田 桐, 宋 建 國, 趙 慕, 魚 紅 閃, 金 鳳 燮

( 1.大連工業(yè)大學 生物工程學院, 遼寧 大連 116034;2.大連工業(yè)大學 化工與材料學院, 遼寧 大連 116034 )

0 引 言

人參皂苷20(S)-Rg3、20(R)-Rg3、Rg5和Rk1是紅參中微量含有的人參稀有皂苷,具有抗癌[1-4]、抗血栓[5-6]和提高免疫力[7-8]等功效。紅參加工過程中,二醇類皂苷Rb1、Rb2、Rc、Rd等受熱或在微酸環(huán)境中,微量地轉化為20(S)-Rg3、20(R)-Rg3、Rg5、Rk1。人參二醇類皂苷Rb1等受熱時,部分水解可生成20(S,R)-Rg3,20(S,R)-Rg3在20位碳上的-OH和22位碳上的-H進一步脫水而在20位和22位碳之間形成雙鍵,產生反式和順式的異構體,即Rg5和Rk1[9]。

目前,對單體皂苷20(S)-Rg3、20(R)-Rg3、Rg5、Rk1藥效的研究很少,主要是因為上述皂苷單體制備難度大,因此采用合理的方法分離得到20(S)-Rg3、20(R)-Rg3、Rg5、Rk1單體是非常必要的。本實驗室李海燕[10]用皂苷糖基的酯化方法拆分了20(S)-Rg3和20(R)-Rg3;大連化物所的李鵬等[11]利用2種異構體在不同濃度的乙醇溶液中,利用溶解度的差異實現了20(S)-Rg3、20(R)-Rg3兩者的分離;但目前還沒有對20(S)-Rg3、20(R)-Rg3、Rg5和Rk1的分離形成系統(tǒng)性研究。本實驗根據紅參稀有皂苷20(S)-Rg3、20(R)-Rg3、Rg5和Rk1混合物中各組分的溶解度不同,先分離出20(R)-Rg3;然后采用硅膠柱層析法分離20(S)-Rg3、Rg5和Rk1;進一步采用結晶法,精制得到20(S)-Rg3、20(R)-Rg3單體。本論文對研究各組分的藥效及其結構與藥效的關系很有意義。

1 材料與方法

1.1 材 料

紅參稀有皂苷20(S)-Rg3、20(R)-Rg3、Rg5、Rk1的混合物,人參皂苷標準品20(S)-Rg3、20(R)-Rg3、Rg5、Rk1,由本實驗室提供;薄層層析板Silica Gel 60-F254,德國Merck公司生產;硅膠,青島海洋化工廠生產;其他化學試劑均為分析純,天津科密歐公司生產。

1.2 方 法

1.2.1 分離方法

為了獲得紅參稀有皂苷20(S)-Rg3、20(R)-Rg3、Rg5和Rk1的混合物中各組分單體,利用混合物中各組分溶解度的不同,先分離出20(R)-Rg3。然后采用硅膠柱層析法分離20(S)-Rg3、Rg5和Rk1皂苷。再采用重結晶法分別對已分離出的20(S)-Rg3、20(R)-Rg3進行精制。

1.2.1.1 硅膠柱層析法

將20(S)-Rg3、Rg5和Rk1混合物用甲醇溶解,加入80～100目硅膠,水浴蒸干,不斷攪拌,直至硅膠復為粉末狀。取300～400目硅膠作分離膠,在玻璃柱內鋪放均勻后,裝入樣品膠,最上層置脫脂棉。先用氯仿通柱,再按照V(氯仿)∶V(甲醇)=8.5∶1.5的洗脫劑進行洗脫,TLC檢測分離結果,將相同成分的洗脫液收集,濃縮蒸干。

1.2.1.2 20(S)-Rg3與20(R)-Rg3粗品的精制

為得到單體,采用重結晶法分別對已分離出的20(S)-Rg3、20(R)-Rg3粗品進行精制。

20(S)-Rg3粗品的精制:加入80%甲醇溶液,加熱攪拌使其充分溶解,自然冷結晶,過濾結晶,干燥后稱重。

20(R)-Rg3粗品的精制:加入吡啶與甲醇混合溶液,加熱攪拌使其充分溶解后,加水至濃度達到90%,自然冷結晶,過濾結晶,干燥后稱重。

1.2.2 分析方法

1.2.2.1 薄層層析法(TLC)檢測樣品中所含皂苷成分

將人參皂苷溶于甲醇中,微量點樣器吸取標準品及樣品,點樣于薄層層析板,然后置于層析缸中展開,展開劑:V(氯仿)∶V(甲醇)∶V(水)=7∶3∶0.5。用10%硫酸溶液加熱顯色。通過對照樣品斑點與標準品斑點來確定樣品中所含皂苷成分。

1.2.2.2 高效液相色譜法(HPLC)測定人參皂苷單體的純度

色譜儀,Waters 2695高效液相色譜分析儀,Waters 2996二極管陣列檢測器及Empower色譜工作站對總皂苷進行檢測。色譜條件,Knauer C18色譜柱(5 μm,250 mm×3 mm);流動相,乙腈(A)-水(B);0～20 min,20%A等度;20～31 min,20%A～32%A線性梯度;31～40 min,32%A～43%A線性梯度;40～70 min,43%A～100%A線性梯度;進樣量,10 μL;柱溫,35 ℃;體積流量,0.6 mL/min;檢測波長,203 nm。將待測人參皂苷樣品用色譜甲醇溶解,經0.45 μm濾膜過濾,即為檢測樣品。

2 結果與討論

2.1 Rg3混合物的組分分析

為了確定紅參稀有皂苷20(S)-Rg3、20(R)-Rg3、Rg5和Rk1混合物的組成及其比例,采用HPLC檢測,結果如圖1所示。從圖1中可以看到,其混合物中20(S)-Rg3、20(R)-Rg3、Rk1和Rg5的峰面積比例依次為28∶12∶18∶42。

圖1 20(S)-Rg3、20(R)-Rg3、Rg5和Rk1混合物HPLC檢測圖

2.2 Rg3混合物的分離

Rg3混合物的分離是分兩步進行的。根據混合物中各組分溶解度的不同,首先分離出20(R)-Rg3,然后采用硅膠柱層析法分離20(S)-Rg3、Rg5和Rk1。

30 g的Rg3混合物充分溶于微酸性溶液,過濾不溶物,干燥后得到20(R)-Rg3粗品7.40 g。余下母液中主要含有20(S)-Rg3、Rg5和Rk1,采用硅膠柱層析法對母液進行分離。TLC檢測分離結果如圖2。由圖2可知,45～63瓶Rg5較純?yōu)閱吸c,單獨收集,濃縮干燥。第55瓶開始,分離產物中出現Rg3,80～98瓶Rg3較純?yōu)閱吸c,單獨收集,濃縮干燥。99瓶之后為Rg3及下方皂苷。甲醇洗脫余下皂苷。分離產品按號分別收集,結果如表1所示。

表1 人參皂苷洗脫收集表

從表1中可以看到,20(S)-Rg3、Rg5和Rk1混合物采用硅膠柱層析法分離后,得到10.9 g為單點的Rg3和6.05 g為單點的順反異構體Rg5和Rk1混合物。HPLC檢測發(fā)現,得到的Rg3中20(S)-Rg3質量分數為75.3%;得到的順反異構體Rg5和Rk1的混合物中Rg5質量分數為66.4%,Rk1質量分數為23.0%。順反異構體Rg5和Rk1混合物經HPLC檢測結果如圖3所示。

2.3 20(S)-Rg3與20(R)-Rg3的精制

為得到20(S)-Rg3、20(R)-Rg3單體,采用重結晶法分別對已分離出的20(S)-Rg3、20(R)-Rg3粗品進行精制。

2.3.1 20(S)-Rg3的精制

稱取3 g硅膠柱層析法分離后得到的20(S)-Rg3,加入80%甲醇溶液,加熱攪拌使其充分溶解,自然冷結晶,過濾結晶,干燥后稱重。采用HPLC檢測結晶產品結果如圖4所示。

圖3 硅膠柱層析法分離得Rg5和Rk1混合物HPLC檢測圖

圖4 20(S)-Rg3結晶HPLC檢測圖

精制前3 g的20(S)-Rg3粗品中,20(S)-Rg3質量分數為75.3%,20(R)-Rg3質量分數為14.0%。由圖4可知,精制后,20(S)-Rg3結晶收集0.850 g,純度達95.1%。

2.3.2 20(R)-Rg3的精制

稱取3 g已分離得到的20(R)-Rg3粗品,加入吡啶與甲醇混合溶液,加熱攪拌使其充分溶解后,加水至體積分數達到90%,自然冷結晶,過濾結晶,干燥后稱重。采用HPLC檢測結晶產品,結果如圖5所示。

圖5 20(R)-Rg3結晶HPLC檢測圖

精制前3 g的20(R)-Rg3粗品中,20(R)-Rg3質量分數為63.9%,20(S)-Rg3質量分數為5.74%。由圖5可知,精制后,20(R)-Rg3結晶收集1.98 g,純度為94.6%。

3 結 論

30 g紅參稀有皂苷20(S)-Rg3、20(R)-Rg3、Rg5和Rk1的混合物中分離單體,由于其混合物的溶解度不同,先分離出7.40 g純度為64.0%的20(R)-Rg3粗品。然后采用硅膠柱層析法分離10.9 g純度為75.3%的20(S)-Rg3及6.05 g的順反異構體Rg5和Rk1的混合物。再采用重結晶法分別對已分離出的20(S)-Rg3、20(R)-Rg3粗品各3 g進行精制,得到1.98 g純度為94.6%的20(R)-Rg3和0.850 g純度為95.1%的20(S)-Rg3。

經實驗發(fā)現,在甲醇溶液中,20(R)-Rg3的溶解度遠小于20(S)-Rg3、Rg5和Rk1,尤其是在90%甲醇水溶液中最低,加入助溶劑吡啶,更有利于得到高純度的20(R)-Rg3單體。但20(S)-Rg3、Rg5和Rk1在甲醇溶液中溶解度相近,在混合物中三者質量分數差不多時,很難通過重結晶法得到高純度的20(S)-Rg3。因此,采用硅膠柱層析法先分離出含量較高的20(S)-Rg3,再多次采用重結晶法,才可得到20(S)-Rg3單體。至于拆分順反異構體Rg5和Rk1,在人參二醇類皂苷Rb1等部分水解得到的二者混合物中,Rg5含量明顯高于Rk1,但如何進一步精制得到單體,仍需進一步研究。

本論文從紅參稀有皂苷20(S)-Rg3、20(R)-Rg3、Rg5和Rk1的混合物中分離得到高純度的20(S)-Rg3單體,20(R)-Rg3單體及順反異構體Rg5和Rk1的混合物,簡便快速,為大規(guī)模工業(yè)生產提供了新的思路。但有關拆分順反異構體Rg5和Rk1的單體的方法,仍需進一步研究。

[1] 金鳳燮. 天然產物生物轉化[M]. 北京:化學工業(yè)出版社, 2009:74-97.

[2] LU Ping, SU Wei, MIAO Zhan-hui, et al. Effect and mechanism of ginsenoside Rg3on postoperative life span of patients with non-small cell lung cancer[J]. Chinese Journal of Integrative Medicine, 2008, 14:33-36.

[3] KIM S M, LEE S Y, YUK D Y, et al. Inhibition of NF-B by ginsenoside Rg3enhances the susceptibility of colon cancer cells to docetaxel[J]. Archives of Pharmacal Research, 2009, 32:755-765.

[4] LEE W H, CHOI J S, KIM H Y, et al. Heat-processed neoginseng, KG-135, down-regulates G1 cyclin-dependent kinase through the proteasome-mediated pathway in hela cells[J]. Oncology Reports, 2009, 21:467-474.

[5] KIM S N, LEE J H, SHIN H, et al. Effects of in vitro-digested ginsenosides on lipid accumulation in 3T3-L1 adipocytes[J]. Planta Medica, 2009, 75:596-601.

[6] KIM J H. Cardioprotective effect of the mixture of ginsenoside Rg3and CK on contractile dysfunction of ischemic heart[J]. Journal of Ginseng Research, 2007, 31:23-33.

[7] KIM M, AHN B Y, LEE J S, et al. The ginsenoside Rg3has a stimulatory effect on insulin signaling in L6 myotubes[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2009, 389:70-73.

[8] LIM S, YOON J W, CHOI S H, et al. Effect of ginseng, a vinegar extract from Panax ginseng, on body weight and glucose homeostasis in an obese insulin-resistant rat model[J]. Metabolism, Clinical and Experimental, 2009, 58:8-15.

[9] PARK J H, KIM J M, HAN S B, et al. A new processed ginseng with fortified activity[C]// Adrances in Ginseng Research. Seoul Lorea:The Korean Society of Ginseng, 1998:146-159.

[10] 李海燕. 人參皂苷Rg3的分離提純以及異構體的拆分[D]. 大連:大連輕工業(yè)學院, 2003.

[11] 李鵬,何克江,楊凌. 人參皂苷異構體的簡易分離制備[J]. 中國新藥雜志, 2004, 13(9):816-818.