形态特征

草質藤本。根莖橫生。莖纖細，無毛，有縱皺紋或淺槽，有時在分枝或葉柄的基部兩側微凸出，或具短刺。葉互生，盾形；葉片三角狀卵形或長卵形，長5～11厘米，寬4～9厘米，邊緣淺波狀，基部心形或近于截形，通常3裂，中央裂片先端漸尖，兩側裂片圓耳狀；葉柄短于葉片。

花單性，雌雄異株；雄花序穗狀，腋生，有時分枝；花無柄，常2～3朵簇生，僅1～2朵完全發育；苞片膜質，卵形或三角狀卵形；花被片6，卵形，紫紅色，雄蕊6；雌花序有花6～8朵，花有短柄，花被6裂，雄蕊退化；子房長圓柱形。蒴果幹燥後藍黑色，表面附有白色粉狀物，翅近半月形，長約2.5厘米，寬約1.5厘米，頂端微凹，或近于截形，基部狹圓形、種子扁卵圓形，周圍呈薄膜狀的翅。花期5～8月。果期9～10月。

生長環境

不同的氣候、海拔及地形條件下，盾葉薯蓣分布差異明顯。一般低山河谷具有顯着的冬暖特點，是其主要分布地帶；而在l500m以上的寒冷高山則很少有分布。

朱延鈞等将盾葉薯蓣的垂直分布區分為3個段研究，發現在海拔450m以上區域薯蓣皂苷元含量最高。李朝陽等研究認為，盾葉薯蓣皂苷元含量與居群環境條件存在一定的相關性，其中最主要的可能是海拔高度，且位于500～700m海拔範圍居群的皂苷元含量相對較高，而高于或低于該海拔範圍的居群皂苷元含量都不高。與徐成基分析的結果——皂苷元含量高的樣品都在海拔400～700m之間基本相同。

盾葉薯蓣對土壤要求不嚴，在各種類型土壤中均能生長，但主要生長在山地棕壤和山地黃壤等腐殖質深厚的土壤中。盾葉薯蓣喜溫暖環境，不耐嚴寒。最适宜生長氣溫為20℃～25℃。

水分狀況對盾葉薯蓣的分布和生長發育有重要影響,其分布區全年降水量在750～l500mm之間，在濕潤土壤環境中生長旺盛，分布較多，盾葉薯蓣皂素合成與積累的最适宜水分條件為年降水量800～900mm,以850mm為最佳。盾葉薯蓣為喜光植物，主要分布在光照充足的向陽坡面，而在陰坡或光照條件差的地方，分布較少，要求年日照時數為1750～2000h。

由于盾葉薯蓣分布範圍較廣，不同地區、居群的植株形态性狀發生了變異，植物體内的皂素含量亦随環境條件的變化而高低各異。生态環境對盾葉薯蓣種内基因型變異影響較大，且在形态性狀與活性成分積累等方面影響顯着。因此，為了提高盾葉薯蓣開發效益，需進一步研究生态環境對皂素形成影響的機理。

分布情況

根據中國薯蓣植物資源調查資料，盾葉薯蓣的自然分布區為北亞熱帶及中亞熱帶地區，即98°53～121°50E，23°42～32°10N範圍内。生長在河谷及低﹑中山丘陵的落葉闊葉與常綠闊葉混交林或稀疏的常綠林的灌木林内。要求氣溫高﹑光照強。根據袁曉穎等對野生盾葉薯蓣資源調查，将其劃分為兩個區：

Ⅰ秦巴－武當區，其範圍約在105°～121.50°，北緯30°～32.10°，此處植被是中國亞熱帶常綠林－落葉闊葉混交林地帶，陝西湖北河南三省交界地帶（伏牛山脈區）産出量較大。

Ⅱ西南～中南區，從雲南西北部的國界限向東延伸至湖南部分地區，範圍約在東經98.50°～105°，北緯23.42°～30°，該範圍植被類型多為亞熱帶山地酸性黃壤常綠闊葉樹-落葉闊葉樹混交林及亞熱帶常綠闊葉林。盾葉薯蓣垂直分布在海拔100～1500米的河谷﹑山地﹑落葉闊葉混交林的邊緣或稀疏的常綠灌木林内。

大量研究表明，野生狀态下的盾葉薯蓣皂苷元含量與主要環境因素的關系密切，盾葉薯蓣的皂苷元含量以陝西東南部産區和湖北西北部的武當山區為中心，分别向四川盆地等成片狀和星散狀輻射，有從高到低的傾向。

栽培技術

常規培養

盾葉薯蓣葉盾葉薯蓣采用種子繁殖和根莖繁殖，即有性繁殖和無性繁殖。

黃春洪等通過對盾葉薯蓣主要居群種質分析的研究發現，在評價一份種質是否适合用作栽培種時，薯蓣皂苷元含量高低不應該作為首要指标，種質的含量是否能夠穩定遺傳才是最重要的指标。種子繁殖以5～7月份播種最佳，成長期較長，4年後才能供工業用，種子繁殖可選育有效成分含量高、産量高、抗性強的優良單株留種，以提高盾葉薯蓣質量。根莖繁殖，秋栽最佳，選擇生活力強，無病蟲害的根莖為種根莖，生長2～3年收獲，操作簡單，植株生暢快，成苗率高。

組織培養

組織培養技術是進行種苗生産、品種培育的有效途徑，也是工業化皂苷生産的有效途徑；薯蓣皂苷主要分布于根狀莖中，根狀莖主要由周皮、基本組織和散生在基本組織中的維管束三部分組成，周皮細胞的分裂和體積增大使根狀莖迅速生長，薯蓣皂苷主要分布于基本組織薄壁細胞中，利用植物組織培養技術繁殖薯蓣植物，既可保存種質資源，又能快速繁殖優良品種，不但可解決種源問題，而且能有效防止種質退化。

中國從20世紀70年代中期開始利用組織培養技術進行盾葉薯蓣的快速繁殖和品種改良。四川生物研究所一室體細胞研究組對盾葉薯蓣不同部位的愈傷組織誘導頻率進行了研究，結果表明，若以幼莖、幼葉為材料，其誘導頻率一般都比較高，分别為57.97﹪、83.14﹪；以塊(根)莖為材料則誘導頻率較低，隻有1.78﹪。徐向麗對薯蓣屬植物組織培養研究進行總結認為，能否誘導出愈傷組織與培養基的選擇和激素配比密切相關，常用的培養基是MS或改良MS、Nitsch、B、White等培養基；另外，pH值、溫度、光照等因素也影響愈傷組織的形成。

細胞培養

人們在利用細胞培養技術生産天然産物領域的研究十分活躍，并越來越受到人們關注。通過改變培養基和培養條件，選擇高産細胞株，添加前體以及調節合成途徑等方法，極大地提高了植物細胞培養中次生代謝物的含量。中國已開展了選用盾葉薯蓣高皂素含量植株，進行細胞連續培養方面的研究。

任建偉等采用盾葉薯蓣脫分化愈傷組織進行固體培養和細胞懸浮培養研究，發現細胞培養在7～21d之間細胞的生物量增長最快，培養物中物質累積也最快，其皂素含量随細胞的增長而增高，但達峰時間遲于細胞生長達峰時間，在30～35d細胞皂素含量及每升培養基可得皂素含量均較高，即有用物産量與細胞生長的關系屬延遲型；并選擇出了适宜的愈傷組織生長和皂素生産培養基。

另外他們還進行了細胞固定化培養研究，結果表明，遊離的盾葉薯蓣細胞不分泌皂素到培養液中；而經固定化培養較長時間後，有分泌但不能持續。用海藻酸鈉固定盾葉薯蓣細胞，方法簡便，形成的膠珠均勻，穩定時間長，也可多次重複使用。

藥用價值

中醫

【性味歸經】甘、苦、平。民間反映根莖有滋補作用，但食用過量能引起頭昏、眼花等症狀。

【功能主治】解毒消腫。用于癰疖早期未破潰，皮膚急性化膿性感染，軟組織損傷，蜂螫蟲咬。

【用法用量】外用适量，搗爛敷患處。

【摘錄】《全國中草藥彙編》。

【宜忌】《全展選編·外科》："皮膚已破爛及膿已形成者忌用。"

【選方】治各種皮膚急性化膿性感染、軟組織損傷，蜂螫，闌尾炎：鮮盾葉薯蓣根莖二至三兩，研末與凡士林适量混合調勻，每日一次外敷患處；亦可與菊葉、次黃連或苦參适量，共搗外敷。(《全展選編·外科》)（DioscoreaZingiberensisC.H.Wright）又名黃姜，火頭根。中國是盾葉薯蓣的原産地，兩千多年前的《山海經》中就有“景山、北望少澤，其草多薯蓣”的記載。盾葉薯蓣是薯蓣科薯蓣屬（Dioscrea.L）多年生草本植物，是世界上薯蓣皂苷元含量最高的種。

被《中華人民共和國藥典》(2000版)收載，其根莖中薯蓣皂苷元（disogenin）(俗稱皂素)的含量為1.1﹪～16.15﹪，是合成甾體激素類（steroidhormone）藥物和甾體避孕藥（steroidprophylactic）的重要醫藥化工原料。

以根狀莖入藥，中醫學認為其性味甘﹑苦﹑涼，具有清肺止咳，利濕通淋，通絡止痛，解毒消腫的功能，可治肺熱咳嗽，濕熱淋痛，風濕腰痛，癰腫惡瘡，跌打扭傷，蜂蜇蟲咬，同時具有治療皮膚急性化膿性感染、軟組織損傷、降血脂等功效，也有降低膽固醇、抗炎、抗腫瘤等藥理作用。

西醫

盾葉薯蓣中化學成分很多，薯蓣皂苷在薯蓣科植物中含量豐富，它有祛痰、脫敏、抗炎、降脂、抗腫瘤等作用。薯蓣皂苷口服後經腸道菌群代謝産生的薯蓣皂苷元是發揮作用的真正有效成分,而且它還是合成甾體激素類藥物的重要原料，因此含此類成分生藥的應用前景十分廣闊。藥理作用綜述如下：

溶血作用：薯蓣皂苷屬于甾體皂苷，甾體皂苷水溶液與血液接觸後會不同程度的破壞紅細胞，産生溶血現象，因此皂苷及含有皂苷的生藥不能用于靜脈注射。甾體皂苷的溶血作用較弱，薯蓣皂苷的溶血指數為1：400000。但F環開裂的皂苷往往不具溶血作用，而且表面活性降低。

抗衰老作用：林剛等比較了山藥和盾葉薯蓣對家蠶壽命及小鼠LPO、LF的影響，研究證明适當劑量的山藥稀醇提取物和盾葉薯蓣皂苷可明顯降低老齡小鼠血漿LPO和肝髒LF的含量。因為現對自由基與衰老之間的關系研究常以機體老化代謝産物---血漿LPO和組織LF的含量作為衰老的指标，試驗結果表明山藥及盾葉薯蓣具有一定的抗衰老作用。

抗腫瘤作用：HuKe等報道薯蓣皂苷的前皂苷配基A、薯蓣皂苷和纖細皂苷在體外對腫瘤細胞系K562具有細胞毒作用。蔡晶等通過對體外培養的人宮頸癌細胞應用薯蓣皂苷，發現它能顯着抑制Hela細胞的生長，而且将Hela細胞的生長抑制在S期，參與了細胞的周期調控。

王麗娟等研究證明薯蓣皂苷元在200，100，50mg·kg-1ig或100，50，25mg·kg-1ig對三種小鼠移植腫瘤肉瘤-180（S-180），肝癌腹水型（HepA），小鼠宮癌-14（U14)均有明顯的抑制作用，其抑瘤率約在30﹪-50﹪。而在離體條件下，薯蓣皂苷元濃度在0.1-100μg·ml-1時，對小鼠肺上皮癌細胞（L129），人宮頸癌細胞（Hela）人乳腺癌細胞（MCF)3種腫瘤細胞具有明顯的抑制作用，在濃度為100μg·ml-1時，腫瘤生長抑制率分别達到85.4%、98.7%和83.2%。

霍銳等通過實驗發現在離體條件下薯蓣皂苷元誘導人黑素瘤細胞A375-S2凋亡和周期阻滞在G0/G1期，并且p38MAPK抑制劑SB203580可部分抑制細胞凋亡，抑制作用在5μmol·L-1最強，當濃度升高時，抑制作用降低甚至消失。Moalic等研究了薯蓣皂苷元能抑制人骨肉瘤1547細胞系的生長，使細胞分裂周期停止在G1期，誘導細胞凋亡。

殺滅釘螺的作用：劉漢成等進行盾葉薯蓣殺湖北釘螺卵的實驗研究，采用藥液浸泡法對不同發育階段的螺卵細胞進行孵化阻滞實驗。結果表明，10mg/L藥液浸泡48h對1d和5d卵齡螺卵具有良好的殺滅作用，殺滅1d卵齡螺卵的有效率可達80%，其LD50為10.28mg/L（斜率b=1.9767）。殺滅20d卵齡螺卵的有效率﹤5﹪；測定的生物效應與螺卵的卵齡呈負相關。

糜留西等應用盾葉薯蓣植物根粉進行小規模的現場滅螺試驗，結果表明：浸殺和噴灑分别應用100g/m3和50g/m3的藥濃量，施藥後7d活螺平均密度下降率均在90%以上，且有效的抑制釘螺上爬。崔天義等發現盾葉薯蓣根莖具有顯着的滅螺活性，而且該植物根莖正丁醇提取物在濃度為30mg/L時，浸泡釘螺48h，100%死亡，且被浸泡釘螺不伸厣，不上爬。

現代研究

盾葉薯蓣的根狀莖含1.1﹪～16.15﹪的薯蓣皂苷元、45﹪左右的澱粉、40﹪的纖維素以及一些水溶性苷類、生物堿類、黃酮苷類、強心苷類、生物堿、單甯、色素等化學成分。劉建本等進行了盾葉薯蓣根莖中色素的提取和性質研究，結果表明薯蓣色素具有對紫外線有較強的吸收作用，耐熱、耐光性能良好，Fe、Cu、Hg3種金屬離子對色素均具有一定的增色作用，酸堿對色素的影響較大等性質，為綜合利用提供了一條新途徑。

薯蓣皂苷包括糖和苷元兩部分。為了對皂苷進行定位，郭永兵等将盾葉薯蓣根莖分為5個區段，對其薯蓣皂苷元的分布進行研究發現，嫩莖頂端的薯蓣皂苷元含量最高，抽莖區段次之，接着是嫩莖區段，其後為老莖區段和底層區段，須根及地上莖基部段的含量很低。薯蓣皂苷元（diosgenin）又名皂素。它是世界上合成300多種甾體激素和避孕藥的原料。

劉承來，陳延庸等用薄層層析法(不同展開劑)、紙層析法對盾葉薯蓣進行了分離提取，結果在根狀莖中分離出兩種水不溶性三糖皂苷和兩種水溶性四糖皂苷，用乙酰化、酸水解、酶解、克分子旋光差計算以及紅外光譜、質譜、氫譜、碳譜等方法進行分析鑒定。

皂素含量

影響盾葉薯蓣皂苷含量的因素較多，盾葉薯蓣除前面讨論的環境因素外，還有些其它因子。蔣朝晖等對盾葉薯蓣生育期皂苷元含量變化規律研究認為，皂苷在根莖中積累高峰期是現蕾及盛花期，結實期後明顯下降；在根莖生長明顯的8～9月，含量有一定提高，至枯萎期的10月和11月時含量又出現下降；2年生皂苷元含量明顯高于1年生；适宜的采收期應為第2年的枯萎期或第3年的現蕾開花期。

丁志遵等研究認為，盾葉薯蓣一般在萌芽期至開花盛期皂苷含量較高，從結實期至始萎期，皂苷含量則逐漸下降；老根莖皂苷含量高于新根莖；水分含量高的根莖皂苷含量亦高。李朝陽等研究認為，盾葉薯蓣的皂苷元含量與葉片寬窄程度之間也存在一定的相關性，寬葉型的平均皂苷元含量都較高，而長葉型的皂苷元含量都不高；皂苷元含量與其開花時間早晚也似乎表現出一定的相

關性，在6～7月間開花的居群其平均皂苷元含量都較高，而早于6月或當年不開花的居群的平均皂苷元含量則較低。潭遠友等研究發現，盾葉薯蓣雄株中皂苷元含量高于雌株，種植時期越長，皂苷元含量越高，10月份采收的樣品含量最高。這些研究為盾葉薯蓣的合理開發利用奠定了理論基礎，總的來講，影響盾葉薯蓣皂苷含量的因素主要有分布區、海拔、土壤、水分、溫度、光照等環境因子，也有株間差異、生長時間、生育期、開花時間、根狀莖水分含量及形态等自身因子。

皂苷提取

薯蓣皂苷元是薯蓣屬植物中薯蓣皂苷的配基，主要以薯蓣皂苷的形式與纖維素結合存在于細胞壁中。薯蓣皂苷元是異螺旋甾烷的衍生物，在植物體内是以薯蓣皂苷配基形式存在的，即在C3位通過皂苷鍵與糖鍊相連進而與植物細胞壁緊密連接。由于盾葉薯蓣皂苷元的結構特征和它在植物體内的存在形式，決定了提取它的步驟：首先必須使薯蓣皂苷元與植物細胞壁分開，再斷開薯蓣皂苷元與糖連接的苷鍵，使薯蓣皂苷元遊離出來，利用它的親脂性，用丙酮或石油醚把它提取出來，盾葉薯蓣葉工業上用高标号的汽油來提取。

直接酸水解法

酸水解是使苷鍵斷裂生成苷元和糖。傳統的提取薯蓣皂苷元的方法是采用Rothrock法，即直接将盾葉薯蓣根莖用硫酸水解成苷元，然後用有機溶劑提取薯蓣皂苷元。郭文松等報道，用鹽酸作為水解酸比硫酸好，工藝簡單，效果差異不大，同時以鹽酸為水解液時，加壓法比常壓法水解苷元收率高，缺點是鹽酸對不鏽鋼設備有嚴重腐蝕。

薯蓣皂苷元在植物體内存在形式的複雜性，使直接酸水解法僅能提取1/4的皂苷元，且此法費時很多，薯蓣皂素收率較低，由于使用溶劑汽油，易發生危險；另外，盾葉薯蓣中的澱粉和纖維素等其它成分也在酸水解過程中被破壞而不能利用，因此該工藝不夠理想。

預發酵法

一般認為預發酵法可提高薯蓣皂苷元的收率。預發酵法有自然發酵法、酶解法、微生物發酵法。王元蘭報道用蒸餾水浸泡藥材幹粉，置于39℃的恒溫箱中發酵。并篩選出提取條件，即：發酵48h，水解4h，抽提物pH=7，回流速度25min/次，皂苷元的提取率達到最佳值為3.358%。

另有報道，在發酵過程中加入果膠酶、苦杏仁酶和植物生長激素2，4，5-三氯苯氧乙酸、吲哚-3-乙酸，均可提高産率。還有用黑曲黴菌株對盾葉薯蓣發酵也可提高産率。這樣的工藝既提高了皂苷收率，反應條件也比較溫和，保持了有效成分的本來理化性質。但自然發酵法影響因素較多，産品質量不穩定。

分離法加工薯蓣植物

從盾葉薯蓣中首先分離出植物纖維和澱粉，剩餘部分再經自然發酵提取薯蓣皂苷元。該法比不分離出植物纖維和澱粉而直接進行自然發酵的常規方法能将薯蓣皂苷元的收率提高5%。

4CO超臨界萃取薯蓣皂苷元的工藝研究

葛發歡等報道用CO超臨界萃取法從盾葉薯蓣中提取薯蓣皂苷元的研究，其萃取薯蓣皂苷元的條件為：萃取壓力29MPa，溫度55℃；分離方法一為壓力10MPa，溫度60℃；分離方法二為壓力5.6MPa，溫度45℃；分離柱壓力18MPa，溫度為7O℃，CO2流量為每千克原料每小時12kg；萃取時間3h；夾帶劑為藥用酒精。和傳統的汽油法比較，收率提高了1.5倍，生産周期大大縮短，避免了使用汽油引起易燃易爆的危險，且成本相差不大。

但存在設備一次投資過大的缺點。此外，利用超聲波破碎細胞壁也可提高薯蓣皂苷元的收率。用鹽酸—丙酮/乙醇混合液直接加熱提取薯蓣皂苷元的工藝雖可節約物料，縮短工藝過程，但對資源的綜合利用不足，在實際生産中應用該工藝的還未見報道。

分離技術

甾體皂苷由于連有糖殘基，是一類極性較強的大分子化合物，易溶于水、甲醇、乙醇等極性溶劑，不易溶于氯仿、乙醚等非極性溶劑。甾體皂苷不易形成結晶，而且在同一植物中往往有很多結構相近的皂苷共存，給提取分離帶來一定的困難，甾體皂苷的結構比較複雜，但苷元母核基本為螺甾烷型Ⅰ或呋甾烷型Ⅱ。

甾體皂苷提取分離的基本步驟為粗提、除雜、分離。實驗室和工業生産中多采用溶劑法提取甾體皂苷，主要是用甲醇或稀乙醇作溶劑，提取液回收溶劑後，用水稀釋，經正丁醇萃取或大孔吸附樹脂純化，得粗皂苷，最後用矽膠柱色譜進行分離或HPLC制備，得到單體。常用的洗脫劑有不同比例的氯仿-甲醇-水混合溶劑和水飽和的正丁醇。

含量測定

盾葉薯蓣具有廣泛的藥理活性，其所含的薯蓣皂苷元是合成甾體激素的重要原料，其主要成分皂苷具有鎮咳、平喘、降低膽固醇、預防動脈硬化、抗癌等作用，但由于皂苷在植物中組分複雜，且分離過程難度較大，難以定量，多以酸水解的薯蓣皂苷元含量為測定指标來控制盾葉薯蓣的質量。報道的薯蓣皂苷元的含量測定方法有多種，經典方法有重量法、比色法、庫倫法和薄層掃描法；現代方法有氣相色譜法、高效液相色譜法。