牛蒡子中化学成分及其木脂素类化合物提取方法的研究进展*

任裕斌，金 爽，李慧玲，李先娜，程玉鹏

（黑龙江中医药大学药学院，黑龙江哈尔滨 150040）

牛蒡子（Fructus Arctii），始载于《名医别录》，原名恶实，别名鼠粘子、大力子等，来源于菊科草本植物牛蒡属牛蒡（Arctium lappa L.）的干燥成熟果实，为民间常用中药。牛蒡子味辛苦、具有疏散风热、利咽消肿、解毒透疹等功效。《雷公炮制药性解》中记载其味辛，性温，无毒，入十二经[1]。主风湿疹盈肌咽喉风热不利，诸肿疮疡之毒，腰膝凝滞之气，润肺止嗽，散气消痰。自20 世纪30 年代开始，牛蒡子化学成分的研究引发了学者们的广泛关注。迄今为止，已经从牛蒡子中分离鉴定出200 多个化合物。其含有木脂素、酚酸和脂肪酸、萜类化合物、挥发油等[2]。以牛蒡子苷和牛蒡子苷元为主要成分的木脂素类化合物具有广泛的抗癌、抗病毒、抗炎等药理作用[3]。其中牛蒡子苷作为2020 版《中华人民共和国药典》的牛蒡子评价指标，按规定其含量被要求不低于5.0%[4]。因此，牛蒡子中木脂素类化合物的高效提取是急需解决的问题。本文着重介绍牛蒡子中的化学成分，并针对其中木脂素类化合物的提取技术进行总结和分析，希望为后续致力于牛蒡子化学成分分析和木脂素类成分提取的研究人员提供参考。

1 牛蒡子中的化学成分

1.1 木脂素类化合物

木脂素类化合物是一类含有苯环和呋喃环的天然有机化合物，具有丰富的生物活性。它们的结构一般包含苯环、呋喃环和各种取代基，其中最常见的取代基是羟基、甲氧基和甲基等。牛蒡子中木脂素类化合物是指由木质素和多聚黄酮类物质组成的一类化合物，包括牛蒡子苷、葫芦巴酚和葛根素等，这些化合物均属于苯丙素类化合物，其共同特点是分子中含有苯乙烯基（C6H5-CH=CH-），这些化合物中的苯丙素基团与其他官能团相互作用，导致它们具有抗氧化、抗炎、降血脂等多种生物活性。牛蒡子是木脂素类化合物的主要天然来源之一，自1993 年分离出牛蒡子苷和牛蒡子苷元开始一直被广泛研究。马天宇等[5]报道了以木脂内脂类为主要成分的55 种牛蒡子中具有的木脂素。Jin 等[6]报道了牛蒡子中59 种木脂素的结构，包含36 种木脂素、19 种低聚木脂素和4 个去甲木脂素。其中木脂素包括二苄基内酯、二苄基丁烷、呋喃、四氢呋喃和芳基萘型。

1.2 酚酸和脂肪酸类化合物

酚酸作为一种非黄酮类多酚，存在于多种植物体内，并在其干燥果实中含量较高。其中阿魏酸、咖啡酸、5-O-咖啡酰奎宁酸等，作为人类饮食中普遍存在的成分，已引起广泛关注。Ferracane R 等[7]采用超声辅助提取的方法，对牛蒡子进行了提取并进行了检测。结果表明，该提取液中含有一定量的酸类物质，如洋蓟酸、绿原酸和咖啡酸。这是第一个证明咖啡酰奎宁酸衍生物存在于牛蒡种子提取物的研究。Tezuka Y 等[8]从牛蒡子中分离出了绿原酸、4,5-二咖啡基奎宁酸、3,5-二咖啡基奎宁酸、3,4-二咖啡基奎宁酸等物质。与大多数种子类似，牛蒡子中富含丰富的油脂类成分。王程田等[9]对牛蒡子粉碎后提取牛蒡子油，其油类的得率为18.72%。并利用色谱-质谱对得油进行了检测，其中油酸相对含量为50.21%，硬脂酸相对含量为32.56%。刘启迪等[10]通过液质联用从牛蒡中分离出5 类脂肪酸类化合物，其中，棕榈油酸和十四烷酸为首次在牛蒡子中分离得到。

1.3 萜类化合物

萜类化合物是一类广泛存在于植物中的天然有机化合物，牛蒡子亲脂提取物中含有倍半萜和三萜，其结构中都包含多个异构体。这些化合物具有广泛的生物活性和重要的医药、化妆品和香料等应用价值。李卓恒[11]首次从牛蒡子中分离出了β-谷甾醇。Liu 等[12]从牛蒡子中分离出蛇麻脂醇、β-胡萝卜苷、豆甾醇、蒲公英甾醇和蒲公英甾醇醋酸酯。

1.4 多糖类化合物

多糖类化合物是一类高分子有机化合物，由许多单糖分子通过糖苷键连接而成。骆秀珍[13]对毛头牛蒡子多糖进行了提取，并采用DEAE-纤维素和SephadexG-100 柱对所得粗多糖进行分离纯化，通过傅里叶红外光谱结果显示纯化后的多糖W1’中含有α-吡喃糖。龚频[14]等通过响应面优化牛蒡子多糖的提取，并评价了粗多糖的体外抗氧化活性。超声辅助－水提醇沉法获得牛蒡子粗多糖，其中牛蒡子多糖的总糖含量为64.27%，蛋白质含量为19.38%，糖醛酸含量为5.32%。随后通过DEAE-纤维素柱分离获得4 个组分纯化牛蒡子多糖，分别为FAP-W、FAPS1、FAP-S2、FAP-S3。

1.5 挥发油类化合物

挥发油是指在常温下能够挥发出来的液态分子混合物，通常由多种化合物组成，其中包括许多具有香味和药用价值的化合物。罗永明等[15]通过蒸馏和乙醚萃取从牛蒡子中分离得到具有浓郁香气的浅黄色挥发油。通过GC-MS 技术从挥发油中分离和鉴定了66 种成分，占总挥发油含量的90.8%，其中R-胡薄荷酮（17.38%）和S-胡薄荷酮（7.59%）含量较高。胡珊珊等[16]采用蒸馏-萃取方法提取云南产牛蒡子的挥发油，并采用GC-MS 对成分进行了分离鉴定，共鉴定出89 个化合物。但挥发油的化学组成和主要成分与之前研究并不一致，可能与牛蒡子的产地和提取方法的不同有关。

2 木脂素类化合物的提取方法

2.1 超声辅助溶剂提取法

刘富铭[17]通过超声提取6 种不同产地毛头牛蒡子中总木脂素类成分，超声系统中添加牛蒡子粉末为0.7g，加入甲醇量为30mL，超声时间为30 min。经液相检测后，6 种牛蒡子中总木脂素含量最高为183.97mg·g-1，最低为73.16mg·g-1，证明牛蒡子中总木脂素含量受产地影响较大。与传统提取工艺相比，超声辅助提取的主要成就是在相同得率的情况下缩短了处理时间，此外，还具备系统工作温度较低，能更好的保持目的物的生物活性，需要更少的溶剂等优点。但超声设备的一次性投入较大，且部分化合物（酒石酸等）会与超声产生的自由基反应，从而降低产物得率。

2.2 微波辅助溶剂提取法

王卫东等[18]以过80 目筛的干燥牛蒡子粉末为原料，加入乙醇进行微波提取，并对牛蒡子苷的提取工艺参数进行了优化。确定最佳提取时间为80s，微波功率为250W，液料比为1∶20（g∶mL）。微波与传统的提取方法相比，因其特殊的加热方式和穿透效果，缩短了大量的时间。但因其使用过程中经常出现“过热点”，降低了其稳定性。将连续流动技术和微波辅助提取技术结合起来，消除了微波加热的主要缺点，为生物活性物质的稳定提取提供了保障。除此之外，微波辅助提取技术可以与超声辅助提取技术联用，达到更高的提取效率[19]。

2.3 超高压辅助溶剂提取法

王迪[20]以干燥的牛蒡子粉末为原料，分别采用加热回流、超声、超高压辅助3 种方式进行提取，并对提取物中主要木脂素类成分——牛蒡子苷和牛蒡子苷元进行了检测。实验结果表明，相同溶剂条件下，超高压辅助提取2min 的牛蒡子苷和牛蒡子苷元提取量高于加热回流30min 和超声10min 条件下的提取量，这证实了超高压辅助提取能有效缩短提取时间。此外，超高压技术作为一种冷提技术，能更好的保持提取物的生物活力，避免了热对提取物变性的影响，提取时系统处于密封状态，降低了试剂挥发，对环境更为友好。虽然超高压设备的生产在国内已经趋于成熟，但超高压设备的一次性投入较大，压力设备需要维护等问题限制了其工业化生产。

2.4 超临界流体辅助溶剂提取法

董文洪等[21]以甲醇为夹带剂，探讨了超临界流体萃取牛蒡子中牛蒡子苷的可行性。最终确定最佳工艺条件为：甲醇作为夹带剂，流量为0.55mL·min-1，温度为70℃，压力为40MPa，CO2流量为2L·min-1。实验将所得结果与超声辅助提取法进行对比，对牛蒡子苷的萃取率为超声辅助提取的94.59%，展现出了较好的提取潜力。超临界流体萃取技术在获得生物活性物质方面具有独特的特点，当携带目的化合物的CO2超临界流体进入分离器时，因为压力的下降，重新分为固液两相，省去了溶剂回收的过程。在对牛蒡子进行提取时，可先通过改变流体性质将牛蒡子进行脱油处理，再采用上述工艺条件对牛蒡子苷进行进一步的分离，以达到更优的提取效率。

2.5 离子液体辅助溶剂提取法

王迪等[22]采用超高压辅助离子液体对牛蒡子中木脂素类化合物进行提取，并分析了离子液体的种类、浓度和碳链长度对提取率的影响。实验发现，阴离子对目标化合物提取率的影响顺序为Br-＞PF6-＞Cl-＞BF4-，且随着碳链长度的增加，牛蒡子苷和苷元的含量也随之增加，这表明了离子液体具有良好的定制特性。除了与超高压技术联用以外，离子液体还能与超声辅助提取技术、微波辅助等提取技术联用以获得更高的提取效率。

3 结语

本文对牛蒡子的化学成分及其木脂素类化合物提取方法进行了系统的研究和总结。通过文献调研和实验验证，发现牛蒡子中蕴含的化学成分比较丰富，从牛蒡子中分离出的化合物已达200 多种，其中以牛蒡子苷和牛蒡子苷元为主要化学成分的木脂素化合物具有广泛的生物活性。同时，在木脂素化合物提取方法的研究中，发现采用这些辅助提取溶剂方法能够有效地提取牛蒡子中木脂素类化合物，未来的研究可以进一步探索提取条件的优化，提高木脂素类化合物的提取效率和纯度。本文的研究结果不仅有助于更深入地了解牛蒡子的化学成分和生物活性，还为进一步开发利用牛蒡子提供了重要的理论依据和技术支持。希望这些研究成果能够为相关领域的科学家和工程师提供参考，推动牛蒡子的应用和开发，进一步推动中国传统药材的研究和发展。