五倍子单宁研究进展

五倍子单宁的主要研究进展摘要：五倍子是中国的传统中药,其主要有效成分及含量最多的组分——五倍子单宁(Chinese Gallotannins，CGTs)，近年来已成为天然产物领域的研究热点之一，本文综述CGTs 的主要研究进展。

关键词:五倍子单宁、提取、生理活性引言五倍子是中国的特有中药，具有敛肺降火、敛汗、止血等功效【1】。

我国是五倍子的主要生产国家，不仅产量大，而且品质高，占世界总产量95%左右【2】。

五倍子中的主要有效成分为鞣质，鞣质又称单宁，单宁又名鞣酸、单宁酸。

五倍子单宁在国际上称为中国单宁, 我国五倍子单宁属于水解类单宁【3】，是没食子单宁的代表，在五倍子中含量高达60%～80%，是由没食子酸、双棓酸与葡萄糖结合以苷或酯的形式形成的复杂混合物，此类单宁的糖或多元醇部分的羟基全部或部分地被酚酸所酯化,结构中具有酯键或酯式苷键。

研究证明:五倍子单宁是由8个组分所组成的一种混合物。

所有组分的化学结构都是以1,2,3,4,5,6-五-O-棓酰-β-D-葡萄糖为“核心”,在2,3,4-位上有更多的没食子酰基以缩酚酸的形式相连接形成的。

五倍子单宁混合物是由5~12-O-没食子酰葡萄糖组成的。

最多的组分是7~ 9- 0-没食子酰葡萄糖。

每个葡萄糖基平均连有8.3个没食子酰基。

中国药典上称为单宁酸，是最早在化学结构上受到详细研究的单宁之一。

五倍子单宁易溶于水、乙醇、丙酮等极性溶剂；不溶于氯仿、乙醚等非极性溶剂。

因其具有多酚羟基的结构赋予了它一系列独特的化学特性和生理活性，如与蛋白质、多糖、生物碱、微生物、酶、金属离子反应，还有抗氧化性、抑菌性【4】、抗肿瘤等。

目前在食品加工、果蔬加工、贮藏、医药和水处理等方面的应用已取得重要突破，近年来它在化妆品生产中也崭露头角，如应用在延缓衰老、收敛、防晒、美白、抗皱、保湿等方面。

应用前景极其广阔【5】，现已成为世界各国的研究热点。

本文综述了五倍子单宁（CGTs）所涉及到的提取及主要生理活性等的研究进展。

1、提取单宁属于强极性的有机化合物,通常使用水-低级醇、水-丙酮等较强的溶剂进行提取,工业上常选用水作为提取溶剂。

丙酮水溶液是常见的单宁提取溶剂,其特点是对单宁的溶解能力强,能够破坏植物体内鞣质-蛋白质的连接键,使得单宁大量浸出,而且丙酮也易于从浸提液中回收得到单宁的水溶液。

Chavan U D等【6】探讨了不同溶剂对单宁提取率的影响,发现70%酸性丙酮的提取率最高。

甲醇-水也是良好的溶剂且可以避免单宁被氧化。

单宁在提取时应避免使用铁、铜、铝等金属容器,同时温度控制在50℃以下。

五倍子单宁提取方法包括水浸提法、超声波辅助提取【7】、微波提取、加压提取和超临界CO2萃取法【8】。

1.1 浸渍法浸渍法是采用各种溶剂将有效成分提取出来【9】。

柳世萍等【10】采用水温浸渍法从五倍子中提取单宁酸。

将五倍子粉末水浴浸提，合并滤液，沉降，取上清液，浓缩，干燥，提取率在50 %左右。

帅益武等【11】采用溶剂浸提法提取，向五倍子粉末中加入溶剂，水浴浸提得粗提液，加乙酸乙酯，水浴30 min，静置分层，蒸发干燥，得鞣质粉末，测得纯度为89.15 %，得率也较高。

水温浸法不但节省能源而且操作方便，但由于五倍子中含有水溶性的树脂、蛋白质、淀粉，经水浸泡后发软易烂，高温时更甚，所以直接用水提取所获得的单宁含量较低，必须选择合适的影响因子如破碎粒度、溶剂、提取温度、提取时间等，以保证获得较高的抽出率。

另外，提取时间较长，不适合工业化大生产。

1.2 超声辅助法超声波辅助提取法在天然产物成分尤其是热敏性成分的提取中发挥着日益重要的作用，超声波提取是利用超声波的“空化效应”、“机械效应”和“热效应”，加强胞内物质的释放、扩散和溶解，从而加速有效成分的浸出，可以缩短提取时间，提高其提取效率。

具有操作简单、提取温度低、提取率高等优点，但是超声波辅助提取的工艺会受到多种因素的综合影响【12】。

张宗和等【13】采用响应面法对液固比、超声作用时间、超声功率等条件进行优化，得到单宁酸最佳超声波辅助提取条件为:5 g五倍子粉末,液固比38∶1(mL:g)，超声波提取时间32 min，超声波功率250W,在此条件下单宁酸提取得率为66.0%,为大规模工业生产提供理论和实际指导。

姜创等【14】采用超声辅助法提取五倍子中的单宁酸. 向五倍子粉末中加入乙醇溶液，以二次回归正交旋转组合试验设计优化了单宁酸的提取工艺,在不同的超声温度、超声时间下浸提，静置、抽滤，将滤液浓缩、干燥得单宁酸.结果表明,最佳提取工艺条件为:液料比10.97g/g,超声浸提温度55.44℃,超声浸提时间25.63min.在最佳工艺条件下,单宁酸的得率最高可达到85.2%。

刘林等【15】进行了超声波强化提取五倍子单宁酸的工艺研究,并通过对正交实验结果的回归分析,优化了单宁酸提取工艺. 得出超声波辅助提取五倍子单宁的最佳工艺条件为:液料质量比37.1:1,提取时间57 min,超声功率842W,提取温度27.4℃.在优化超声提取工艺条件下,单宁酸的提取率达到93.5％,比常规提取率提高了28.4％.采用超声辅助提取单宁酸工艺与传统的溶剂浸提相比，具有提取时间短、能耗低、提取率高等优点，容易实现工业大量生产，值得推广，可为工业提取单宁提供参考，为其进一步开发利用提供依据。

1.3微波提取微波提取法的原理是微射线辐射于溶剂并透过细胞壁到达细胞内部，由于溶剂及细胞液吸收微波能，细胞内部温度升高，压力增大，当压力超过细胞壁的承受能力时，细胞壁破裂，位于细胞内部的有效成份从细胞中释放出来，传递转移到溶剂周围被溶剂溶解。

此法提取时间短，提取率高，是强化固液提取过程颇具发展潜力的一项新型辅助提取技术。

姜宁等人【7】利用正交试验，进行了3因素4水平试验设计微波辅助提取五倍子中单宁酸的研究,结果表明,在料液比1:30,微波功率中高火,提取时间4min条件下,单宁酸得率达到61.49%以上。

秦清等【16】通过考察液固比、微波提取时间、提取温度单因素试验及响应面法对微波辅助提取五倍子单宁的工艺条件进行优化，得到微波辅助提取五倍子单宁酸的最佳工艺条件为：五倍子粉末10 g，微波功率600W，液固比32:1(mL:g)，提取时间7 min，提取温度62℃,单宁酸提取得率为65.13％。

近年来研究表明，与常规溶剂浸提相比，微波辅助提取在天然产物成分尤其是热敏性成分的提取中具有操作简单、提取时间短、选择性高、对生物活性物质的破坏性小等优点,已日渐受到国内外学者的重视。

然而，采用微波辅助技术提取五倍子中单宁酸的相关报道仍较少，以上研究均可为大规模工业生产提供理论和实践指导。

1.4加压提取法加压溶剂提取是在温度为50~200 ℃和压力为1013~2016 MPa下，采用常规溶剂对固体或半固体样品进行萃取的处理技术。

五倍子中单宁在水中溶解度大,尤以在1：1的丙酮水溶液中最大。

工业级单宁往往以水为溶剂在40～70℃进行浸泡提取，温度低提取率低；温度高提取率高，但其中的淀粉等水溶性物质高温时易发软易烂也被提取出，其一级品的纯度也只有78％～80％；提取过程长，造成单宁氧化，颜色加深。

因此需探索一种提取工艺解决如下问题：(1)提取时间短且提取率高，既可防止氧化，又可减少淀粉等水溶性杂质也被提取；(2)用水量少，既可减少污水处理量，又可减少能耗。

申明乐【17】采用加压法提取单宁,以水为溶剂在适当温度加压提取,有效的解决了上述问题。

他将五倍子碎片装于铜制耐压容器中，以加压计量泵用水循环提取其中的单宁,考察水浴温度、破碎粒度、溶剂比例、时间等对提取率的影响，得到最佳工艺条件：破碎粒度为3~5 mm时，以5倍于五倍子的水(五倍子／水质量比=1／5)对五倍子连续加压循环提取，温度60 ℃,100 min 内提取效率高达99 %.加压强制循环提取，提取效率高;工艺流程短，设备投资少；全密闭操作，防止空气氧化单宁，产品颜色浅；用水量小，后期浓缩处理能耗小，污染易治理。

1.5 超临界CO2萃取法超临界CO2萃取法是用超临界流体代替传统有机溶媒进行萃取分离的新技术。

姜萍等【8】采用超临界CO2萃取单宁酸。

将五倍子原料装入萃取罐,通CO2，通过研究对影响萃取的压力、温度、时间及夹带剂和CO2等因素的实验，连续萃取，分离，过滤，得出了优选的超临界CO2萃取条件:萃取温度为44℃、压力为25MPa、夹带剂为乙酸乙酯，萃取时间120min得率为57.83%，经测定，萃取得到的单宁酸含量大于96%。

此法提取率高、产品质量好、节省热能、无毒无害、操作温度低，特别适用于那些对热敏感性强、容易氧化分解破坏的成分的提取，能较好地保证有效成分不发生变化，能够将所要提取的成分提取完全，从而大大提高产品收率和资源的利用率，为制备高纯度单宁酸提供了一条新的途径，但是设备要求高，设备价格昂贵，成本大。

2、生理活性单宁特殊的化学结构和化学特性赋予了单宁特有的生理活性，近年来五倍子单宁已成为国内外的研究热点。

2.1 收敛作用五倍子中的鞣质以及水解成分没食子酸等对蛋白质有沉淀作用。

皮肤、黏膜、溃疡与之接触后, 组织蛋白质即被凝固,形成一层被膜。

同时小血管也被压迫收缩, 血液凝结, 产生止血功效。

鞣酸的收敛作用使腺细胞的蛋白质凝固引起分泌抑制, 可使黏膜干燥。

神经末梢蛋白质的沉淀可产生微弱的局部麻醉作用。

因此, 本药应用后可促使创面结痂, 保护创面, 避免外界刺激, 减少疼痛及体液丧失。

五倍子单宁还可以与若干金属、生物碱或苷类形成不溶解化合物, 因此可以作消毒剂。

此外, 五倍子的收敛作用因为减少胃肠蠕动可止泻。

现代研究表明收敛性是单宁多种生理活性的基础。

Migamoto 分析了单宁的结构及其抗肿瘤作用之间的关系,发现含酰基最多的结构具有最强的抗肿瘤活性, 而单宁的收敛作用也主要取决于单宁分子中的酰基的数量。

酰基同时起到提供氢键和疏水键的作用。

表明单宁的活性与其收敛性密切相关。

2．2抑菌作用单宁的低聚体既能结合蛋白质形成氢键，又可以进入微生物的敏感部位从而对微生物有抑制作用。

李军红等【18】研究了五倍子水提物对枯草芽孢杆菌和大肠杆菌的抑制作用，结果表明五倍子提取物对两种菌均产生抑制作用。

Fang等【19】研究发现五倍子乙酸乙酯提取物具有很好的抗细菌作用，明显强于山梨酸钾和苯甲酸钠，但没有明显的抗真菌作用。

江凯【20】发现五倍子单宁对食品腐败菌有抑制作用，并且对绿脓假单胞菌的效果最好。

而张雅丽等【21】进一步研究了五倍子单宁对6种常见食品腐败菌和致病菌（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、单增李斯特菌、枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌）的抑菌作用，发现五倍子单宁对各测试菌都有良好的抑制作用，且对大肠杆菌效果最好。