如何通过生物转化法得到人参皂苷 Rd？

生物转化法是一种有效的方法，可用于获取人参皂苷Rd，这为人参皂苷的生产提供了可持续且环境友好的途径。通过微生物或其他生物体的代谢活性，将人参皂甙等前体转化为人参皂苷Rd，为其在医药领域中的应用提供了新的生产途径和研究方向。

简述：人参是中国、韩国、日本等东亚国家广泛使用的著名中药材，目前，人参根及其提取物是应用最为广泛的中药材。现代药理研究证明，人参皂苷是人参的主要有效成分，具有广泛的药理作用，如抗炎、抗癌、抗病毒、调节免疫力、促进新陈代谢、改善心血管系统和神经系统功能，而最多的注意力集中在人参皂苷Rd上。

人参皂苷Rd属于原人参二醇(PPD)型人参皂苷，具有多种强大的药理活性，包括抗炎、抗肿瘤、神经保护作用、心血管保护、免疫调节和其他有益的健康作用。然而，野山参中人参皂苷Rd的含量很低，而传统的化学转化生产方法，如加热、弱酸水解和碱处理，存在一些不可避免的缺点，例如产率较低、非特异性反应导致副反应较多等。因此，人们已经对人参皂苷Rb1、Rb2和Rc的生物转化进行了研究，因为生物转化具有高选择性、环境友好等优势。

生物转化研究：

人参皂苷Rd的含量与不同的野山参和部分人参不同，范围为0.02%-1.66%。此外，从天然产物中分离出Rd既困难又昂贵；因此，微生物酶促转化已成为人参皂苷Rd的主要转化方式，因为它具有独特的选择性、温和的反应条件和环境相容性（如下图）。

1. 酶法转化

人参皂苷 Rd 是一种具有三个糖部分的四环达玛烷型三萜，其结构与 Rb1、Rb2 和 Rc 相似，但在 C-20 位缺少一个外部糖苷部分。利用酶法转化法通过水解糖苷键制备人参皂苷具有选择性高、反应条件温和、环境友好等独特优势。因此，使用特定的糖苷酶（如 α-l-阿拉伯呋喃糖酶、α-l-阿拉伯吡喃糖酶、β-葡萄糖苷酶或果胶酶）水解单糖残基，可以从 Rb1、Rb2 和 Rc 中获得人参皂苷Rd。

（1）阿拉伯呋喃糖苷酶

人参皂苷 Rc 是人参的主要成分之一，占人参皂苷总量的 7–22%，含有一个阿拉伯呋喃糖基部分和三个吡喃葡萄糖基部分，因此，阿拉伯呋喃糖苷酶和葡萄糖苷酶可将 Rc 转化为去糖基化的人参皂苷。为了提高人参皂苷 Rd 的生物转化率和优化酶学性质，近年来出现了关于阿拉伯呋喃糖苷酶的研究。An 等 [5] 从土壤细菌 Rhodanobacter ginsenosidimutans Gsoil 3054T 中克隆出一种重组 α-l-阿拉伯呋喃糖苷酶 AbfA，该酶能将人参皂苷 Rc 生物转化为人参皂苷 Rd。重组 AbfA 表现出底物特异性活性，可用于人参皂苷的生物转化，因为它仅水解人参皂苷 Rc 及其衍生物中的阿拉伯呋喃糖部分，而不水解人参皂苷 Rb1 或 Rb2 中的其他糖基。次年，同一研究小组报道了一种新型重组 α-l-阿拉伯呋喃糖酶 (Abf22-3)，该酶来自从韩国发酵食品泡菜中分离的人参皂苷转化明串珠菌属 22-3，可将人参皂苷 Rc 生物转化为 Rd。结果表明，在 pH 6.0 和 30 ℃ 的最佳条件下，24 小时后超过 99.5% 的 Rc 转化为 Rd。

（2）β-葡萄糖苷酶

β-葡萄糖苷酶是一类异质性酶，能够裂解芳基和烷基 β-葡萄糖苷、β-连接寡糖苷和几种其他寡糖的 β-糖苷键。一些重组酶，尤其是具有不同底物特异性的 β-葡萄糖苷酶，已广泛应用于生产稀有人参皂苷。迄今为止，人们已将大量注意力集中在利用 β-葡萄糖苷酶将人参皂苷 Rb1 转化为 Rd 上。来自嗜极菌 Thermotoga thermarum DSM5069 的耐热 β-葡萄糖苷酶 Tt-BGL 可选择性地将人参皂苷 Rb1 转化为人参皂苷 Rd，且生产率很高。

（3）果胶酶

果胶酶专一性水解原人参二醇（PPD）型人参皂苷，是一种将人参皂苷Rb1转化为Rd的选择性酶。Fang等通过酶辅助提取与选择性酶解相结合，探索了人参皂苷Rd的一锅法生产工艺，在52.5℃、pH 6.0条件下获得了较高的产量，表明果胶酶可作为生产人参皂苷Rd的高效酶。

2. 微生物转化

微生物转化也是Rd的主要生产方法。酶促转化的机理是利用酶的催化活性水解人参皂苷，具有反应周期短、污染少、产物纯度高等优点;但反应条件难以控制，酶易失活，酶的分离纯化过程复杂。相比之下，微生物转化的特点是成本低、副产物少、应用广泛，但转化时间长、生物转化率低等缺点是不可避免的。因此，人参皂苷的酶-微生物转化在实际生产过程中具有自身的特点，并相辅相成。Rd的产生可以通过微生物方法实现，包括真菌、细菌、肠道微生物群和食品微生物。

参考：

[1]Li J, Huang Q, Yao Y, et al. Biotransformation, pharmacokinetics, and pharmacological activities of ginsenoside Rd against multiple diseases[J]. Frontiers in Pharmacology, 2022, 13: 909363.

[2]Song X, Wang L, Fan D. Insights into recent studies on biotransformation and pharmacological activities of ginsenoside Rd. Biomolecules 2022; 12: 512[J].