張 霞，白月明，謝雪勤，孟 達(dá)，車彥云，趙 毅

（云南省藥食同源飲品工程研究中心，云南中醫(yī)藥大學(xué)，云南昆明 650500）

取法、微波輔助提取法、酶輔助提法、超高壓提取法、閃式提取法等方法提取獲得[6]。鐵皮石斛粗多糖經(jīng)過(guò)去除脂質(zhì)、色素、單糖、低聚糖、淀粉、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，再由凝膠過(guò)濾柱色譜法、離子交換色譜法等分離純化得到均一的鐵皮石斛多糖片段。目前對(duì)鐵皮石斛多糖結(jié)構(gòu)的研究主要集中在多糖的相對(duì)分子質(zhì)量、單糖的組成及比例、單糖的連接方式、糖苷鍵類型及重復(fù)單位等。

近年來(lái)，隨著鐵皮石斛多糖及其藥理活性的深入研究，越來(lái)越多的研究圍繞鐵皮石斛多糖的結(jié)構(gòu)特征，藥理活性及機(jī)制，保健品開(kāi)發(fā)應(yīng)用等方面展開(kāi)?；诖?，本文對(duì)鐵皮石斛多糖的分離純化及相關(guān)藥理作用及其機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為鐵皮石斛多糖的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用提供參考。

1 鐵皮石斛多糖的分離純化

實(shí)現(xiàn)鐵皮石斛多糖的有效提取和分離純化，是鐵皮石斛多糖結(jié)構(gòu)和藥理活性深入研究的基礎(chǔ)。在鐵皮石斛多糖分離純化中，影響鐵皮石斛多糖含量及純度的主要雜質(zhì)有色素、單糖、低聚糖、淀粉和蛋白質(zhì)等[7]。譚青云等[8]以多糖損失率和色素去除率為指標(biāo)，以活性炭、過(guò)氧化氫及大孔樹(shù)脂對(duì)鐵皮石斛多糖脫色方法進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果表明大孔樹(shù)脂D4020可有效去除多糖色素并有效保留多糖含量，其色素去除率和多糖保留率分別為93.3%和85.3%。將鐵皮石斛粗多糖溶液置于一定截留分子量的透析袋中在蒸餾水中透析即可除去糖、低聚糖等小分子雜質(zhì)[9]。α-淀粉酶處理可有效去除鐵皮石斛粗多糖中的淀粉[10]。蛋白質(zhì)對(duì)鐵皮石斛多糖的結(jié)構(gòu)特征研究及生物活性探究造成較大干擾，因此，除去粗多糖中蛋白質(zhì)是多糖分離純化關(guān)鍵。除去粗多糖中蛋白質(zhì)的常用方法主要有Sevag法、酶法、三氯乙酸法和鹽酸法，為了提高蛋白質(zhì)的去除率，也可將常用方法聯(lián)合使用。目前，凍融法、樹(shù)脂吸附法、醋酸鉛法、雙醛纖維素法、磁性殼聚糖微球法氯化鈣法等綠色新型除蛋白方法也被廣泛應(yīng)用[11]。為探究鐵皮石斛多糖的單糖組成、分子質(zhì)量、連接方式等結(jié)構(gòu)特征，應(yīng)對(duì)鐵皮石斛粗多糖進(jìn)一步分離純化。常用的分離純化方法有凝膠過(guò)濾柱色譜法、離子交換樹(shù)脂法、膜分離法、分步沉淀及鹽析純化法、化學(xué)沉淀法和電泳法（制備型區(qū)域電泳）等。

鐵皮石斛多糖含量受種源、栽培條件、采收時(shí)期、干燥方法、提取方法等的影響。相關(guān)性分析表明，不同種源地的鐵皮石斛莖粗與多糖含量呈顯著負(fù)相關(guān)；低海拔地區(qū)栽培的鐵皮石斛多糖含量明顯高于中、高地區(qū)栽培的鐵皮石斛，大棚栽培的鐵皮石斛多糖含量高于附樹(shù)和附石栽培；鐵皮石斛的最佳種植年限為3年，最佳采收期為種植頭年10月至翌年3月；真空冷凍干燥、微波干燥的鐵皮石斛多糖含量高于傳統(tǒng)干燥；凍融法提取和酶法提取的多糖含量高于傳統(tǒng)水提，提取多糖含量受水料比、提取時(shí)間、提取溫度、提取次數(shù)等的影響[12]。鐵皮石斛多糖分子具有生物大分子的結(jié)構(gòu)特征，分子質(zhì)量分布廣，從幾百到上百萬(wàn)不等，單糖組成及連接方式多樣，空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜。孫恒等[13]、張明澤等[14]、奚航獻(xiàn)等[15]對(duì)2010～2019年間分離得到的鐵皮石斛多糖結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了初步總結(jié)，本文在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了近10年鐵皮石斛多糖的提取、分離純化方法及結(jié)構(gòu)特征等（表1）。鐵皮石斛多糖主要由甘露糖、葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、果糖和巖藻糖組成，也有少量分離純化得到的多糖中含有葡萄糖醛酸以及半乳糖醛酸。多糖分子量及單糖組成與鐵皮石斛多糖的提取、分離純化方法相關(guān)。如分別由水提法和纖維素酶輔助法提取后分離純化的多糖的單糖組成不同[23,33]；鐵皮石斛粗多糖經(jīng)DEAE-52纖維素分離柱分別用水和不同濃度的氯化鈉溶液洗脫，分別得到水溶性多糖和鹽溶性多糖，分子量和單糖組成比例均不相同[25-26]；分離純化得到的鐵皮石斛多糖經(jīng)β-1,4-甘露聚糖內(nèi)切酶水解得到酶解多糖片段，分子量由十萬(wàn)級(jí)變?yōu)閹装伲瑔翁悄柋纫舶l(fā)生了改變[41]。目前對(duì)鐵皮石斛多糖的分離純化重復(fù)性較差，一般使用多種方法聯(lián)合使用，對(duì)結(jié)構(gòu)的分析也僅限于對(duì)初級(jí)結(jié)構(gòu)的探究。

表1 鐵皮石斛多糖的提取、純化及結(jié)構(gòu)特征Table 1 Extraction, purification and structural characteristics of polysaccharides from Dendrobium officinale

2 鐵皮石斛多糖的藥理作用

鐵皮石斛多糖具有抗氧化、降血糖、降血脂、降血壓、抗疲勞、護(hù)肝等多種藥理作用，近年來(lái)對(duì)改善糖尿病并發(fā)癥、保護(hù)胃粘膜損傷、抗腫瘤、調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的藥理機(jī)制的研究增多，本文主要對(duì)此進(jìn)行總結(jié)歸納。不同結(jié)構(gòu)的鐵皮石斛多糖的生物活性有較大差異，如劉袆帆等[48]總結(jié)葡萄糖為有無(wú)抗氧化活性影響最大的單糖，具有降血糖藥理活性的石斛多糖中都存在葡萄糖及甘露糖，且兩種單糖以其中一種為主干。同一粗鐵皮石斛多糖分級(jí)純化得到的多糖，分子量較小的調(diào)節(jié)免疫活性較強(qiáng)[34]。

2.1 降血糖及改善糖尿病并發(fā)癥

研究發(fā)現(xiàn)，DOP可有效降低血糖及改善相關(guān)并發(fā)癥[49]，其機(jī)制主要有：a. 恢復(fù)胰腺損傷并促進(jìn)胰島素分泌；b. 提高胰島素敏感度；c. 清除自由基；d. 調(diào)節(jié)腸道中酶的活性等（圖1、表2）。葡萄糖和甘露糖是具有降血糖功能的DOP中存在的兩個(gè)重要單糖，且具有降血糖活性的DOP中甘露糖比例高于葡萄糖[30,42,44]，但DOP的分子量及單糖連接方式與降血糖的關(guān)系還需進(jìn)一步研究。

表2 鐵皮石斛多糖的降血糖、改善相關(guān)并發(fā)癥作用及機(jī)制Table 2 Effects and mechanisms for hypoglycemic and diabetes complication of polysaccharides from Dendrobium officinale

2.2 保護(hù)胃粘膜損傷

鐵皮石斛在中醫(yī)用藥中常作為“腸胃藥”，《神農(nóng)本草經(jīng)》中記載“久服厚腸胃，輕身延年”，《本草再新》中記載“理胃氣，清胃火”。胃粘膜損傷是機(jī)體為抵抗物理因素、化學(xué)因素、細(xì)菌及其毒素等因素侵襲所發(fā)生的炎癥反應(yīng)，人體胃粘膜損傷主要以急慢性胃炎、胃潰瘍等胃部疾病的癥狀體現(xiàn)。保護(hù)胃粘膜損傷模型主要體現(xiàn)為胃粘膜上皮細(xì)胞增殖與凋亡失衡、胃粘膜保護(hù)因子如前列腺素、NO減少、胃酸和胃蛋白酶分泌失衡、炎癥因子增加、胃粘膜局部組織缺血等。研究表明以多糖為主的鐵皮石斛粗提物對(duì)各種模型的胃粘膜損傷均具有恢復(fù)損傷及保護(hù)的作用[54-59]，其保護(hù)胃粘膜損傷機(jī)制主要包括：平衡胃粘膜上皮細(xì)胞增殖與凋亡；下調(diào)相關(guān)炎癥因子及mRNA的表達(dá)；提高抗氧化活性逆轉(zhuǎn)胃粘膜損傷（圖2、表3）。

圖2 鐵皮石斛多糖保護(hù)胃粘膜損傷的作用機(jī)制示意圖Fig.2 Schematic on protection of gastric mucosal injury mechanisms of polysaccharides from Dendrobium officinale

續(xù)表 1

2.3 抗腫瘤

體外實(shí)驗(yàn)研究表明，鐵皮石斛多糖粗提物具有抗宮頸癌、肝癌、結(jié)直腸癌、結(jié)腸癌、淋巴瘤等活性[60]，其作用與促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞自噬、增強(qiáng)機(jī)體免疫等有關(guān)（圖3、表4）。粗提物中可能還含有聯(lián)芐類、菲類、生物堿等具有抗腫瘤作用的活性成分，限制了DOP抗腫瘤機(jī)制的深入研究，因此純化分離DOP對(duì)鐵皮石斛的抗腫瘤研究具有重要意義。

表4 鐵皮石斛多糖的抗腫瘤作用及機(jī)制Table 4 Treatments and mechanisms for anti-tumor of polysaccharides from Dendrobium officinale

圖3 鐵皮石斛多糖抗腫瘤的作用機(jī)制示意圖Fig.3 Schematic on anti-tumor mechanisms of polysaccharides from Dendrobium officinale

2.4 調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)

腸道微生物群影響人體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收、轉(zhuǎn)化、代謝與合成；形成生物屏障，阻止致病菌入侵；作為抗原，刺激宿主產(chǎn)生抗體，增強(qiáng)免疫力[65]。腸肝軸理論、腸胃軸理論、腸腦軸理論和腸腎軸理論都揭示了臟器疾病的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致腸道微生態(tài)失衡，腸道微生態(tài)的失衡也會(huì)影響臟器疾病的發(fā)生[66]。

鐵皮石斛多糖調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的作用主要有:a.調(diào)整腸道微生態(tài)結(jié)構(gòu)：鐵皮石斛多糖對(duì)乳酸菌、雙歧桿菌由明顯的增殖作用，對(duì)大腸桿菌有一定的抑制作用；b.調(diào)節(jié)腸道酶活性：鐵皮石斛能夠調(diào)節(jié)腸道中蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶和木聚糖酶的活性，改善脾虛便秘癥狀。研究表明，給與正常小鼠鐵皮石斛多糖后，小鼠的脾臟系數(shù)、胸腺系數(shù)、真菌和雙歧桿菌菌落計(jì)數(shù)均升高；細(xì)菌和大腸肝菌的菌落計(jì)數(shù)降低；淀粉酶、蛋白酶、木聚糖酶和纖維素酶活性均升高，改善了小鼠的腸道功能[66]。

2.5 其他

鐵皮石斛多糖作為天然的外源性抗氧化劑，不僅能直接清除自由基，又可提高機(jī)體內(nèi)抗氧化酶活力，表現(xiàn)出很好的抗氧化力，減輕自由基對(duì)機(jī)體的損傷[20]。婁瀟琳[67]發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛多糖可對(duì)小鼠T盒子轉(zhuǎn)錄因子（T-box transcription factor，T-bet）和GATA連接蛋白3（GATA binding protein 3，GATA-3）的表達(dá)以及干擾素-γ（Interferon-γ，IFN-γ）和IL-4的分泌起促進(jìn)作用，可提高機(jī)體整體的免疫能力。鐵皮石斛多糖可以預(yù)防與保護(hù)由順鉑造成的雄性小鼠生殖系統(tǒng)損傷，有效促進(jìn)生殖系統(tǒng)的損傷恢復(fù)[68]。鐵皮石斛多糖還可通過(guò)減少細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化物的產(chǎn)生的及清除活性氧對(duì)缺氧/復(fù)氧的H9c2細(xì)胞起到較好的保護(hù)作用[69]。

3 總結(jié)與展望

近年來(lái)，鐵皮石斛廣泛應(yīng)用于保健食品的開(kāi)發(fā)，以鐵皮石斛為主原料的保健食品類型主要有片劑、膠囊、口服液、飲品、沖劑、含片、浸膏等，但其功效較單一，以增強(qiáng)免疫力及緩解體力疲勞為主?；阼F皮石斛多糖具有降血糖及調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)等作用，未來(lái)有望將鐵皮石斛開(kāi)發(fā)成具有調(diào)節(jié)血糖、改善腸道消化功能、控制體重的功能性食品。目前鐵皮石斛開(kāi)展按照傳統(tǒng)既是食品又是中藥材的物質(zhì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)試點(diǎn)工作，其產(chǎn)品逐漸呈現(xiàn)多元化的趨勢(shì)，發(fā)酵酒、餅干、發(fā)酵飲料等食品研究領(lǐng)域均有應(yīng)用。

但整體而言，鐵皮石斛開(kāi)發(fā)仍舊處于較低水平，分析其原因：a. 受種源、栽培條件、采收季節(jié)、提取方法、分離純化方法等的影響，鐵皮石斛多糖分離純化的重復(fù)性較差，目前主要對(duì)其初級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究；b. 多糖結(jié)構(gòu)不夠清晰，限制了生物活性與結(jié)構(gòu)關(guān)系的深入探究；c. 市場(chǎng)上的鐵皮石斛來(lái)源復(fù)雜，優(yōu)劣混雜，地方標(biāo)準(zhǔn)不適用于不同來(lái)源的鐵皮石斛，目前暫無(wú)一個(gè)可適用于鐵皮石斛食品開(kāi)發(fā)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)受到制約；d. 精深加工技術(shù)水平較低，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)相對(duì)單一，未能打造知名品牌產(chǎn)品?；谝陨洗嬖诘膯?wèn)題，在未來(lái)的研究中，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化鐵皮石斛多糖分離純化的方法及技術(shù)，完善結(jié)構(gòu)分析方法，使其結(jié)構(gòu)特征更清晰化，為探究鐵皮石斛多糖結(jié)構(gòu)與其生物活性之間的關(guān)系提供有效依據(jù)；加強(qiáng)鐵皮石斛原料市場(chǎng)的監(jiān)管，抵制以假亂真，以次充好的市場(chǎng)現(xiàn)狀，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；加大創(chuàng)新力度，使用現(xiàn)代高新技術(shù)開(kāi)發(fā)精深加工產(chǎn)品，保證產(chǎn)品具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，提高鐵皮石斛的附加值。