金線蓮多糖提取及功能研究進(jìn)展

陳程莉 董 全 周 宇 晏 敏

(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715)

金線蓮又名開(kāi)唇蘭、銀線蘭、烏人參、金草等[1]，為蘭科花葉開(kāi)唇蘭屬的一種名貴植物。在中國(guó)福建、臺(tái)灣、浙江、廣西、江西、海南、四川、云南等地都有種植[2-3]。具有解毒涼血、除濕氣、利心通尿、潤(rùn)澤肝腎、降血糖、抑制癌細(xì)胞等功效[4-5]。作為一種藥食兩用植物，金線蓮在民間食用歷史悠久，如居民常用來(lái)煲湯以增強(qiáng)免疫力，制作藥膳輔助病后康復(fù)，與其他食材調(diào)配制作成降“三高”的保健食品[6]，尤其是在中國(guó)臺(tái)灣和東南亞地區(qū)，當(dāng)?shù)鼐用癜阉?dāng)作神草，可以用來(lái)防病強(qiáng)身，是主要節(jié)日必備的食材[7]。

金線蓮全草含有豐富的多糖、生物堿、甾體和其衍生物、黃酮類(lèi)化合物、強(qiáng)心苷、揮發(fā)油、氨基酸、有機(jī)酸等成分[2]。金線蓮多糖(Anoectochilusroxburghiipolysaccharide, ARP)具有多種生物活性，是一種高價(jià)值的食療原料，對(duì)人體健康起著重要作用。目前已有ARP產(chǎn)品如金線蓮多糖口服液[8]、金線蓮紅茶飲料[9]、金線蓮多糖桃膠果凍[10]、金線蓮復(fù)方解酒保肝膠囊[11]、金線蓮泡騰片[12]21-29等。ARP是金線蓮的重要活性成分[13]，但鮮有前人對(duì)ARP的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，本文對(duì)ARP的提取方法、結(jié)構(gòu)及其生物活性進(jìn)行概括并對(duì)ARP未來(lái)的研究趨勢(shì)進(jìn)行展望，以期能夠?qū)RP的研究與應(yīng)用提供參考。

1 ARP的提取與含量

1.1 ARP的提取

得率與純度是選取ARP提取技術(shù)的重要指標(biāo)。以往研究者們會(huì)借助熱水來(lái)提取ARP，而隨著多糖提取技術(shù)的不斷發(fā)展以及儀器設(shè)備的迅速更新，微波、超聲波、超高壓、高壓脈沖電場(chǎng)[14]、酶解[15]、超臨界流體[16]等新型提取方法的研究也不斷增加，以下是金線蓮多糖的提取技術(shù)，其常用提取技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

1.1.1 水浸提 ARP含有大量的極性基團(tuán)，容易與水發(fā)生相互作用，不易溶于乙醇和其他有機(jī)溶劑，所以ARP一般可以用水來(lái)提取[17]。Jin等[18]在最優(yōu)試驗(yàn)條件下用水提取ARP并用乙醇(濃度80%)進(jìn)行沉淀，取得了很好的效果。曾碧玉等[19]在70 ℃的熱水浴中萃取ARP，得率為26.68%。

1.1.2 酸提法 低濃度的酸會(huì)減弱ARP與其他成分的結(jié)合能力，同時(shí)氫離子會(huì)阻礙酸性雜質(zhì)的溶出，增大ARP的得率和純度。崔仕超[12]34-35利用稀酸法浸提ARP，并與堿提法和傳統(tǒng)的熱水提取法相比，雖然稀酸法提取ARP可以得到很高的純度，但會(huì)造成多糖降解成單糖和侵蝕設(shè)備，所以此方法存在一定的缺陷。

1.1.3 堿提法 堿性環(huán)境會(huì)破壞金線蓮細(xì)胞壁，形成裂紋，細(xì)胞質(zhì)外流，加速ARP的溶解。堿提法適合含有酸性基團(tuán)的多糖提取，但堿液提取過(guò)程中會(huì)使ARP的連接鍵發(fā)生斷裂，可通入N2和加入NaBH4或KBH4避免ARP分解成單糖。游侃等[20]利用碳?xì)渌徕c溶液提取ARP并采用DNS法測(cè)定含量，經(jīng)鑒定多糖產(chǎn)率和純度均能達(dá)到較理想的狀態(tài)。

1.1.4 微波輔助提取法 微波具有強(qiáng)大的能量可穿透金線蓮細(xì)胞，使胞內(nèi)溫度升高并形成孔隙，溶劑能較好地溶解胞內(nèi)多糖，增加多糖產(chǎn)率。李仲達(dá)[21]20-24利用300～300 GHz的電波使ARP加速溶出，提高ARP得率。梅少蘋(píng)等[22]提取ARP時(shí)，將半仿生技術(shù)和微波技術(shù)結(jié)合起來(lái)，此技術(shù)比用回流提取和單獨(dú)用微波提取法的提取效率高，所得多糖提取率為21.29%。

1.1.5 超聲波輔助提取法 在ARP的超聲萃取過(guò)程中細(xì)胞內(nèi)部形成高溫高壓的環(huán)境，細(xì)胞壁的破壞和傳質(zhì)的增強(qiáng)導(dǎo)致多糖從金線蓮細(xì)胞中被釋放出來(lái)，提高了ARP的提取速度和提取量[23-24]。張曉輝[25]16-18在200 W的超聲功率下浸提ARP并經(jīng)過(guò)后期的除蛋白和脫色處理測(cè)得ARP有較理想的純度。潘曉麗等[26]通過(guò)單因素和正交等優(yōu)化試驗(yàn)，獲得了超聲提取最優(yōu)條件，ARP得率為25.68%。

1.1.6 超聲—微波協(xié)同提取法 超聲-微波協(xié)同提取法通過(guò)微波的能量穿透和超聲的空化作用使ARP分子與其他物質(zhì)的結(jié)合變得疏松，能夠?qū)⒍嗵亲畲蟪潭忍崛〕鰜?lái)。李仲達(dá)[21]25-32用4種方法提取ARP，按多糖提取效果的順序排列：超聲-微波協(xié)同提取>微波提取>超聲波提取>熱水浸提。

1.1.7 超高壓輔助提取 在超高壓作用下，金線蓮細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞，細(xì)胞質(zhì)外流，溶劑與多糖能充分接觸，提取率增高。常雙艷[27]在300 MPa的壓力下提取ARP，發(fā)現(xiàn)提取壓力和溫度的微小變化會(huì)顯著影響ARP的提取率，超高壓法提取的ARP含量大約比熱水浸提法高5%。

表1 金線蓮多糖提取方法比較Table 1 The comparison of extraction methods of ARP

1.2 ARP含量

金線蓮干草多糖含量為9.36%～28.69%[19-20, 26]。金線蓮的產(chǎn)地、品種、干燥方式、生長(zhǎng)時(shí)間和培養(yǎng)方式的不同對(duì)ARP含量有較大的影響。不同產(chǎn)地ARP含量有一定的差異：桂林>昆明>漳州>明溪>南靖>武平>永安>臺(tái)灣[29-30]；經(jīng)熱泵干燥制得的ARP含量高于熱風(fēng)干燥法和傳統(tǒng)自然曬干法的[31]；金線蓮在育苗第5個(gè)月和移栽第3個(gè)月多糖含量均達(dá)到極大值，呈“M”型[32]；不同品種的ARP也有較大差異，其中FJ2 號(hào)>FJ3 號(hào)>TW1 號(hào)>FJ1 號(hào)[33-34]；金線蓮根莖中的多糖含量比葉中的高[35]。

2 ARP結(jié)構(gòu)分析

ARP是一類(lèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鏈狀大分子聚合物，由于即具有一級(jí)結(jié)構(gòu)又具有高級(jí)結(jié)構(gòu)，所以對(duì)其結(jié)構(gòu)的分析是一項(xiàng)繁瑣的過(guò)程。ARP的結(jié)構(gòu)分析一般包括多糖分子量的測(cè)定、核酸和蛋白質(zhì)的鑒定、紅外特征吸收峰的分析、多糖的組成分析和多糖連接方式的鑒定。但是目前對(duì)ARP結(jié)構(gòu)的研究較少且大多數(shù)研究者只研究了ARP的初級(jí)結(jié)構(gòu)，沒(méi)有對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入、系統(tǒng)的研究。不同的ARP具有不同的分子結(jié)構(gòu)，ARP的分子質(zhì)量、結(jié)構(gòu)以及分析方法等見(jiàn)表2。

3 ARP生物活性

ARP是由許多單糖通過(guò)糖苷鍵連接構(gòu)成的、具有較高的食補(bǔ)性和生物活性、有益于人體健康且具有重要保健作用的雜多糖。隨著提取技術(shù)的發(fā)展和活性作用分析的深入，ARP被越來(lái)越多的研究者所開(kāi)發(fā)并且得到廣大消費(fèi)者認(rèn)可。ARP具有保肝護(hù)腎、降低血糖和血脂濃度、抗氧化、鎮(zhèn)靜催眠、加強(qiáng)免疫和抗腫瘤等活性，是當(dāng)今保健食品開(kāi)發(fā)的重要方向之一。

3.1 保肝護(hù)腎

ARP可通過(guò)減少脂質(zhì)氧化來(lái)促進(jìn)肝臟的正常代謝活動(dòng)[39]并且具有損傷修復(fù)功能[40]。其機(jī)理可能是通過(guò)強(qiáng)還原能力、抑制肝丙二醛的形成、增加抗氧化酶活性來(lái)抑制氧化性肝損傷[41]。同時(shí)ARP提取物可緩解炎癥反應(yīng)和修補(bǔ)腎損傷具有較好的療效[42]。

表2 金線蓮多糖的結(jié)構(gòu)分析Table 2 The structure analysis of ARP

3.2 降血糖

ARP具有降血糖的作用[43]和抗糖尿病活性[44]。Liu等[45]用不同劑量的ARP溶液對(duì)小鼠進(jìn)行灌胃，發(fā)現(xiàn)ARP可影響胰島素后糖代謝、阻止葡萄糖在小鼠腸道內(nèi)吸收、抑制高血糖引發(fā)的氧化應(yīng)激、刺激胰島素的分泌來(lái)減小血液中的糖濃度。鄧燕群等[46]發(fā)現(xiàn)ARP可通過(guò)降低α-葡萄糖苷酶的酶切作用來(lái)減少血糖濃度。

3.3 降血脂

張賽男等[47]對(duì)ARP的降血脂效果進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明當(dāng)飼喂劑量為200 mg/kg時(shí)對(duì)大鼠總膽固醇以及血清甘油三酯具有顯著降低作用，其機(jī)理可能是ARP可促進(jìn)膽固醇酯化進(jìn)入肝臟并分解成膽汁酸，從而降低血脂濃度，防止血脂黏稠對(duì)人體造成傷害。

3.4 抗氧化

Zeng等[48]從金線蓮中分離出了ARPP30、ARPP60和ARPP80 3種分子結(jié)構(gòu)不同的多糖，其中ARPP80可以顯著恢復(fù)超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的活性。劉青等[49]通過(guò)對(duì)小鼠的體外分析研究了ARP可結(jié)合部分活性氧且含量越高抑制小鼠組織氧化的能力越強(qiáng)。

3.5 鎮(zhèn)靜催眠

ARP可以促進(jìn)安睡、改善失眠，其機(jī)理可能是抑制中樞神經(jīng)活動(dòng)。王秋新等[50]將ARP提取物連續(xù)30 d灌胃到小鼠體內(nèi)，與對(duì)照組相比小鼠自主活動(dòng)頻率減緩，入睡小鼠的個(gè)數(shù)增加，睡眠質(zhì)量升高，睡眠時(shí)間延長(zhǎng)。

3.6 調(diào)節(jié)免疫

ARP是可對(duì)抗小鼠結(jié)腸癌的一種免疫調(diào)節(jié)劑[51-52]，并且具有免疫刺激作用[53]。Tseng等[54]發(fā)現(xiàn)ARP可促進(jìn)自然殺傷細(xì)胞和T細(xì)胞分泌細(xì)胞因子起到免疫監(jiān)視的作用。張賽男等[8]發(fā)現(xiàn)ARP對(duì)小鼠免疫系統(tǒng)以及溶血素水平具有顯著的影響，小鼠的免疫功能可通過(guò)ARP得到改善，可明顯提高小鼠的免疫能力。

3.7 抗腫瘤

ARP可抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，對(duì)腫瘤有良好的抵抗作用。Yu等[28]從金線蓮中分離到分子質(zhì)量為25 681 Da的均質(zhì)多糖，發(fā)現(xiàn)其對(duì)肺癌A549細(xì)胞、骨肉瘤143B細(xì)胞和體外神經(jīng)膠質(zhì)瘤U251細(xì)胞均有抑制作用。王常青等[55]從臺(tái)灣金線蓮中分離得到2種結(jié)構(gòu)不同的多糖(AFP-1、AFP-2)，2種多糖組分均可抑制肝癌、宮頸癌以及肺腺癌細(xì)胞，其中AFP-1對(duì)人乳癌細(xì)胞作用極顯著。

4 展望

ARP的應(yīng)用價(jià)值已受到人們的關(guān)注，目前對(duì)ARP的研究已經(jīng)取得了一定的成果，但缺乏系統(tǒng)性的研究：① ARP的結(jié)構(gòu)研究較少且停留在初步分析階段，不同來(lái)源的ARP結(jié)構(gòu)也不相同，導(dǎo)致對(duì)ARP的結(jié)構(gòu)分析造成了一定的困難；② ARP的生物活性已被逐漸挖掘，但研究不夠深入，沒(méi)有研究ARP結(jié)構(gòu)與生物活性的構(gòu)效關(guān)系，也沒(méi)有完全理清ARP生物活性的作用機(jī)制；③ 目前的提取工藝，如酶提取法、超濾法、閃式提取法、超臨界流體萃取技術(shù)、反復(fù)凍融法和高壓電脈沖電場(chǎng)提取法等已成功用于提取其他植物多糖并且具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，但ARP提取技術(shù)較為老舊且存在一定的缺陷，另外在提取和分析方法是否適用ARP的提取方面缺乏相應(yīng)的參考；④ ARP種類(lèi)繁多復(fù)雜，分子修飾已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，此技術(shù)可以運(yùn)用到ARP分子上。目前對(duì)ARP的研究與開(kāi)發(fā)還比較少，對(duì)ARP的研究及應(yīng)用還需進(jìn)行深入探討及研發(fā)。