盾葉薯蕷的現代研究
盾葉薯蕷的根狀莖含1.1﹪～16.15﹪的薯蕷皂苷元、45﹪左右的澱粉、40﹪的纖維素以及壹些水溶性苷類、生物堿類、黃酮苷類、強心苷類、生物堿、單寧、色素等化學成分。劉建本等進行了盾葉薯蕷根莖中色素的提取和性質研究，結果表明薯蕷色素具有對紫外線有較強的吸收作用，耐熱、耐光性能良好，Fe3+、Cu2+、Hg2+ 3種金屬離子對色素均具有壹定的增色作用，酸堿對色素的影響較大等性質，為綜合利用提供了壹條新途徑。
薯蕷皂苷包括糖和苷元兩部分。為了對皂苷進行定位，郭永兵等將盾葉薯蕷根莖分為5個區段，對其薯蕷皂苷元的分布進行研究發現，嫩莖頂端的薯蕷皂苷元含量最高，抽莖區段次之，接著是嫩莖區段，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。薯蕷皂苷元（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)、紙層析法對盾葉薯蕷進行了分離提取，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，分別為①表-拔葜皂苷元（epismilagenin）、②延齡草次苷(trillin),結構為3-O-(β-D-葡萄吡喃糖)—薯蕷皂苷元[3-O-(β-D-glucopyromosyl)-diosgenin]、③薯蕷皂苷元—雙葡萄糖苷(diosgenin-diglucoside),結構為3-0-[β-D-葡萄吡喃糖(1→4)-β-D-葡萄吡喃糖]壹薯蕷皂苷元{3-O-[β-D-glucopyranosyl(1→4)-β-D-glucopyranosyl]-diosgenin} 、④纖細皂苷（gracillin），結構為3-O-{β-D -葡萄吡喃糖(1→3)-[a-L-鼠李吡喃糖(1→2)]- β-D-葡萄吡喃糖}壹薯蕷皂苷元（3-O-{β-D-glucopyranosyl(1→3)-[a-L-rhamnopynosyl(1→2)]-β-D-glucopyranosyl}-diosgenin）4個甾體化合物，據其化學結構推測為次級皂甙。
盾葉薯蕷標本為了研究盾葉薯蕷的原始皂甙，探索其活性，1985年他們又對鮮根莖的甲醇提取物經幹柱法分離得到⑤薯蕷皂苷元棕櫚酸酯（diosgenin palmitate）、⑥β-谷甾醇（β-sitosterol）、纖細皂苷(gracillin)、⑦原纖細皂苷(protogracillin)和⑧原盾葉皂苷 (protozingiberensissaponin)5種甾體類物質，其中原盾葉皂苷為壹新發現的化合物，鑒定2種原皂苷的結構分別為⑦3-O-{β-D-葡萄吡喃糖(1→3)-[a-L-鼠李吡喃糖(1→2)]-β-D-葡萄吡喃糖}-26-O-{β-D-葡萄吡喃糖}-薯蕷皂苷元與⑧3-O-{a-L-鼠李吡喃糖(1→3)-[β-D-葡萄吡喃糖(1→2)]-β-D-葡萄吡喃糖}-26-O-{β-D-葡萄吡喃糖}-薯蕷皂苷元{3-O-{a-L-rhamnopynosyl(1→3)-[β-D-glucopyranosyl(1→2)]- D-β-glucopyranosyl}-26-O-{β-D-glucopyranosyl}-diosgenin}。
唐世蓉，吳余芬等從盾葉薯蕷根中分得兩種水不溶性三糖皂苷（A和B）以及兩種水溶性四糖皂苷（C和D）。⑨A為新皂苷，暫定名盾葉皂苷A（zingiberenin A），結構為薯蕷皂苷元-3-O-[β-D-葡萄吡喃糖(1→2)]-O-[a-L-鼠李吡喃糖(1→3)]-O-β-D-葡萄吡喃糖苷、⑩B為纖細皂苷異構物、⑾C為原盾葉皂苷A（protozingiberenin A）、⑿D為原盾葉皂苷B(protozingiberenin B)。唐世蓉，姜誌東用盾葉薯蕷地上部分經提取、脫色、矽膠柱層析及反向柱層析分離得到盾葉皂苷A1、A2、A3 （zingiberoside A1 ，A 2 ，A 3）和叉蕊皂苷IV4種主要含雅姆皂苷元的皂苷，前三種為新化合物，分別為⒀雅姆皂苷元-3-O-[a-L-鼠李吡喃糖(1→2)]-β-D-葡萄吡喃糖苷、⒁羥基雅姆皂苷元-3-O-[a-L-鼠李吡喃糖(1→2)]-β-D-葡萄吡喃糖苷、⒂雅姆皂苷元-3-O-{a-L-鼠李吡喃糖(1→2)-[β-D-葡萄吡喃糖(1→4)]}-β-D-葡萄吡喃糖苷，其中盾葉皂苷A2 的苷元為壹新甾體皂苷元，命名為盾葉皂苷元（zingiberogenin）。第四種為⒃雅姆皂苷元-3-O-{a-L-鼠李吡喃糖(1→2)-[β-D-葡萄吡喃糖(1→3)]}-β-D-葡萄吡喃糖苷。這與地下部分主要含有薯蕷皂苷元的皂苷情況不同。
皂素含量
影響盾葉薯蕷皂苷含量的因素較多，
盾葉薯蕷除前面討論的環境因素外，還有些其它因子。蔣朝暉等對盾葉薯蕷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，含量有壹定提高，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於1年生；適宜的采收期應為第2年的枯萎期或第3年的現蕾開花期。丁誌遵等研究認為，盾葉薯蕷壹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；老根莖皂苷含量高於新根莖；水分含量高的根莖皂苷含量亦高。李朝陽等研究認為，盾葉薯蕷的皂苷元含量與葉片寬窄程度之間也存在壹定的相關性，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壹定的相關性，在6～7月間開花的居群其平均皂苷元含量都較高，而早於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，盾葉薯蕷雄株中皂苷元含量高於雌株，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。這些研究為盾葉薯蕷的合理開發利用奠定了理論基礎，總的來講，影響盾葉薯蕷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態等自身因子。
皂苷提取
薯蕷皂苷元是薯蕷屬植物中薯蕷皂苷的配基，主要以薯蕷皂苷的形式與纖維素結合存在於細胞壁中。薯蕷皂苷元是異螺旋甾烷的衍生物，在植物體內是以薯蕷皂苷配基形式存在的，即在C3位通過皂苷鍵與糖鏈相連進而與植物細胞壁緊密連接。由於盾葉薯蕷皂苷元的結構特征和它在植物體內的存在形式，決定了提取它的步驟：首先必須使薯蕷皂苷元與植物細胞壁分開，再斷開薯蕷皂苷元與糖連接的苷鍵，使薯蕷皂苷元遊離出來，利用它的親脂性，用丙酮或石油醚把它提取出來，
盾葉薯蕷葉工業上用高標號的汽油來提取。
直接酸水解法
酸水解是使苷鍵斷裂生成苷元和糖。傳統的提取薯蕷皂苷元的方法是采用Rothrock法，即直接將盾葉薯蕷根莖用硫酸水解成苷元，然後用有機溶劑提取薯蕷皂苷元。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，缺點是鹽酸對不銹鋼設備有嚴重腐蝕。薯蕷皂苷元在植物體內存在形式的復雜性，使直接酸水解法僅能提取1/4的皂苷元，且此法費時很多，薯蕷皂素收率較低，由於使用溶劑汽油，易發生危險；另外，盾葉薯蕷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
壹般認為預發酵法可提高薯蕷皂苷元的收率。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，置於39℃的恒溫箱中發酵。並篩選出提取條件，即：發酵48 h，水解4 h，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，均可提高產率。還有用黑曲黴菌株對盾葉薯蕷發酵也可提高產率。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，產品質量不穩定。
分離法加工薯蕷植物
從盾葉薯蕷中首先分離出植物纖維和澱粉，剩余部分再經自然發酵提取薯蕷皂苷元。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將薯蕷皂苷元的收率提高5%。
4 CO2超臨界萃取薯蕷皂苷元的工藝研究
葛發歡等報道用CO2超臨界萃取法從盾葉薯蕷中提取薯蕷皂苷元的研究，其萃取薯蕷皂苷元的條件為：萃取壓力29 MPa，溫度55℃；分離方法壹為壓力10MPa，溫度60℃；分離方法二為壓力5.6 MPa，溫度45℃；分離柱壓力18 MPa，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，生產周期大大縮短，避免了使用汽油引起易燃易爆的危險，且成本相差不大。但存在設備壹次投資過大的缺點。此外，利用超聲波破碎細胞壁也可提高薯蕷皂苷元的收率。用鹽酸—丙酮/乙醇混合液直接加熱提取薯蕷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，在實際生產中應用該工藝的還未見報道。
分離技術
甾體皂苷由於連有糖殘基，是壹類極性較強的大分子化合物，易溶於水、甲醇、乙醇等極性溶劑，不易溶於氯仿、乙醚等非極性溶劑。甾體皂苷不易形成結晶，而且在同壹植物中往往有很多結構相近的皂苷***存，給提取分離帶來壹定的困難，甾體皂苷的結構比較復雜，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。實驗室和工業生產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
盾葉薯蕷具有廣泛的藥理活性，其所含的薯蕷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，但由於皂苷在植物中組分復雜，且分離過程難度較大，難以定量，多以酸水解的薯蕷皂苷元含量為測定指標來控制盾葉薯蕷的質量。報道的薯蕷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。