翟麗媛，石曾卉，劉多，趙晨皓，胡彥波，王婷婷

（1.長春大學食品科學與工程學院，吉林 長春 130000；2.長春師范大學生命科學學院，吉林 長春 130123；3.吉林大學臨床醫(yī)學院，吉林 長春 130000；4.長春凈月潭生態(tài)園林建設工程有限責任公司，吉林 長春 130000）

薇菜，又名紫萁（Osmunda japonica），屬紫箕科紫箕屬多年生草本蕨類植物[1]。薇菜在我國分布較為廣泛，東北地區(qū)、武陵山區(qū)和湖北恩施州等地均有分布，其中東北為薇菜的主要產(chǎn)區(qū)[2]。薇菜質(zhì)脆，富含多糖、黃酮和其它營養(yǎng)成分[3]，具有抗氧化、抗病毒、抗腫瘤和抗菌[4]等多種活性。薇菜因其較高的食藥用價值和保健價值，是目前國際市場緊缺的高檔天然無污染綠色食品[5]。但由于目前對薇菜的理論研究不夠全面和深入，導致薇菜相關產(chǎn)品較少。本文對薇菜的主要營養(yǎng)成分多糖和黃酮的提取及其生物活性進行了系統(tǒng)全面地總結，旨在為薇菜的深入研究及其在食品和醫(yī)藥等行業(yè)的開發(fā)應用提供理論參考。

1 薇菜中主要營養(yǎng)成分

1.1 多糖

薇菜多糖是一種龐大且結構復雜的糖類物質(zhì)[6]，除了對機體的生長發(fā)育和代謝有重要作用外[7]，還具有抗氧化[8]、抗菌[9]和抗腫瘤[10]等功能。膳食纖維作為一種特殊的多糖，在維持人體健康方面有著重要的生理調(diào)節(jié)作用[11]。研究表明，薇菜中膳食纖維的含量在蕨菜、魚腥草和菊苣等9種野菜中最高[12]，因此，薇菜具有開發(fā)成為高品質(zhì)膳食纖維產(chǎn)品的潛力。

1.2 黃酮類物質(zhì)

黃酮類物質(zhì)作為一種植物次生代謝產(chǎn)物，在薇菜中含量十分豐富。研究表明，同一部位、不同生長期的薇菜中黃酮含量不同，同一生長期、不同部位的黃酮含量也不同，在1.00%～5.00%。夏艷等[13]對同一環(huán)境下不同生長期的薇菜各部位的黃酮類化合物進行測定，結果表明，同一部位、不同生長期的薇菜黃酮含量差異明顯；同一生長期，不同部位薇菜黃酮類化合物含量也存在明顯差異，其中根狀莖的黃酮含量最高，葉的黃酮含量最少。此外，薇菜中的黃酮類物質(zhì)[14]可以減少細胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生，減少自由基，具有防止氧化的功能。

2 薇菜多糖提取及純化

2.1 薇菜多糖的提取

多糖的提取是進行后續(xù)生物活性研究的重要基礎。目前，提取薇菜多糖的方法主要包括熱水提取法、微波輔助提取法、超聲波輔助提取法和酶輔助提取法等[15]。

2.1.1 熱水提取法

熱水提取法提取多糖具有操作性強和經(jīng)濟環(huán)保等優(yōu)點，是目前多糖提取最常用的方法。采用熱水提取法提取薇菜多糖時，考察的主要因素包括料液比、浸提時間和浸提溫度。郭鳳領等[16]以薇菜干粉為原料，利用熱水提取法提取薇菜多糖，通過單因素試驗和正交試驗確定最優(yōu)提取工藝條件為料液比1∶20（g/mL）、浸提時間6 h和浸提溫度90℃，薇菜多糖類化合物提取率可達到5.91%。何義發(fā)等[17]以薇菜葉為原料，利用熱水提取法提取薇菜多糖，通過設計單因素和正交試驗確定最佳提取條件為料液比1∶10（g/mL）、浸提時間2.5 h、浸提溫度100℃和浸提次數(shù)2次，在此條件下，薇菜多糖得率為1.10%。石倩茹等[18]以薇菜為原料，在沸水浴中用1∶50（g/mL）料液比提取3次，每次5 h，得到可溶性薇菜多糖，其多糖得率未進行測定。綜上所述，目前熱水提取法制備薇菜多糖，多采用較高溫度的熱水提取，但提取薇菜多糖的料液比和浸提時間存在較大差異。因此，若想確定熱水提取法制備薇菜多糖的穩(wěn)定工藝，仍需進一步試驗探究。

2.1.2 微波輔助提取法

微波輔助提取法相比其它方法，具有提取率高和用時短等優(yōu)點。薇菜多糖的微波輔助提取工藝考察的因素除了料液比、浸提時間和浸提溫度，微波功率也是影響多糖得率的主要因素。張鐘等[19]以熱水提取法為基礎，利用微波輔助提取技術從薇菜中提取薇菜多糖，在單因素試驗的基礎上，利用響應面試驗得出薇菜多糖最佳提取條件為料液比1∶32（g/mL）、浸提時間35 s、微波功率539 W，在此條件下，薇菜多糖得率為15.74%。與熱水浸提法相比，薇菜多糖的得率有了較明顯提高，但由于設備費用較高，將微波輔助提取法用于大規(guī)模生產(chǎn)具有一定的局限性。

2.1.3 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取法具有提取時間短、能耗低和效率高等特點。超聲波輔助提取薇菜多糖的工藝除了考察料液比、浸提時間和浸提溫度外，超聲功率也是影響多糖得率的主要因素。林薇等[10]以薇菜干粉為原料，通過響應面法優(yōu)化超聲-微波協(xié)同萃取薇菜多糖確定最佳條件為料液比1∶35.23（g/mL）、浸提時間250.21 s和微波功率353.31 W，在此條件下薇菜多糖的最大提取率為0.24%。李雪影等[20]以紫萁干為原料，采用超聲波輔助堿解法提取紫萁干可溶性膳食纖維，通過單因素試驗確定紫萁干可溶性膳食纖維最佳提取條件為料液比1∶23（g/mL）、超聲時間25 min、浸提溫度54℃、超聲功率380W、NaOH質(zhì)量濃度0.02g/mL和堿解時間90min，在此條件下，可溶性膳食纖維得率可達38.39%。與熱水提取法和微波輔助提取法相比，超聲波輔助提取法對薇菜多糖的提取率并沒有提高，表明超聲波可能對薇菜水溶性多糖具有一定的破壞性。但是超聲波輔助提取法所提取的膳食纖維較多，具有較高的應用價值。

2.1.4 酶輔助提取法

酶輔助提取法能夠解決傳統(tǒng)熱水提取法提取溫度過高和提取率低的問題，是目前多糖提取較常用的輔助方法。酶輔助提取法提取薇菜多糖考察的主要因素包括加酶量、溶液pH值、酶解時間和酶解溫度。楊華等[21]以薇菜干為原料，采用α-淀粉酶工藝和堿液水解工藝提取纖維素，利用響應面法優(yōu)化提取工藝條件。結果表明，在α-淀粉酶加入量0.7%、溶液pH5.8、酶解時間1.0 h和酶解溫度35℃時達到最大酶解率，酶解率為60.68%；在最佳堿解工藝條件為料液比1 ∶10（g/mL）、NaOH 濃度 0.5 mol/L、堿浸泡時間 2.0 h、堿浸泡溫度65℃時，不溶性膳食纖維提取率為38.86%。李剛鳳等[22]以薇菜干為原料，利用α-淀粉酶提取薇菜中不溶性膳食纖維，通過單因素試驗和正交試驗確定最佳條件為α-淀粉酶濃度1.0%、料液比1∶20（g/mL）、檸檬酸緩沖溶液pH5.8、酶解時間4.5 h和酶解溫度30℃，在此條件下，薇菜不溶性膳食纖維的提取率為74.28%。酶法提取所獲得的多糖以不溶性多糖為主，其提取率與前3種提取方法相比具有明顯的優(yōu)勢。

薇菜多糖以水溶性多糖為主，在提取方法的選擇上應以熱水提取法為主，超聲波、微波和酶法等技術作為輔助手段。因此為提高薇菜多糖的得率，應結合多種提取方法進行工藝條件的優(yōu)化。

2.2 薇菜多糖的分離純化

多糖的純度在一定程度上決定其生物活性，制備高純度多糖能夠為多糖的結構和活性研究奠定基礎，有利于開發(fā)具有生物活性的新化合物[23]，因此，對多糖進行分離純化是十分必要的[24]。目前常用的分離純化薇菜多糖方法有溶劑法、離子交換層析法和分子篩柱層析法[15]。

張鐘等[19]采用溶劑法對薇菜多糖進行脫色純化，并利用單因素試驗得出H2O2濃度25%、脫色時間2 h、脫色溫度40℃和H2O2加入量50%為薇菜多糖脫色工藝的最佳條件。李磊等[7]利用離子交換柱層析法和分子篩柱層析法對薇菜多糖進行分離純化，通過十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）和高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）鑒定，證明其純度較高；由于其純化過程是在逐漸增強離子強度的梯度洗脫下進行，因此推斷薇菜多糖主要以酸性糖為主。戴金鳳等[25]采用離子交換柱層析法對薇菜多糖進行分離純化，進一步通過酸水解、糖腈乙酸酯衍生物和氣相色譜分析法研究薇菜多糖的單糖組成和摩爾比。結果發(fā)現(xiàn)，薇菜多糖由木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖組成，且它們的摩爾比為Xyl∶Man∶Glu ∶Gal=0.4∶0.33∶0.17∶1。柯瓊華等[8]利用Sevage法和SephadexG-200柱層析法對薇菜多糖進行分離純化，并通過紅外光譜和HPLC分析，得到薇菜多糖的單糖組成為木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖醛酸、鼠李糖、巖藻糖和其他3種未知成分。石倩茹等[18]采用SephadexG-200柱層析法分離純化薇菜可溶性多糖，利用單因素試驗和多因素試驗確定上樣量3 mL、洗脫液濃度0.1 mol/L NaCl和洗脫速度5 mL/min為最佳的分離純化條件。綜上所述，目前針對薇菜多糖的分離純化研究相對較少，主要集中在脫色素、除蛋白以及簡單的層析柱純化，并未對純化后的組分進行分子量以及電荷均一性的測定。因此，對薇菜多糖進行精細的分離純化并深入研究均一組分結構特征顯得尤為重要。

2.3 薇菜多糖生物活性研究進展

天然多糖具有重要的生物活性，能夠調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、誘導腫瘤細胞凋亡[26]和預防心血管疾病的發(fā)生[27-28]，在功能食品和臨床藥物上得到了廣泛的開發(fā)和應用。研究表明，薇菜多糖具有抗氧化、抑菌消炎和抗腫瘤等生物活性。

2.3.1 抗氧化活性

多項研究發(fā)現(xiàn)，薇菜多糖可以有效清除ABTS+·、O2-·和·OH等多種自由基，具有較好的體外抗氧化活性?？颅側A等[8]通過單因素試驗，考察純化后薇菜多糖濃度對ABTS+·清除能力的影響。結果表明，隨著薇菜多糖質(zhì)量濃度的增加，清除ABTS+·的速率加快，清除ABTS+·的IC50（半數(shù)抑制濃度）為0.27 mg/mL。何義發(fā)等[17]測定薇菜多糖的抗氧化能力，結果表明薇菜多糖能有效抑制和清除O2-·和·OH，對于自氧化反應雖然不能阻斷，但是起到了延緩作用。其中薇菜多糖對O2-·的抑制率隨多糖濃度增加而增大，其EC50（半數(shù)有效濃度）值為0.77 mg/mL；當薇菜多糖濃度在0.2 mg/mL～0.6 mg/mL時，對·OH的抑制率逐漸升高，當多糖濃度為0.6 mg/mL時，其抑制率達到最大為64.59%。關于薇菜多糖的抗氧化性研究，目前以體外清除自由基的試驗為主，其機制研究尚未有相關報道。

2.3.2 抑菌消炎活性

多糖抗炎功能是通過調(diào)節(jié)炎性因子表達量和抑制炎癥關鍵酶的活性而產(chǎn)生[29]。目前，薇菜多糖已被證實具有抑菌性，但消炎作用還尚未證明。

Liu等[9]為了延長番茄的保存時間，研究了薇菜多糖對番茄采后貯藏的9種常見腐敗菌和病原菌的抑制作用。結果表明，薇菜多糖對多種供試菌株具有廣譜抗菌和抗真菌活性，測出對蠟樣芽孢桿菌的最低抑制濃度為0.15 g/L。為了研究薇菜多糖抑菌活性的應用價值，該研究小組[30]將不同濃度薇菜多糖加入成膜材料羧甲基纖維素鈉中制備成浸提液用于番茄保鮮研究，經(jīng)過試驗驗證，該浸提液可以有效抑制番茄腐爛。張秀玲等[31]將羧甲基纖維素、薇菜多糖和茶多酚組合制備成一種復合涂膜，用來保鮮油豆角，結果表明，該復合涂膜明顯抑制油豆角腐爛的發(fā)生。根據(jù)以上試驗結果可知，薇菜多糖具有良好的抑菌效果，具有用于果蔬保鮮貯藏的潛力。

2.3.3 抗腫瘤活性

薇菜多糖作為一種新型生物活性多糖，具有一定的體外腫瘤抑制活性。林薇等[10]通過細胞毒性試驗檢測薇菜多糖的抗癌能力。結果表明，隨著薇菜多糖濃度的升高，癌細胞的存活率逐漸下降，IC50為0.474 mg/mL。當薇菜多糖濃度為10 mg/mL時，對癌細胞的抑制率達到了72.65%。由此可知，薇菜多糖具有較強的抑制癌細胞活性的功能。

3 薇菜黃酮類物質(zhì)

3.1 薇菜黃酮類物質(zhì)的提取

薇菜黃酮類化合物的提取方法包括傳統(tǒng)方法和新興方法。傳統(tǒng)方法以有機溶劑萃取法[32]為主，新興的方法包括超聲波輔助提取法[33]、微波輔助提取法和閃式提取法等。

3.1.1 有機溶劑萃取法

有機溶劑萃取法根據(jù)“相似相溶”原理對目標化合物進行提取，雖然存在提取時間長、提取溫度高和溶劑用量大等缺點，但因其設備簡單和操作簡便，目前仍作為黃酮類化合物提取的主要方法。田國政等[34]以薇菜葉為原料采用有機溶劑萃取法提取薇菜黃酮，其最佳條件為料液比1∶25（g/mL）、乙醇體積分數(shù)60%、浸提時間1.5 h和浸提溫度70℃，得率可達1.29%。李鳳霞等[35]以薇菜為原料，通過單因素試驗和正交試驗確定薇菜黃酮的最佳提取條件為料液比1∶20（g/mL）、乙醇體積分數(shù)70%、浸提次數(shù)2次、浸提時間1.5 h和浸提溫度65℃，在此條件下提取薇菜黃酮含量為15.99%。張莉等[36]以新鮮薇菜為原料，考察不同溶劑對薇菜黃酮類化合物得率的影響，確定最佳提取溶劑為丙酮。其最佳提取條件為料液比1∶120（g/mL）、丙酮濃度50%和水浴溫度70℃，此時黃酮得率為7.76%。但由于丙酮易揮發(fā)且有毒，對人體健康造成傷害并對環(huán)境造成污染，而乙醇的成本低、易操作、更安全，且乙醇和丙酮溶劑對提取率的影響相差不大，因此采用同樣的正交試驗確定乙醇作為溶劑提取的最佳條件為料液比1∶120（g/mL）、乙醇濃度50%和水浴溫度90℃，在此條件下得率最高為7.69%。綜上所述，目前有機溶劑萃取法提取薇菜黃酮類化合物的最佳溶劑為乙醇，但根據(jù)乙醇的濃度、浸提溫度和浸提次數(shù)的不同，薇菜黃酮的最終得率也會有一定差異。

3.1.2 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取法會在溶劑中產(chǎn)生局部高溫和高壓，從而提高溶劑的透過率和有效成分的提取率[37]。與傳統(tǒng)有機溶劑提取法相比，超聲波輔助提取法具有溫度低、時間短的優(yōu)勢。符群等[38]以干制薇菜為原料，經(jīng)過超微粉碎后，采用減壓超聲波輔助醇提法提取薇菜黃酮，通過響應面法確定最佳條件為料液比1∶60（g/mL）、乙醇體積分數(shù) 49.97%、超聲溫度 70.19℃、超聲功率300 W和提取壓力0.08 MPa～0.10 MPa，此條件下，薇菜黃酮的提取率為（11.90±0.20）%。田宜柏[39]以薇菜為原料，利用超聲波萃取法提取薇菜粗黃酮，采用聚酰胺柱層析法分離純化粗黃酮，通過單因素試驗確定最佳條件為上樣量3 mL（濃度為0.75 mg/mL）、洗脫流速200 mL/h和乙醇濃度70%，此時薇菜黃酮類化合物的洗脫率為14.45%。與有機溶劑萃取法相比，超聲波輔助提取法對薇菜黃酮的提取率有較低程度提高，但由于成本較昂貴導致其無法用于大批量提取薇菜黃酮。

3.1.3 微波輔助提取法

微波輔助提取法可使薇菜細胞在高溫高壓下通過微波迅速破裂，細胞中的有效成分溶解在溶劑中，提高目標成分的提取率[40]。與溶劑提取法和超聲波輔助提取法相比，微波輔助提取法可明顯縮短提取時間，有利于薇菜中黃酮類化合物的提取。楊輯等[41]以薇菜為原料、乙醇為溶劑，采用微波輔助方法提取薇菜異黃酮，通過單因素試驗確定微波輔助提取薇菜異黃酮的最佳工藝條件為乙醇體積分數(shù)80%、浸提時間5 min、浸提溫度50℃和微波功率400 W，在此條件下，薇菜異黃酮的提取率為0.38%。與有機溶劑萃取法及超聲波輔助提取法相比，微波輔助提取法的得率明顯下降，推測微波處理對薇菜黃酮具有一定破壞性。

3.1.4 閃式提取法

閃式提取法是利用閃式提取器，依據(jù)組織破碎提取原理，將物料快速破碎至適當粒度，同時通過高速攪拌和超強振動等功能來達到提取目的，具有短時、高效、簡便和范圍廣的提取優(yōu)點[42-43]，目前已廣泛應用于中藥有效成分的提取。徐寧[44]以紫萁貫眾藥材為原料，將紫萁酮和蘆丁轉移率作為評價指標，結合單因素試驗與正交試驗優(yōu)化紫萁貫眾的閃式提取工藝。結果表明，料液比1∶25（g/mL）、乙醇濃度75%和浸提時間1 min為閃式提取法提取紫萁酮和蘆丁的最佳工藝條件，在此條件下，紫萁酮的提取率為60.32%，蘆丁的提取率為68.10%。與前3種薇菜黃酮提取方法相比，閃式提取法的得率具有較大程度提高，但由于該方法較為新穎，技術參數(shù)還有待完善，因此目前應用范圍較局限。

綜上所述，薇菜黃酮的提取方法隨著科技的進步在不斷發(fā)展，但傳統(tǒng)方法因操作簡單、得率較高，仍在廣泛應用。因此，創(chuàng)新提取方法和優(yōu)化提取條件有利于提高薇菜黃酮得率。

3.2 薇菜黃酮類物質(zhì)生物活性研究進展

黃酮類化合物具有抗自由基、抗菌、抗病毒、抗癌、抗氧化和抗衰老等良好的生理功能，且來源廣泛、安全性高[45]。研究表明，薇菜黃酮類物質(zhì)同樣具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化和抑菌消炎等生物活性。

3.2.1 抗氧化活性

在具有高化學反應性的生命活動中，人體會持續(xù)產(chǎn)生不同類型的活性氧。過量的活性氧，容易引起脂質(zhì)過氧化和某些酶的氧化，以及大量蛋白質(zhì)的氧化和降解，導致一系列疾病，因此抗氧化功能的研究備受關注[46]。符群等[38]以減壓超聲法和常壓超聲法作為輔助條件，采用有機溶劑萃取法提取薇菜黃酮并對其進行體外抗氧化試驗。結果表明，兩種方法提取出的薇菜黃酮均具有較高的抗氧化活性，其對DPPH自由基的 IC50分別為 0.117 mg/mL和 0.119 mg/mL；對 ABTS+·的IC50分別為0.072 mg/mL和0.076 mg/mL；總還原能力均高于VC。李鳳霞等[35]將薇菜黃酮的提取液按照梯度分別加入豬油中，置于60℃左右的恒溫培養(yǎng)箱中。結果表明，薇菜黃酮類化合物對豬油具有一定的抗氧化作用，并且隨著添加量的增加，其抗氧化活性逐漸增加。當薇菜黃酮類化合物的添加量達到0.5%時，抗氧化效果與0.02%的抗氧化劑二丁基羥基甲苯（butylated hydroxytoluene，BHT）相似。由以上結果可知，薇菜黃酮具有良好的抗氧化活性，但其具體反應機理有待于進一步研究。

3.2.2 抑菌消炎活性

薇菜黃酮已通過試驗證實具有抑菌性和消炎作用，可用于治療膿腫潰瘍、炎癥等病癥，具有極高的藥用價值。楊輯等[41]通過正交試驗確定微波輔助提取薇菜異黃酮的最佳條件后，對薇菜異黃酮進行抑菌活性研究，包括薇菜異黃酮對供試菌的生長抑制作用和最低抑菌濃度（minimum inhibitory concentration，MIC）值測定。結果表明，薇菜異黃酮對細菌、霉菌和啤酒酵母都有很強的抑制效果，其抗菌譜較寬；薇菜異黃酮對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的MIC為6.25%，對根霉的MIC為12.5%，對枯草芽孢桿菌和啤酒酵母的MIC為25%。李凱等[47]利用紫萁貫眾醇提取物分離出的單體成分為對羥基芐叉丙酮（4-hydroxybenzylideneacetone，HBAc）和 3，4-二羥基芐叉丙酮（3，4-dihydroxybenzylideneacetone，DHBAc），通過建立小鼠全身炎癥反應綜合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）模型，研究保護作用和機制。結果表明，HBAc和DHBAc能顯著改善SIRS小鼠呼吸頻率、體溫、外周血白細胞數(shù)、血糖和炎癥因子分泌等異常變化。

3.2.3 免疫調(diào)節(jié)活性

近年來研究發(fā)現(xiàn)，薇菜黃酮類物質(zhì)能夠提高免疫細胞和免疫器官的功能。因此，對機體內(nèi)外免疫均具有一定的調(diào)節(jié)作用。郎爽等[48]將紫萁貫眾中分離出的化合物分別與18種流感病毒神經(jīng)氨酸酶（neuraminidase，NA）進行分子對接，通過神經(jīng)氨酸酶抑制劑試驗驗證各種化合物對NA活性的抑制作用。結果表明，紫萁貫眾中的異銀杏雙黃酮能夠很好抑制流感病毒神經(jīng)氨酸酶。根據(jù)上述試驗結果可知，薇菜黃酮具有良好的免疫調(diào)節(jié)活性，但相關研究較少，有待于深入探索。

4 展望

目前健康養(yǎng)生備受人們關注，薇菜中富含多種營養(yǎng)物質(zhì)，以“山菜之王”和“山珍”聞名中外，其營養(yǎng)保健功能順應了時代發(fā)展的要求。我國近些年對薇菜多種營養(yǎng)成分的功能性研究還不夠深入，沒有充分地開發(fā)和利用薇菜的營養(yǎng)價值。因此，以薇菜為原料，深入研究其營養(yǎng)成分的結構組成和生物活性將為薇菜以及各類山野菜功能性食品的開發(fā)提供理論基礎，有利于推動東北地區(qū)野生資源的精深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展。