張振海，陳玲玲，賈曉斌，賀俊杰，金 鑫（江蘇省中醫(yī)藥研究院國家中醫(yī)藥管理局中藥釋藥系統(tǒng)重點(diǎn)研究室，南京市 210028）

β-葡萄糖苷酶酶解淫羊藿苷制備寶藿苷Ⅰ的工藝研究Δ

張振海＊，陳玲玲，賈曉斌#，賀俊杰，金 鑫（江蘇省中醫(yī)藥研究院國家中醫(yī)藥管理局中藥釋藥系統(tǒng)重點(diǎn)研究室，南京市 210028）

目的：研究用β-葡萄糖苷酶酶解淫羊藿苷制備寶藿苷Ⅰ的工藝。方法：采用β-葡萄糖苷酶酶解淫羊藿苷制備寶藿苷Ⅰ，以轉(zhuǎn)化率為指標(biāo)，通過單因素試驗(yàn)考察溫度、pH值、酶與底物質(zhì)量比、底物濃度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響。結(jié)果：酶解反應(yīng)的優(yōu)化條件為溫度50℃、pH＝5.0的枸櫞酸-枸櫞酸三鈉緩沖液、酶與底物質(zhì)量比1∶2、底物濃度1mg·mL-1、反應(yīng)時(shí)間90min。結(jié)論：β-葡萄糖苷酶酶解淫羊藿苷制備寶藿苷Ⅰ，轉(zhuǎn)化率高，工藝簡單、可靠，反應(yīng)條件溫和。

淫羊藿苷；寶藿苷Ⅰ；β-葡萄糖苷酶；生物轉(zhuǎn)化

寶藿苷Ⅰ為小檗科淫羊藿屬植物淫羊藿Epimedium brevicornum Maxim.中的一種多羥基黃酮類單體成分，有較好的抗肺癌細(xì)胞活性，明顯優(yōu)于淫羊藿中其他黃酮苷類化合物，亦有文獻(xiàn)報(bào)道其生物藥劑學(xué)性質(zhì)明顯優(yōu)于淫羊藿中其他黃酮類多糖苷[1]。藥理研究表明，寶藿苷Ⅰ具有抗腫瘤、抗骨質(zhì)疏松等作用[2～4]。有報(bào)道大鼠口服淫羊藿苷后在糞便和尿液中均檢出寶藿苷Ⅰ，推測大鼠腸菌酶可將淫羊藿苷轉(zhuǎn)化為寶藿苷Ⅰ，吸收入血的主要為寶藿苷Ⅰ[5]。寶藿苷Ⅰ在淫羊藿藥材中的含量較低，由于極性相當(dāng)?shù)某煞趾芏啵史蛛x純化較困難。酶解反應(yīng)具有選擇性高、反應(yīng)條件溫和、轉(zhuǎn)化率高、分離純化容易、對(duì)環(huán)境無污染及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)[6，7]。β-葡萄糖水解淫羊藿苷主要是C-7位去葡萄糖，能夠選擇性地切斷淫羊藿C-7位的β-D-葡萄糖，效果優(yōu)于纖維素酶。本試驗(yàn)研究了β-葡萄糖苷酶酶解淫羊藿苷制備寶藿苷Ⅰ的工藝，旨在為寶藿苷Ⅰ的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 儀器與試藥

高效液相色譜（HPLC）儀，包括600型泵、717自動(dòng)進(jìn)樣器、2996DAD紫外檢測器、Empower數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（美國Waters公司）；數(shù)顯氣浴恒溫振蕩器（金壇市雙捷實(shí)驗(yàn)儀器廠）；AL204十萬分之一天平（瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司）；離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）。

淫羊藿苷（陜西慧科植物開發(fā)有限公司，批號(hào)：ES20060310，純度＞98%）；纖維素酶、β-葡萄糖苷酶（夏盛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司）；柚皮苷酶（濟(jì)寧和美生物工程有限公司）；0.45μm微孔濾膜（江蘇漢邦科技有限公司）；寶藿苷Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)品（筆者自制，純度＞98%）；甲醇、乙腈為色譜純，水為高純水，其余試劑均為分析純。

2 方法與結(jié)果

主要以淫羊藿苷為原料，選擇酶解能力較強(qiáng)的纖維素酶、柚皮苷酶與β-葡萄糖苷酶為水解酶，從中篩選出最佳酶系。

2.1 淫羊藿苷酶解工藝

精密稱取0.5g淫羊藿苷，置于50mL容量瓶中，純凈水定容，得10mg·mL-1的淫羊藿苷混懸液。分別稱取0.4g纖維素酶、β-葡萄糖苷酶、柚皮苷酶置于10mL容量瓶中，純凈水定容，得濃度均為40mg·mL-1的各酶液。精密吸取適量的淫羊藿苷混懸液與1種酶液置于密閉容器中，反應(yīng)液的pH值在酶水解活性范圍內(nèi)，酶活性適宜溫度條件下，轉(zhuǎn)速為50r·min-1，振搖反應(yīng)完全后加入乙醇，過濾后除去乙醇，得寶藿苷Ⅰ粗品。

2.2 分析方法

2.2.1 色譜條件 色譜柱：Phenomenex Luna C18（250mm×4.6mm，5μm）；流動(dòng)相：甲醇-水（75∶25）；檢測波長：270nm；流量：1.0mL·min-1；柱溫：30℃；進(jìn)樣量：20μL。在此色譜條件下分別進(jìn)樣標(biāo)準(zhǔn)品和供試品溶液，結(jié)果寶藿苷Ⅰ和淫羊藿苷的保留時(shí)間分別為9.088、2.474min。色譜見圖1。

圖1 高效液相色譜圖A.寶藿苷Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)品；B.酶解樣品；1.寶藿苷Ⅰ；2.淫羊藿苷Fig 1 HPLC chromatogramsA.baohuosideⅠ standard substance；B.enzymolysis sample；1.baohuosideⅠ；2.icariin

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)品溶液的制備 精密稱取105℃干燥至恒重的寶藿苷Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)品2.85mg，置10mL容量瓶中，加乙醇適量，超聲溶解，放冷，加乙醇定容，搖勻，得質(zhì)量濃度為0.285mg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)品溶液，冰箱中貯藏，備用。

2.2.3 供試品溶液的制備 吸取淫羊藿苷混懸液和1種酶液置于10mL具塞試管中，加入一定的緩沖液，置于一定的溫度下，反應(yīng)一定時(shí)間，加入乙醇終止反應(yīng)，并定容至10mL，搖勻，0.45μm微孔濾膜過濾后即得供試品溶液。

2.2.4 線性關(guān)系考察 精密量取寶藿苷Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)品溶液適量，分別置于10mL量瓶中，用甲醇稀釋并定容，得濃度分別為142.50、71.25、35.62、17.81、8.90μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。分別精密吸取各標(biāo)準(zhǔn)溶液及“2.2.2”項(xiàng)下溶液10μL，注入液相色譜儀，記錄峰面積。以寶藿苷Ⅰ檢測濃度（X，μg·mL-1）為橫坐標(biāo)，峰面積積分值（Y）為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，得回歸方程為Y＝192784X+1840729（r＝0.9998，n＝5）。結(jié)果表明，寶藿苷Ⅰ檢測濃度在8.90～285.00μg·mL-1范圍內(nèi)與峰面積積分值呈良好的線性關(guān)系。

2.2.5 精密度試驗(yàn) 精密吸取71.25μg·mL-1的寶藿苷Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)品溶液10μL，按上述色譜條件連續(xù)進(jìn)樣6次，測定峰面積。結(jié)果，寶藿苷Ⅰ峰面積的RSD＝0.11%（n＝6），表明儀器精密度良好。

2.2.6 穩(wěn)定性試驗(yàn) 取同一份配好的供試品溶液，室溫放置，分別于0、1、2、4、8、12、24h進(jìn)樣，按上述色譜條件測定。結(jié)果，寶藿苷Ⅰ峰面積的RSD＝1.12%（n＝7），表明供試品溶液在24h內(nèi)穩(wěn)定。

2.2.7 重復(fù)性試驗(yàn) 按供試品溶液的制備項(xiàng)下操作，平行制備6份樣品，照上述色譜條件測定。結(jié)果，寶藿苷Ⅰ峰面積的RSD＝1.56%（n＝6），表明方法重復(fù)性良好。

2.2.8 加樣回收率試驗(yàn) 精密量取已知寶藿苷Ⅰ濃度（濃度：0.3mg·mL-1）的供試品溶液6份，每份0.5mL，分別精密加入標(biāo)準(zhǔn)品溶液0.5mL，混勻后，照上述色譜條件測定，計(jì)算加樣回收率。結(jié)果，平均回收率為96.54%，RSD＝1.47%（n＝6）。

2.2.9 寶藿苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率的測定寶藿苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率＝cV/（m×M1/M2）×100%。式中，c為酶解后混懸液中寶藿苷Ⅰ的質(zhì)量濃度；V為混懸液體積；m為酶解前淫羊藿苷的量（mg）；M1為寶藿苷Ⅰ的相對(duì)分子質(zhì)量；M2為淫羊藿苷的相對(duì)分子質(zhì)量。

2.3 酶系篩選

精密吸取10mg·mL-1的淫羊藿苷混懸液200μL，分別加入50μL β-葡萄糖苷酶液、纖維素酶液、柚皮苷酶液，再加入1.75mL pH值為5.0的枸櫞酸-枸櫞酸三鈉緩沖液，置于10mL具塞試管中，置于50℃氣浴震蕩箱中反應(yīng)12h后，加入8mL乙醇終止反應(yīng)，計(jì)算寶藿苷Ⅰ的轉(zhuǎn)化率（每種酶系各平行做3份），結(jié)果見圖2。

圖2 各種酶對(duì)寶霍苷Ⅰ的轉(zhuǎn)化率（n＝3）Fig 2 Effect of different enzyme on the biotransformation of baohuosideⅠ（n＝3）

由圖2可以看出，在3種供試酶中，β-葡萄糖苷酶能在12h內(nèi)將淫羊藿苷轉(zhuǎn)化為寶藿苷Ⅰ，且轉(zhuǎn)化率最高，達(dá)到100%，顯著高于其他2個(gè)酶系，故選擇β-葡萄糖苷酶作為最佳酶系。

2.4 β-葡萄糖苷酶酶解淫羊藿苷工藝研究

2.4.1 酶解反應(yīng)最適溫度 精密吸取10mg·mL-1的淫羊藿苷混懸液200μL、β-葡萄糖苷酶液50μL、1.75mL pH值為5.0的枸櫞酸-枸櫞酸三鈉緩沖液，置于10mL具塞試管中，分別于30、37、50、60、70℃反應(yīng)50min后，加入8mL乙醇終止反應(yīng)，計(jì)算寶藿苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率（每個(gè)溫度各平行做3份），結(jié)果見圖3。

圖3 溫度對(duì)寶藿苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率的影響（n＝3）Fig 3 Effect of temperature on the biotransformation of baohuosideⅠ（n＝3）

溫度是影響酶活力的一個(gè)重要因素，溫度過低時(shí)，酶活性受到抑制；在一定的溫度范圍內(nèi)，升高溫度，使酶活化；溫度過高則會(huì)使部分酶蛋白失活。由圖3可知，寶藿苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率在50℃時(shí)最高，表明50℃是β-葡萄糖苷酶的最適溫度點(diǎn)。

2.4.2 酶解反應(yīng)最適pH值 分別配制pH值為4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉、醋酸-醋酸鈉、枸櫞酸-枸櫞酸三鈉緩沖體系。在溫度為50℃條件下，精密吸取10mg·mL-1的淫羊藿苷混懸液 200μL、50μL β-葡萄糖苷酶液、1.75mL緩沖液，置于10mL具篩試管中，反應(yīng)50min后加入8mL乙醇終止反應(yīng)，計(jì)算寶藿苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率（每個(gè)樣品各平行做3份），結(jié)果見圖4。

酶解反應(yīng)過程中，緩沖液的離子會(huì)改變酶的構(gòu)象，從而影響其活性。適宜的pH環(huán)境，可以保持酶最佳活性，以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率。由圖4可知，在3種緩沖體系中，當(dāng)pH值為5.0時(shí)，β-葡萄糖苷酶具有較高的活性，推測β-葡萄糖苷酶在偏酸性條件下具有較高的活性；在相同pH值即反應(yīng)體系中具有相同的氫離子濃度條件下，發(fā)現(xiàn)枸櫞酸-枸櫞酸三鈉體系中的寶藿苷Ⅰ的轉(zhuǎn)化率普遍高于其他2種體系。

2.4.3 酶與底物質(zhì)量比對(duì)寶藿苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率的影響 精密吸取10mg·mL-1的淫羊藿苷混懸液5mL，共6份，分別加入5、10、15、25、30、40、50mg β-葡萄糖苷酶，用pH值為5.0的枸櫞酸-枸櫞酸三鈉緩沖液稀釋至50mL，在溫度為50℃條件下酶解50 min后，加入200mL乙醇終止反應(yīng)，計(jì)算寶藿苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率（每種質(zhì)量比各平行做3份），結(jié)果見圖5。

圖4 pH對(duì)寶藿苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率的影響（n＝3）a.枸櫞酸-枸櫞酸三鈉緩沖體系；b.磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖體系；c.醋酸-醋酸鈉緩沖體系Fig 4 Effect of pH values on the biotransformation of baohuosideⅠ（n＝3）a.citric acid-sodium citrate buffer；b.disodium hydrogen phosphate-sodium dihydrogen phosphate buffer；c.acetate-sodium acetate buffer

圖5 酶與底物質(zhì)量比對(duì)寶霍苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率的影響（n＝3）Fig 5 Effect of ratio of enzyme to substract on the biotransformation of baohuosideⅠ（n＝3）

為保證底物與酶充分接觸，選擇合適的酶與底物質(zhì)量比也是影響轉(zhuǎn)化率的關(guān)鍵。在溫度為50℃條件下，在pH值為5.0的枸櫞酸-枸櫞酸三鈉緩沖液中，在淫羊藿苷的濃度為1mg·mL-1時(shí)，酶解反應(yīng)50min，當(dāng)β-葡萄糖苷酶與淫羊藿苷的質(zhì)量比為1∶2時(shí)，寶藿苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，繼續(xù)增加酶的用量，轉(zhuǎn)化率沒有相應(yīng)增加。2.4.4 底物濃度對(duì)寶藿苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率的影響 按質(zhì)量比1∶2稱取β-葡萄糖苷酶和淫羊藿苷，加入pH值為5.0的枸櫞酸-枸櫞酸三鈉緩沖液中，配制成淫羊藿苷含量分別為10、5、3、2、1、0.5mg·mL-1的混懸液，在溫度為50℃條件下酶解50min后，加入乙醇終止反應(yīng)，計(jì)算寶藿苷Ⅰ的轉(zhuǎn)化率（每種底物濃度各平行做3份），結(jié)果見圖6。

圖6 底物濃度對(duì)寶霍苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率的影響（n＝3）Fig 6 Effect of substract concentration on the biotransformation of baohuosideⅠ（n＝3）

由圖6可知，底物濃度為1mg·mL-1時(shí)轉(zhuǎn)化率最高，較高和較低濃度時(shí)底物的轉(zhuǎn)化率均降低。

2.4.5 反應(yīng)時(shí)間對(duì)寶藿苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率的影響 按質(zhì)量比1∶2稱取β-葡萄糖苷酶和淫羊藿苷，加入pH值為5.0的枸櫞酸-枸櫞酸三鈉緩沖液中，配制成淫羊藿苷含量為1mg·mL-1的混懸液，在溫度為50℃條件下酶解，于 30、50、60、70、80、90min取樣，計(jì)算寶藿苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率（每個(gè)時(shí)間點(diǎn)各平行做3份），結(jié)果見圖7。

圖7 反應(yīng)時(shí)間對(duì)寶霍苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率的影響（n＝3）Fig 7 Effect of reaction time on the biotransformation of baohuosideⅠ（n＝3）

由圖7可以看出，在50min以內(nèi)，寶藿苷Ⅰ的轉(zhuǎn)化率達(dá)85.26%，隨著反應(yīng)時(shí)間延長，寶藿苷Ⅰ轉(zhuǎn)化率也增加，到90min時(shí)寶藿苷Ⅰ的轉(zhuǎn)化率基本達(dá)到100%。

3 討論

本研究表明，β-葡萄糖苷酶、纖維素酶、柚皮苷酶均可酶解淫羊藿苷制備得到寶藿苷Ⅰ，但在12h內(nèi)，β-葡萄糖苷酶水解效果最好。為了解β-葡萄糖苷酶的性質(zhì)，采用淫羊藿苷為底物，在淫羊藿苷的濃度為1mg·mL-1時(shí)，考察了溫度、pH、酶與底物質(zhì)量比、底物濃度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)酶解反應(yīng)的影響，得到優(yōu)化的工藝條件為溫度50℃，pH值為5.0的枸櫞酸-枸櫞酸三鈉緩沖液，酶與底物的質(zhì)量比為1∶2，底物濃度為1mg·mL-1，此條件下酶解90min時(shí)淫羊藿苷基本100%轉(zhuǎn)化為寶藿苷Ⅰ。

本研究直接采用β-葡萄糖苷酶酶解淫羊藿苷制備寶藿苷Ⅰ，主要是C-7位去葡萄糖，β-葡萄糖苷酶能夠選擇性地切斷淫羊藿C-7位的β-D-葡萄糖。本試驗(yàn)主要研究β-葡萄糖苷酶酶解淫羊藿苷制備寶藿苷Ⅰ的工藝，旨在為更好地了解酶的性質(zhì)和寶藿苷Ⅰ的工業(yè)化制備提供參考。

[1] 陳 彥，賈曉斌，Hu Ming.Caco-2細(xì)胞單層研究淫羊藿黃酮類成分的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)[J].中草藥，2009，40（2）：220.

[2] 金曉勇，賈曉斌，孫 娥，等.炙淫羊藿炮制過程中5種黃酮類成分變化規(guī)律研究[J].中國中藥雜志，2009，34（21）：2738.

[3] 王麗芳，單保恩，劉麗華，等.香加皮單體成分寶藿苷Ⅰ對(duì)食管癌細(xì)胞增殖及凋亡的影響[J].腫瘤，2009，29（2）：123.

[4] Huang J，Yuan L，Wang X，et al.Icaritin and its glycosides enhance osteoblastic，but suppress osteoclastic，differentiation and activity in vitro[J].Life Sci，2007，81（10）：832.

[5] 劉鐵漢，王 毅，王本祥，等.淫羊藿苷的腸菌代謝研究I.腸內(nèi)細(xì)菌對(duì)淫羊藿苷的代謝轉(zhuǎn)化[J].中草藥，2000，31（11）：834.

[6] 王 敏，高錦明，王 軍，等.苦蕎莖葉粉中總黃酮酶法提取工藝研究[J].中草藥，2006，37（11）：1645.

[7] 蔡 華，楊光義，葉 方，等.正交試驗(yàn)優(yōu)選房陵丹參水溶性成分半仿生-纖維素酶提取工藝[J].中國藥房，2011，22（3）：222.

Preparation Technology of Baohuoside Ⅰ by Enzymolysis of Icariin with β-glucosidase

ZHANG Zhen-hai，CHEN Ling-ling，JIA Xiao-bin，HE Jun-jie，JIN Xin（Key Laboratory of New Drug Delivery System of Chinese Materia Medica，SACTM，Jiangsu Provincial Academy of Traditional Chinese Medicine，Nanjing 210028，China）

OBJECTIVE：To study the preparation technology of baohuoside Ⅰ by enzymolysis of icariin with β-glucosidase.METHODS：Taking bioconversion rate as index，β-glucosidase was used for enzymolysis of icariin and the effects of temperature，pH value，the ratio of enzyme to substrate，substrate concentration and reaction time on conversion rate of baohuosideⅠ were investigated by single factor test.RESULTS：The optimum reaction conditions were determined as follows：50℃，citric acid-citric acid sodium acetate buffer（pH 5.0），the ratio of enzyme to substrate 1∶2，substrate concentration 1mg·mL-1and reaction time 90min.CONCLUSION：It is simple and reliable to prepare baohuoside Ⅰ by the enzymolysis of icariin with β-glucosidase；the conversion rate is high and the technology is moderate.

Icariin；BaohuosideⅠ；β-glucosidase；Bioconversion

R284；R283

A

1001-0408（2011）43-4059-03

Δ國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（30973944）

＊助理研究員，博士。研究方向：天然藥物。電話：025-85608672。E-mail：davidpharm@yahoo.cn

#通訊作者：研究員，博士研究生導(dǎo)師。研究方向：天然藥物。電話：025-85608672。E-mail：jxiaobin2005@hotmail.com

2011-07-03

2011-08-19）