謝凱桓 ，張云露，胡 益，張海涵，賀 喜，范志勇，宋澤和*

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 410128；2.飼料安全與高效利用教育部工程研究中心，湖南家禽安全生產(chǎn)工程技術(shù)研究中心，湖南畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南長沙 410128）

人參別稱為黃參、地精，主要產(chǎn)地為中國東北、朝鮮、韓國、日本、俄羅斯東部。2018 年，我國鮮參產(chǎn)量達(dá)到3.8 萬t，占世界總產(chǎn)量的70%左右[1]。人參被稱為“百草之王”，在中國用藥史上歷史悠久，是名貴的中藥材，也是國內(nèi)外研究最多的中藥之一[2]。人參補(bǔ)氣和抗衰老的作用在《傷寒論》、《本草綱目》和清代以來的許多中草藥書籍中均有記載[3-4]。人參含人參皂苷、人參多糖、聚乙炔醇和脂肪酸等多種活性物質(zhì)，人參皂苷是其發(fā)揮藥理作用的主要成分，現(xiàn)已確定的人參皂苷單體約有60 余種[5]。人參的入藥部位主要為人參根，對人參莖葉的利用很少。在實際生產(chǎn)中，種植戶在人參成熟時往往只對其根部進(jìn)行采摘、保存及出售，而將尚有利用價值的莖、葉和花丟棄，造成資源浪費。近年來研究發(fā)現(xiàn)，人參莖葉也有著與人參根相差無幾的藥理作用，甚至人參莖葉中的人參皂苷總量高于人參根，并且人參莖葉價格相對較低，在畜禽生產(chǎn)中更具開發(fā)潛力[6]。人參皂苷Rg1 作為人參皂苷中含量較高的成分之一，具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、抗炎和促進(jìn)血管生成等多種生物學(xué)功能。本文對近年來人參皂苷Rg1 的提取方法和生物學(xué)功能進(jìn)行綜述，為人參皂苷Rg1 在畜禽生產(chǎn)中的進(jìn)一步開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 人參皂苷Rg1 的物化性質(zhì)和分布

人參皂苷Rg1（C42H72O14）的化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1 所示，其相對分子質(zhì)量為801.01，為白色粉末，易溶于水、甲醇、乙醇，不溶于乙醚、苯[7]。人參皂苷Rg1 是一種三萜皂苷類化合物，其最終產(chǎn)物為原人參三醇，因此屬于原人參三醇型皂苷[8]。

圖1 人參皂苷Rg1 的化學(xué)結(jié)構(gòu)式

人參皂苷單體化合物中Rg1、Rd、Re 和Rb1 的含量較高，被作為人參功效的定量指標(biāo)[9]。人參皂苷Rg1不僅存在于人參的根中，在其非藥用部位（莖、葉、花和果中）也有較高的含量，人參不同部位提取物中的單體皂苷含量見表1[10-12]。

表1 人參不同部位提取物中單體皂苷含量 %

有學(xué)者研究證明，人參皂苷Rg1 水解后產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物是人參皂苷F1 和Rh1[13-14]；Lee 等[15]試驗發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rg1 在結(jié)腸炎大鼠體內(nèi)會被腸道菌群分解成中間產(chǎn)物人參皂苷Rh1 和F1，最后代謝轉(zhuǎn)化為20（S）-原人參三醇。

2 人參皂苷Rg1 的提取

人參皂苷Rg1 有多種提取方法，如酶提取法、微波輔助萃?。∕AE）和脈沖電提取等[16-18]。人參皂苷Rg1 的疏水性強(qiáng)，導(dǎo)致其分離難度較大。酶提取法雖時間短、效率高，但所需條件嚴(yán)苛；MAE 法提取率高、耗能低，但操作過程難以控制；脈沖電提取法耗能低，但仍處于發(fā)展階段[19]。高效液相色譜法（HPLC）因其穩(wěn)定性好、提取率高，在分離和分析人參皂苷方面得到廣泛應(yīng)用，HPLC 大多數(shù)使用C18 平穩(wěn)相和梯度溶液，由于人參皂苷中的色素團(tuán)很少，因此檢測到的波長通常也接近紫外線（UV）范圍，即196～205 nm。另一方面，使用HPLC 還可以定量測定中性、酸性人參皂苷以及其他不太親水的成分[20-21]。人參皂苷Rg1 屬于小分子化合物，作為人參品質(zhì)的標(biāo)志，它也是人參皂苷中難以分離的成分之一。以往的研究表明，即使使用超高液相色譜（UPLC）也無法獲得令人滿意的提取結(jié)果[22-23]。Zhang 等[24]使用HPLC 等比梯度法快速而簡單地將人參皂苷Rg1、Re、Rh1 和Rg2 進(jìn)行了分離，特別是其中原本難以分離的人參皂甙Re 和Rg1 也得到了明顯的分離效果，同時將分析時間縮短到原來的四分之一，并且在優(yōu)化梯度洗脫條件后，使得人參皂苷Rg1 與Rf 也完全分離，與現(xiàn)有的人參皂苷分析方法相比，可以省略復(fù)雜的固相萃取；Wu 等[25]使用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（HPLC-MS/MS）方法分離到人參皂苷Rg1，并且回收率達(dá)到91.5%～92.4%；Lin 等[26]還開發(fā)了一種基于離子液體的超聲輔助萃?。↖LUAE）方法，能夠用于從人參根中提取人參皂苷Rg1，相比常規(guī)的超聲波輔助提?。║AE），該方法的效率提高了3.16 倍，提取時間縮短33%，結(jié)果表明ILUAE 法可以明顯提高人參皂苷Rg1 的提取效率。盡管工業(yè)條件在不斷升級，學(xué)者們對提取方法不斷地進(jìn)行優(yōu)化，人參皂苷Rg1 的生產(chǎn)成本依然很高，而不僅僅是由于人參本身的珍貴所造成的。

3 人參皂苷Rg1 的生物學(xué)功能

3.1 抗氧化 目前，產(chǎn)業(yè)中大規(guī)模養(yǎng)殖的動物都是經(jīng)過長時間選育出來的，能夠表現(xiàn)出較高的生產(chǎn)性能，但是抗氧化能力參差不齊，極易在實際生產(chǎn)中發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致采食量和生產(chǎn)性能下降；氧化應(yīng)激的發(fā)生會使機(jī)體內(nèi)自由基含量上升，進(jìn)而增加對組織器官的損傷，在胃腸道發(fā)生氧化損傷時，畜禽的飼料轉(zhuǎn)化率會下降，甚至引起腸道病原感染[27-28]。陳羨人等[29]、Yu等[30]研究表明，人參皂苷Rg1 通過提高體內(nèi)抗氧化酶的活性使血清和心肌丙二醛（MDA）水平明顯降低，有效緩解了糖尿病大鼠體內(nèi)的氧化應(yīng)激反應(yīng)。人參皂苷Rg1 還能通過上調(diào)核因子E2 相關(guān)因子2（Nrf2）和血紅素加氧酶-1（HO-1）蛋白表達(dá)維持組織細(xì)胞內(nèi)氧化還原的平衡[31]；Li 等[32]研究表明，在H/R 誘導(dǎo)的H9c2 心肌細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷模型中，人參皂苷Rg1 可以激活Nrf2/HO-1 信號通路并抑制H9C2 心肌細(xì)胞中的JNK 通路，防止細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激。人參皂苷Rg1 還可以通過顯著提高超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性提高機(jī)體抗氧化能力[33]。Shi 等[34]證明，在過氧化氫（H2O2）誘導(dǎo)脾臟淋巴細(xì)胞中，人參皂苷Rg1 可能通過調(diào)節(jié)淋巴組織表達(dá)受體（RELT）、外異蛋白A2 受體（EDA2R）、Toll 樣受體4（TLR4）等基因的表達(dá)，并作為抗氧化劑保護(hù)由活性氧（ROS）過量引起的脾臟淋巴細(xì)胞損傷。另外，Li 等[35]試驗發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rg1 可抑制氧化應(yīng)激和過度激活Wnt/β-catenin 信號通路來改善D-半乳糖（D-gal）誘導(dǎo)的衰老小鼠模型中Sca-1+造血干/祖細(xì)胞（HSC/HPC）的抗性，并減少DNA 損傷反應(yīng)、p16Ink4a-Rb 和p53-p21Cip1/Waf1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。然而，由于目前人參皂苷Rg1 在畜禽上的研究應(yīng)用極少，在畜禽上的抗氧化效果有待驗證。

3.2 免疫調(diào)節(jié) 動物機(jī)體的免疫低下往往會造成抗病力和抗逆性下降，使動物生產(chǎn)性能降低。人參皂苷Rg1能夠直接提高免疫器官的重量和免疫細(xì)胞的活性，影響免疫細(xì)胞的增殖分化并促使免疫細(xì)胞合成免疫球蛋白和補(bǔ)體[36]。還有學(xué)者證明人參皂苷Rg1 在一定程度上可以通過減輕T 細(xì)胞的毒性作用，提高細(xì)胞免疫應(yīng)答中T細(xì)胞和自然殺傷（NK）細(xì)胞的活性等，防止小鼠受到免疫性肝損傷的危害[37-38]。Park 等[39]研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rg1 可通過選擇性誘導(dǎo)生殖系轉(zhuǎn)錄本（GLTα）表達(dá)來誘導(dǎo)B 細(xì)胞分化為IgA 產(chǎn)生細(xì)胞；Su 等[40]研究表明，人參皂苷Rg1 注射到C3H/HeJ 小鼠體內(nèi)時，模型抗原OVA 會誘導(dǎo)強(qiáng)烈的IgG 反應(yīng)，使脾細(xì)胞增殖以及轉(zhuǎn)錄因子GATA-3 和T-bet 的mRNA 表達(dá)量增加，其免疫增強(qiáng)的原因與核因子κB（NF-κB）p65 的活化磷酸化有關(guān)。另外，Zou 等[41]以盲腸結(jié)扎穿孔誘導(dǎo)的膿毒癥小鼠為模型，發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rg1 能夠通過增強(qiáng)先天免疫和適應(yīng)性免疫來發(fā)揮其對小鼠的保護(hù)作用，并且提高了小鼠的生存率。Wang 等[42]進(jìn)一步證明人參皂苷Rg1 是通過NF-κB 和蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白（Akt/mTOR）途徑對其先天性免疫應(yīng)答發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。人參皂苷Rg1 還可作為疫苗的佐劑，促進(jìn)機(jī)體對抗原的免疫應(yīng)答。Shi 等[43]試驗證明，口服人參皂苷Rg1 可改善雞對感染性法氏囊病疫苗的免疫應(yīng)答[43]；Qu 等[44]證明了人參皂苷Rg1 能夠協(xié)助重組蛋白（TgSAG1）改善免疫反應(yīng)，提高對弓形蟲重組表面抗原1（rSAG1）的特異性抗體反應(yīng)水平，促進(jìn)脾細(xì)胞增殖，并保護(hù)感染弓形蟲的小鼠免于死亡，并且反映出人參皂苷Rg1 可作為抗弓形蟲病的疫苗佐劑，值得進(jìn)一步開發(fā)。

3.3 抗炎 目前，各種環(huán)境條件變化誘發(fā)病原感染都會導(dǎo)致炎癥的產(chǎn)生，給畜禽養(yǎng)殖帶了許多不利影響。人參皂苷Rg1 可以通過調(diào)控組織細(xì)胞中的細(xì)胞因子表達(dá)從而抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)生[45]。Tao 等[46]研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rg1 預(yù)處理能夠下調(diào)小鼠肝臟中細(xì)胞因子TNF-α、干擾素-γ（IFN-γ）和白介素-6（IL-6）的含量，減輕缺血再灌注所致的機(jī)體損傷；同樣，Su 等[47]在對脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的小鼠敗血癥模型研究中發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rg1 的預(yù)處理可以降低小鼠血清中腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白介素-1β（IL-1β）、IL-6 和前列腺素E2（PGE2）的含量，對LPS 誘導(dǎo)的小鼠敗血癥能夠起到有效預(yù)防和治療的作用。另外，人參皂苷Rg1 還能通過調(diào)控NF-κB 信號通路，減輕肝炎以及肺炎等炎癥性疾病。Gao 等[48]研究表明，人參皂苷Rg1 可能調(diào)節(jié)糖皮質(zhì)激素受體（GR）介導(dǎo)NF-κB 信號通路，抑制小鼠血清中炎性細(xì)胞因子的過度產(chǎn)生，從而減輕酒精性肝炎小鼠的炎癥反應(yīng)。Bao 等[49]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)人參皂苷Rg1 預(yù)處理后的小鼠可以抑制機(jī)體內(nèi)NF-κB 和半胱氨酸蛋白酶-3（caspase-3）激活，減少炎性因子的產(chǎn)生，并調(diào)節(jié)活化巨噬細(xì)胞的浸潤和抑制肺部的細(xì)胞凋亡，從而保護(hù)脂多糖誘導(dǎo)的小鼠急性肺損傷。在目前的研究中，人參皂苷Rg1 展現(xiàn)出了明顯的抗炎作用，其是否也具有解決畜禽生產(chǎn)中所發(fā)生的腸炎和肝炎等重點問題的潛力，還需要深入研究。

3.4 促進(jìn)血管再生 在人類醫(yī)學(xué)上，血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙是許多心血管疾病的早期表現(xiàn)，分化新的內(nèi)皮細(xì)胞是維持血管內(nèi)膜功能完整性的關(guān)鍵途徑。在家禽生產(chǎn)中，白羽肉雞生長過快會使胸肌甚至腿肌上產(chǎn)生白色條紋，造成白色條紋的主要原因是肌肉中的毛細(xì)血管生長過慢，跟不上肉雞生長速度，導(dǎo)致血管損傷或局部缺氧，從而形成木質(zhì)化雞胸肉[50-51]。而在妊娠母豬上，胎盤血管密度也是影響營養(yǎng)物質(zhì)在母體和胎兒間運輸效率的關(guān)鍵指標(biāo)，胎盤血管的發(fā)育及血流對胎兒的生長發(fā)育至關(guān)重要。而妊娠期母豬背膘過厚等因素常誘發(fā)胎盤“脂毒性”，使母豬胎盤中血管密度和血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）含量隨背膘厚度增加而降低，導(dǎo)致產(chǎn)仔數(shù)減少和斷奶時產(chǎn)仔體重下降，嚴(yán)重影響母豬繁殖性能[52]。在泌乳期母豬中，乳腺組織血管數(shù)量和直徑能直接影響母豬的泌乳量，而泌乳量過少和營養(yǎng)攝入不足會直接影響仔豬的存活率、斷奶重以及斷奶后的生長性能[53]。可見，血管的生成在動物生產(chǎn)上對特定動物群體具有重要意義。人參皂苷Rg1 在模型動物上被驗證具有促血管生成的作用，對解決此類血管問題具有潛在的應(yīng)用價值。王曉麗等[54]證明了人參皂苷Rg1 可以加快小鼠缺血肢體中血液的流動，同時增加缺血組織中NO 含量，并抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)小鼠下肢缺血部位的血管迅速新生及血流灌注。胡安玲[55]探究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rg1 能調(diào)控鈣敏感受體的表達(dá)，促進(jìn)大鼠內(nèi)皮祖細(xì)胞對血管內(nèi)皮進(jìn)行修復(fù)，并抑制血管內(nèi)膜增生和血管再狹窄。此外，人參皂苷Rg1 可以激活GR，在體內(nèi)和體外條件下促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的生成[56]。Cheung 等[57]進(jìn)一步研究證明，人參皂苷Rg1 可激活GR 和磷脂酰肌醇3 激酶/蛋白激酶B/ 內(nèi)皮型一氧化氮合酶（PI3K/Akt/eNOS）途徑誘導(dǎo)血管生成。綜上所述，人參皂苷Rg1 有望用于改善白羽肉雞的木質(zhì)化雞胸肉、妊娠母豬胎盤以及泌乳母豬乳腺組織血管密度低等問題。

4 人參皂苷Rg1 在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用探討

至今為止，人參皂苷Rg1 在畜禽生產(chǎn)中的研究仍較少，在對其有限的研究中發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rg1 具有提高畜禽黏膜免疫、促進(jìn)生長、提高抗病力和抗應(yīng)激的能力。畢師誠等[58]在連續(xù)注射環(huán)磷酰胺（Cy）誘導(dǎo)免疫抑制的母雞飲水中連續(xù)7 d 加入1 mg/kg 人參皂苷Rg1，而后進(jìn)行傳染性法氏囊病毒（IBDV）免疫，結(jié)果表明飲水中添加1 mg/kg 人參皂苷Rg1 能提高IBDV 抗體陽性率，顯著提高脾臟、法氏囊指數(shù)、腸道總sIgA和特異性sIgA 含量。Kim 等[59]使用20 μg/mL 人參皂苷Rg1 體外處理豬胚胎可以增加其對葡萄糖的攝取，從而提高了在高氧條件下胚胎發(fā)育的質(zhì)量。此外，人參皂苷Rg1 對于治療豬繁殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）有一定的作用效果。Yu 等[60]研究表明，人參皂苷Rg1在體外和仔豬體內(nèi)均具有低細(xì)胞毒性和抗PRRSV 活性，還能抑制不同的2 型PRRSV 感染譜系，證明了人參皂苷Rg1 可作為一種潛在對抗豬繁殖與呼吸綜合征（PRRS）的免疫調(diào)節(jié)和抗病毒劑。此外，人參皂苷Rg1 在治療畜禽炎癥方面也有所報道。王越珉[61]研究發(fā)現(xiàn)，靜脈注射2.5 mg/kg 體重劑量的人參皂苷Rg1 對LPS 誘導(dǎo)的奶山羊乳房炎有治療作用，可能與人參皂苷Rg1 的抗炎作用和對乳腺的保護(hù)作用有關(guān)，因此臨床上采用人參皂苷Rg1 治療反芻動物大腸桿菌性乳房炎值得進(jìn)一步研究。宋玉琴等[62]使用含0.45 mg/g 人參皂苷Rg1 的人參藥渣以0.53% 的添加量飼喂家兔，可促進(jìn)家兔體重增長，提高全凈膛率。人參皂苷Rg1 在豬、雞和羊等畜禽中均有應(yīng)用且效果顯著，但報道較少，其添加方法及添加劑量等問題仍需進(jìn)一步研究探討。

5 小 結(jié)

近年來，研究已發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rg1 具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、抗炎和促進(jìn)血管生成等生物學(xué)功能，但是主要集中在細(xì)胞和老鼠等模型動物上，在畜禽生產(chǎn)上的研究較少。因此，人參皂苷Rg1 要應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)還面臨著諸多問題。首先，要優(yōu)化出簡單高效的人參皂苷Rg1 提取方法；其次，還需要開展大量試驗來確定人參皂苷Rg1 在實際生產(chǎn)中的適宜添加劑量、添加方式；最后，人參皂苷Rg1 在畜禽生產(chǎn)中的具體作用途徑仍需深入研究。