【文章內(nèi)容簡介】 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第一章 文獻(xiàn)綜述 概述 桔梗 [Platycodon grandiflorum(Jacq． )A． DC． ]為桔梗 科多年生草本植物，別名鈴鐺花、土人參、白藥等，全世界只有 1 種 [1]。多生長在荒山草叢、灌叢間；高 40－ 90 厘米 [2]。植物體內(nèi)有乳汁，全株光滑無毛。有圓柱狀的根，根粗大肉質(zhì)，圓錐形或有分叉，外皮黃褐色。莖直立，有分枝，枝鋪散狀；葉多為互生，少數(shù)對生，有乳葉，近無柄，葉子呈卵形或卵狀披針形邊緣有鋸齒；花大形，單生于莖頂或數(shù)朵成疏生的總狀花序；花冠鐘形，藍(lán)紫色或藍(lán)白色，闊鐘狀，大，裂片 5。蒴果頂部的 5 瓣裂，有長圓形、壓扁的種子，種子多數(shù)為褐色 [3]?；ㄆ?79 個月，果期 810 個月。桔梗 是兼食、觀賞、藥用的珍稀經(jīng)濟(jì)植物，藥用 部位為主根 [4]。桔梗野生資源豐富， 近年隨著研究的深入，其藥用價值和保健價值被廣泛接受，野生資源已不能滿足需要，各地均進(jìn)行了人工栽培桔梗的研究。 其根可入藥， 味甘，性平，歸肺經(jīng)。功效宣肺、利咽、祛痰、排膿。桔梗尚有理氣、活血、消食、安神作用 ，有極高的額藥用價值 [5]。 化學(xué)成分 桔梗主要含有 五環(huán)三萜 皂苷，還含有多聚糖、甾醇類及其糖苷、 黃酮、脂肪油、脂肪酸 ，氨基酸，維生素、微量元素等 [6]。 皂苷 類 桔梗中含有大量的三萜類皂苷，是其主要活性成分之一。桔梗皂苷的種類繁多，迄今已分離出 20多種，主要有桔梗皂苷（ platycodin） D、 A、 B、 DD3；遠(yuǎn)志苷（ polygalacin） D、 D2；去芹菜糖基桔梗皂苷 D；桔梗皂酸 A 甲酯（ methyl platyconate A）等 [7]。有學(xué)者依據(jù)其苷元母核的結(jié)構(gòu)變化規(guī)律對其進(jìn)行歸納整理分為 3種主要類型：（ 1）遠(yuǎn)志酸（ polygalacic acid）；（ 2）桔梗酸（ platycogenic acid）類，為桔梗皂苷元（ platycodigenin）衍生 物；（ 3）桔梗二酸（ platycodigenic acid）類，為 platycodigenic acid衍生物 [8]，中文曾將其命名為桔梗酸，又有報道韓國學(xué)者又分離出一種新的皂苷 桔梗皂 苷 E1[9]。 大連工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 多 聚糖 桔梗根中含有大量由果糖組成的桔梗聚糖，含糖量達(dá) %，已鑒定結(jié)構(gòu)的有桔梗聚糖 GF2～ GF9。此外，桔梗中還含有大量的菊糖 [10]。 甾醇類及其糖苷 桔梗根中含有 α 菠菜甾醇（ α spinasterol）、 α 菠菜甾醇 β D 葡萄糖苷（ α spinasterolβ Dglucoside）、白樺脂醇（ betulin）等甾體物質(zhì) [11]。 脂肪油、脂肪酸 桔梗根中含脂肪油 %，且不飽和化合物含量較高。脂肪酸中亞油酸、軟脂酸的含量較大，亞油酸含量達(dá) %，軟脂酸為 %。此外還含有亞麻酸和硬脂酸、油酸、棕櫚酸等 [12]。 維生素 桔梗根中維生素含量豐富。例如，每百克中含 有胡蘿卜素 ，維生素 B138mg，尼克酸 ，維生素 [13]。 氨基酸 桔梗根中含有 18 種以上的氨基酸，包括 8 種必需 氨基酸， 占氨基酸總量的 %，總氨基酸含量高達(dá) %[14]，其中 包括一種 7～氨基丁酸，它是一種神經(jīng)傳導(dǎo)的化學(xué)物質(zhì) , 在人腦能量代謝過程中起到了重要作用 。 無機(jī)元素 對桔梗中無機(jī)元素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)含有 22 種 以上無機(jī)元素，包括 Cu、Zn、 Ni、 Mn、 Cr、 Sr、 Fe、 v 等 8 種必需微量元素，其中 cu、 Zn、 Mn 含量均較高 [15]。 桔梗的 開發(fā) 價值 藥用價值 桔梗入藥最早記載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，味苦、辛、性平、歸肺經(jīng)，為臨床常用藥。有開宣肺氣、利咽散結(jié)、祛痰止咳、寬胸排膿之功效 [16]。臨床上，大連工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 以桔梗為主藥做成方劑用于治療呼吸系統(tǒng)疾病，如上呼吸道感染、急性氣管 支氣管炎、慢性支氣管炎、支氣管哮喘、病毒性肺炎、肺結(jié)核、肺癌、肺膿腫、胰膿瘍、縱隔腫瘤、肺心病、肺梗死等，均取得了很好的療效 [17]；桔梗流浸膏可以治療咳嗽痰多；水煎服，治療咽喉腫痛、扁桃體炎；研磨粉可以治療流行性出血熱、變異性心絞痛；桔梗湯可用于治療放射性食道炎、肺痛、咳而胸滿、咽干不渴、振寒脈數(shù)（《金匱要略》） 18]；桔梗飲片可以用于治療梅毒病。日本學(xué)者利用桔梗組培愈傷組織或分化根為原料制成了菊粉型腫瘤制劑 [19]。 食用價值 桔梗不僅是一種傳統(tǒng)中藥，還是一種食品， 每 100g 嫩葉中含粗纖維 、蛋白質(zhì) 、胡蘿卜素 、相對而言，維生素 C 的含量較高 138mg、還含有鉀、鎂、鋅、鐵、鈣等 [20]。 桔梗根的含糖量達(dá)到 %，每 100g 新鮮的根中，含有維生素 C10g、維生素 、氨基酸的含量（ %）：亮氨酸 、蛋氨酸 、賴氨酸 、酪氨酸 、異亮氨酸 、胱氨酸 等十六種以上的氨基酸，其中包括人體所需的 8 種氨基酸 [21]。有 22 種微量元素，其中含鉀 146mg、鈣 44mg、鐵 、鋅 、鎂 41mg、錳 、銅 、鈉 、磷 106mg、膳食纖維 等等 [22]。 一直以來，在韓國、朝鮮、日本以及我國東北地區(qū)，人們常把桔梗作為蔬菜食用，人群認(rèn)可程度高 [23]。 經(jīng)濟(jì)價值 桔梗多糖具有抗氧化、消除自由基、降低血液中的膽固醇含量、抗腫瘤、抗基因突變等生理活性作用 [24]。桔梗中天然黃酮分子量小，人體吸收快，迅速進(jìn)入血液及細(xì)胞組織，表現(xiàn)出抗疲勞、抗氧化、抗衰老、抗腫瘤等功效，研究表明，其在抑 制脂質(zhì)氧化方面也表現(xiàn)出很強(qiáng)的能力 [25]。 近年來， 隨著科學(xué)研究的深入 ,已經(jīng)有 學(xué)者將桔梗的提取物用于化妝品和浴液中。 也有學(xué)者 用桔梗研制減肥藥、降血脂藥 [26]； 還有學(xué)者 試用桔梗研制酒精吸收抑制劑 等等。隨著 其藥用價值被廣泛接受，需求越來越多，深入開發(fā)桔梗制品，保健食品有重要的實(shí)際意義。 所以，利用高濃度桔梗提取液，制作桔梗保健飲料，不僅可以對桔梗進(jìn)行深入研究，還可以在重要治療藥品和功能性食品的領(lǐng)域獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益和大連工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 社會效益 [27]。 國內(nèi)外 研究進(jìn)展 提取工藝進(jìn)展 有關(guān)皂苷的提取 徐保軍、鄭毅男 采用水提醇沉 — 樹脂吸附法制得桔?？傇碥?。楊獻(xiàn)文、劉墨祥等系統(tǒng)研究了影響水提取桔?？傇碥盏母鞣N因素 ,建立水提 — 大孔吸附樹脂柱色譜制備桔?？傇碥盏姆椒?。吳敬濤、楊桂文 等采用水作為溶劑，建立了超聲波 — 水提法制備桔?？傇碥盏姆椒?。 李喜風(fēng)等以桔梗皂苷 D 為指標(biāo)性成分，采用超聲提取 — 香草醛比色法測定了桔梗中總皂苷的含量 [28]。 有關(guān)桔梗多糖的提取，盛桂華和周泉城 (2020)采用超臨界 CO 萃取桔梗多糖 [29]；張蓮姬等 (2020)采用優(yōu)化的水提工藝來提取桔梗多糖，并對桔梗多糖的抗氧化性進(jìn)行了研究 [30]。李妍等 (2020)用苯酚 — 硫酸法對不同來源桔梗中多糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行測定，結(jié)果顯示其范圍為 %～ %[31]。 20 世紀(jì) 80 年代初，從桔梗的地上部分分離得到 9 種黃酮類成分，并在其花中分離得到一種花色素 (飛燕草素 二咖啡酰蘆丁醇糖苷 )，是最早從桔梗中分離得到的黃酮類化合物 (付文衛(wèi)等， 2020)[32]。最近又從地上部分得到 4 種黃酮，以芹菜素 70葡萄糖苷為主，還含有木樨草素、芹菜素及其化合物。從桔梗種子中分離得到 5 種黃酮類化合物：黃杉素、 (2R， 3R) 黃杉素 7OdL吡喃鼠李糖基 (16) –BD吡喃葡萄糖苷、槲皮素 70葡萄糖苷、槲皮素 70蕓香糖苷及木樨草素 70葡萄糖苷。這些化合物主要為二 氫黃酮和黃酮及其苷類化合物 (付文衛(wèi)等， 2020)。唐生永和陳曉平 (2020)采用乙醇提取法，檢測采用紫外分光光度法，純化采用大孔吸附樹脂吸附為主的純化法研究了桔梗中黃酮類物質(zhì)的提取和純化工藝，結(jié)果表明，樣品桔梗中總黃酮含量大于 %，純化后的純度為 % ，桔梗中總黃酮的含量較高，較易被提取純化，可以作為提取黃酮的有效資源之一 [33]。 藥理作用研究進(jìn)展 韓國學(xué)者將桔梗 等 70%酒精提取物加到含有絲裂霉素 C 的培養(yǎng)基中，發(fā)現(xiàn)桔梗等的提取物具有抗絲裂霉素 C 誘變的保護(hù)功能 [34]。我國學(xué)者的研究發(fā)大連工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 現(xiàn)桔梗具有抗炎、祛痰、鎮(zhèn)咳、抗?jié)?、降血壓、擴(kuò)張血管、解熱鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜、降血糖、抗膽堿、促進(jìn)膽堿分泌、抗過敏等廣泛的藥理作用。認(rèn)為桔梗皂苷的表面活性所決定的增溶作用和對細(xì)胞膜通透性的影響是桔梗引經(jīng)作用的內(nèi)在基礎(chǔ)。 日本學(xué)者利用桔梗組培愈傷組織或分化根為原料制成了菊粉型腫瘤抑制劑 [35]。實(shí)驗發(fā)現(xiàn)接種艾氏腹水癌細(xì)胞的 ICR? SLC 小鼠服用該抑制劑后可得到保護(hù) , 小鼠口服 , 癌細(xì)胞抑制率達(dá)28%。桔梗提取物能夠促進(jìn)腸促胰酶肽的分泌 , 可用于治療胰腺炎 [36]。 桔梗用于防治高膽固醇血癥和高脂血癥。高脂血癥人鼠食用含 5%和 10%桔梗粉的飼料 3wk，能顯著降低血清和肝臟脂肪濃度，尤其是 5%的配比， 模型組比較，可顯著降低血清和肝臟中總膽固醇和甘油三酯的濃度，每天給予桔?？山档偷兔芏戎鞍?(LDL)和升高高密度脂蛋白 (HDL)的濃度。另外，桔梗組的動脈硬化指標(biāo)也較模型組低 [37]。 軟飲料行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展 軟飲料行業(yè)現(xiàn)狀 飲料業(yè) 是我國發(fā)展最快的行業(yè)之一，產(chǎn)值年均增長 已超過 25%。 2020 年飲料行業(yè)產(chǎn)量 僅上半年就 達(dá)到 萬噸，對比 1978 年的 20 多萬噸，改革開放 30 年來增長了近 400 倍，同時也超過日本成為第二大飲料生產(chǎn)國。在國際金融危機(jī)的大背景下，仍呈現(xiàn)出加速發(fā)展的勢頭。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，消費(fèi)者消費(fèi)水平和購買能力的不斷提高，軟飲料行業(yè)取得飛速的發(fā)展，品種多元化，生產(chǎn)技術(shù)成熟，產(chǎn)業(yè)鏈完善，企業(yè)之間的競爭也日益激烈，形成了百家爭鳴百花齊放的發(fā)展市場格局 。 中投顧問食品行業(yè)研究員向健軍認(rèn)為，未來主打健康理念的果蔬汁、飲茶飲料、礦物質(zhì)水 、涼茶以及功能飲料將繼續(xù)保持快速增長趨勢，而碳酸飲料因長期飲用可能引起肥胖、鈣流失等不利影響，市場需求將有所下降 [38]。 我國人均年消費(fèi)軟飲料為 較低 ，僅僅為世界水平的 1/5， 因此，我國 飲料市場的發(fā)展具有很大的潛力 ，有大量的提升空間。 從行業(yè)細(xì)分市場來看，目前仍由果菜汁及果菜汁飲料、碳酸飲料、瓶（罐）裝飲用水三類細(xì)分產(chǎn)業(yè)占據(jù)前三甲的位置。從近年來品類結(jié)構(gòu)的變化趨勢來大連工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 看，碳酸飲料市場份額將呈逐步下降的態(tài)勢，含乳飲料和植物蛋白飲料市場份額將表現(xiàn)出良好的成長性，果菜汁及果菜汁飲料產(chǎn)業(yè)的市場占有率將會有所提高，功能 飲料與健康型飲料將得到較快的發(fā)展 [39]。 植物性飲料的發(fā)展 隨著人們健康理念的進(jìn)一步升級，僅用于解渴的普通水飲料、 碳酸飲料 等產(chǎn)品，已逐漸不能滿足消費(fèi)者更深層次的需求。逐漸取而代之的是具有一定功能性的飲料產(chǎn)品，例如以天然草本植物為原料的植物功能性飲料，它們“天然、綠色、健康”的特性受到了消費(fèi)者的親睞。 我國自古以來，就對藥食同源植物 進(jìn)行研究，近幾年來。將干制植物中有食用價值的可溶性固形物及風(fēng)味物質(zhì)浸提出來，以此為原料進(jìn)行飲料開發(fā)，在飲料業(yè)中漸漸的“時髦”起來 [40]。目前，如何對部分植物原料的有效成分的進(jìn)行利用已經(jīng)有了較深入的研究，為植物飲料的開發(fā)，提供了科學(xué)根據(jù)。以桔梗為原料進(jìn)行飲料的開發(fā)研究，既有著良好的藥用價值和食用價值又可以帶來一定的經(jīng)濟(jì)收益。 論文研究內(nèi)容、意義和創(chuàng)新 論文的內(nèi)容 （一） 以多糖和黃酮為指標(biāo)， 水浸提桔梗汁 條件 優(yōu)化 （二）以多糖和黃酮為指標(biāo)，超聲輔助提取桔梗汁 條件 優(yōu)化 （三）利用優(yōu)化的條件得到 的桔梗汁制作 桔梗飲料。 （四）對飲料進(jìn)行理化分析 以苯酚 硫酸法為基礎(chǔ)，測定桔梗中的多糖含量。以 硝酸鋁法 為基礎(chǔ)，測定桔梗中的 黃酮 含量。根據(jù)不同的條件下 提取物含量 與吸光度的正相關(guān)，來確定最優(yōu)條件。在最優(yōu)條件下 配置桔梗飲料原液，再一步進(jìn)行桔梗飲料的開發(fā)。 論文的意義 桔梗作為我國傳統(tǒng)中藥的一種，由于桔梗具有鎮(zhèn)咳、祛痰、抗炎等作用，在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用。除此之外，桔梗還是人們常食用的蔬菜，桔梗中含有大量的維生素和人體所必需的氨基酸，所以它又是一種功能性食品 [41]。大連工業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 近年來，韓國和日本學(xué)者利用桔梗多 糖具有抗衰老、抗氧化、降血脂、降血糖等生物活性，將桔梗提取物應(yīng)用于化妝品、降脂藥、降糖藥和保健品等方面。桔梗多糖、黃銅作為桔梗的重要成分，其生物活性越來越受到人們的關(guān)注 [42]。隨著研究的不斷深入，其藥用市場將更加廣闊，它潛在的利用價值也顯示了誘人的前景，因此，桔梗多糖、黃銅提取工藝的研究，為以后的桔梗產(chǎn)業(yè)發(fā)展打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)，對開發(fā)桔梗保健食品具有現(xiàn)實(shí)意義。而桔梗飲料的開發(fā)，是將研究結(jié)果實(shí)際化、產(chǎn)業(yè)化，不僅可以將研究結(jié)果應(yīng)用于產(chǎn)品之上，還可以帶來極大的經(jīng)濟(jì)效益。 論文的創(chuàng)新 桔梗的傳統(tǒng)使用方法 為腌制咸菜以及藥用，桔梗食藥同源