枸杞多糖的研究與應用

王昌祿， 王昵霏， 李貞景

(天津科技大學 食品工程與生物技術學院/食品營養與安全教育部重點實驗室， 天津 300457)

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枸杞多糖的研究與應用

王昌祿， 王昵霏， 李貞景

(天津科技大學 食品工程與生物技術學院/食品營養與安全教育部重點實驗室， 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、免疫調節、抗腫瘤等多種功能作用而成為近年來研究的熱點。詳細介紹了枸杞多糖的制備、生物活性作用及其開發利用現狀。枸杞多糖的制備過程包括提取、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- 鹽雙水相系統等，主要是去除多糖中游離蛋白質、色素等雜質，再通過分級沉淀、纖維素離子交換柱層析和凝膠柱層析方法進一步純化得到單一多糖。此外，還對近年來枸杞多糖在醫藥、食品、畜牧與飼料等領域的開發利用進行了較詳細介紹，并對今后的研究方向進行了展望，旨在為枸杞多糖的進一步研究與開發提供參考。

枸杞； 多糖； 生物活性； 開發利用

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[1]，我國枸杞的產地主要集中在大西北地區。枸杞營養成分非常豐富，《本草綱目》中記載枸杞具有堅筋骨、滋補精氣不足、明目安神，使人長壽等功效。

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的含量有很大關系?，F代藥理研究表明，LBP具有增強機體免疫力、抗衰老、抗腫瘤、降血脂等多種功效[3]，且無任何毒副作用。LBP是目前枸杞研究領域的熱點之一，具有廣闊的開發應用前景。本文介紹了近年來LBP的制備、生物活性作用以及產品開發利用現狀，希望為LBP的進一步研究與開發提供參考。

1 LBP的制備

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

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，各有優勢。

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、加入乙醇進行沉淀，是一種較為傳統的提取方法。研究者們主要通過正交試驗、響應面等方法進行參數優化，以獲得LBP的優化提取工藝。壽鴻飛等[4]、李丹丹[5]分別以枸杞多糖得率為指標，采用熱水浸提法對枸杞多糖進行提取，并用單因素實驗和正交試驗得到LBP的最佳提取條件。熱水浸提法簡單易行，成本較低，且能保持多糖的完整性，適合大規模生產，但其耗時較長，且長時間加熱容易使多糖發生褐變反應，所得多糖純度較低。

1.1.2 堿液提取法

堿液提取時可破壞植物的細胞壁及細胞膜的完整性，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，結果表明，LBP提取液一般選用弱堿性溶液，其在堿性環境中得率最高。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生美拉德反應，且顏色隨堿液濃度的增大而加深，近年來堿液提取的研究并不多見。

1.1.3 超聲波提取法

超聲波在液體中能產生空化作用[8]，產生的沖擊波和射流可破壞植物細胞和細胞膜結構，使生物活性物質更容易被提取出來。由于超聲波在傳播過程中能產生機械振動、微聲流等多極效應，能夠更充分地提取植物中的有效成分。李冬梅等[9]對超聲輔助提取LBP進行了分析，認為超聲輔助法提取LBP可以大幅度地提高提取效率，減少溶劑的使用量，降低提取時間和溫度。劉騰子等[10]通過單因素實驗和正交試驗，對超聲波法提取LBP的工藝條件進行了優化，得到了最佳提取工藝。結果表明，影響多糖提取率的主要因素是超聲時間，其次是超聲溫度，而料液比影響最小。由于超聲波處理時間對多糖提取率的影響最大，實驗中要控制好時間。超聲波法與熱水浸提法相比，耗能少、提取率高，具有簡單、快速、高效的特點，在食品加工的應用中具有很大優勢。

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胞破裂，從而使細胞內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，采用響應面法優化提取條件，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，且工藝條件穩定，重復性好。微波法具有快速、節能、污染小等特點，可輔助水提法來提高多糖提取率。

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胞壁和細胞間質中的纖維素降解，蛋白酶能水解與多糖結合的蛋白質，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，但價格昂貴，不適用于大規模使用。

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，無論是提取效率、自動化程度，還是節能環保方面都有了很大的進步，如超聲波- 微波聯合萃取法、超聲波輔助復合酶法、超聲強化亞臨界水提取等。超聲- 微波聯合萃取法提取多糖結合了超聲波與微波的優點，具有快速、安全、有效的特點，近年來發展較為迅速。王杉杉等[15]以LBP得率為評價指標，用超聲輔助復合酶法通過正交試驗確定了LBP的最佳提取條件。實驗中所用到的酶有脂肪酶、蛋白酶、果膠酶和纖維素酶，復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LBP的化學性質和生物活性的影響，包括熱水浸提(HWE)、超聲提取(UWE)、亞臨界水萃取(SWE)和超聲強化亞臨界水萃取(USWE)，研究發現，USWE的多糖得率可高達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節能力。這些方法都是在熱水浸提的基礎上對原料進行再處理，使LBP溶出率增加，但如果條件控制不好，可能對多糖的結構造成不同程度破壞，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、核酸、色素等雜質，影響多糖的純度以及生物活性，因此，在對多糖進行結構、功能等研究前，需將這些雜質去除，再進行分級分離。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。色素類物質可用活性炭吸附、雙氧水脫色等。聚合物- 鹽雙水相系統(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、色素、鹽和其他小分子雜質，所得LBP純度達到64%。此外，通過降低溫度能夠回收再利用EOPOEO，其純度高達98.5%。

純化過程是將多糖混合物分離為單一多糖的過程，主要有分級沉淀、纖維素離子交換柱層析和凝膠柱層析。一般先通過DEAE- 52纖維素(OH-)離子交換柱進行分離，再過Sephadex G- 50凝膠色譜柱進一步純化得單一多糖。陳亮等[18]用泡沫分離法純化LBP，建立了一種簡單、高效的LBP純化思路，對純化LBP工藝提供了參考。

2 LBP的生物活性

2.1 免疫調節作用

免疫調節是指免疫系統參與肌體整體功能的調節，如果調節機制失控或異常，都有可能導致各種免疫疾病的發生。免疫系統中較為重要的是巨噬細胞、B細胞和T細胞，它們共同對抗原刺激產生反應，形成免疫應答。孫曉雨等[19]、王建東等[20]均研究了LBP對小鼠機體的免疫調節作用，發現LBP有較強的免疫調節功能，且能增強小鼠的免疫功能，但免疫調節分子機制還不是很清楚。Zhang等[21]研究發現，從LBP中純化出來的組分LBPF4- OL可能是一種新的Toll樣受體4/MD2- MAPK信號途徑的激活誘導物，使機體產生免疫應答。

2.2 抗腫瘤作用

1946年，研究人員首次發現了多糖的抗癌和誘導癌癥病人的完全緩解作用[22]。Shen等[23]研究發現，LBP能阻止人乳腺癌細胞的S期生長，且可通過p53通路激活胞外信號調節激酶，從而抑制腫瘤細胞的生長。Zhang等[24]研究了LBP的特性及其對人肝癌細胞的影響，發現球形分子多糖LBP-a4具有使癌細胞凋亡的作用，而絨毛狀分子多糖LBP-p8沒有這種作用，該分子作用機制為臨床上開發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，氧化應激造成的各種損傷已成為機體衰老和疾病的主要原因，已有研究證實了p53和p21基因與氧化應激和衰老的關系。LBP在細胞凋亡及衰老進程中可能通過p53基因調節通路完成，在其作用下，衰老相關基因表達降低[25]。LBP能夠減少機體氧化應激反應，抑制組織器官的老化，延緩衰老。Xin等[26]研究發現，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心肌細胞的毒性作用，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血脂、血糖和高密度脂蛋白含量[27]，增強氧化應激水平。丁園[28]探索了LBP對大鼠血糖、血脂的影響，結果表明，LBP可通過保護胰島B細胞、抗氧化等作用降低血糖和血脂水平，為臨床上LBP的應用提供參考。

2.5 其他作用

LBP除以上生物活性外，還具有很多功效。LBP對非酒精性肝損傷和化學性肝損傷都具有保護作用[29-30]，可明顯改善肝組織細胞損傷；LBP還可減少機體致疲勞物質，調節機體能量代謝，同時能夠改善身體機能，促進體力恢復，通過調節神經遞質而改善機體抗疲勞作用[31]；LBP對雄性小鼠的生殖系統及生精功能有明顯的改善作用[32-33]，通過II型膠原免疫球蛋白降低炎癥介質的表達[34]，促進成年大鼠視網膜細胞擴散并對神經細胞有一定的保護作用[35]。

3 LBP的開發應用

由于LBP的多種生物活性對人體健康的潛在的影響，目前，枸杞已成為世界范圍內，尤其是在韓國、日本和歐洲最受歡迎的營養物質或健康膳食補充劑之一[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學專家和普通人群的關注，在很多領域得到了廣泛應用。

3.1 醫藥領域

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

3.2 食品領域

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味品或將其作為運動營養補充劑補給從事高強度訓練的運動員，提高其免疫力。

3.3 畜牧與飼料領域

近年來，隨著特種養殖的興起和人們對綠色食品的追求，LBP在畜牧生產、水產養殖等領域得到了廣泛應用。在飼料中添加LBP以提高產品質量，對我國畜牧業、水產養殖業等的健康發展起到了重要作用。

3.4 其他領域

王雅琦[42]對LBP的吸濕性進行了研究，發現其與乳糖結合后吸濕性能較好，可為中藥制劑的開發提供依據。林峰等[43]發明了一種青蝦用復合免疫增強劑，其中LBP占25%～35%，解決了青蝦在養殖過程中出現的一些問題。 另外，LBP熱裂解過程中可釋放多種具有特殊香味的化合物，產生花香、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，使卷煙的香氣協調性更好。

4 展 望

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

LBP具有安全性高、副作用小、生物活性高等優點。將LBP作為一種天然功能性成分用于食品、保健品和醫藥等領域具有廣闊的開發應用前景。

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(責任編輯：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用[J]. 食品科學技術學報，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

天津市農業科技成果轉化與推廣項目(0502170)。

王昌祿，男，教授，博士生導師，主要從事發酵食品與生物資源開發利用方面的研究。

TS201.2; O629.12

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