賈　建,曹榮安,*,杜億華,趙澤龍,李良玉

(1.黑龍江八一農(nóng)墾大學食品學院,黑龍江大慶 163319;2.北京工商大學食品學院,北京 100048;3.黑龍江八一農(nóng)墾大學國家雜糧工程技術研究中心,黑龍江大慶 163319)

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板藍根多糖研究進展

賈建1,曹榮安1,*,杜億華2,趙澤龍1,李良玉3

(1.黑龍江八一農(nóng)墾大學食品學院,黑龍江大慶 163319;2.北京工商大學食品學院,北京 100048;3.黑龍江八一農(nóng)墾大學國家雜糧工程技術研究中心,黑龍江大慶 163319)

板藍根為中國傳統(tǒng)中藥,板藍根多糖是板藍根中含量較多的化學成分之一。目前國內(nèi)外有很多關于板藍根多糖的研究報道,隨著研究的深入,人們也逐漸意識到板藍根多糖可能是板藍根生物活性的主要作用因子之一。本文對板藍根多糖的國內(nèi)外研究情況進行系統(tǒng)的歸納和總結,分別介紹了板藍根多糖的提取與純化方法、分子量、單糖組成、結構、生物活性和板藍根多糖保健品研究進展情況,希望為板藍根多糖今后的研究提供一定的借鑒,也相信板藍根多糖在未來一定有更加廣泛的發(fā)展和應用空間。

板藍根,多糖,研究進展

板藍根為中國傳統(tǒng)中藥,《中華人民共和國藥典》規(guī)定其為十字花科植物菘藍(IsatisindigoticaFort.)的干燥根,菘藍為全國多數(shù)地區(qū)習慣應用,稱為“北板藍”;西南和華南地區(qū)習慣應用馬藍,稱為“南板藍”。板藍根始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》,有清熱解毒、涼血利咽功能[1]?，F(xiàn)代研究也證明,板藍根具有抑菌[2]、抗病毒[3-4]、抗癌[5]、抗炎[6]、鎮(zhèn)痛[7]、退熱[8]等功效,并且臨床上常用于病毒性疾病及細菌性感染疾病的治療,同時板藍根的藥理活性及有效成分也得到了深入的研究。板藍根多糖是板藍根中主要化學成分和生物活性的主要作用因子之一,目前國內(nèi)外有很多關于板藍根多糖的研究報道。本文對板藍根多糖(主要為北板藍根)的研究現(xiàn)狀進行系統(tǒng)的歸納和總結,希望能夠對板藍根多糖的研究與利用起到借鑒作用。

1　板藍根多糖的提取與純化

1.1板藍根多糖的提取

多糖作為生物大分子,在熱水中溶解度較大,所以目前大多采用水提醇沉法進行板藍根多糖的提取,即板藍根脫脂后加入一定量熱水經(jīng)多次回流收集提取液,濃縮后加入乙醇使多糖以沉淀形式析出。很多研究人員對板藍根多糖的提取進行了研究,但由于板藍根原料產(chǎn)地的不同,前處理方法以及設備條件的差別,得到了不同的提取參數(shù)。板藍根的脫脂可以采用乙醇和乙醚混合溶液,提取溫度為100 ℃、料液比1∶20(g/mL)、醇沉比例為80%時四倍體板藍根根部多糖的提取率為3.08%[9]。浸提溫度100 ℃、浸提時間7 h條件下板藍根多糖提取率為27.5%[10-11],料液比1∶30、提取溫度90 ℃、提取時間6 h時得率為25.63%[12],而當料液比為1∶24時多糖提取率僅為11.92%[13],同時提取溫度會影響板藍根多糖的分子量和單糖組成[14]。

水提醇沉法提取板藍根多糖操作簡單,便于工業(yè)生產(chǎn),但是也存在提取溫度高、時間長、能耗大、提取率較低的缺點。隨著提取技術的不斷發(fā)展進步,很多新的技術也應用到板藍根多糖的提取中,例如微波輔助、超聲波輔助和酶法輔助提取。運用微波技術提取板藍根多糖反應時間縮短12倍,多糖含量由0.81%提高到3.47%[15],當料液比1∶40、提取時間8 min、微波功率500 W,多糖提取率為6.55%[16],如果水浸泡1 h后再微波處理,多糖得率可達33.06%[17]。超聲功率149.8 W、超聲時間30.5 min、料水比1∶30.2時多糖的提取率為15.52%[18],也可以采用40 ℃、100 W、30 min的參數(shù)提取板藍根多糖[19]。在纖維素酶2.0%、果膠酶1.0%、胰蛋白酶2.0%、50 ℃、pH5、70 min條件下板藍根多糖得率達到20.34%[20]。

從以上可以看出微波和超聲波輔助提取具有快速、安全、高效、節(jié)能等特點,酶法的優(yōu)點是提取時間短、條件溫和、無污染等,與微波和超聲波輔助法相比也不要求特殊設備。但同時也存在各自的不足,例如微波和超聲波功率及處理時間對多糖提取效果和活性影響較復雜,大功率長時間提取會造成溶液中水分快速蒸發(fā),使板藍根中的粘液質、淀粉等物質溶出,使提取液的粘度增大,多糖成分不易提取、有效成分變性。再者微波法在提取過程中的熱效應很有可能破壞板藍根多糖等大分子物質的結構,功率太小則不足以提供足夠的摩擦熱使胞內(nèi)水分汽化而實現(xiàn)微波破壁,提取率提高[16,21]。酶對反應條件要求較高,在設計提取工藝時既要考慮各種酶類合適的反應條件,又要確保多糖高效提取。三種輔助提取的方法目前僅限于實驗室規(guī)模的研究應用,而且研究的指標僅是其對于板藍根多糖提取率的影響,沒有關于多糖生物活性和分子量影響的研究,所以還不適合工業(yè)生產(chǎn),有待于進一步研究,在實際應用中也要根據(jù)不同的原料和條件選擇適宜的提取方法和提取溫度,同時要防止在提取過程中所用的試劑和溫度等條件對板藍根多糖的破壞。

1.2板藍根多糖的純化

提取分離后的板藍根多糖含有多種雜質,包括蛋白質、色素、低分子質量成分,從而需要進行純化、分級。在板藍根脫蛋白研究方面,可以采用胃/胰蛋白酶在一定條件下脫蛋白[22],也可以采用三氯乙酸和Sevag法進行脫蛋白[23-24],尤其是采用三氯乙酸法脫蛋白效果最好[12],采用D152型陽離子交換樹脂能有效脫除板藍根粗多糖中色素[25]?？梢岳靡掖挤旨壋恋?、Sephadex G75、Sephadex G100、Sephadex G200、DEAE纖維素離子交換層析柱進行板藍根多糖的分離純化[26-28],同時凍融-酶解-膜分離復合技術也可用于板藍根多糖的純化[29]。

2　板藍根多糖的分子量

在板藍根多糖經(jīng)過提取純化后,很多研究者也對其分子量進行了測定,由于提取純化以及測定方法的不同得到的板藍根多糖分子量也就有所不同。有很多研究者采用的是高效凝膠滲透色譜法測定板藍根多糖分子量,陳浩然等測定的板藍根多糖的相對分子量為11700[26],何立巍等測定純化后的五個板藍根多糖的平均相對分子質量分別為>2000、1757.1、1342.7、955.6、11.7 u[27],馬莉等測定的四種均一板藍根多糖相對分子質量分別為1.2×104、2.6×104、4.2×103、2.5×103[28]。同時也可以采用高效凝膠色譜-蒸發(fā)光散射檢測器(HPGFC-ELSD)或HPLC-ELSD進行板藍多糖分子量的測定[30-32],采用其它方法測定的板藍根多糖分子量也不盡相同[23,33-35]。

3　板藍根多糖的單糖組成

對于板藍根多糖的單糖組成,很多的研究者采用了不同的方法進行了分析研究,分析得到的板藍根多糖的單糖組成也各不相同。板藍根多糖水解后在硅膠G板上展開,HPLC檢測主要單糖組成為阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖[26-27]和鼠李糖[36],而經(jīng)過乙酰化后利用氣相色譜分析單糖組成為鼠李糖、果糖、葡萄糖和半乳糖[23],而經(jīng)過柱前衍后用毛細管區(qū)帶電泳法測定板藍根多糖的單糖組成為木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、鼠李糖、甘露糖、半乳糖[24]。吳慧平對板藍根多糖純化后得到兩種多糖組分,經(jīng)UV、IR、TLC、GC分析,多糖為含肽多糖,一種由鼠李糖∶阿拉伯糖∶木糖∶甘露糖∶乳糖∶葡萄糖(0.09∶0.35∶0.02∶0.71∶1.0∶1.77)六種單糖組成,糖苷鍵為α-型;另一種由鼠李糖∶阿拉伯糖∶木糖∶甘露糖∶半乳糖∶葡萄糖(0.85∶1.93∶0.16∶0.34∶1.0∶1.48)六種單糖組成,糖苷鍵為β-型[33]。陳謙經(jīng)過PC及GC分析證明其得到的一種板藍根多糖為葡聚糖,不含糖醛酸,另一種則含鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖及葡萄糖醛酸[35],同時也存在半乳糖醛酸[37]。

4　板藍根多糖的結構分析

目前對于板藍根多糖結構的研究報道較少,已有的研究均認為糖苷鍵構型以α為主。陳浩然等經(jīng)UV、IR、NMR和高碘酸氧化、Smith降解法研究板藍根多糖的化學結構,認為其糖苷鍵構型以α為主,連接方式以1→3鍵連接為主,并同時存在1→2和(或)1→4的連接方式[26]。紅外光譜分析表明板藍根單糖以吡喃糖苷的形式存在,含有α-糖苷鍵[23],存在1→2、1→3、1→4、1→6多種糖苷鍵的連接方式[27]。陳謙研究認為板藍根多糖是D-葡萄糖殘基以α(1→4)連接為主鏈,在3位、6位有分支,重復單元為9個葡萄糖殘基的葡聚糖[35]。

5　板藍根多糖的生物活性

5.1抗氧化

板藍根多糖具有清除ABTS+自由基能力,清除率達75.2%,對羥基自由基清除率達90%以上[10,38]。在羥基自由基體系中菘藍根多糖顯示較強的清除作用,清除率為52.60%,草大青根和馬藍根多糖最高分別可達到41.29%、39.35%;在超氧陰離子自由基體系中,菘藍根多糖、草大青根和馬藍根多糖的清除率最高分別可達到50.00%、39.75%、39.15%;在DPPH自由基體系中,3種多糖最高清除率為42.75%[39]。朱道玉系統(tǒng)研究了板藍根多糖對中華鱉腦、腎臟、肝臟、小腸超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性和丙二醛(MDA)含量的影響,結果表明劑量較低時能顯著提高腦SOD、CAT活性,劑量較高時能顯著提高鱉腦SOD、GSH-Px活性;對腎臟SOD酶活性影響不顯著,但能顯著提高GSH-PX酶活性;能提高肝臟SOD、CAT、GSH-PX的活性,降低MDA的含量;顯著提高小腸SOD、GSH-PX酶活性,極顯著降低MDA含量,而且小腸SOD活性隨注射劑量的增大而增強,MDA含量隨注射劑量的增大而降低。對于板藍根多糖提高抗氧化酶活性,降低脂質過氧化的機理還有待進一步深入研究[40-43]。

5.2抑菌和抗病毒

板藍根多糖能夠通過增強抗體的產(chǎn)生,調(diào)節(jié)細胞因子的釋放,增強宿主的體液免疫和細胞免疫功能,保護宿主抵抗胞內(nèi)菌的感染,從而對鼠傷寒桿菌、大腸埃希菌、鏈球菌、金黃色葡萄球菌和支原體具有一定的抑制作用[44-45]。板藍根多糖通過提高T細胞分泌TH2型細胞因子IL-10的產(chǎn)量,促進B細胞分化成抗體,產(chǎn)生體液免疫作用;同時,板藍根多糖還能提高小鼠NK細胞的活性,增強NK細胞對病毒的吞噬能力[32],其抗感染和免疫調(diào)節(jié)作用可能與人-β防御素-2基因誘導表達上調(diào)有關[46]。板藍根多糖對豬繁殖與呼吸綜合征病毒具有較好的阻斷和抑制作用,可以作為免疫增強劑與PRRSV弱毒苗聯(lián)合使用[47-51],還具有抗鵝細小病毒和單純皰疹病毒Ⅱ型感染的作用[52-54],對于治療亞臨床型尖銳濕疣也具有良好的效果[55]。板藍根多糖也可以提高雞的免疫力,對雞新城疫疫苗的免疫效果有明顯的增強作用[56-58],分析認為其能促進實驗動物非特異性免疫、增強體液的免疫功能,并參與了調(diào)節(jié)細胞的免疫功能,從而提高了動物抵抗流感病毒感染的能力[59-60]。吳靈威研究發(fā)現(xiàn)板藍根主要通過其多糖組分,協(xié)同其蛋白組分,作用于細胞膜表面的唾液酸,與流感病毒產(chǎn)生競爭性吸附,以包被的方式保護細胞,有效預防了流感病毒對細胞的侵害,從而達到抗病毒的目的[61]。

5.3免疫活性

很多研究者通過體內(nèi)外實驗對板藍根多糖的免疫活性進行了廣泛的研究,取得了很多的研究成果。在體外實驗中研究了板藍根多糖對于各種細胞的影響,其可以提高淋巴細胞NO、IFN-γ、IL-10的分泌以及IL-4和IFN-γ細胞因子mRNA的表達[38,62-63],對內(nèi)毒素誘導的人THP-1多種炎癥因子表達有調(diào)節(jié)作用[64],從而對鵝胚成纖維細胞和小鼠脾淋巴細胞有增殖作用[28,65],可顯著促進小鼠免疫疫功能[31,44,66-68]。同時板藍根多糖能明顯協(xié)同ConA刺激淋巴細胞增殖,而且引起雞脾臟淋巴細胞蛋白激酶c活性明顯升高[69-70]。Qiu等研究表明板藍根多糖可以提高接種疫苗后小雞的血清抗體產(chǎn)量和T淋巴細胞的增殖,可以提高細胞和體液免疫[71]。趙珊珊等研究表明板藍根多糖可以促進無初乳仔鼠十二指腸黏膜IgG+和 SIgA+細胞的表達,常乳中板藍根多糖在一定程度上對仔鼠黏膜免疫的影響效果等于或高于用初乳喂養(yǎng)的仔鼠[72]。對于板藍根多糖對實驗小鼠是否有毒副作用有不同的爭論,王宏艷等研究表明在一定濃度范圍內(nèi)板藍根多糖對小白鼠機體無明顯毒副作用[73],耿嬋娟等研究證明板藍根粗多糖能提升小鼠免疫功能的同時對小鼠的發(fā)育有一定影響[74]。

5.4抗炎癥

板藍根多糖(IIP)對內(nèi)毒素誘導的人單核/巨噬細胞多種炎癥因子表達有調(diào)節(jié)作用,IIP+LPS組中IL-1β、IL-8、TIMP-2的表達增強,與LPS組比較,IIP+LPS組的IL-1β、IL-6的表達降低,TIMP-2蛋白升高[75]。通過體外實驗表明板藍根多糖可降低LPS刺激J744.a.1小鼠巨噬細胞株引起的NF-кB與DNA的結合活性升高,但同時對于板藍根多糖降低NF-кB結合活性的作用機理尚待進一步研究[33]。

5.5改善腸道微環(huán)境

張書松等研究表明板藍根多糖可以促進小鼠小腸發(fā)育,對小鼠小腸形態(tài)發(fā)育效果明顯的板藍根多糖的最佳劑量為10 mg/kg,同時使用PK-15細胞進行了黏附實驗及黏附抑制實驗,結果表明板藍根多糖對致病性大腸埃希菌的細胞黏附具有抑制作用,提示該多糖具有調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的潛在應用價值[76-77]。

5.6抗腫瘤

趙從凱等研究表明200、400、800 mg/15 mL三種濃度的板藍根多糖溶液對S180肉瘤的抑制率分別為19.35%、78.54%和67.85%,板藍根多糖濃度為400 mg/15 mL時可顯著提高昆明種小鼠的體液免疫和細胞免疫。另外,研究還發(fā)現(xiàn)服用板藍根多糖的小鼠其體重比對照組略有增加,說明板藍根多糖對小鼠副作用很小或無副作用[78]。

5.7保肝、降血脂

蘇輝等探討板藍根多糖對自體肝移植大鼠缺血再灌注損傷的作用,結果表明應用板藍根多糖處理后的肝實質損傷明顯降低,轉氨酶升高水平較單純自體肝移植組低,于術后1 h達峰后即迅速下降,TNF-α水平升高不明顯,表明板藍根多糖對肝功能及肝細胞損傷具有明顯的保護作用[79]。板藍根多糖對高脂模型大鼠的降血脂作用實驗結果表明其具有降血脂作用,且高劑量效果更顯著[80]。

6　板藍根多糖保健品的研制

劉志明等以板藍根為原料,在一定條件下泡制白酒,制得板藍根多糖保健酒,也研制了板藍根多糖膠凍,在板藍根多糖提取液(18.9 mg/mL)與卡拉膠溶液(20 mg/mL)體積比3∶7、綿白糖加量30 mg/mL、果汁粉加量45 mg/mL、檸檬酸加量0.6 mg/mL時口感最佳,板藍根多糖膠凍凍體均勻、色美味佳,其內(nèi)聚性、黏附性、膠黏性、咀嚼性、彈性和硬度等力學性質能很好地滿足食用需要[81-82]。

7　展望

目前對于板藍根多糖的研究已經(jīng)取得了一定的成果,但是由于原料產(chǎn)地和提取方法的不同導致板藍根多糖的分子量、單糖組成和生物活性也就有所不同,這就限制了對其進一步的藥理研究和大規(guī)模標準化生產(chǎn)應用。今后對于板藍根多糖的研究首先應該純化得到含量為95%以上的板藍根多糖,因為只有最終多糖含量(注意不是總糖含量)達95%以上[83],通過生物活性研究證明其確實有效,這才能肯定有效成分是板藍根多糖,而目前很多對于板藍根多糖的研究大多是粗提物,多糖含量低,很有可能是板藍根中的其它物質在起到相應的活性作用。第二是明晰板藍根多糖的生物活性機理,因為至今尚無確切的實驗依據(jù)證實大分子多糖能夠被吸收進入體內(nèi),那么對于板藍根的多糖其作用是在腸道中水解后的片段進入體內(nèi)發(fā)揮作用,還是作用于腸道的某些受體再在體內(nèi)產(chǎn)生相關內(nèi)源性因子發(fā)揮作用,這些都需要進一步的研究[84]。第三是需要明確板藍根多糖的構效關系,這就需要對其結構進行明確的表征,為生物活性研究和應用提供理解依據(jù)。總之隨著多糖研究方法和技術的不斷進步,相信板藍根多糖的研究會更加的深入和透徹,其應用前景也會更加的廣闊。

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Review of the researches on polysaccharides fromIsatisindigaticaFort.

JIA Jian1,CAO Rong-an1,*,DU Yi-hua2,ZHAO Ze-long1,LI Liang-yu3

(1.College of Food Science,Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing 163319,China;2.College of Food Science,Beijing Technology and Business University,Beijing 100048,China;3.National Coarse Cereals Engineering Research Center,Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing 163319,China)

IsatisindigaticaFort. is a known traditional Chinese herb with the polysaccharides as one of the main components. The polysaccharides were found to be one of the factors for the bioactivities ofIsatisindigaticaFort. according to the researches. This paper reviewed the publications about the polysaccharides fromIsatisindigaticaFort.,including the extraction and purification methods,monosaccharide composition,molecular weight,glycosidic bond,immunomodulatory activities and functional foods. This review may promote the researches on the polysaccharides from theIsatisindigaticaFort.. And the polysaccharides from theIsatisindigaticaFort. will surely be used widely in the future.

IsatisindigaticaFort.;polysaccharides;review

2016-01-20

賈建(1971-),男,碩士,高級實驗師,研究方向:生物活性天然產(chǎn)物,E-mail:jiajian710513@126.com。

曹榮安(1980-),男,博士,講師,研究方向:生物活性天然產(chǎn)物,E-mail:racao@163.com。

黑龍江八一農(nóng)墾大學2014年度校內(nèi)培育課題(XZR2014-08);2015年黑龍江省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(201510223010);黑龍江八一農(nóng)墾大學學成、引進人才科研啟動計劃(XDB2015-30)。

TS201.1

A

1002-0306(2016)18-0378-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.18.064