葛根（Radix Puerariae）为豆科植物野葛（Puerariae lobatae (Willd.) Ohwi）的干燥根，其性甘、辛、凉，有解肌退热、透疹、生津止渴、升阳止泻、通经活络、解酒毒之功，是传统、常用的药食两用植物。葛根素又名葛根黄素，结构式见图1，属于异黄酮类化合物，也被称为大豆苷元-8-C-葡糖苷（7,4’-二羟基-8-C-糖基异黄酮），是葛根的主要活性成分。现代研究表明，葛根素具有心血管系统保护、抗糖尿病、抗肿瘤、神经保护、骨保护、植物雌激素样作用、抗炎症、保护肝脏、改善肠道菌群等多种活性作用，在生物医药及食品保健及领域中得到广泛应用。
河南中医药大学医学院的黄诗涵、刘心语、刘延鑫*等通过对近年来国内外有关葛根素的公开研究报道进行汇总分析，从提取方法、生物活性及在食品生产中的应用3 个方面进行系统总结，以便于未来更加科学、安全、有效地应用葛根素。
1 葛根素的提取
通过GC-MS分析（图1），由SD法、SDE法、SFE法、SPME法和DHS法提取的箬竹挥发性成分共鉴定出84 种物质，包括醇类化合物18 种、酚类化合物2 种、酮类化合物8 种、醛类化合物17种、酸类化合物3 种、酯类化合物3 种、烯烃类化合物11 种、烷烃类化合物17 种和其他类化合物5 种，其中共有挥发性成分8 种，分别为1-己醇、3-己烯-1-醇、3,7,11,15-四甲基己烯-1-醇、6,10,14-三甲基-2-十五烷酮、β-紫罗兰酮、肉豆蔻醛、1-二十二烯和角鲨烯。不同方法提取的挥发性成分在种类和相对含量上呈现出较大差异，其中DHS法富集效果最佳，获得的挥发物数量最多，为41 种，其次为SDE法、SD法、SPME法和SFE法，鉴定出的挥发性成分数量分别为38、33、32 种和29 种。张亚兰等采用顶空固相微萃取法对阔叶箬竹叶挥发性成分进行提取并分析，共鉴定出24 种香气成分，显著低于本实验所用方法所获得的香气成分数量，这应该与SPME纤维头的涂层差异有关。
作为具有多种生物活性的天然化合物，葛根素的提取方法日益多样化，根据作用机理的差异，现有提取工艺主要分为物理提取法、化学提取法和生物提取法3大类（表1）。
物理提取法中，目前有超声波提取法、亚临界水提取法、大孔吸附树脂法、回流提取法和微波提取法等方法。其中，超声波提取技术通过高频机械振动在介质中产生空化气泡，在分子层级引发强烈的扰动效应，这种物理效应能够破坏植物细胞壁结构，促进细胞内活性成分（如葛根黄酮类物质）的释放。超声波提取法具有操作流程简便易行、提取周期显著缩短、目标成分提取率显著提升的优点。亚临界水提法以水为萃取剂，被视为绿色环保、前景广阔的变革性技术，然而，由于其需要通过控制亚临界水的温度与压力，使水的极性与黏度得以在较大范围内变动进行操作，对设备要求高，操作条件较为严格。作为一种特殊的高分子材料，大孔吸附树脂具有三维网状孔隙且不含有离子交换功能基团，因其独特的大孔网状结构和显著的比表面积优势，能够通过非化学键合作用实现对水相体系中有机组分的选择性吸附分离。其适用于大规模生产、使用周期长，然而也具有树脂成本较高且吸附和解吸过程耗时较长的不足之处。相较于传统浸提工艺，回流提取法通过引入冷凝回流装置实现了溶剂的循环利用，在保持浸提法操作简便性的同时，显著提升了目标成分的提取率与纯度，且造成污染较小、设备较为简单、操作成本低、过程安全可控。微波萃取法通过利用极性溶剂在微波场中的介电加热效应，能够从多种生物基质（包括植物组织、动物样本及矿物材料）中高效分离目标化学成分。具有省时高效、节能、易于控制、安全环保、适用范围广的优点，但其选择性较差且微波不均匀时可能导致局部过热，具有一定的风险。
化学提取法主要包括盐析法和酸水解法。盐析法通过向药物溶液中引入高浓度的电解质（如硫酸铵、氯化钠等），改变溶液的离子强度，从而降低特定生物大分子的溶解性，使其从溶液中分离析出。其操作简单、成本低，适用于初步分离，但提取率低，仅为0.11%，且具有引入杂质的风险。基于葛根素衍生物在酸性条件下可发生水解反应转化为葛根素的特性，对葛根异黄酮提取物进行酸性水解，再利用氯仿萃取分离即可得到葛根素，其提取纯度可高达97.6%，适用于大规模生产，但酸性条件可能破坏部分活性成分，且操作复杂，设备要求高。
生物技术提取方法主要利用特定酶制剂的选择性催化作用，通过酶解反应分解植物组织，进而实现目标活性成分的高效释放与分离纯化，其条件温和，适用于热敏性成分且环境友好，但也具有成本较高、反应时间长、操作复杂等缺点。
综上所述，从提取效率看，大孔吸附树脂法（96.37%）远超其他方法，在提高葛根素提取效率、加强利用率方面具有显著优势。从时间成本看，微波法提取（2.5 min）耗时短、能耗低，但提取率仍有较大的优化空间。总体而言，大孔吸附树脂法和超声波提取法操作较为简便，提取率较优良，综合性能最佳，适合规模化生产；而亚临界水提法、回流提取法和微波提取法则需进一步权衡其设备投入与产出效率；生物法、酸水解法和盐析法则受限于目前提取率较低这一问题，需进一步优化。
葛根素不同提取方法的提取率差异较大，可能是由于作用机理差异大（如物理提取法对葛根素的破坏相对较小，而盐析法对葛根素的选择性差、酸水解法中强酸条件易破坏部分活性结构且多步分离等，导致提取率差异较大）、工艺参数匹配度不足（如微波提取法有功率不均导致局部过热的风险，会影响提取稳定性；亚临界水提法若设备精度不足则会显著降低效率等）、技术适用性不高（如酸水解法需精确控制酸性条件；盐析法和微波法选择性差，易引入杂质或破坏目标成分等，风险因素较多，技术限制条件多）等多方面因素导致。
未来在葛根素提取技术的发展方面应注重绿色环保、高效低耗和多技术联用，与智能化和自动化技术结合发挥协同作用，减轻单一提取工艺可能带来的结构破坏或活性成分流失等不利影响，以期推动葛根素在医药、食品等领域的广泛应用。此外，设备创新和标准化生产亦值得重视，以实现葛根素提取技术的高效、经济和可持续发展。
2 葛根素的生物活性
2.1保护心血管系统
心血管系统作为维持机体血液循环与组织灌注的核心生理网络，其功能完整性对人类健康具有决定性意义。因此，心血管系统保护作用研究不仅是医学研究的优先领域，更是提升公共卫生质量和降低社会经济负担的战略性投资。现有研究表明，葛根素可通过心脏保护、抗动脉粥样硬化（AS）、降压等发挥对心血管系统的保护作用。
2.1.1保护心脏
研究发现，葛根素通过多途径发挥心脏保护作用，主要体现在减轻心肌细胞损伤、改善心肌缺血及再灌注损伤、抑制心肌肥厚等方面（图2）。在减轻心肌细胞损伤方面，葛根素展现多途径调节优势。一方面，葛根素通过保护线粒体能量代谢减轻心肌细胞损伤。于妍等通过构建布比卡因致心肌线粒体损伤小鼠的模型显示，穴位注射葛根素可通过调节心肌细胞线粒体内ATP合成相关蛋白核呼吸因子1（NRF1）、线粒体转录因子A（mtTFA）等的含量来保护线粒体能量代谢，减轻布比卡因致心肌线粒体的损伤，从而减轻心肌细胞损伤。另一方面，葛根素通过多种信号通路协同发挥抗凋亡作用。张驰等证实葛根素干预可激活Notch1/Hes1信号通路，上调B淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）基因、抑制Bcl-2相关X蛋白（Bax）基因的表达，显著改善心肌梗死模型小鼠的心肌细胞存活率。此外，Zhou Bin等在脂多糖诱导模型中发现，葛根素通过腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）介导的铁凋亡信号有效抑制心脏细胞凋亡。除此之外，杜永成等揭示，葛根素通过抑制细胞外信号调节激酶（ERK）1/2-核因子-κB（NF-κB）信号通路的信号传导，使缺氧复氧损伤心肌细胞的凋亡率从（20.32±2.08）%降至（8.12±0.65）%。葛根素还可通过缓解心肌缺血再灌注损伤从而发挥心脏保护作用。分子对接研究表明，葛根素通过与激活细胞沉默调节蛋白1（SIRT1）形成稳定复合物，进而激活SIRT1通路抑制铁死亡进程，可显著缩减心肌缺血再灌注损伤模型的心肌梗死面积。针对葛根素抑制病理性心肌肥厚方面，Zhao Ganjian等研究显示，葛根素干预可激活核因子E2相关因子2（Nrf2）信号通路，使压力超负荷模型大鼠的心肌细胞横截面积减少，同时下调血管紧张素II诱导的新生大鼠心肌细胞肥厚相关基因的表达，从而减轻大鼠的心肌肥厚程度。机制研究表明，该作用与Nrf2介导的氧化应激调控密切相关。以上提示葛根素具有良好的心脏保护活性，其通过减轻心肌细胞损伤、改善心肌缺血及再灌注损伤、抑制心肌肥厚等方面发挥心脏保护作用，为开发心脏保护药物或保健品提供了科学依据。
综上，葛根素作为天然药物在防治心肌缺血再灌注损伤、减轻心肌损伤和纤维化等疾病中具有重要开发价值，但仍面临临床转化证据不足、药代动力学特性尚未完全阐明、机制研究存在同质化倾向等问题。未来研究需进一步从开发新型给药系统以增强靶器官蓄积、加强长期用药安全性评估、深化机制研究等方面为葛根素心脏保护防治提供更具实际应用性的方案。
2.1.2抗AS
近年研究表明，葛根素通过多途径协同作用发挥显著的抗AS效应，其作用机制可系统归纳为调节脂质代谢、保护血管内皮、调控血管平滑肌、斑块稳定与炎症调控等方面（图3）。在脂代谢调控层面，葛根素展现出双重调节特性。一方面，Liu Yushi等指出，葛根素通过调节AMPKα-乙酰辅酶A羧化酶（ACC）信号通路，提高AMPKα磷酸化，明显降低ACC1总蛋白活性，有效纠正脂质代谢紊乱。另一方面，葛根素通过miR-7、丝氨酸/苏氨酸激酶11（STK11）和AMPK-过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）-肝X受体α（LXR-α）-ATP结合盒转运体A1（ABCA1）级联反应，使ABCA1介导的胆固醇外流效率显著提升，并降低巨噬细胞内胆固醇蓄积量，显著抑制泡沫细胞形成，稳定AS易损斑块。此外，在治疗血管内皮功能障碍方面，孙姝婵等建立H2O2诱导的人脐静脉内皮细胞（HUVEC）氧化损伤模型，发现葛根素干预可使HUVEC迁移速度降低、线粒体呼吸功能改善。机制研究表明，该成分通过改善线粒体呼吸功能，并有效减轻细胞焦亡，为内皮功能保护提供了新证据。除此之外，在血管平滑肌细胞（VSMCs）异常增殖调控方面，Wan Qiang等采用PM2.5诱导的VSMCs增殖模型揭示，葛根素联合p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）抑制剂可显著降低细胞增殖抑制率，表明葛根素通过抑制p38 MAPK信号通路抑制PM2.5诱导的VSMCs增殖。针对AS易损斑块，章平衡等发现，葛根素可能通过抑制氧化性低密度脂蛋白（oxLDL）诱导的巨噬细胞NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）/半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（Caspase）-1焦亡信号通路活化，下调炎症细胞因子表达，稳定AS易损斑块。网络药理学方法进一步揭示，葛根素可作用于内皮一氧化氮合酶（NOS）2、NOS3、血红素加氧酶1（HMOX1）等21 个核心靶点，调控低氧诱导因子（HIF）-1、肿瘤坏死因子（TNF）、NF-κB、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）等34 条信号通路，形成多维度抗炎网络，达到治疗AS的目的。这些效果共同作用，使得葛根素在抗AS方面表现出积极的作用。葛根素具有良好的抗AS活性，能够明显减轻AS病变，未来可加强对葛根素抗AS作用机制的研究，进一步探究和挖掘重要的作用通路，以便发挥葛根素的抗AS作用的多样性。
综上，葛根素通过调节脂质代谢、保护血管内皮、调控血管平滑肌、稳定斑块与调控炎症等发挥抗AS作用，展现出开发新型产品的巨大潜力。目前虽已证实葛根素可从转录和蛋白水平治疗AS，网络药理学亦为研究葛根素的作用靶点提供了方向，但其保护心血管系统的具体微观机制与更多途径仍需进一步实验证实，如何提高葛根素的口服利用度仍有待研究。未来应进一步探讨葛根素在微观层面的作用机制，提高葛根素生物利用度，并开展相关临床试验以保证有效性和安全性，不断推进葛根素在心血管系统疾病治疗中的精准度。
2.1.3降血压
近年研究显示，葛根素在血压调节方面展现出独特的药理学特性，其作用机制涵盖炎症调控、内皮功能改善及协同治疗等多个层面（图4）。一方面，葛根素具有直接降血压作用。Gao Hongli等通过构建盐诱导高血压前期大鼠模型揭示，葛根素通过抑制下丘脑室旁核（PVN）中的活性氧（ROS）/Toll样受体4（TLR4）/核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3（NLRP3）炎性小体信号通路活化，使动物模型平均动脉压显著降低。此外，郭梦婷等发现，葛根素可通过改善内皮细胞增殖迁移能力，并提高主动脉内皮舒张功能，显著降低高脂饮食诱导的肥胖小鼠血压。另一方面，葛根素与其他方式结合能更好发挥降压作用。临床研究发现，葛根汤合天麻钩藤饮联合硝普钠治疗高血压危象患者，较单用硝普钠可使平均动脉压进一步降低。该联合方案通过多靶点作用实现协同效应：在发挥利尿作用的同时，显著改善血管痉挛指数，有效预防靶器官不可逆损伤。以上提示葛根素可通过抗炎作用、改善内皮功能方面起到调节血压的作用。
综上所述，葛根素通过抗炎、改善内皮功能等方面具有可观的降压潜力。然而，不同病理机制诱导高血压模型的研究尚待深入，如长期精神紧张焦虑引起交感、副交感神经系统功能紊乱是导致高血压的病理因素之一，作为同样具有神经保护作用的药物，葛根素治疗高血压伴有神经系统异常患者的优势有待强调，此外，还存在临床有效剂量未明确、与其他降压药物合用的选择及治疗效果尚待探索等问题。未来研究应进一步探索相关分子作用机制、与其他药物的联合治疗效应等，利用其抗氧化与抗炎特性弥补现有降压治疗的不足，使葛根素成为高血压治疗中兼具疗效与安全性的天然候选药物。
2.2抗糖尿病
2.2.1降血糖
糖尿病作为一种以慢性高血糖为特征的非传染性代谢性疾病，近年来发病率持续升高，引起社会广泛关注。现代药理证实，葛根素可通过保护胰岛β细胞、减轻胰岛素抵抗（IR）、增加葡萄糖摄取量、抑制α-葡萄糖苷酶、抗氧化应激和抗炎作用等多种途径，发挥降糖作用（图5）。胰岛β细胞分泌的胰岛素是人体内唯一的降血糖激素，可以促进细胞对葡萄糖的摄取，抑制肝脏糖异生和糖原分解。葛根素已被证实对胰岛β细胞具有保护和促进其分泌的作用。研究表明，葛根素可通过增强胰高血糖素样肽-1受体（GLP-1R）信号通路、减少ROS的产生、改善Caspase/贫血诱导因子（AIF）/Apoptsis通路、改善PI3K/Akt通路等途径促进胰岛β细胞的存活与再生、减轻胰岛β细胞的凋亡、提高胰岛β细胞的质量等从而降低血糖。高俊凤等发现，葛根素可能通过调节肝脏胎球蛋白B-AMPK/ACC信号通路减轻2型糖尿病小鼠IR程度，起到降糖作用。在提高葡萄糖摄取量以降低血糖方面，一方面，在骨骼肌细胞和脂肪细胞中，葛根素可以通过增加葡萄糖转运蛋白4型（GLUT4）转运、激活PPAR受体表达、增强细胞内脂肪酸氧化以增强葡萄糖摄取，并改善IR，从而降低血糖。另一方面，Sun Ran等通过体内外实验证实，葛根素可通过抑制酪氨酸蛋白磷酸酶1B（PTP1B）蛋白活性，改善胰岛素信号通路并增加胰岛素受体，通过显著提高葡萄糖摄取量调节全身功能，并进一步提高葡萄糖耐量，从而达到调节血糖水平的目的。Xu Jinfang等应用磁性介孔硅的配体捕捞技术发现，葛根素对抑制α-葡萄糖苷酶活性起主要作用，从而降低将碳水化合物降解为葡萄糖的速率以达到调节血糖的目的。除此之外，陈铭等在棕榈酸诱导的小鼠胰岛素瘤6（MIN6）细胞模型中发现，葛根素干预可显著下调p-NF-κB和Bax的表达，同时上调Bcl-2的表达，从而改善MIN6细胞的氧化应激状态，进而抑制凋亡和炎症反应以改善胰岛细胞的功能，缓解炎症因子对MIN6细胞的损伤。葛根素具有良好的调节血糖的活性，能够在一定程度上改善胰岛细胞的功能，为开发相关降糖药物或保健品提供了科学依据。
综上所述，葛根素通过多通路、多途径表现出显著的血糖调节作用，在开发新型降血糖药物方面具有巨大潜力。然而，葛根素与重组甘精胰岛素、二甲双胍等目前临床常用西药或其他中药进行联合用药时，其与相关药物间的协同作用机制、提高疗效和降低副作用的剂量选择等方面仍需要进一步探讨。因此，未来应进一步加强葛根素在调节血糖的方面的研究，深入探索其作用机制，并优化治疗方案，以此为患者提供更加安全、有效的治疗方案。
2.2.2减轻糖尿病并发症
糖尿病的发生通常伴随着大血管、微血管的变化与损害，由此引发的并发症是患者死亡的重要原因。糖尿病并发症发展的主要诱因为高血糖、高血脂诱导的氧化应激与炎症。内环境的改变、细胞因子的变化是导致糖尿病各类并发症发生的直接因素。研究显示，葛根素对糖尿病并发症如糖尿病肾病（DN）、糖尿病大血管病（DM）、糖尿病周围神经病变（DPN）、糖尿病视网膜病变（DR）等可通过不同通路发挥抗氧化应激与抗炎、促进自噬、抗细胞凋亡等作用以减轻相关血管的损伤，进而显著延缓糖尿病并发症的发生、发展（图6）。
葛根素可通过多种途径对DN起到保护作用。自噬是足细胞抗衰老的主要保护机制，高血糖水平会导致足细胞损伤及自噬功能减弱，并能诱导足细胞凋亡。Xu Xiaohui等通过构建链脲佐菌素诱导的DN C57BL/6小鼠模型发现，葛根素可通过激活蛋白激酶RNA样内质网激酶（PERK）/真核翻译起始因子2α（eIF2α）/活化转录因子4（ATF4）信号通路，使足细胞自噬水平升高，从而防止糖尿病引起的肾损伤和DN的发展。Li Xueling等认为葛根素可通过AMPK/SIRT1通路恢复足细胞自噬活性防止足细胞损伤。此外，通过体外和体内实验表明，葛根素刺激足细胞中SIRT1的表达，使肝激酶B1（LKB1）去乙酰化，然后磷酸化AMPK-雷帕霉素机制靶蛋白（mTOR）通路以诱导自噬。葛根素还可以增加糖尿病小鼠肾脏中环磷酸腺苷（cAMP）的产生，增强cAMP反应元件结合蛋白（CREB）磷酸化，减少CREB的过度表达，进而减少高糖诱导的糖尿病肾病小鼠足细胞凋亡。Barro等通过构建高葡萄糖损伤大鼠系膜细胞（RMCs）模型发现，葛根素可促进转化生长因子-β（TGF-β）的表达和抑制Smad 2/3蛋白的核转位，从而起到对RMCs的保护作用。
葛根素可通过改善相关的内皮功能障碍对DM的治疗起到积极作用。高血糖可引起血管内皮的非典型炎症反应，研究表明，葛根素可通过抑制NF-κB激活抑制炎症反应和氧化应激，并通过改善PI3K/Akt、钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CaMKII）/AMPK和蛋白激酶Cβ2（PKCβ2）/Ras相关C3肉毒毒素底物1（Rac1）通路抑制氧化应激，从而改善相关的内皮功能障碍，有利于DM的治疗。此外，葛根素在DPN的治疗中也展现出一定优势。施万细胞（SCs）是周围神经系统最关键的髓鞘细胞，涂世伟等研究表明，葛根素可能通过抑制NF-κB信号通路，从而减轻高糖诱导的SCs系RSC96细胞炎症。Xue Bing等通过体外实验进一步指出，葛根素可能通过抑制细胞凋亡和氧化应激来保护高糖环境下的SCs免受损伤，提示葛根素对于DPN有治疗作用。除此之外，葛根素对于DR有较好的疗效。研究表明，葛根素通过激活Nrf2/血红素加氧酶-1（HO-1）信号通路和抑制Nrf2/ERK信号通路降低视网膜血管内皮生长因子（VEGF）和白细胞介素-1β（IL-1β）的表达水平，或抑制信号传导及转录激活蛋白3（STAT3）表达，从而减少视网膜组织的炎症反应和抑制氧化应激，进而缓解DR病变。
综上所述，葛根素主要通过改善相关的内皮功能障碍对于多种糖尿病并发症具有可观的保护作用。然而，大多数研究仍处于基础药理学阶段，缺乏大规模的临床试验验证葛根素单独用药治疗糖尿病并发症的有效性和安全性。此外，目前仍存在葛根素对糖尿病并发脑梗死等其他特殊类型并发症的临床治疗效果仍待探究、作为临床现有治疗方法辅助用药的疗效尚待深入等问题。因此深入探讨并发现葛根素作用新机制，并开展大样本随机对照研究对于糖尿病并发症的治疗有重要意义，有利于进一步丰富和发展葛根防治糖尿病并发症的理论依据。
2.3抗肿瘤
恶性肿瘤作为全球公共卫生安全的重大威胁，其防治研究的紧迫性日益凸显。国际癌症研究机构（IARC）最新统计数据显示，2020年全球新发癌症病例达1 930万 例，癌症相关死亡近1 000万 例，预计至2040年新发病例将增长47%，因此，探索高效、低毒且副作用小的天然抗肿瘤药物显得尤为重要。
研究表明，葛根素因其具有很好的凋亡诱导作用，是一种很好的治疗不同癌症的药物。葛根素可以通过诱导细胞调亡、调节细胞周期、影响线粒体的代谢、抑制肿瘤细胞迁移、诱导肿瘤细胞凋亡和自噬等途径起到抗肿瘤效果（图7）。盛格格等对葛根素的抗胶质瘤活性进行研究，结果表明葛根素处理胶质瘤细胞后，会降低线粒体膜电位和ATP含量，并下调泛素C（UBC）通路蛋白表达水平，起到抑制其增殖和迁移并促进其凋亡的效果。李涛等则进一步探讨了葛根素的抗非小细胞肺癌活性，发现葛根素可明显抑制非小细胞肺癌A549细胞中基质金属蛋白酶（MMP）-2蛋白、MMP-9蛋白表达和降低p-p65/p65的比值，通过NF-κB信号通路抑制肺癌A549细胞增殖、侵袭和迁移能力，从而起到抗肿瘤的效果。除此之外，体内体外实验研究显示，葛根素可抑制Akt/mTOR的信号传导来抑制葡萄糖的摄取和代谢，进而诱导胰腺癌细胞（PCCs）凋亡、抑制PCCs迁移和侵袭，以减少胰腺导管腺癌细胞的生长和转移。以上提示葛根素可通过多种信号通路诱导肿瘤细胞凋亡，未来可针对其他多种类型的肿瘤进行研究，以便发掘葛根素抗肿瘤的广谱性，探究葛根素抗肿瘤的共同作用通路或作用机制。
综上，葛根素作为良好的细胞凋亡诱导剂，具有潜在的抗癌活性。然而目前葛根素对于各种类型癌症治疗的相关通路或基因水平作用尚未明确，具体有效剂量和安全性未能保证。此外，关于葛根素对癌细胞骨转移、淋巴转移等是否有抑制作用，是否足以支持其成为可行的治疗药物等问题仍需进一步实验研究及临床印证。未来应进一步深化有关以上内容的研究，以期为肿瘤患者提供更为全面、安全、有效的治疗方案。
2.4保护神经
随着人口老龄化加剧，阿尔茨海默病（AD）等神经退行性疾病和焦虑障碍、抑郁症等精神类疾病的患病率均显著增加。此类疾病普遍存在诊断复杂、治疗成本高、康复周期长等挑战。研究表明，葛根素有一定的神经保护作用，可作为治疗或辅助治疗某些神经系统疾病的有效天然成分（图8）。
2008年以来，葛根素在AD及相关神经系统疾病治疗中的作用逐渐被证实，其机制涉及神经保护、抗炎、改善认知功能及调节神经可塑性等多方面。一方面，葛根素通过减少β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积及降低脑组织Aβ水平治疗AD，郭珂一等利用AD模型果蝇实验证实，葛根素可改善果蝇爬行能力并延长其寿命，具有显著的神经保护作用。葛根素对血管性痴呆亦具治疗潜力，任宏伟等发现，葛根素通过降低细胞内Ca2＋浓度及上调脑源性神经生长因子（BDNF）表达保护海马神经细胞。Liu Song等证实葛根素可通过增加突触密度、缓解钙超载、调控cAMP反应元件结合蛋白信号通路等改善认知功能损伤。汤熠等进一步指出，葛根素的作用机制可能与Akt表达上调及高迁移率族蛋白B1（HMGB1）、转移抑制因子（MIF）、TNF-α蛋白表达抑制有关。分子对接研究还表明，葛根素作为硫氧还蛋白相互作用蛋白（TXNIP）抑制剂，可能通过抑制NLRP3活化发挥抗神经炎性效应。以上提示未来研究可进一步探索葛根素的分子靶点、信号通路调控细节及其与其他药物的协同作用，以优化其临床应用并拓展治疗范围。
葛根素在多种躯体疾病共病抑郁的治疗中亦发挥着重要作用。胡子奇等指出，葛根素可能通过激活胰岛β细胞胰高血糖素样肽-1受体（GLP-1R)/Wnt/mTOR信号通路，增强海马神经可塑性，以改善高脂诱导糖尿病小鼠的抑郁症状。招志辉等进一步指出，葛根素可能通过调控kappa B抑制因子激酶（IKK）/人核因子κB抑制蛋白α（IκBα）/NF-κB通路改善创伤后应激障碍大鼠的焦虑程度，并增强自主运动和学习能力，还可降低大脑单胺类递质和炎症因子水平。此外，葛根素发挥抗创伤后应激性障碍功能可能还与促进大鼠脑部转位因子蛋白（TSPO）表达、升高四氢孕酮含量、提高γ-氨基丁酸A型受体（GABAA）抑制性突触后电流（IPSC）幅度与频率相关。以上提示葛根素可通过多种信号通路改善糖尿病共病抑郁及创伤后应激障碍等躯体疾病相关精神症状，未来研究可进一步探索葛根素在不同疾病模型中的作用机制，开展高质量的临床试验，以期为治疗提供新的科学依据。
综上所述，作为天然活性成分，葛根素在神经系统疾病治疗中的作用较为广泛，然而其具体分子机制尚不明晰，如现已证明葛根素可通过上调BDNF保护大鼠海马神经细胞，但影响BDNF的机制尚不清楚；葛根素可减轻大鼠海马神经细胞内Ca2+超载，但是尚不能使其降至正常水平。值得注意的是，GLP-1R/Wnt通路也有调控机体糖代谢的作用，葛根素是否在治疗糖尿病合并抑郁此类并发症方面具有独特优势，后续可深入研究予以证实。此外，葛根素的治疗作用是否有其他信号通路调控机制及其在临床中应用的有效性及安全性尚不明确。未来可进一步探索葛根素在神经炎症、突触可塑性及神经再生中的作用机制，验证其在神经系统疾病治疗中的疗效、安全性及最佳剂量。同时，可探索葛根素与其他药物或神经调控技术的联合应用，深入解析其作用网络及在复杂神经系统疾病中的应用潜力。
2.5保护骨系统
2.5.1防治骨质疏松
骨质疏松症是一种多因素的全身性骨代谢疾病，在我国患病率较高，严重威胁公共尤其是老年人的健康。研究表明，葛根素可调控成骨-破骨细胞动态平衡，在防治骨质疏松症中发挥作用。
现有研究证明葛根素可通过抗氧化作用保护骨细胞，其可激活Nrf2信号通路，上调血红素氧合酶1（HO1）、醌氧化还原酶1（NQO1）蛋白表达，降低丙二醛（MDA）水平并提高谷胱甘肽（GSH）水平，减轻氧化损伤。葛根素还可抑制破骨细胞分化进行骨保护，刘春丽等表明，葛根素可抑制Notch信号通路，减少RAW264.7细胞向破骨细胞分化，并降低破骨细胞标志物（如酒石酸酸性磷酸酶、组织蛋白酶K、转录因子C-fos mRNA）表达。同时，目前研究证实葛根素可通过调节成骨细胞分化和骨代谢发挥一定的骨保护作用。通过抑制PPARγ/Axis抑制蛋白2（Axin2）并激活Wnt信号通路，葛根素可改善去卵巢大鼠骨代谢水平，优化骨密度及骨形态学结构，此外，实验还表明葛根素可介导磷酸酯酶与张力蛋白同源物（PTEN）-PI3K-Akt信号通路，上调PTEN、转录因子Forkhead box蛋白O1（FoxO1）和过氧化氢酶（catalase）基因表达，抑制绝经后骨质疏松症。于冬冬等指出，葛根素可增强成骨细胞自噬能力，表现为自噬小体数量增加及自噬特异性蛋白微管相关蛋白轻链3-II型（LC3-II）和自噬基因BECLIN 1蛋白表达上调，并通过激活p38 MAPK信号通路促进小鼠胚胎成骨细胞前体细胞的增殖和分化。
综上所述，葛根素通过不同信号通路发挥抗氧化、抑制破骨细胞分化及调节成骨细胞分化和骨代谢等作用，为骨质疏松症的防治提供助力（图9）。但葛根素对不同证型的促表达程度存在差异，后续实验可进一步验证是否由各阶段成骨因子的表达波动所致。此外，针对绝经后骨质疏松亦可研究其是否与葛根素的雌激素样作用有关。以上提示未来研究可进一步探索葛根素在不同骨疾病模型中的作用机制，优化其靶向治疗策略，探索葛根素发挥作用的更多途径及在临床中的应用潜力，开发相关药物或功能性食品，为骨质疏松症的防治提供新思路。
2.5.2抗股骨头坏死
股骨头缺血性坏死（ONFH）是一种因股骨头血液供应障碍导致的病理改变，其特征性表现为骨髓组织坏死、骨细胞凋亡以及继发性骨组织结构破坏，临床主要表现为进行性加重的髋部疼痛和关节活动受限。从中医辨证论治的角度来看，激素诱导型股骨头坏死可归属于“骨痹”“骨蚀”等范畴，其病因病机可概括为：肾虚骨骼失养，痰蕴血瘀。
近年来，中药在激素性股骨头坏死治疗中的应用日益广泛，葛根素作为重要活性成分展现出修复与保护潜力（图10）。研究表明，葛根素可通过激活自噬相关信号通路发挥治疗作用。贾岩波等推测，葛根素通过AMPK-mTOR-Unc-51样激酶1（ULK1）信号通路重新激活血管内皮细胞（VEC）自噬，逆转激素对VEC自噬的抑制，延缓或修复股骨头缺血坏死。药理学研究进一步证实，葛根素可通过调节AMPK/mTOR/ULK1信号通路，上调自噬相关蛋白AMPK、ULK1、mTOR的表达，以修复激素性股骨头坏死。此外，葛根素通过上调微小RNA-30b-5p（miR-30b-5p）表达抑制氧化应激及细胞凋亡，且作用呈剂量依赖性。Zhao Yuxuan等利用四面体骨架核酸搭载葛根素，提高了其水溶性和生物利用度，证实葛根素通过激活Akt/Bcl-2信号通路减弱大剂量塞米松诱导的骨髓间充质干细胞凋亡和成骨功能障碍。
综上所述，葛根素通过调节信号通路以激活自噬等机制在激素性股骨头坏死治疗中的作用日益凸显，但葛根素干预的最佳剂量、疗程以及葛根素是否还通过其他的信号通路调控自噬等问题仍需要进一步探讨。提示未来可进一步优化葛根素的干预剂量以提高其生物利用度，并深入探索其在其他骨坏死模型如激素性模型、酒精性模型等中的作用机制及临床转化途径，为股骨头坏死的治疗提供更多可能性。
2.6植物雌激素样作用
2.6.1抗乳腺癌
近年研究表明，葛根素通过多途径对乳腺癌具有潜在治疗作用，主要体现在抑制癌细胞增殖、调控细胞周期及诱导凋亡等方面（图11）。一方面，葛根素通过调控细胞周期抑制乳腺癌细胞增殖。包启年等发现，葛根素可通过阻滞细胞周期S期向G2/M期转换，减缓周期进程，抑制细胞分裂并诱导凋亡，抑制乳腺癌的发展。张清琴等进一步证实，葛根素以浓度依赖性方式抑制乳腺癌细胞增殖，其最大抑制效应出现在浓度1 μmol/L，且与细胞周期调控密切相关。葛根素还可通过调控细胞内信号传导机制发挥抗肿瘤作用，包括负调控细胞增殖及通过激活酪氨酸蛋白激酶（PTK）表达降低线粒体功能，抑制癌细胞增殖、侵袭并诱导其凋亡。
综上所述，葛根素可通过调控细胞周期和信号通路抑制乳腺癌细胞增殖并诱导其凋亡，然而其具体作用机制、剂量-效应关系及安全性仍需深入研究，特别是不同浓度下的生物学效应及其对正常细胞的影响尚未明确。以上提示未来研究应聚焦于葛根素的作用靶点、临床转化潜力及安全性评估，探索葛根素与其他抗癌药物的协同作用，优化其剂量和给药方式，为乳腺癌治疗提供新的理论依据和治疗策略。
2.6.2促进泌乳
葛根提取物在泌乳性能调控中的作用逐渐被验证，不同动物模型的相关研究均有进展（图12）。研究表明，葛根提取物可显著提升奶牛泌乳性能，添加12.5、125、250 mg/kg葛根提取物60 d后，荷斯坦奶牛的日产奶量、乳脂率和乳密度均显著提高，提示其可通过改善代谢状态优化泌乳性能。在母猪身上，葛根异黄酮亦表现出显著的促泌乳作用，添加0.25%葛根异黄酮21 d后，长白母猪泌乳相关激素分泌显著增强，但其对母猪的血清生化指标无显著影响，具体机制尚待阐明。此外，葛根素对小鼠泌乳性能的影响呈现剂量依赖性，低剂量（18 mg/kg）可促进泌乳，表现为血清催乳素（PRL）含量及乳腺组织催乳素受体（PRLR）蛋白表达增加，而高剂量（72 mg/kg）可能因PRL浓度过高抑制PRLR/Janus激酶2（JAK2）信号传导及转录激活蛋白5（STAT5）通路表达，导致促泌乳作用减弱。值得注意的是，尽管葛根素并未使哺乳期小鼠主要器官产生明显病理学改变，但其对子代小鼠的长期影响仍需深入研究。
综上所述，葛根素可通过优化代谢状态、调节内分泌等途径促进泌乳，其机制与剂量效应呈现物种差异性。但其具体机制仍然尚未明确，这提示未来可进一步阐明葛根素在不同动物模型中的具体作用机制，严格遵循物种特异性剂量标准，评估其对子代动物的远期影响，探讨剂量-效应关系及长期安全性，并不断探索其在畜牧业中促进泌乳的最佳添加剂量。
2.7调节肠道菌群
肠道菌群是定植于肠道的微生物群落，通过代谢产物协助宿主完成多种生理功能。正常情况下菌群处于动态平衡状态，致病菌或外源性物质可能打破这种平衡，引发肠道及全身性疾病。研究表明，肠道菌群及其代谢产物失衡不仅影响肠道稳态，还与消化系统疾病、代谢综合征、骨代谢异常等多种疾病的发生发展密切相关。
近年研究表明，葛根素通过调节肠道菌群对多系统疾病具有显著干预作用，其机制涉及微生物群落重构、代谢产物调控及炎症通路抑制等多个层面（图13）。在心血管疾病领域，葛根素一方面可靶向降低AS模型小鼠肠道普雷沃氏菌丰度，抑制三甲胺（TMA）合成，使血浆三甲胺N-氧化物（TMAO）水平显著下降，有效抑制AS斑块形成。另一方面，葛根素可通过修复肠黏膜屏障、提升Lactobacilli等有益菌丰度，调节肠道微生物群稳态，显著改善心肌纤维化。在代谢性疾病方面，王馨通过构建2型糖尿病小鼠模型证实，葛根素可通过调控3-羟基邻氨基苯甲酸3,4-双加氧酶（Haao）、固醇调节元件结合蛋白1（Srebf1）等肠道基因的表达量，调节肠道菌群的物种组成与丰度，影响代谢物的含量，促进糖脂代谢，使得小鼠胰岛素敏感性提高，从而改善小鼠的2型糖尿病。针对骨代谢异常，Li Bo等通过构建卵巢切除大鼠模型发现，葛根素可通过改善肠道菌群紊乱，使其代谢产物短链脂肪酸（SCFAs）水平升高，同时修复肠黏膜完整性以改善骨微环境，达到抗骨质疏松作用。此外，在神经系统疾病方面，葛根素对神经系统疾病的作用机制涉及“微生物-肠-脑轴”调控，其通过调节肠道菌群失调，抑制海马、血清、结肠的炎症反应，下调TLR4/NF-κB通路表达，发挥其抗抑郁作用。除此之外，在消化系统疾病的治疗中，葛根素可降低普雷沃氏菌等致病菌水平，促进S24-7等抗炎菌增殖，提高肠道微生物多样性，从而调节结肠炎小鼠微生物生态平衡，显著缓解结肠炎症状。以上提示葛根素可通过调控肠道菌群发挥治疗心血管疾病、代谢紊乱、骨代谢异常、神经系统疾病及消化系统疾病等作用，为未来肠道菌群调节与多种疾病治疗之间关系的进一步研究提供了重要依据。
综上，葛根素通过多靶点调控肠道菌群生态平衡，在治疗多种疾病领域展现出独特治疗价值。该发现不仅为阐释“肠-X轴”交互作用机制提供了新视角，更为开发基于菌群调控的广谱治疗策略奠定了理论基础。然而，葛根素的剂量和使用方式可能导致其调节肠道菌群的内在机制存在差异，其安全性和有效性的评估仍待深入，并且，肠道菌群对于不同疾病究竟是有益菌还是有害菌依然存在争议。因此，未来需结合宏基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等先进技术进行大样本的前瞻性研究，以进一步揭示葛根素-肠道菌群相互作用的具体分子机制，并探索其在临床转化中的应用潜力。
3 在食品生产中的应用
3.1淀粉类食品
淀粉是人体能量的主要来源之一，联合国粮食及农业组织预言：粉葛将在21世纪成为人类第六大主食。近年来，葛根独特的营养价值和功能性成分使其在食品加工中受到关注。
葛根在面条制作中的应用有所增多。熊焰等指出，葛粉与面粉的比例以及六偏磷酸钠的添加量对葛根面条的感官品质具有显著影响，当葛粉与面粉的比例为3∶7时，添加原料粉质量50%的含1%六偏磷酸钠与5%氯化钠的溶液和面并熟化20 min，可制备出质感优良的葛根面条。简梦娇等进一步指出，当葛根全粉添加量为20%时，面条在弹性和咀嚼性上表现最佳，同时具有较好的葛根风味，能够满足口感良好、营养丰富及品质稳定的要求。除面条以外，葛根在馒头制作中的应用也更加广泛。莫茹茵指出，在馒头的制作中加入14.3%葛根粉，可显著提高馒头中氨基酸、膳食纤维、异黄酮和钙的含量，提升其营养价值。梁姣姣等通过添加正山小种红茶粉和葛根粉研制出红茶葛根粉馒头，其中葛根粉的最适添加量为35 g，成品风味独特、营养全面，具有较高的市场潜力。此外，葛根在代餐食品中的应用也取得了创新性进展。符家忍以葛根粉为主要原料，搭配红枣、脱脂奶粉及木糖醇等辅料，通过膨化、真空干燥及超微粉碎等现代加工技术研制出一款适宜年轻女性享用的新型功能性代餐产品，该产品不仅满足了现代消费者对健康食品的需求，还为葛根的高附加值利用提供了新思路。
综上所述，葛根在面条、馒头及代餐食品等淀粉类食品中的应用日益广泛，其独特的营养价值和功能性成分为食品加工提供了广阔的发展空间。然而当前相关研究仍多停留在实验室阶段，在实际生产中的应用尚显不足。未来应注重葛根素生物活性的深入研究，拓展其在食品保健领域的应用范围，进一步优化加工工艺，开发更多满足消费者需求的健康食品。
3.2发酵类食品
发酵食品是人们利用有益微生物加工制造的一类食品，具有一定的营养价值和独特的风味。葛根作为一种功能性原料，不仅能够提升食品的风味，还能增强食品的保健功效。
目前，葛根素已在酸奶、醋和酒等发酵类食品的生产中发挥作用。赖盈盈等将葛根液与全脂奶粉与白砂糖混合加工后得到葛根酸奶，其组织细腻口感佳，且清除羟自由基和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基的能力高于自制原味酸奶，表明葛根酸奶不仅具有良好的感官品质，还具有较强的抗氧化活性。以葛根为原料酿醋，能增强食醋的保健功效，赵红年等利用葛根高粱复合酿造山西老陈醋，发现葛根占高粱质量比为30%时，制得山西老陈醋中葛根素质量浓度可达75.5 mg/dL，不仅丰富了陈醋的功能性成分，还显著提升了其保健功效，为传统食醋的升级提供了新思路。董琪等以野葛全粉和野葛淀粉为原料，通过浓醪发酵技术制备葛根酒，然而研究认为，野葛中的纤维素成分在一定程度上会阻碍葛根酒乙醇浓度和总黄酮含量的提升，未来可对去除或转化纤维素进行进一步研究，以提高其品质和功能性成分含量。
综上所述，葛根素为多种发酵类食品的生产注入新的活力，未来研究可进一步优化葛根在发酵食品中的加工工艺并进行推广，拓展葛根素在功能性食品中的应用潜力以满足消费者对健康食品的需求。
结 论
葛根素是葛根中的主要有效成分，其资源丰富，毒性小，药理作用广泛，应用前景广阔。本文综述了葛根素在提取方法、生产应用以及其在保护心血管系统、调节血糖、抗肿瘤、神经保护、保护骨系统、植物雌激素样作用以及调节肠道菌群等方面的生物活性。鉴于当前研究中的不足与挑战，本文提出以下展望，旨在为葛根素的深入探索与高效利用提供可行性参考依据。1）开发新型递药系统：葛根素的口服生物利用度低、水溶性差等问题限制了其临床应用，尽管纳米递送系统或结构修饰等策略已被提出，但高效、安全的制剂技术仍有待突破。未来应开发新型递药系统以提高葛根素的生物利用度，且实现靶向递送。2）明确分子作用机制：葛根素的具体分子作用机制尚未完全阐明，例如其对多条信号通路的调控存在靶点模糊性。未来应持续推进相关研究，深挖具体分子作用机制，并系统探索与其他药物的协同或拮抗效应，拓展其在复杂疾病如AD、肿瘤辅助治疗中的应用潜力。3）拓展食品应用健康效益：葛根素已在细胞和动物模型中显示出潜在的健康益处，但作为食品成分的应用研究相对较少。未来可深化肠道菌群-葛根素代谢物相互作用机制研究，为益生元等功能食品开发提供依据。4）加强食物配方协同效应研发：现有研究表明，葛根素与其他食品成分联合使用可能具有协同效应，但具体机制尚不清楚。未来的研究应聚焦于葛根素与其他食品成分的相互作用，阐明其在食品配方中的协同效应及其对健康益处的增强机制，以期为开发新型功能性食品提供策略和思路，提升产品的健康价值。
综上所述，葛根素的深入开发与应用需克服制剂技术有待突破、机制研究匮乏、应用领域狭窄等难题。未来应进一步开发新型递药技术、深化分子作用机制、加强临床转化力度及探索联合用药策略，通过跨学科合作与技术创新，葛根素有望从传统中药活性成分向现代化精准药物转化，为人类健康提供更优解决方案。
作者简介
通信作者：
刘延鑫 副教授
河南中医药大学医学院
博士，硕士生导师，研究方向为中药抗感染性疾病免疫及机制研究，主持河南省中医院管理局课题2 项，教育厅重点科研项目2 项，获河南省科学技术三等奖1 项，郑州市科学技术进步二等奖1 项，第一作者或通信作者发表SCI论文3 篇，中文核心期刊论文20余篇，副主编国家十三五规划教材2 部，参编教材3 部，副主编著作3 部。
第一作者：
黄诗涵 硕士研究生
河南中医药大学医学院
黄诗涵（2004- ），女，就读于河南中医药大学，研究方向为药食同源产品开发与应用。
引文格式：
黄诗涵, 刘心语, 刘延鑫, 等. 葛根素的提取方法、生物活性及生产应用研究进展[J]. 食品科学, 2025, 46(17): 398-411.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250305-034.
HUANG Shihan, LIU Xinyu, LIU Yanxin, et al. Recent advances in extraction methods, biological activities and application in foods of puerarin[J]. Food Science, 2025, 46(17): 398-411. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250305-034.
实习编辑：申婧婧；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为汇聚全球智慧共探产业变革方向，搭建跨学科、跨国界的协同创新平台，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，西南大学、 重庆市农业科学院、 重庆市农产品加工业技术创新联盟、重庆工商大学、重庆三峡学院、西华大学、成都大学、四川旅游学院、北京联合大学、 中国-匈牙利食品科学“一带一路”联合实验室（筹） 共同主办 的“ 第三届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会 ”， 将于2026年4月25-26日 （4月24日全天报到） 在中国 重庆召开。
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为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽农业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、安徽省农科院农产品加工研究所、安徽科技学院、皖西学院、黄山学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“第六届食品科学与人类健康国际研讨会”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到）在中国 安徽 合肥召开。
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