紫草素是紫色片状结晶或结晶性粉末，通用名为5,8-二羟基-2-[(1R)-1-羟基-4-甲基戊-3-烯基]萘-1,4-二酮。紫草素主要存在于紫草的根部，具有抗病毒、抗癌症、抗菌、治疗烫伤等功效，药用价值丰富[1-2]。同时，紫草素是脂溶性物质，着色能力强，广泛应用于美容化妆品行业和印染等相关行业。本文综述了紫草素的提取工艺、药理作用及在动物生产中的应用研究进展，为其在动物生产中的进一步应用提供参考。1紫草素的提取方法1.1醇提法醇提取法是将醇作为溶剂对物质进行分离提纯的方法。王爱萍等[3]报道，目前常用的醇提取方法为高浓度乙醇提取法，包括乙醇冷浸法、乙醇渗辘法、乙醇连续提取法。刘万华等[4]将药材采用体积分数为95%的乙醇进行3 h的提取处理，乙醇与药材比例为16∶1（质量比），得到紫草素的质量浓度为5.7 mg/g，此工艺过程稳定、可行性强，可用于研究紫草素提取。沈丽宫等[5]研究发现，制备紫草油时，在40 ℃的条件下无水乙醇发挥作用最佳。喻录容等[6]采用纯提法结合正交试验测定紫草素的含量，发现采用体积分数为80%的乙醇溶液进行提取可减少浸泡时间以及乙醇溶液的使用量。醇提法工艺简单、稳定、条件温和，可应用于工业化生产，具体流程见图1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.032.F001图1醇提法流程1.2微波提取法微波提取法利用高频率的电磁波射穿介质，到达介质内部的细胞系统。高频电磁波能够破坏细胞，使细胞内有效成分自由流动[7]。电磁波产生的电磁场有利于萃取剂界面和萃取组分结合，在低温环境下，有效成分可以被快速提取，进而最大限度地提高了萃取率，其流程见图2。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.032.F002图2微波提取法流程兰卫等[8]通过正交试验研究功率、温度和提取时间对紫草素提取率的影响，影响作用最大的因素为提取时间，最小因素为功率。徐雯宇等[9]采用微波法考察药材粉碎情况、溶酶用量以及药材的提前浸泡时间等对提取紫草素含量的影响，并与传统方法比较发现，最优工艺为紫草长度0.5 cm、4倍当量麻油、不经浸泡、直接微波辐射6 min；且与传统煎煮2 h的提取效果无显著差异。1.3超声提取法超声提取法是通过超声所具有的机械效应、热效应以及空化效应提高细胞内物质释放、扩散以及溶解的速度，使提取效率得到显著提升的提取方法[10]，其流程见图3。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.032.F003图3超声提取法流程兰卫等[11]研究表明，使用体积分数为95%的乙醇，在100 KHz的超声频率下进行20 min提取所获得的紫草素含量最高。李利红等[12]对循环超声法与冷浸超声清洗法提取紫草素的效果比较发现，循环超声提取紫草素的得率高于冷浸法和传统超声波清洗法，总提取时间（60 min）低于冷浸法（72 h）和超声波清洗法（90 min）的提取时间。1.4二氧化碳超临界萃取法二氧化碳超临界萃取法是利用超临界二氧化碳对某些特殊天然产物具有的特殊溶解能力与密度的关系，即利用压力和温度对超临界二氧化碳溶解能力的影响进行萃取，其流程见图4。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.032.F004图4二氧化碳超临界萃取法流程梁瑞红等[13]采用超临界CO2萃取紫草萘醌，在27 MPa、35 ℃的条件下，紫草萘醌得率为4.1%~4.6%。马丽萍等[14]采用超临界CO2萃取紫草素，在温度35 ℃、压力20 MPa的条件下，紫草素萃取率最高。在该条件下，无夹带剂时紫草素的提取率为1.82%，乙醇和氯仿为夹带剂时紫草素的提取率分别为1.62%和1.06%。超临界流体萃取方法具有提取速度较快、效率高以及选择性高等优点[15]。1.5其他提取法黄萍萍等[16]利用超声强化亚临界水萃取法（流程见图5），通过控制萃取剂的静态平衡和动态循环，采用不同极性大孔树脂和有机溶剂对紫草素进行吸附和分析，结果表明，10 MPa、120 ℃、1.39 cm3/s的流量，动态循环萃取8 min，紫草素提取率最高为0.216%，DA-201大孔树脂对紫草素的吸附效果最显著，恒温摇床振荡吸附24 h，吸附率达89.7%。孟庆举等[17]通过评价左旋紫草素中羟基总色素的提取率，对比闪式提取法与其他提取方法效果，结果显示，闪式提取法优势更为明显，表明高温对紫草中的有效成分具有一定的破坏，而闪式提取具有效率高、耗能小的特点，在保护有效成分方面也具有一定优势，应用价值较高。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.032.F005图5亚临界水萃取流程2紫草素的药理应用紫草素是从紫草中提取的有效萘醌化合物，具有多种药理活性，在抗炎、抗病毒、抗肿瘤、抗癌等治疗方面成效显著。2.1抗炎作用炎症反应是药物引起的特异质肝毒性的主要表现，而抗炎性是紫草素的主要药理作用之一。因此，紫草素可应用于治疗由炎症因子引发的肝损伤[18-23]。王钥等[24]总结关于紫草素最新抗炎研究成果，认为紫草素及衍生物具有良好的抗炎作用。Liu等[25]对紫草素保护肝脏的作用机制进行深入研究，同时构建相应的模型，发现肝脏的损伤以及组织病变可通过使用紫草素得到显著改善，并抑制炎性细胞因子释放，通过抑制JNK通路，紫草素能够减轻细胞凋亡与自噬，从而缓解ConA诱导的肝损伤。邓凯文等[26]研究左旋紫草素对高糖心肌细胞炎症的抑制作用机制发现，H9C2心肌细胞在经过高糖处理后对细胞存活率产生极大影响，表明左旋紫草素可抑制高糖诱导的心肌细胞损伤，提高细胞存活率，降低活性氧（ROS）生成及相关炎症因子水平，并对坏死性凋亡蛋白的表达程度以及凋亡细胞数量加以抑制，表现一定的剂量依赖性。抑制细胞的坏死性凋亡可能是左旋紫草素抑制高糖心肌细胞炎症的机制。Zhao等[27]报道，肺炎链球菌是一种常见的病原体，肺溶菌素（PLY）是肺炎链球菌重要的毒力特性，具有细胞毒性、遗传毒性和促炎活性，紫草素通过抑制PLY毒性，减少低聚物形成，显著降低溶血活性、细胞毒性和遗传毒性；此外，紫草素能够减轻靶器官损伤，降低小鼠致命性肺炎的病死率。2.2抗肿瘤作用研究表明，紫草素可成为一种新型的高效低毒抗癌药[28]，紫草提取物能够抑制肿瘤细胞的生长和增殖[29]，最终导致肿瘤细胞死亡。Christin等[30]研究发现，紫草根部分离的紫草素衍生物β,β-二甲基丙烯酰胺紫草苷是最具细胞毒性的衍生物，对肿瘤及黑色素瘤细胞具有很强的抑制作用。雷喜锋等[31]研究发现，10~80 mg/L的紫草素对于HCT116细胞的增殖活动所产生的抑制作用较为明显，还可有效加速HCT116细胞的凋亡过程，该作用机制与抑制PI3K/Akt信号通路的激活过程相关。Shilnikova等[32]研究萘醌紫草素对人卵巢癌A2780细胞的抗迁移作用，发现紫草素对A2780-CR细胞具有剂量依赖性，紫草素通过激活丝裂原激活蛋白激酶诱导A2780-CR细胞的线粒体介导的细胞凋亡，并减弱上皮-间质转化。2.3抗病毒作用紫草素以及相关衍生物在中医临床治疗过程中具有清热解毒的作用，其中最有效的成分为左旋紫草素[33]。相关研究显示，紫草素的抗病毒作用较强[34]。罗学娅等[35]通过细胞病变方法和血液凝集反应研究紫草素的抗病毒以及抗副流感作用，结果显示，左旋紫草素能够在一定程度上直接杀灭副流感病毒。因此，左旋紫草素的抗病毒作用机制与体内的抗副流感作用有待研究。Moon等[36]研究发现，乙酰紫草素通过内质网应激诱导人肝癌细胞凋亡。Zhang等[37]研究结果显示，在MDCK细胞和A549细胞中，紫草素的酯衍生物PMM-034抑制流感病毒的能力优于奥司他韦。通过结构模拟以及分子对接试验，流感病毒神经氨酸酶中的4个氨基酸位点能够与PMM-034结合的推论得到进一步证实，PMM-034在A549细胞中对流感病毒所导致的细胞凋亡具有抑制作用，对相关炎症因子的表达也具有一定的抑制作用。2.4其他药理作用陈鹏等[38]研究紫草素抗阿尔茨海默病（AD）的作用效果，结果显示，紫草素能够保护Aβ25-35诱导的AD细胞，减轻细胞凋亡问题，增加细胞活力，可改善线粒体功能，还可一定程度抑制AD细胞中ROS的累积问题，降低氧化应激反应引起脑死亡风险。因此，紫草素能够用于AD的预防与治疗。朱丹等[39]对紫草素保护缺血性脑组织的作用及机理进行研究发现，紫草素可使治疗组神经元细胞状态好转，细胞变性程度相较模型组，紫草素治疗组IL-6、IL-8以及NF-κB蛋白的表达水平均显著降低，改善了缺血性脑损伤大鼠状况。袁定芬等[40]利用塞唑兰（MTT）法研究紫草素对于内皮细胞的影响机制，并利用迁移试验与体外管腔形成试验，对紫草素影响管腔形成与细胞迁移等活动进行研究发现，在体外通过使用紫草素可有效抑制内皮细胞的血管形成活性。3紫草素在畜牧业生产中的应用梁巩等[41]通过建立驴皮伤口模型，在伤口上涂抹不同浓度的紫草素凝胶，发现紫草素可提高转化生长因子表达，降低相应炎症因子表达，从而减少炎症，加快伤口恢复能力，10 µmol/L的紫草素可有效使驴皮伤口愈合。驴皮作为生产阿胶的重要原料，其质量十分重要，紫草素可达到提升驴皮质量的目的。陶巍夫等[42]在对一只雪纳瑞犬手术清创处理后，发现该犬皮肤组织严重受损，使用紫草软膏对伤口进行每日外敷，更换敷料时先清理伤口渗出物，持续外敷治疗8 d后，感染伤口几乎痊愈。张现峰等[43]在研究紫草素对大鼠慢性皮肤溃疡间隙连接蛋白影响时，对照组大鼠皮肤平均愈合时间为28.63 d，紫草素组大鼠皮肤平均愈合时间为20.74 d，由此可知，紫草素可提高局部组织中间隙连接蛋白及其mRNA的表达，促进慢性皮肤溃疡伤口的愈合。包达尔罕等[44]使用不同浓度的紫草素对试验鼠进行间隔3 d的灌胃处理，在最后1次灌胃1周后解剖观察发现，使用50 mg/kg紫草素处理的雄性小鼠精囊腺脏器系数、精子密度和雌性子宫脏器系数明显低于未进行紫草素灌胃处理的小鼠，且处理的雌性小鼠子宫明显萎缩，表明紫草素是环保无污染的植物源不育剂。4展望紫草素是紫草中的活性成分，随着国内外学者对紫草素研究不断深入，应用领域不断开拓，紫草素在医药、食品领域和畜牧业领域具有巨大的开发潜力，可通过细胞培养生产紫草素，缓解野生资源的开发压力。在培养紫草细胞的过程中，通过分子生物学方法可较为稳定地获得较高的紫草素产量，解决紫草资源短缺问题。