人参属植物低极性皂苷的制备及抗菌活性研究

摘要

人参皂苷是西洋参（Panax quenquifolium.L）、三七(Panax notoginseng)、人参(Panax ginseng)等人参属植物（Panax）所含皂苷组分的统称。根据化学极性的强弱，人参皂苷可分为低级性皂苷和极性皂苷两大类。人参属植物中天然存在的皂苷主要为极性皂苷。近年来的研究发现，低级性皂苷表现出强于极性皂苷的抑制肥胖、抗疲劳、抗癌等药理活性，但由于转化率低、生产成本高，低级性皂苷难以工业化生产。由致病性微生物引起口臭和皮癣等疾病十分常见。从天然产物中发掘防治相关疾病的活性成分是近年来的研究热点之一，而针对人参皂苷抑制口臭和皮癣致病菌作用的研究尚未系统开展。本论文以不同人参属植物总皂苷为原料，转化制备低级性皂苷，对转化前后的皂苷组分进行分离纯化和结构鉴定，同时研究了低级性皂苷对口臭及皮癣主要致病菌的抗菌活性和机理，并最终研发出具有抑菌效果的牙膏和含漱液产品。本文的主要研究包括以下几个方面:
　　(1)分别考察人参、西洋参、三七的根和茎叶总皂苷转化制备低级性皂苷的转化率和总皂苷的损失率。西洋参茎叶总皂苷的皂苷含量为0.81±0.003 mg/mg，主要为Rb2、Rg2(S)、Rd等极性皂苷，经过热处理后，低极性皂苷含量为0.76±0.04 mg/mg，转化率为80.4％，皂苷损失率为6.7％。三七根总皂苷的皂苷含量为0.66±0.06 mg/mg，主要为R1、Re/Rg1、Rb1及Rd，热处理后90％的皂苷转化成低极性皂苷，皂苷损失率仅为0.90％。西洋参茎叶和三七根总皂苷转化率高、损失率低，适合作为生产低极性皂苷的材料。
　　(2)对西洋参茎叶转化皂苷的化学组成进行鉴定，采用硅胶、Sephadex LH-20、C-18、制备高效液相等多种手段，从中分离得到21个化合物，通过理化性质及UV、NMR、2DNMR、MS等波谱分析，鉴定化合物19个，分别为人参皂苷20(E)-Rh4、20R-Rg3、Rk3、20(z)-Rh4、Rh2、20(z)-Rg6、F4、20(S)-Rh2、20(S)-Rg3、20S-Rg5、Rs3、Rk2、20S-Rg2、20R-Rg2、Rg1、Rc、Rd、Rb2、20(S)-Rh1和原人参二醇。
　　(3)系统研究了人参皂苷的抗菌活性，采用MIC及MBC方法考察人参皂苷对三种口腔致病菌（牙龈卟啉单胞菌、具核梭杆菌、产气荚膜杆菌）和四种皮肤致病真菌（白色假丝酵母、絮状表皮癣菌、红色毛癣菌、须毛癣菌）的抑制作用，发现转化前总皂苷(AGS)对上述微生物无明显抑制作用，而转化后的低极性皂苷(HTS)有明显的抑菌作用，产气荚膜杆菌及牙龈卟、啉单胞菌对HTS-4最为敏感，其MIC值都为9.8μg/mL，而其MBC都为312.5μg/mL。低级性皂苷对真菌也有抑制作用，絮状表皮癣菌、红色毛癣菌对HTS-4最为敏感，其MIC值都为16μg/mL，而其MBC都为62μg/mL。人参皂苷单体抗菌实验证明低极性皂苷的抗菌活性要强于极性皂苷。
　　(4)考察了低极性皂苷对微生物膜系统完整性的影响，探究其抑菌机制。研究发现，低级性皂苷HTS-4处理22 h可使牙龈卟啉单胞菌的核酸和蛋白释放量显著增加(P＜0.05)。荧光共聚焦显微镜、透射电镜及CBD板法验证生物被膜在低浓度时已经被抑制，高浓度的低极性皂苷可以直接通过生物被膜杀死细菌。气质数据发现，在MBC水平下具核梭杆菌的产酸能力降低了近90％。
　　(5)最后，制备出以低级性皂苷为活性成分的抑菌牙膏和含漱液产品各一款。

目录

声明

摘要

英文缩略表

各成分名称及说明

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 人参皂苷的来源

1．2．1 人参皂苷的分布

1．2．2 转化过程中人参皂苷的结构变化

1．3 人参皂苷抗菌活性研究

1．3．1 口腔致病菌的研究现状

1．3．2 人参皂苷抗菌活性的构效关系

1．3．3 具核梭杆菌致病性研究进展

1．4 主要检测及分离手段

1．4．1 薄层色谱(TLC)和高效薄层色谱法(HPTLC)

1．4．2 高效液相(HPLC)和超高效液相方法(UPLC)

1．4．3 气相色谱(GC)

1．4．4 质谱(MS)

1．4．5 毛细管电泳(Capillary electrophoresis)

1．4．6 逆流色谱(CCC)高速逆流色谱(HCCC)

1．4．7 核磁共振技术(NMR)

1．4．8 免疫分析(Immunoassay)

1．5 总结

1．6 本研究的目的、意义及创新性

1．7 本研究工作的科学意义

第二章 热转化法制备人参属植物低极性皂苷

2．1 引言

2．2 实验材料与设备

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验设备

2．3 实验方法

2．3．1 人参属植物总皂苷转化

2．3．2 人参皂苷的定性与定量分析

2．3．3 人参属总皂苷转化前后人参皂苷含量测定

2．3．4 方法学考察

2．3．5 西洋参茎叶低极性皂苷的富集

2．3．6 不同大孔树脂类型选择

2．4 结果与分析

2．4．1 皂苷种类的鉴定

2．4．2 人参属不同植株根总皂苷及其转化后皂苷的分析

2．4．3 人参属茎叶总皂苷及其转化后皂苷的分析

2．4．4 西洋参茎叶粗皂苷转化机理

2．4．5 不同大孔树脂类型得率考察

2．5 讨论与小结

3．1 引言

3．2 实验材料和设备

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验设备

3．3 实验方法

3．4 实验结果

3．4 本章小结

4．1 引言

4．2 实验材料和设备

4．2．1 实验材料

4．2．2 实验设备

4．3 实验方法

4．3．1 厌氧菌的培养

4．3．2 真菌的培养

4．3．3 抑制细菌的最低抑菌浓度(MIC)及最低杀菌浓度(MBC)的测定

4．3．4 抑制真菌最低抑菌浓度(MIC)及最低杀菌浓度(MFC)的测定

4．4 实验结果及讨论

4．5 小结

第五章 人参低极性皂苷对细菌膜系统的影响

5．1 引言

5．2 实验材料与设备

5．2．1 实验材料

5．2．2 实验设备

5．3 实验方法

5．3．1 厌氧菌的培养

5．3．2 细菌膜完整性考察

5．3．3 膜电势的考察

5．3．4 生物被膜抑制考察

5．3．5 激光共聚焦显微镜实验膜抑制考察

5．3．6 透射电镜对细胞形态的考察

5．3．7 具核梭杆菌产酸量考察

5．4 实验结果

5．4．1 细菌膜完整性考察

5．4．2 细菌膜电势考察

5．4．3 生物被膜抑制考察

5．4．4 激光共聚焦显微镜实验膜抑制考察

5．4．5 细胞形态的变化

5．4．6 具核梭杆菌产酸量考察

5．5 本章小结

第六章 实用剂型研究

6．1 引言

6．2 实验材料和设备

6．3 实验方法

6．3．1 牙膏剂的制作

6．3．2 含潄剂的制作

6．3．3 含漱液中挥发性物质检测

6．3．4 含漱液中水溶性成分检测

6．3．5 活性成分含量分析

6．3．6 抑菌试验

6．4 结果与分析

6．4．1 牙膏成品

6．4．2 含漱剂成品

6．4．3 含漱剂成品挥发性物质测定

6．4．4 含漱剂成品水物质测定

6．4．5 抑菌试验

6．5 小结

第七章 全文总结

参考文献

附录

致谢

作者简历