王昌祿， 王昵霏， 李貞景

(天津科技大學(xué) 食品工程與生物技術(shù)學(xué)院/食品營(yíng)養(yǎng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300457)

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枸杞多糖的研究與應(yīng)用

王昌祿， 王昵霏， 李貞景

(天津科技大學(xué) 食品工程與生物技術(shù)學(xué)院/食品營(yíng)養(yǎng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300457)

枸杞多糖是枸杞中主要的生物活性成分之一，因具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤等多種功能作用而成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。詳細(xì)介紹了枸杞多糖的制備、生物活性作用及其開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀。枸杞多糖的制備過(guò)程包括提取、分離與純化。提取方法有水提醇沉法、堿液提取法、超聲波提取法、微波輔助法等；分離與純化方法主要有Sevage法、三氯乙酸法、蛋白酶法、活性炭脫色、聚合物- 鹽雙水相系統(tǒng)等，主要是去除多糖中游離蛋白質(zhì)、色素等雜質(zhì)，再通過(guò)分級(jí)沉淀、纖維素離子交換柱層析和凝膠柱層析方法進(jìn)一步純化得到單一多糖。此外，還對(duì)近年來(lái)枸杞多糖在醫(yī)藥、食品、畜牧與飼料等領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行了較詳細(xì)介紹，并對(duì)今后的研究方向進(jìn)行了展望，旨在為枸杞多糖的進(jìn)一步研究與開(kāi)發(fā)提供參考。

枸杞； 多糖； 生物活性； 開(kāi)發(fā)利用

枸杞(LyciumbarbarumL.)屬茄科落葉灌木，是一種著名的食藥兼用的中藥材。世界上共有70種枸杞屬植物，主要分布在南北美、南非、歐亞大陸和澳大利亞的亞熱帶地區(qū)[1]，我國(guó)枸杞的產(chǎn)地主要集中在大西北地區(qū)。枸杞營(yíng)養(yǎng)成分非常豐富，《本草綱目》中記載枸杞具有堅(jiān)筋骨、滋補(bǔ)精氣不足、明目安神，使人長(zhǎng)壽等功效。

枸杞多糖(Lyciumbarbarumpolysaccharide，LBP)是從枸杞中提取得到的一種水溶性多糖，由各種單糖通過(guò)糖苷鍵相連接，總含量大約占枸杞重量的3.36%[2]。枸杞的藥理和保健作用與LBP的含量有很大關(guān)系。現(xiàn)代藥理研究表明，LBP具有增強(qiáng)機(jī)體免疫力、抗衰老、抗腫瘤、降血脂等多種功效[3]，且無(wú)任何毒副作用。LBP是目前枸杞研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，具有廣闊的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。本文介紹了近年來(lái)LBP的制備、生物活性作用以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀，希望為L(zhǎng)BP的進(jìn)一步研究與開(kāi)發(fā)提供參考。

1 LBP的制備

LBP的制備包括枸杞果實(shí)預(yù)處理、多糖浸提、醇沉、脫蛋白及冷凍干燥幾個(gè)階段。一般預(yù)處理方法為：將枸杞果實(shí)烘干、粉碎、過(guò)篩，再加入有機(jī)溶劑進(jìn)行回流脫脂。枸杞成熟干果中含有一定的粗脂肪、單糖和低聚糖，這些成分會(huì)影響多糖的提取，故在多糖浸提之前需使用有機(jī)溶劑進(jìn)行脫除。

1.1 LBP的提取方法

目前，提取LBP的方法主要有水提醇沉法、堿液提取法、超聲波與微波輔助提取法和酶法提取等，各提取方法原理不同，各有優(yōu)勢(shì)。

1.1.1 水提醇沉法

水提醇沉法是利用多糖溶于水而不易溶于乙醇的特性，先將多糖溶解于熱水中，離心、取上清液、加入乙醇進(jìn)行沉淀，是一種較為傳統(tǒng)的提取方法。研究者們主要通過(guò)正交試驗(yàn)、響應(yīng)面等方法進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，以獲得LBP的優(yōu)化提取工藝。壽鴻飛等[4]、李丹丹[5]分別以枸杞多糖得率為指標(biāo)，采用熱水浸提法對(duì)枸杞多糖進(jìn)行提取，并用單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)得到LBP的最佳提取條件。熱水浸提法簡(jiǎn)單易行，成本較低，且能保持多糖的完整性，適合大規(guī)模生產(chǎn)，但其耗時(shí)較長(zhǎng)，且長(zhǎng)時(shí)間加熱容易使多糖發(fā)生褐變反應(yīng)，所得多糖純度較低。

1.1.2 堿液提取法

堿液提取時(shí)可破壞植物的細(xì)胞壁及細(xì)胞膜的完整性，使其通透性增加。LBP為酸性雜多糖，易溶于堿性水溶液，使LBP的滲透率增加，從而達(dá)到提高得率的目的[6]。陳吉生等[7]研究了水提、超聲和微波輔助提取LBP，結(jié)果表明，LBP提取液一般選用弱堿性溶液，其在堿性環(huán)境中得率最高。堿提法雖然能大幅度提高多糖提取率，但枸杞中還原糖易在堿的作用下發(fā)生美拉德反應(yīng)，且顏色隨堿液濃度的增大而加深，近年來(lái)堿液提取的研究并不多見(jiàn)。

1.1.3 超聲波提取法

超聲波在液體中能產(chǎn)生空化作用[8]，產(chǎn)生的沖擊波和射流可破壞植物細(xì)胞和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，使生物活性物質(zhì)更容易被提取出來(lái)。由于超聲波在傳播過(guò)程中能產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、微聲流等多極效應(yīng)，能夠更充分地提取植物中的有效成分。李冬梅等[9]對(duì)超聲輔助提取LBP進(jìn)行了分析，認(rèn)為超聲輔助法提取LBP可以大幅度地提高提取效率，減少溶劑的使用量，降低提取時(shí)間和溫度。劉騰子等[10]通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)，對(duì)超聲波法提取LBP的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，得到了最佳提取工藝。結(jié)果表明，影響多糖提取率的主要因素是超聲時(shí)間，其次是超聲溫度，而料液比影響最小。由于超聲波處理時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響最大，實(shí)驗(yàn)中要控制好時(shí)間。超聲波法與熱水浸提法相比，耗能少、提取率高，具有簡(jiǎn)單、快速、高效的特點(diǎn)，在食品加工的應(yīng)用中具有很大優(yōu)勢(shì)。

1.1.4 微波輔助提取法

微波輔助提取原理[11]為：利用高頻電磁波穿透使細(xì)胞破裂，從而使細(xì)胞內(nèi)的有效成分快速溶出。該法主要適用于處理熱敏性組分或從天然物質(zhì)中提取有效成分。鄭玲利等[12]利用微波輔助提取LBP，采用響應(yīng)面法優(yōu)化提取條件，得出微波輔助提取LBP的最佳工藝，在該條件下，LBP的提取率較高，且工藝條件穩(wěn)定，重復(fù)性好。微波法具有快速、節(jié)能、污染小等特點(diǎn)，可輔助水提法來(lái)提高多糖提取率。

1.1.5 酶提取法

提取多糖常用的酶有纖維素酶、蛋白酶、果膠酶和混合酶等，纖維素酶能使植物細(xì)胞壁和細(xì)胞間質(zhì)中的纖維素降解，蛋白酶能水解與多糖結(jié)合的蛋白質(zhì)，使有效成分加速溶出，提高溶出率。Zhang等[13]采用纖維素酶、木瓜蛋白酶雙酶法提取枸杞多糖，LBP得率較高。遲宗磊等[14]研究了一種LBP的提取方法，在微波條件下加入纖維素酶酶解，再加入堿性蛋白酶和無(wú)花果蛋白酶，酶解后濃縮并脫色離心，取上清液醇沉，再離心取沉淀，冷凍干燥得LBP。該法酶作用條件溫和，能夠使枸杞中的脂肪、纖維素酶解，提高枸杞多糖得率及純度。酶法提取雖然效率較高，但價(jià)格昂貴，不適用于大規(guī)模使用。

1.1.6 其他提取方法

除常用的提取方法外，還有很多其他新型方法，無(wú)論是提取效率、自動(dòng)化程度，還是節(jié)能環(huán)保方面都有了很大的進(jìn)步，如超聲波- 微波聯(lián)合萃取法、超聲波輔助復(fù)合酶法、超聲強(qiáng)化亞臨界水提取等。超聲- 微波聯(lián)合萃取法提取多糖結(jié)合了超聲波與微波的優(yōu)點(diǎn)，具有快速、安全、有效的特點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展較為迅速。王杉杉等[15]以LBP得率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，用超聲輔助復(fù)合酶法通過(guò)正交試驗(yàn)確定了LBP的最佳提取條件。實(shí)驗(yàn)中所用到的酶有脂肪酶、蛋白酶、果膠酶和纖維素酶，復(fù)合酶的使用大大提高了多糖得率。Yang等[16]比較了不同提取方法對(duì)LBP的化學(xué)性質(zhì)和生物活性的影響，包括熱水浸提(HWE)、超聲提取(UWE)、亞臨界水萃取(SWE)和超聲強(qiáng)化亞臨界水萃取(USWE)，研究發(fā)現(xiàn)，USWE的多糖得率可高達(dá)14.1%，比HWE高6.2%，且此法所得多糖具有更高的抗氧化能力和免疫調(diào)節(jié)能力。這些方法都是在熱水浸提的基礎(chǔ)上對(duì)原料進(jìn)行再處理，使LBP溶出率增加，但如果條件控制不好，可能對(duì)多糖的結(jié)構(gòu)造成不同程度破壞，從而影響其活性。

1.2 LBP的分離與純化

提取的粗多糖中常含有蛋白質(zhì)、核酸、色素等雜質(zhì)，影響多糖的純度以及生物活性，因此，在對(duì)多糖進(jìn)行結(jié)構(gòu)、功能等研究前，需將這些雜質(zhì)去除，再進(jìn)行分級(jí)分離。脫去游離蛋白的方法有Sevage法、三氯乙酸法、蛋白酶法等。Sevage法比較溫和，但需重復(fù)多次；三氯乙酸法較為劇烈，易影響多糖的生物活性。色素類物質(zhì)可用活性炭吸附、雙氧水脫色等。聚合物- 鹽雙水相系統(tǒng)(ATPS)是一種新型萃取體系，Yun等[17]用此法分離純化LBP，聚合物為熱敏型嵌段共聚物(EOPOEO)，鹽為NaH2PO4，該體系能夠有效除去蛋白質(zhì)、色素、鹽和其他小分子雜質(zhì)，所得LBP純度達(dá)到64%。此外，通過(guò)降低溫度能夠回收再利用EOPOEO，其純度高達(dá)98.5%。

純化過(guò)程是將多糖混合物分離為單一多糖的過(guò)程，主要有分級(jí)沉淀、纖維素離子交換柱層析和凝膠柱層析。一般先通過(guò)DEAE- 52纖維素(OH-)離子交換柱進(jìn)行分離，再過(guò)Sephadex G- 50凝膠色譜柱進(jìn)一步純化得單一多糖。陳亮等[18]用泡沫分離法純化LBP，建立了一種簡(jiǎn)單、高效的LBP純化思路，對(duì)純化LBP工藝提供了參考。

2 LBP的生物活性

2.1 免疫調(diào)節(jié)作用

免疫調(diào)節(jié)是指免疫系統(tǒng)參與肌體整體功能的調(diào)節(jié)，如果調(diào)節(jié)機(jī)制失控或異常，都有可能導(dǎo)致各種免疫疾病的發(fā)生。免疫系統(tǒng)中較為重要的是巨噬細(xì)胞、B細(xì)胞和T細(xì)胞，它們共同對(duì)抗原刺激產(chǎn)生反應(yīng)，形成免疫應(yīng)答。孫曉雨等[19]、王建東等[20]均研究了LBP對(duì)小鼠機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)作用，發(fā)現(xiàn)LBP有較強(qiáng)的免疫調(diào)節(jié)功能，且能增強(qiáng)小鼠的免疫功能，但免疫調(diào)節(jié)分子機(jī)制還不是很清楚。Zhang等[21]研究發(fā)現(xiàn)，從LBP中純化出來(lái)的組分LBPF4- OL可能是一種新的Toll樣受體4/MD2- MAPK信號(hào)途徑的激活誘導(dǎo)物，使機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。

2.2 抗腫瘤作用

1946年，研究人員首次發(fā)現(xiàn)了多糖的抗癌和誘導(dǎo)癌癥病人的完全緩解作用[22]。Shen等[23]研究發(fā)現(xiàn)，LBP能阻止人乳腺癌細(xì)胞的S期生長(zhǎng)，且可通過(guò)p53通路激活胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶，從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。Zhang等[24]研究了LBP的特性及其對(duì)人肝癌細(xì)胞的影響，發(fā)現(xiàn)球形分子多糖LBP-a4具有使癌細(xì)胞凋亡的作用，而絨毛狀分子多糖LBP-p8沒(méi)有這種作用，該分子作用機(jī)制為臨床上開(kāi)發(fā)抗癌藥品提供了一定的參考。

2.3 抗氧化和防衰老作用

隨著年齡增長(zhǎng)，氧化應(yīng)激造成的各種損傷已成為機(jī)體衰老和疾病的主要原因，已有研究證實(shí)了p53和p21基因與氧化應(yīng)激和衰老的關(guān)系。LBP在細(xì)胞凋亡及衰老進(jìn)程中可能通過(guò)p53基因調(diào)節(jié)通路完成，在其作用下，衰老相關(guān)基因表達(dá)降低[25]。LBP能夠減少機(jī)體氧化應(yīng)激反應(yīng)，抑制組織器官的老化，延緩衰老。Xin等[26]研究發(fā)現(xiàn)，LBP能夠顯著增加SOD和氧化酶活力，減少心臟的MDA水平，并能減輕抗腫瘤藥物阿霉素對(duì)心肌細(xì)胞的毒性作用，且不減弱阿霉素的抗腫瘤活性。

2.4 降血糖和血脂作用

研究表明，LBP能明顯降低小鼠體內(nèi)血脂、血糖和高密度脂蛋白含量[27]，增強(qiáng)氧化應(yīng)激水平。丁園[28]探索了LBP對(duì)大鼠血糖、血脂的影響，結(jié)果表明，LBP可通過(guò)保護(hù)胰島B細(xì)胞、抗氧化等作用降低血糖和血脂水平，為臨床上LBP的應(yīng)用提供參考。

2.5 其他作用

LBP除以上生物活性外，還具有很多功效。LBP對(duì)非酒精性肝損傷和化學(xué)性肝損傷都具有保護(hù)作用[29-30]，可明顯改善肝組織細(xì)胞損傷；LBP還可減少機(jī)體致疲勞物質(zhì)，調(diào)節(jié)機(jī)體能量代謝，同時(shí)能夠改善身體機(jī)能，促進(jìn)體力恢復(fù)，通過(guò)調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)而改善機(jī)體抗疲勞作用[31]；LBP對(duì)雄性小鼠的生殖系統(tǒng)及生精功能有明顯的改善作用[32-33]，通過(guò)II型膠原免疫球蛋白降低炎癥介質(zhì)的表達(dá)[34]，促進(jìn)成年大鼠視網(wǎng)膜細(xì)胞擴(kuò)散并對(duì)神經(jīng)細(xì)胞有一定的保護(hù)作用[35]。

3 LBP的開(kāi)發(fā)應(yīng)用

由于LBP的多種生物活性對(duì)人體健康的潛在的影響，目前，枸杞已成為世界范圍內(nèi)，尤其是在韓國(guó)、日本和歐洲最受歡迎的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或健康膳食補(bǔ)充劑之一[36-37]。枸杞食用的主要形式有湯、果汁、酒、茶和各種休閑食品。枸杞及其LBP的生物活性已日益受到醫(yī)學(xué)專家和普通人群的關(guān)注，在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

3.1 醫(yī)藥領(lǐng)域

LBP具有多重藥理作用，在醫(yī)藥領(lǐng)域用途廣泛，不但可作為免疫輔助劑，輔助重組疫苗增強(qiáng)T細(xì)胞免疫力[38]和抗衰老作用，還可與鐵配合物結(jié)合，成為具有多重保健功能的補(bǔ)鐵劑[39]。LBP有增敏作用[40]，可增強(qiáng)放療治療患者的臨床療效，還可作為干預(yù)劑，以多糖膠囊制劑的形式減弱尿結(jié)石、糖尿病及腫瘤對(duì)人體的危害。

3.2 食品領(lǐng)域

LBP作為一種天然的活性成分，已成為一種倍受歡迎的功能性食品添加劑。目前，市場(chǎng)上以LBP作為功能保健食品主要有多糖口服液、阿膠枸杞顆粒、速溶枸杞粉、枸杞保健飲料等，如陳楠楠等[41]用枸杞浸提液研制出絲膠枸杞保健飲料。將LBP添加至醬油中還可制成保健調(diào)味品或?qū)⑵渥鳛檫\(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑補(bǔ)給從事高強(qiáng)度訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員，提高其免疫力。

3.3 畜牧與飼料領(lǐng)域

近年來(lái)，隨著特種養(yǎng)殖的興起和人們對(duì)綠色食品的追求，LBP在畜牧生產(chǎn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在飼料中添加LBP以提高產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)我國(guó)畜牧業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等的健康發(fā)展起到了重要作用。

3.4 其他領(lǐng)域

王雅琦[42]對(duì)LBP的吸濕性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其與乳糖結(jié)合后吸濕性能較好，可為中藥制劑的開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。林峰等[43]發(fā)明了一種青蝦用復(fù)合免疫增強(qiáng)劑，其中LBP占25%～35%，解決了青蝦在養(yǎng)殖過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題。 另外，LBP熱裂解過(guò)程中可釋放多種具有特殊香味的化合物，產(chǎn)生花香、奶香等香韻，將其用于卷煙中可改善卷煙香氣量、雜氣、刺激性等，使卷煙的香氣協(xié)調(diào)性更好。

4 展 望

目前，盡管對(duì)LBP的提取、分離純化以及生物活性等方面已經(jīng)開(kāi)展了一些研究，取得了大量有益成果，但是，仍然存在著一些問(wèn)題。第一，目前，LBP最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的提取方法仍為水提法，但其耗時(shí)較長(zhǎng)，在以后的研究中需考慮不同溫度、pH值等因素對(duì)水提多糖提取率的影響，盡量縮短提取時(shí)間，為工業(yè)化多糖的提取提供一定的理論依據(jù)。第二，LBP提取過(guò)程中的脫蛋白通常采用Sevage法。Sevage法雖然條件溫和，但需重復(fù)多次，造成有機(jī)試劑的浪費(fèi)，在多糖中也會(huì)殘留有機(jī)溶劑，因此，尋找可以代替氯仿的有機(jī)試劑或者如何對(duì)提取后的混合有機(jī)試劑進(jìn)行回收利用也是以后的研究重點(diǎn)。第三，LBP雖然功效較多，但目前對(duì)LBP的研究基本都建立在動(dòng)物模型和體外試驗(yàn)上，還需積極尋找更加直接有效的細(xì)胞模型及與提高人體免疫力、抗氧化能力等相關(guān)的評(píng)價(jià)方法。

LBP具有安全性高、副作用小、生物活性高等優(yōu)點(diǎn)。將LBP作為一種天然功能性成分用于食品、保健品和醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣闊的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。

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(責(zé)任編輯：葉紅波)

Research Progress ofLyciumbarbarumPolysaccharide

WANG Changlu, WANG Nifei, LI Zhenjing

(SchoolofFoodEngineeringandBiotechnology/KeyLaboratoryofFoodNutritionandSafety,MinistryofEducation,TianjinUniversityofScienceandTechnology,Tianjin300457,China)

Lyciumbarbarumpolysaccharide (LBP) is one of the major ingredients responsible for those biological activities inLyciumbarbarumL.. It has been the hot spot in recent years because of its various important biological activities, such as antioxidant, immunomodulation and antitumor. The purpose of the present review is to summarize previous and current references regarding the preparation, biological activities as well as development of LBP. The preparation of LBP includes extraction, separation, and purification. The extraction methods contain water extraction and alcohol precipitation, alkali extraction, ultrasonic extraction, and microwave -assisted. Separation and purification methods consist of Sevage, TCA, protease, active carbon, polymer -salt aqueous two -phase systems and other methods. The above methods are used to remove free protein, pigments and other impurities from polysaccharides. After that, precipitation, cellulose ion exchange column chromatography, and gel filtration chromatography are used to purify single polysaccharide. Besides, this article introduces the application of LBP in the pharmaceutical, food, livestock feed, and other areas. The future research directions are suggested for the further study and utilization of LBP.

Lyciumbararum; polysaccharide; biological activities; utilization

10.3969/j.issn.2095 -6002.2017.03.006

2095 -6002(2017)03 -0043 -07

王昌祿，王昵霏，李貞景. 枸杞多糖的研究與應(yīng)用[J]. 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2017,35(3):43-49.

WANG Changlu, WANG Nifei, LI Zhenjing. Research progress ofLyciumbarbarumpolysaccharide[J]. Journal of Food Science and Technology, 2017,35(3):43-49.

2016 -05 -22

天津市農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化與推廣項(xiàng)目(0502170)。

王昌祿，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事發(fā)酵食品與生物資源開(kāi)發(fā)利用方面的研究。

TS201.2; O629.12

A