参皂廿进行 研究后发现，齐墩果酸型人参皂昔ginsenoside-Ro的含量为鲜人参 生晒参红参。同时其在红参中发现相对分子质量为794
11、的齐墩果酸 型皂苛，因此他推测该人参皂廿可能由ginsenoside-Ro酉旨廿键水解 掉1分子单糖生成，从而使ginsenoside-Ro的含量明显减少。但是 该反应机制是否成立并未经过相关验证，在此仅提供参考。 人 参皂甘种类的变化在临床上表现为其药效的变化。Ki Sung KANG等 24 把生晒参和红参清除自由基能力做了实验对比，发 现红参效果优于生晒参。从化学结构来看，红参特有皂甘仅含有1 2个糖基，具有适宜的肠吸收极性，这说明它们更易进入体内发挥作 用，因此笔者推测生晒参与红参在临床疗效上的差异与这个特性相关。 一般说来，结构中糖基越多，极性越强，肠吸收越差sup 25 , 而在人
12、参加工炮制成红参的过程中，人参皂苛转化成极性适中的少糖 基皂昔，可以显著提高其吸收性，增强生物利用度26, 这也从另一个角度揭示人参炮制的机制。2.2挥发性成分人参含有挥发性成分，以B-榄香烯和人参块醇为代表。人参挥发油 少量使用有兴奋作用，适量有镇静作用，而大剂量则有麻痹神经作用 27o药理学研究表明，人参挥发油中某些成分对金黄 色葡萄球菌、放线菌、幽门螺杆菌等常见菌种均有一定的抑制作用 28-30o人参挥发油中还有抗肿瘤作用，例如0-榄香 烯不仅有人参的特异香气，药理试验证明其对肉瘤180、艾氏腹水癌 细胞有较强的抑制作用；而人参块醇则可以诱导细胞凋亡，因此人参 挥发性成分被认为是人参抗癌
13、的有效成分之一 31-33 o 炮制使人参中挥发性成分含量和种类发生明显变化。鲜人参和红参总 挥发油含量有显著差异34；鲜人参炮制成红参后，挥 发油成分从52种变为26种，有34种成分损失，但是倍半菇类成分 损失较少，并且有6种特有成分生成35o Abd El-Aty A M等36利用SFSI-GC-MS对鲜人参、生晒参和红参的挥 发性成分进行了研究，鉴定了 47种化合物，鲜人参含有其中13种， 生晒参含有其中23种，而红参含有26种。鲜人参、生晒参和红参中含有人参块醇和人参环氧块醇，除此之外，红参中还含有人参块二醇 和人参块三醇，是其特征产物。鲜人参中含有的人参环氧块醇的氧环 在炮制过程中由
14、于蒸气加热而发生水解，开环形成人参烘三醇。因此 人参炊二醇和人参块三醇是炮制过程中生成的次级产物 37-38o2.3糖类人参中的糖类物质占人参干重的80%,大部分为淀粉，其余为多糖、低聚糖、还原糖、单糖等 39-40o糖类也是人参的主要有效成分之一，具有增强 抵抗力、抗衰老、抗氧化、抗癌等41-45作用。鲜人参加T成红参过程中，人参中的糖受热、酶和酸等条件影响，均会 发生不同程度的水解，而生晒参因为水分的流失，其糖类含量高于红 参46o人参炮制后多糖含量由鲜人参的51. 32%减少到 红参的33. 18%47,而低聚糖和还原糖则有不同程度的 增加(图3)。人参皂昔在酶和酸等条件下也会水解成廿元和还原糖 及低聚糖，可使还原糖和低聚糖含量增加。人参炮制成红参的过程中会发生美拉德(Maillard)反应，因此蒸制后变成红色。李向 高等48率先对其进行了研究，阐明了其反应机制。人 参中的麦芽糖和氨基酸发生美拉徳反应，生成美拉徳化合物，进一步 形成4-0- a -D-葡萄糖基-1-去氧-2, 3-二酮基糖，2-酮基与C6-0H 脱水缩合环化，形成糖昔B,进一步水解，脱去葡萄糖，重排成麦芽 酚49o麦芽酚及其葡萄糖廿是红参特有成分。人参蒸 制的温度对麦芽酚的形成影响最为重要sup50 o2. 4氨基酸和多肽人参中含有多种氨基酸，以必需氨基酸为主。鲜人参与红参所含氨基酸种
