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。

这些研究都表明五倍子单宁具有很好地抑菌作用，同时也为五倍子的深入利用和新型天然抑菌剂的开发提供依据。

2.3防龋齿
现代龋病病因学研究认为牙菌斑是龋病发生的始动因子。

当牙菌斑内致龋菌比例异常增高，而非致龋菌比例异常减少时，牙菌斑就可由非致龋性菌斑向致龋性菌斑转化，因此抑制和杀灭致龋菌对预防龋齿具有相当重要的作用.
五倍子对牙周细菌有很强的抑制作用，作为天然植物提取物的五倍子单宁可以有效地抑制牙周可疑菌蛋白水解酶和糖苷酶活性，阻碍细菌生长从而减缓牙菌斑的形成。

动物实验【22】表明，五倍子单宁可明显降低动物模型中的龋齿记分和龋损严重程度，可作为防龋齿药物来开发研究。

王静等【23】在研究五倍子对人牙周膜细胞的保护作用时发现，五倍子水提物对内毒素(LPS)抑制人牙周膜细胞(PDLC)活性和碱性磷酸酶(ALP)活性、超微结构损伤、牙骨质片表面附着减少具有拮抗作用，并且该作用与五倍子水提取物浓度有一定的量效关系，随五倍子水提物浓度的增加而增加，到10μg/mL时达到峰值，从而说明五倍子水提物对PDLC 具有一定的保护作
用。

2.4抗病毒作用
有实验表明五倍子煎剂对接种于鸡胚的流感甲型PR3株病毒有抑制作用，该作用可能与五倍子中的鞣质成分有关。

另外，Nishizawa【24】报道了五倍子单宁具有很强的抗HIV活性,能减少HIV抗原的表达,抑制HIV-1和HIV-4细胞的结合,浓度为100ug/ mL时HIV逆转录酶的抑制活性为7±8%。

2.5清除自由基和抗氧化
为了有效预防自由基、活性氧对机体的损伤，维持正常的生命活动，如何开发利用体外抗氧化剂调节体内代谢、预防疾病、延缓衰老等成为研究的热点【25】。

五倍子中单宁以及水解成分没食子酸等具有较多邻位酚羟基的结构，通过作为氢供体释放出氢与环境中的自由基结合．终止自由基引发的链锁反应。

从而阻止氧化过程的继续传递和进行，因此在生物体内具有较强的清除超氧自由基的作用，从而产生了抗衰老的作用。

同时由于自由基被清除，对自由基诱发的生物大分子损伤起到保护，维护细胞膜的流动和蛋白质的构象，防止辐射诱发DNA断裂。

最近的研究已发现，五倍子单宁对细胞的抗氧化作用十分明显。

于敏等【26】采用电子自旋共振(ESR)和自旋捕集技术研究了不同浓度的五倍子水、醇提取物对DPPH自由基的清除作用，结果显示五倍子两种提取物均具有良好的清除DPPH
自由基的作用从而证明了五倍子中多酚类物质具有较强的抗氧化活性。

关于五倍子单宁抗氧化活性最详细报道来自FangTian等【19】的工作，他们研究了五倍子单宁在4种不同极性溶剂中的抗氧化活性。

使用DPPH，FRAP，β-胡萝卜素亚油酸体系及羟自由基清除法4种方法来综合评价各提取物的抗氧化能力；在4种抗氧化体系中，五倍子的乙醚、乙酸乙酯、乙醇及水的提取物均表现出了很强的抗氧化活性，且随着提取物极性的增强，抗氧化活性呈下降趋势。

五倍子提取物中起抗氧化作用的主要活性成分是单宁类化合物，各提取物在4种不同体系中的抗氧化能力与单宁含量呈明量效关系。

2.6其他
单宁还具有不同程度的抗过敏、降血脂、降血糖、抗炎、抗血栓、等多种生物活性。

秦绪军等【27】报道了单宁的抗辐射功效,辐射损伤的主要机制是活性氧损伤,而单宁对于辐射引起的氧化损伤有较好的防护作用,实验设置辐射损伤模型组和单宁的给药组,采用不同浓度的单宁连续灌胃小鼠两天后,进行γ射线照射,动物处死后测量血常规、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)与单纯的辐射组相比,血液中的白细胞、红细胞、血小板均有显著升高,并呈量效关系;MDA显著降低,SOD显著升高,量效关系明显。

心脑血管疾病是人类健康的杀手,位于我国死亡原因的前两位。

血液流变性降低是引发心脑血管疾病的重要因素,单宁的活血化瘀作用意味着其可能具有改善血液流变性的生理功效，从而发挥降血脂的作用。

姚思宇等【28】以预防性高脂血症研究了鞣质对大鼠血脂水平的影响,56.4、28.2、14.1mg./kg.BW高、中、低三个剂量的鞣质连续灌胃35d,并于第15d和第36d时分别采血测定血清TC、TG、HDL-C的含量,研究结果表明鞣质能显著降低大鼠血清总胆固醇、甘油三酯的含量,对升高高密度脂蛋白胆固醇水平也有一定的作用。

3结语
五倍子是我国的传统特产，因其资源丰富，分布广，产量大,价格低廉，毒性小等特点，随着社会的发展和科技的不断创新，以五倍子为原料的产品将广泛应用于各个领域。

而作为五倍子的主要成分五倍子单宁具有很强的生理功效,具有广阔的开发潜力。

对于五倍子单宁提取方法的研究，新型的提取方法使提取率有所提高，但是对于产品的生产，既要考虑提取效率，又要考虑费用问题，因而，对于提取方法的改进更趋向于操作简单，得率高，而又适合大量生产。

生理活性的研究主要集中在抑菌性、清除自由基和抗氧化、抗病毒等方面。

很多食品常见菌对于传统抗生素容易产生耐药性,而传统合成防腐剂对人体细胞又有一定的损害作用,因此,五倍子单宁作为天然抗菌剂和防腐剂的开发和利用具有实际
的生产意义。

近年来五倍子单宁被发现有很强的抑制HIV-Rt 活性, 很有可能发展成为抗艾滋病药物【29】。

总之，五倍子单宁作为一种天然活性物质，应用前景很广阔。

参考文献：
【1】国家药典委员会编. 中华人民共和国药典2010年版1部[M].北京：中国医药科技出版社,2010:62. 【2】李志国，杨文云，夏定久. 中国五倍子研究现状[J].
林业科学研究,2003,16（6）:760~767.
【3】M Santappa，R V Sundara.Vegetable tannins-A review [J].J Scient Ind Res,198，27(4):705~718.
【4】胡同乐，王树桐，刘晓芸，等．五倍子对致病疫霉抑制作用活性成分研究[J]．安徽农业科学，2010，
28(12)：6265-6266，6370．
【5】李丙菊．五倍子单宁及其利用[J]．陕西林业科技，1989(8)：34~37．
【6】(Chavan U D.Shahidi F.Naczk M. Extraction of condensed tannins from beach pea (Lathyrus
maritimus L.) as affected by different solvents
2001(04):509~512).
【7】姜宁，刘晓鹏，等.超声辅助提取五倍子中单宁酸的研究［J］.安徽农业科技，2007，35(27):8675~8679.
【8】姜萍，黄娟，李春福.超临界CO2萃取单宁酸的研究［J］.林产化工通讯，2005，39(6):17~19.
【9】李红然,付大友.五倍子中有效成分提取方法研究进展[J].广东化工,2010,37(10):71,79.
【10】柳世萍，李毅.五倍子提取单宁酸的工艺研究[J]．河北化工，2007，30(10)：44-45.
【11】帅益武,尤玉如,袁海娜.五倍子中鞣质的提取、分离纯化研究[J].食品科技,2007,(6)：125-128．
【12】张亮亮，徐曼,汪咏梅,等.响应面优化化香树果序中鞣花酸超声波提取的研究［J］.林产化学与工业，
2011.31(2):19－24
【13】张宗和,闵凡芹,秦清等.超声波辅助提取五倍子单宁酸的响应面优化实验[J].生物质化学工
程,2012,46(6):12-16.
【14】姜创,吴桐,刘海军．超声辅助法提取五倍子中单宁酸的工艺研究[J]．食品与发酵科技，2009,45(2):11-13. 【15】刘林,邓自西.超声波提取五倍子单宁酸的研究[J].精细化工中间体,2012,42(4):58-60,65.
【16】秦清,闵凡芹,徐浩等.响应面法优化微波辅助提取五倍子单宁工艺研究[J].林产化学与工
业,2012,32(6):84-88.
【17】申明乐.五倍子加压提取单宁的工艺研究[J]．山东化
工，2007，36 (12)：11-13．
【18】李军红，田胜尼，方晓光，等. 5种常见中草药的抑菌性研究[J]. 生物技术通报，2006（增刊）：395-399. 【19】Tian F，Li B，Ji BP、et al. Antioxidant and antimicrobial activities of consecutive extracts from Galla chinensis：
The polarity affects the bioactivities[J]. Food
Chemistry，2009，113（1）：173-179
【20】江凯. 五倍子单宁提取纯化和抗突变作用研究[D].
西安：陕西师范大学，2011.
【21】张雅丽,李建科,刘柳等.五倍子单宁对常见食品腐败菌和致病菌抑制作用研究[J].食品工业科
技,2013,34(18):141-143.
【22】张爽，倪伟嘉，张莹，等．五倍子牙周缓释凝胶对Beagle犬实验性牙周炎疗效的观察．牙体牙髓牙周
病学杂志，2010，20(7)：272~276．
【23】王静，唐荣银，王志良.五倍子水提物对人牙周膜细胞保护作用的实验研究［J］.重要医学刊，2005，
23 (11):2062~2065
【24】MakotoNishizawa,Takashi,Ginger E. Dutschman,William B.
Parker,Anne J. Bodner,Robert E. Kilkuskie,Yung-Chi
Cheng,Kuo-Hsiung Lee. Anti-Aids agents,1. Isolation and
characterization of four new tetragalloylquinic acids as new
class of HIV reverse transcriptase inhibitors from tannic acid[J]
Jounal of Natural Products,1989,52(4):762~768
【25】(Toshiya Masuda,Jun Akiyama,Aya Fujimoto,Satoshi Yamauchi,Tomomi Maekawa,Yoshiaki Sone. Antioxidation
reaction mechanism studies of Phenolic lignans,identification
of antioxidation Products of secoisolariciresinol from lipid
oxidation[J].Food Chemistry,2010,123(2):442- 450)。

【26】于敏，杨春荣，陈帅.五倍子中多酚类物质对DPPH 自由基清除作用的电子自旋共振研究［J］.时珍国
医国药，2007，18(12):3058－3059.
【27】秦绪军，海春旭，何伟宁，等．单宁对小鼠辐射损伤保护作用的研究[J]．营养学报，2004，26(5)：
344~346．
【28】姚思宇，赵鹏，刘荣珍. 鞣质降血脂作用的动物实验研究2004(06)
【29】毕良武，吴在荔，陈笳鸿,等.单宁在抗艾滋病研究中的应用[J]．林产化工通讯1998，32(2)：11-15．。