楊 穎，魏夢昕，伍耀業(yè)，楊思婕，謝佳雨，周冰倩，張 雯，狄留慶，王令充

白術(shù)多糖提取分離、化學(xué)組成和藥理作用的研究進展

楊 穎，魏夢昕，伍耀業(yè)，楊思婕，謝佳雨，周冰倩，張 雯，狄留慶，王令充*

南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 南京 210023

白術(shù)是我國傳統(tǒng)的中草藥，屬于藥食同源性藥材，在臨床中應(yīng)用廣泛。白術(shù)多糖作為白術(shù)的一種重要藥用成分，具有高效、低毒、藥理作用明確等作用優(yōu)勢，且具有多種藥理活性，是目前藥物開發(fā)和研究的熱點之一，但其獲取方式以及結(jié)構(gòu)特點各實驗室研究均存在差異。就國內(nèi)外文獻對白術(shù)多糖的提取方式、分離純化過程、化學(xué)組成及主要藥理作用的研究進行分析總結(jié)，對白術(shù)多糖的研究前景進行展望，以期為白術(shù)多糖進一步的開發(fā)利用提供參考。

白術(shù)；多糖；提取；分離純化；結(jié)構(gòu)；藥理作用

白術(shù)Koidz.別名于術(shù)、桴薊、淅術(shù)、冬白術(shù)、吳術(shù)、楊桴、片術(shù)、蒼術(shù)等，為多年生菊科草本植物，根莖入藥，主要分布于四川、云南、貴州等山區(qū)濕地。白術(shù)味苦、甘，性溫，歸脾、胃經(jīng)，具有健脾益氣、燥濕利水、止汗和安胎的功效，主要用于脾虛食少、腹脹泄瀉、痰飲眩悸、水腫、自汗和胎動不安[1]?，F(xiàn)代研究證實白術(shù)具有多種藥理活性，包括改善腸胃功能、抗炎、抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、抗骨質(zhì)疏松、抗菌以及保護神經(jīng)和保護肝臟。植物化學(xué)評估顯示，白術(shù)藥材中含有苯丙烷、黃酮、固醇、苯醌和多糖等各類化學(xué)成分[2]。然而，這些化合物中還有很多未進行系統(tǒng)的生物活性評價，特別是白術(shù)多糖成分，盡管其在藥材中含量較高，但至今還未對其組成和結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)性研究和全面總結(jié)。本文主要對白術(shù)多糖的提取方式、分離純化過程、化學(xué)組成及主要藥理作用的研究進行分析總結(jié)，對白術(shù)多糖的研究前景進行展望，以期為白術(shù)多糖進一步的開發(fā)利用提供參考。

1 白術(shù)多糖的提取和分離純化

1.1 白術(shù)多糖的提取

白術(shù)多糖提取的主要評價指標(biāo)是以葡萄糖計的多糖得率，其檢測方法包括蒽酮硫酸法和苯酚硫酸法。譚敏等[3]通過穩(wěn)定性、精密度和回收率等試驗對苯酚硫酸法和蒽酮硫酸法測定白術(shù)多糖含量進行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)苯酚硫酸法優(yōu)于蒽酮硫酸法。苯酚硫酸法標(biāo)準(zhǔn)品的選擇主要取決于多糖的單糖組成，文獻考證發(fā)現(xiàn)，白術(shù)多糖含量測定一般以葡萄糖繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，一些文獻選用果糖[4-5]，還有極少數(shù)選用混標(biāo)（葡萄糖、甘露糖、氨基半乳糖和鼠李糖）[6]。以苯酚硫酸法測定白術(shù)多糖含量進行比對，發(fā)現(xiàn)5%苯酚溶液用量為1～10 mL，相應(yīng)的濃硫酸用量為5～50 mL，檢測手段為分光光度計波長為（489±4.6）nm。亦可使整個顯色反應(yīng)體系縮小10倍，采用酶標(biāo)儀替代。

藥材來源會顯著影響白術(shù)多糖的提取結(jié)果。不同產(chǎn)地的白術(shù)提取的多糖質(zhì)量分數(shù)不同。邱細敏等[4,7]采用水提醇沉提取白術(shù)多糖，用苯酚硫酸法測定多糖含量，考察平江、懷化、浙江3地白術(shù)多糖的含量差異，結(jié)果表明平江與浙江白術(shù)中多糖差異很小，高于懷化。張晨光[8]使用苯酚硫酸法對來自貴州余慶、浙江臨安、安徽亳州和江西安福4個產(chǎn)地白術(shù)的多糖含量進行測定，結(jié)果4個產(chǎn)地多糖含量分別為29.39%、24.98%、23.62%、21.12%。除了產(chǎn)地之外，采收期也對白術(shù)多糖含量有影響。陳磊等[9]對不同生長期的白術(shù)多糖含量進行了動態(tài)變化研究，發(fā)現(xiàn)不同時期多糖含量變化較大，9月底～10月底含量最高，確定該時間段為最佳采收期。

提取方法對于白術(shù)多糖提取結(jié)果也有很大的影響。為了使得多糖得率達到最優(yōu)，應(yīng)對提取方法進行工藝優(yōu)化。白術(shù)多糖的提取可采用水煎煮法、超聲波輔助提取法、復(fù)合酶提取法和微波輔助提取法。水煎煮法是多糖提取最常用的方法，可操作性強、經(jīng)濟環(huán)保。白術(shù)多糖水煎煮工藝考察因素主要有提取溫度、提取時間、料液比、提取次數(shù)，料液比對于多糖得率的影響要大于提取時間。白術(shù)多糖最佳提取工藝，料液比在1∶10～1∶50、提取溫度在80～100 ℃、浸提時間在1.5～3 h、提取次數(shù)在1～2次。多糖得率在3.13%～35.10%，提取結(jié)果的差異可能是由于原料、工藝參數(shù)和多糖含量測定方法不同而導(dǎo)致的。超聲波輔助提取法具有提取時間短、能耗低、效率高等特點。超聲波輔助提取白術(shù)多糖的工藝考察類似于水煎煮法，超聲功率也納入主要的因素，該法最佳提取工藝，料液比在1∶15～1∶20、提取溫度在50～80 ℃、浸提時間在40 min～3.3 h，多糖得率高達7.59%～11.29%。復(fù)合酶法很好的解決了傳統(tǒng)水煎煮法提取溫度過高、提取率低的問題。侯軒等[10]利用復(fù)合酶（纖維素酶和果膠酶）提取白術(shù)多糖，采用正交實驗對酶解pH值、酶解溫度、酶量、以及酶解時間進行了優(yōu)化，確定最佳提取工藝：酶解pH為5.0，酶解溫度為50 ℃，復(fù)合酶量為0.7%，酶解時間為50 min，此時，多糖得率為43.00%。微波輔助提取法提取率高，用時短，但儀器昂貴，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。王潔[11]采用L25(54)正交表對微波功率、乙醇濃度、提取水量、提取時間4個因素進行優(yōu)化，確定最佳工藝為預(yù)先使用70%乙醇水除雜，再使用提取物50倍水、微波爐800 W提取15 min，此時，多糖得率可達29.15%。對白術(shù)多糖的提取方法與結(jié)果總結(jié)見表1。

1.2 白術(shù)多糖的分離純化

通過簡單的提取過程得到的多糖制品稱為粗多糖。粗多糖一般是不同質(zhì)的集合體，通常包括1個或多個多糖組分以及蛋白質(zhì)或色素等雜質(zhì)。粗多糖可以通過一系列分離純化技術(shù)得到高質(zhì)量分數(shù)的精制多糖，主要包括脫色、脫蛋白以及組分分離過程。依據(jù)分離方法的不同，白術(shù)多糖分離純化工藝有3種，其一是應(yīng)用最為廣泛的柱色譜分離，主要有DEAE-52纖維柱、葡聚糖凝膠柱和大孔樹脂柱。白術(shù)多糖的分離純化工藝總結(jié)見表2。

還可采用乙醇分步沉淀法以及超濾法對白術(shù)多糖進行分離分級。Sun等[33]采用乙醇分步沉淀法得3個分級白術(shù)多糖RAMPS60c、RAMPS70c和RAMPS80c，多糖質(zhì)量分數(shù)分別為78.4%、82.4%、77.6%；Xu等[34]采用乙醇分步沉淀法分別得到3種白術(shù)多糖組分RAMP60、RAMP70和RAMP80，其中RAMP60不溶于水，RAMP70、RAMP80所含碳水化合物質(zhì)量分數(shù)分別為96.05%、97.67%。周家容等[35]利用超濾膜法將白術(shù)多糖按照相對分子質(zhì)量不同分為5個組分，并用于抗氧化研究。Feng等[36]采用3000超濾膜得到多糖質(zhì)量分數(shù)為91.23%的白術(shù)多糖。

2 白術(shù)多糖的結(jié)構(gòu)

對已有涉及白術(shù)多糖結(jié)構(gòu)研究的文獻進行歸納總結(jié)，依據(jù)結(jié)構(gòu)是否明確對白術(shù)多糖產(chǎn)物進行歸類。表3中總結(jié)了結(jié)構(gòu)研究還不太明確的白術(shù)多糖產(chǎn)物，列出它們的多糖質(zhì)量分數(shù)、相對分子質(zhì)量、單糖組成以及可能存在的糖苷鍵類型。這些多糖的相對分子質(zhì)量為1867～1.36×105。這些產(chǎn)物的單糖組成也有所不同，單糖種類有7種，分別為葡萄糖、半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖、木糖、果糖。其中葡萄糖、半乳糖和甘露糖出現(xiàn)的比例最高，均可達到68.7%，阿拉伯糖出現(xiàn)率達62.5%，鼠李糖出現(xiàn)率達43.8%，木糖出現(xiàn)率達31.3%。有9種多糖進行了糖苷鍵的探究，很少提及單糖之間是如何通過糖苷鍵進行連接的。郭志欣[6]對AMP進行了糖苷鍵的詳細研究，發(fā)現(xiàn)AMP主鏈部分由葡萄糖、鼠李糖與甘露糖構(gòu)成，1→3、1→6、1→4,6鍵型的葡萄糖為主要鍵型，其次為1→3鍵型的鼠李糖和1→3,6鍵型的甘露糖；葡萄糖形成支鏈或主鏈的末端殘基，主鏈分支點殘基是(1→4,6)葡萄糖和(1→3,6)甘露糖，平均每6個殘基中有1個分支；全糖中平均每10個己糖殘基中有5個非還原性末端或1→6糖苷鍵。

表2 采用柱色譜分離白術(shù)多糖組分的分離純化過程及結(jié)果

第2類多糖是已經(jīng)有明確結(jié)構(gòu)式的精制白術(shù)多糖，見圖1。這2種精制多糖相對分子質(zhì)量很小，單糖組成簡單，連接方式有規(guī)律。Wang等[29]通過對白術(shù)多糖UAM結(jié)構(gòu)進行研究，發(fā)現(xiàn)其相對分子質(zhì)量為2921，主要以β--1→3和β--1→3,6連接，且具有一定的重復(fù)分支結(jié)構(gòu)，支鏈為葡萄糖，位于主鏈葡萄糖的C-6位上。它不具有復(fù)雜的螺旋結(jié)構(gòu)，金屬離子、變性劑、溫度都可以使其構(gòu)象改變，它在溶液中通常以無規(guī)則線團形式存在[39]。Lin等[40]分離得到1個白術(shù)多糖，相對分子質(zhì)量為2265，推測該多糖為聚合度在20以內(nèi)的寡糖。經(jīng)過各種儀器方法，分析出該糖為具有α--吡喃葡萄糖基-[(1→2)-β--呋喃果糖糖基]-1-(1→2)-β--呋喃果糖糖苷（＝3～20）的菊粉型多糖。

3 白術(shù)多糖的藥理作用

白術(shù)多糖具有抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、神經(jīng)系統(tǒng)保護、胃腸黏膜保護、肝臟保護以及抑菌、降血糖、抗氧化等藥理作用。雖然相關(guān)研究均有報道，但不難發(fā)現(xiàn)幾乎所有的研究均浮于表面，僅是簡單的藥效學(xué)評價，機制探討及構(gòu)效關(guān)系研究幾乎沒有。本文將對目前白術(shù)多糖藥理作用研究進行歸納總結(jié)，以期為其進一步的作用機制相關(guān)研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

3.1 抗腫瘤作用

張小平等[41]發(fā)現(xiàn)UAM對人白血病K562細胞的增殖具有抑制作用，抑制率最高可達42.701%。王鶴等[42]發(fā)現(xiàn)白術(shù)多糖能夠誘導(dǎo)胃癌SGC-7901細胞凋亡。周劍等[43]發(fā)現(xiàn)白術(shù)多糖粗制晶體藥品對小鼠肝癌H22細胞具有明顯的抑制作用，推測可能是通過增強免疫功能而實現(xiàn)的。朱云等[44]認為白術(shù)多糖PAM對肝癌HepG2細胞增殖和侵襲能力具有抑制作用，驗證可能是通過Wnt/β-catenin信號通路發(fā)揮作用的。馮子芳等[45]認為PAM對結(jié)腸癌細胞具有抑制作用。銀瑞等[46]研究發(fā)現(xiàn)白術(shù)多糖具有肺癌保護作用。

3.2 免疫調(diào)節(jié)作用

楊錦濤等[47]認為PAM可以作用于免疫系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，包括免疫器官、免疫細胞和免疫分子。對于免疫器官來講，PAM增加動物機體脾臟和胸腺質(zhì)量，拮抗免疫器官損傷并且作用于腸道黏膜免疫系統(tǒng)等；對于免疫細胞，PAM能夠促進T細胞和B細胞增殖、促進單核吞噬細胞的吞噬率和增殖率、促進樹突狀細胞表面分子的表達且影響其吞噬能力及其細胞因子的分泌；對于免疫分子，白術(shù)多糖主要在細胞因子、補體分子和抗體分子方面發(fā)揮作用。

3.3 神經(jīng)系統(tǒng)保護作用

馬慶華等[48]通過水提醇沉得到乳白色白術(shù)多糖，研究其對-半乳糖致衰大鼠大腦皮質(zhì)神經(jīng)細胞DNA損傷和抗氧化作用的影響，結(jié)果表明，白術(shù)多糖給藥組大鼠較衰老模型組大鼠大腦皮質(zhì)神經(jīng)細胞丙二醛水平顯著下降，谷胱甘肽過氧化物酶、超氧化物歧化酶活性顯著降低（＜0.01、0.05），DNA損傷明顯降低（＜0.01）。石娜等[49]的研究對其結(jié)論進行了確證。白術(shù)多糖可能通過下調(diào)傷灶區(qū)一氧化氮合酶的表達，而減輕創(chuàng)傷性腦損傷后繼發(fā)性腦水腫的程度[50]。胡微煦等[51]研究發(fā)現(xiàn)白術(shù)多糖（多糖質(zhì)量分數(shù)95%）在0.025～0.1 g/L對SD胎鼠大腦皮層神經(jīng)細胞缺氧性凋亡具有抑制作用。

3.4 胃腸黏膜保護作用

伍婷婷等[52]研究發(fā)現(xiàn)白術(shù)多糖AMPK能夠提高大鼠小腸上皮IEC-6細胞鈣離子水平以促進細胞遷移和-鈣黏蛋白表達，從而促進胃腸黏膜損傷修復(fù)。曹艷霞等[53]發(fā)現(xiàn)多糖質(zhì)量分數(shù)大于95%的白術(shù)多糖能夠增強B淋巴細胞瘤-2蛋白表達，且減少Bcl-2相關(guān)X蛋白表達，從而對運動應(yīng)激性潰瘍大鼠胃黏膜起到保護作用。尚秋辰[54]發(fā)現(xiàn)白術(shù)多糖之所以能夠給修復(fù)大腸桿菌腹瀉模型小鼠腸道黏膜，主要原因是白術(shù)多糖調(diào)節(jié)部分腸道黏膜修復(fù)因子，從而促進腸道黏膜修復(fù)。

3.5 肝臟保護作用

白術(shù)多糖對肝臟缺血再灌注損傷具有保護作用，其作用機制可能包括以下幾個方面：白術(shù)多糖抑制核因子κB的表達、干擾氧自由基對肝臟的破壞[55]、減少炎癥因子IL-1的生成[56]以及顯著拮抗肝細胞線粒體損傷[57]。夏建萍等[58]發(fā)現(xiàn)白術(shù)多糖對脂肪肝的干預(yù)作用主要與脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白和載脂蛋白B100相關(guān)。車財妍等[59]研究發(fā)現(xiàn)白術(shù)多糖能夠防治單純高脂飲食誘導(dǎo)的大鼠非酒精性脂肪性肝炎，主要是因為白術(shù)多糖能夠顯著改善肝細胞脂肪變性及空泡樣變，降低肝組織三酰甘油、游離脂肪酸水平，以及血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶水平。錢隆等[60]研究發(fā)現(xiàn)白術(shù)多糖對環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的雛鵝肝臟損傷的緩解，可能有Toll樣受體4信號通路的參與。

3.6 其他作用

白術(shù)多糖還具有抑菌[61-62]、降血糖[24,63]、抗氧化[22,36,64-65]等藥理作用。

4 總結(jié)與展望

從中藥中提取多糖作為有效成分進行研究開發(fā)已成為熱點。中藥多糖的研究開發(fā)主要包括多糖的提取、分離純化、結(jié)構(gòu)鑒定以及活性評價幾個部分。研發(fā)目標(biāo)與思路雖然清晰，但分析與評價方面的技術(shù)障礙仍然成為限制。本文以白術(shù)為例，詳細的介紹了白術(shù)多糖的提取、分離純化方法，結(jié)構(gòu)鑒定結(jié)果與藥理活性研究進展。到目前為止，白術(shù)來源、提取、分離純化方法選擇存在較大變化，以致于最終得到的白術(shù)多糖結(jié)構(gòu)以及活性也存在一定的差異。白術(shù)多糖結(jié)構(gòu)的研究不少，但是真正得到一級結(jié)構(gòu)的卻很少。白術(shù)多糖的結(jié)構(gòu)仍需進一步研究。白術(shù)多糖具有抗腫瘤、抗衰老、降血糖等多種生理活性，無疑將會成為開發(fā)健康產(chǎn)品的最佳原料選擇，白術(shù)多糖產(chǎn)品會具有非常廣闊的市場前景。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Research progress on extraction separation, chemical constitution and pharmacological activities of polysaccharide extracted from

YANG Ying, WEI Meng-xin, WU Yao-ye, YANG Si-jie, XIE Jia-yu, ZHOU Bing-qian, ZHANG Wen, DI Liu-qing, WANG Ling-chong

College of Pharmacy, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210023, China

, a traditional Chinese herbal medicine that can be used as food, is widely used in clinical practice. As an important medicinal component of, polysaccharide has the advantages of high efficiency, low toxicity, clear pharmacological effect and many pharmacological activities. It is one of the hot spots in drug development and research at present, but its acquisition method and structural characteristics are different in laboratory research. In this paper, the extraction method, separation and purification process, chemical composition, and main pharmacological effects of polysaccharide fromwere analyzed and summarized, and the research prospect of polysaccharide fromwas prospected, in order to provide reference for further development and utilization of polysaccharide from.

Koidz.; polysaccharide; extraction; separation and purification; structure; pharmacological action

R284.2

A

0253 - 2670(2021)02 - 0578 - 07

10.7501/j.issn.0253-2670.2021.02.032

2020-03-24

江蘇省高等學(xué)校自然科學(xué)研究重大項目（18KJA360008）

楊 穎（1995—），女，陜西西安人，碩士研究生，研究方向為白術(shù)多糖成分的結(jié)構(gòu)與功能。E-mail: 982801527@qq.com

王令充（1979—），男，河南南陽人，副研究員，博士，研究方向為中藥多糖成分的結(jié)構(gòu)與功能。E-mail: 993wlc@njucm.edu.cn

[責(zé)任編輯 崔艷麗]