人参中总皂苷提取工艺研究

李 伟

（黄冈职业技术学院 生物与农业学院，湖北 黄冈 438002）

人参（Panax ginseng C. A. Mey），亦名黄参、血参。为五加科植物的干燥根和根茎。人参素有百草之王的美誉，是我国重要的名贵中药材之一，秦汉时代的《神农本草经》将人参列为药中极品，有“人参主补五脏，明目益智，久服轻身延年”之功效，历代中医对人参的功效都非常推崇，《神农本草经》是现存最早的中药学专著，记载着中国4000年前就已经形成的人参药用的精髓：“人参，味甘微寒，主补五脏，安精神，定魂魄，止惊悸，除邪气，明目，开心益智。久服，轻身延年。”

人参的化学成分极为复杂，随着医药分离纯化技术的不断发展，我国科研人员已经从人参中分离出来39种人参单体皂苷。

1 人参植物学特征及其药用价值和有效成分

人参为多年生宿根草本，人参主根高30~60厘米，肥厚，肉质，黄白色，圆柱形或纺锤形，下面稍有分枝；根状茎（芦头）短，直立，人参茎直立，圆柱形，不分枝；一年生植株茎顶只有一叶，叶具三小叶，俗名“三花”。人参复叶掌状，小叶3~5片，中间3片近等大，有小叶柄；小叶片椭圆形或微呈倒卵形，长4~15厘米，宽2~6.5厘米，先端渐尖，基部楔形，边缘有细锯齿，上面脉上散生少数刚毛，下面无毛，最下1对小叶甚小，无小叶柄。

《中国药典》（2020年版一部）记载，人参功能与主治包括了：大补元气，复脉固脱，补脾益肺，生津养血，安神益智。用于体虚欲脱，肢冷脉微，脾虚食少，肺虚喘咳，津伤口渴，内热消渴，气血亏虚，久病虚羸，惊悸失眠，阳痿宫冷[1]。

研究表明，人参的有效成分主要包括了多种皂苷类，包括了人参皂甙(Gi-nsenoside)Ro、Ra、Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Re、Rf、20-葡萄糖-Rf、Rg1、Rg2、Rg3及Rh等14种[2]。

2 人参皂苷研究现状分析

截止2021年12月31日，对中国知网进行检索，检索条件：(主题=人参皂苷提取，或者 题名=人参皂苷提取，或者v_subject=中英文扩展(人参皂苷提取,中英文对照)，或者 title=中英文扩展(人参皂苷提取,中英文对照)) (模糊匹配); 数据库：文献，跨库检索。

检索得到文献总数：563篇。具体分析如图1：

从图1可以看出，对于人参皂苷提取研究论文自1998年开始起步到2003年开始迎来第一波研究高峰，至2021年底经过了5个快速增长期，分别是2005年，2010年，2013年，2017年和2019年。可以预测未来对人参皂苷的研究将会持续增长。

图1 人参皂苷提取论文发表年度分布图

图2 主题分布共线矩阵分析图

图3 主题分布年度交叉分析图

图4 研究层次分析图

图5 研究类型分布图

从图2、图3可以看出，对人参研究内容分布非常广泛，自2017年开始，每年的研究论文数维持在25篇左右，研究的主题主要包括了人参皂苷、固相萃取、机制研究、人参皂苷Rb1等领域，但研究重点是人参皂苷提取与含量测定，占比达到了76.92%。

从图4、图5数据显示，对人参皂苷的研究主要以应用基础研究为主，占比达到了63.27%。

图6 人参皂苷提取文献来源分布图

从图6表明，人参皂苷提取研究主要集中在我国北方，特别是吉林大学和吉林农业大学、长春中医药大学，总占比超过了39.5%。

3 人参皂苷提取工艺研究

目前人参皂苷一般提取方法包括了水提取法，有机溶剂提取法，渗漉法，蒸馏法，超声提取法和超临界流体萃取法等。

3.1 水提取法

水提取法是最传统的中药提取方法，主要是利用水作为提取溶剂，将人参粉碎后加热至合适的温度进行反复多次提取。

广东药学院陈阿丽[3]等研究人员在2009年对人参皂苷水提法进行了系统性的优选试验，分别以加水量、提取次数和提取时间进行了正交试验，结果表明：加水量对人参皂苷提取由极显著影响，提取次数和提取时间有显著影响。最佳的提取条件为料液比1:8，煎煮2次，每次1h，人参皂苷转化率为86.57%，转化率稳定且最高。

本方法的优点是提取溶剂简单环保，提取设备要求不高，成本低廉，方法非常简单，适用于对热不敏感的药物提取。缺点是收率低，时间长，比较费时费力，对热不稳定的药物无法使用此方法提取。

3.2 有机溶剂提取法

有机溶剂提取法主要是依据相似相容的原理，利用有机溶剂浸泡中药材而使药材中的有效成分溶解浸出，达成提取的目的，此法的主要影响因素包括了溶剂量、提取温度、提取时间和提取次数等。传统的有机溶剂包括了甲醇、乙醇、乙醚等。

吉林农业大学张春红[4]等研究人员在2003年以人参总皂苷得率为考察指标，对影响人参皂苷提取工艺的因素进行了正交试验。研究结果表明各因素对提取效果的影响程度为:溶剂量>温度>时间；有机溶剂提取人参皂苷最佳工艺参数为：溶剂量为浸提物的10倍、提取温度60℃、浸提时间2h。总皂苷的收率大约在8.33%。

吉林工商学院刘长姣[5]等研究人员在2019年利用纤维素酶-乙醇结合法提取人参总皂苷。通过单因素试验考察提取体系 pH、纤维素酶添加量、乙醇浓度、酶解温度、料液比、提取时间和提取次数对人参总皂苷提取率的影响。利用正交试验设计得到最优提取条件：提取温度50℃、提取次数2 次，pH5.0、乙醇浓度40%，酶添加量为1.5%、固液比为 1∶12、提取时间为 2h。在最优条件下，纤维素酶-乙醇结合法提取人参总皂苷的得率为 2.73%。

本法的优点有原料利用率较高，可以多次溶剂提取，并且节约溶剂，索氏提取器完成一次溶剂提取后，挥发的提取溶剂经过冷凝管冷凝回流，重新进入提取容器，溶剂需求量小。缺点是提取时间长，索氏提取器每次处理的原料量十分有限，不适合工业提取。

3.3 超声波提取法

水提取收率较低，水溶性杂质变多，且水不易存放，容易产生霉变。机溶剂提取法提取溶剂主要有甲醇、乙醇和正丁醇等，无论使用甲醇还是乙醇都对各种有机物质都有较高的溶解度，导致提取液中有机杂质多，产品色泽较深，人参总皂苷的纯度较低，同时甲醇乙醇的极性中等，而人参皂苷的极性很高，由于有机溶剂极性的关系，导致使用甲醇或者乙醇的提取率较低，为了解决上述问题，提高提取率，于是人们尝试使用超声波提取法进行人参总皂苷的提取。

吉林化工学院李飞[6]、吉林工商学院侯丽丽[7]等科研人员总人参皂苷的含量为响应值, 考察纤维素酶和果胶酶添加量、料液比、酶解温度、酶解时间、酶解 pH、超声时间、超声功率等因素对人参皂苷提取率的影响。以单因素试验得到的结果为基础, 通过响应面试验设计, 优化人参总皂苷的提取工艺。试验结果表明：当料液比为1︰23.4 (g/mL), 酶解时间为55 min, 超声时间为25 min 时人参皂苷的含量有最大值，人参皂苷含量为0.0458（g/g），提取率为4.58%。

超声波提取属于常温提取的方法，不需要加热，超声波提取是物理过程，整个浸泡提取过程中没有化学反应，有效的避免了人参皂苷在提取的过程中由于高温或者化学反应导致失活，有效成分流失的现象。同时，超声波浸泡提取时间短，只需要30-60min即可，节省了提取时间，提升了提取效率。超声波提取的主要缺点是噪音污染较大，原料处理量少，不适合工业生产。

3.4 超临界流体萃取法

超临界流体萃取法（supercritical fluid extraction, SFE）是利用超临界流体为溶剂，从固体或液体中萃取出某些有效组分，并进行分离的一种方法。

河南科技大学罗登林[8]、吉林农业大学樊红秀[9]等科研人员探讨超声波对超临界CO2萃取 (SCE)的影响,考察了在不同萃取温度、萃取压力、萃取时间和流体流量下 ,有、无超声时超临界CO2萃取人参皂苷的萃取率。实验结果表明：在萃取温度为50℃、萃取压力为30MPa，萃取时间为4 h , CO2流量为 2.5 L/h，分离温度和压力分别为 55℃和 5 M Pa的优化条件下, SCE的人参皂苷萃取率达 8.06%；在萃取温度、压力和时间分别为40℃、25 M Pa和4 h , CO2流量为3.0 L /h，分离温度和压力分别为 55℃和 5 M Pa ,超声功率密度、频率和辐照方式分别为100 W /L、20k Hz 和 6s/6s 的优化条件下，超声强化超临界CO2萃取（USCE）的人参皂苷萃取率达13.20% 。

超临界流体萃取法具有以下优点:工艺流程较为简单，萃取效率高，无有机溶剂残留，产品质量好，无环境污染。缺点是二氧化碳-超临界流体萃取法较适合于亲脂性、相对分子量较小的物质萃取，超临界流体萃取法设备属高压设备，投资较大。

表1 常用人参皂苷提取工艺参数对照表

4 结语

由于人参皂苷有特殊药理作用,因此对人参皂苷提取工艺的改良,提升人参皂苷的提取效率,是一项重要且长期的研究工作。传统的提取方法设备成本低廉，操作简单，但是存在提取时间长，提取效率低；需要用到大量的化学试剂，容易造成环境污染[10]；加热提取法中一些对热不稳定的成分和易挥发的成分容易被破坏和丢失，导致提取物中有效成分的种类不全面。随着中药现代化的发展，生物酶提取法，微波超声辅助提取法，超临界流体萃取法等现代化分离纯化工艺的优化和改进，人参皂苷不论是提取效率还是提取物的种类都有显著的提升，最终环保、安全高效的提取工艺会更好的促进人参皂苷的进一步开发和利用，这为我国人参皂苷的进一步研究和人参皂苷产品种类提供了参考。