仙草多糖的研究進(jìn)展及在肉品中的應(yīng)用前景

程偉偉等

摘 要：仙草是我國(guó)藥食兩用的特色資源，廣泛分布廣東、福建、廣西、江西、臺(tái)灣和云南等地，而仙草多糖是仙草中含量最多、應(yīng)用最為廣泛的有效成分，具有較好的抗氧化、抑菌作用和獨(dú)特的凝膠特性。本文概述了仙草多糖的分離提取、功能活性、膠凝特性及其在肉制品中的應(yīng)用，探討了仙草多糖的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：仙草多糖；功能活性；膠凝特性

Recent Progress in Research on Hsian-tsao Polysaccharides and Their Application Prospects

CHENG Wei-wei1， LI Jun-guang 2， JIANG Ai-min1，*， FAN Meng-meng1， SHEN Xiao-lu1， ZHANG Da-lei1， CHEN Jie-ying1

（1. College of Food Science， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， China；

2. School of Food and Bioengineering， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou 450000， China）

Abstract： Hsian-tsao is a special resource in China， both edible and medicinal. This plant is widely distributed in Guangdong， Fujian， Guangxi， Jiangxi， Yunnan， Taiwan and other provinces. Hsian-tsao polysaccharides are the most abundant and widely used active ingredients of hsian-tsao， with potent antioxidant and antibacterial activity and unique gelation characteristics. This article outlines recent progress in the separation， extraction of and application in meat products of hsian-tsao polysaccharides and the studies of their functional activity and gelation characteristics， and discusses their application trends.

Key words： hsian-tsao polysaccharides； functional activity； gelling characteristics

中圖分類號(hào)：O636.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2014）09-0026-04

仙草（Mesona chinensis Benth）又名涼粉草、仙人草、薪草，為唇形科仙草屬一年生草本植物，廣泛分布于我國(guó)的廣東、福建、廣西、江西、臺(tái)灣和云南等地，是一種重要的藥食兩用的植物資源。據(jù)《中藥大辭典》記載[1]，仙草可治中暑、熱毒、消渴、高血壓、腎臟病、糖尿病、關(guān)節(jié)肌肉疼痛、淋病等。近年來，隨著加多寶、王老吉、泰王仙草蜜等知名品牌涼茶崛起，仙草作為其重要原材料也受到廣泛的關(guān)注。在廣東、福建等地方政府的大力支持下，仙草的種植業(yè)發(fā)展迅猛，已逐步由野生調(diào)化為人工種植，并大量出口香港及新加坡、韓國(guó)、日本等國(guó)家，仙草類食品經(jīng)濟(jì)年產(chǎn)值逐年增長(zhǎng)，其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括以燒仙草（臺(tái)灣著名的小吃之一，也流行于粵港澳）為代表的固形食物和以王老吉為代表的液態(tài)飲料。具體而言，仙草采用保健茶的制造工藝可制成仙草茶葉，按照可樂型飲料的工藝流程可加工成飲料，市面上許多涼茶包括王老吉、玉葉涼茶、和其正涼茶都是以仙草為原料，采用浸提工藝生產(chǎn)的。目前亦有研究用仙草多糖替代海藻酸鈉用作新型凝凍劑，其制作的果凍彈性和韌性都不錯(cuò)，還具有特有的嫩滑和特殊的口感。除此之外，仙草富含咖啡色色素，有研究表明仙草色素具有對(duì)光、熱、堿穩(wěn)定，耐鹽等良好的食品加工性能，可用于醬油、人造奶油等的增色劑[2]；且仙草色素是安全、天然的植物來源并具備一定的保健功能，適用于老年人、糖尿病、高血壓等特殊人群。

1 仙草的有效成分

仙草中所含的功能性成分眾多，包括多糖、熊果酸、齊墩果酸、香樹精、黃酮、果膠和酚類等，礦物質(zhì)中鐵、鈣、錳、鋅微量元素和鉀的含量較高。仙草中還含有多種維生素，以B族維生素含量較高[3]。劉素蓮[4]研究認(rèn)為仙草主要含有多糖及黃酮類、酚類、萜類、鞣質(zhì)、氨基酸等有效成分，并從中分離出齊墩果酸與槲皮素兩個(gè)具有很強(qiáng)抗氧化活性的單體晶體。諶國(guó)蓮等[5]報(bào)道仙草所含有的成分中，多糖具有增強(qiáng)和提高機(jī)體免疫機(jī)能作用；黃酮類物質(zhì)具有抑制癌癥細(xì)胞生長(zhǎng)、降低血壓的作用；香精素有鎮(zhèn)靜、清涼解毒利水的功效；微量元素具有抑制自由基形成、抗衰老、抗癌的作用；維生素能調(diào)節(jié)和增強(qiáng)生理機(jī)能等。冷桂華[6]利用反相高效液相層析（reversed phase high performance liquid chromatography，RP-HPLC）測(cè)定了仙草不同部位的熊果酸和齊墩果酸含量，發(fā)現(xiàn)仙草葉的熊果酸和齊墩果酸含量均高于仙草莖和全仙草的含量，同一部位仙草的熊果酸含量明顯高于齊墩果酸含量，熊果酸含量約為齊墩果酸含量的2.5～2.8 倍。劉小玲等[7]經(jīng)大孔樹脂S-8、硅膠固相萃取柱及HPLC分離，并經(jīng)顯色反應(yīng)、紫外、紅外等的分析，發(fā)現(xiàn)仙草水提取物中的保肝活性組分為槲皮素-n-O-葡萄糖苷和槲皮素-n-O-鼠李糖苷，該物質(zhì)對(duì)CCl4造成的化學(xué)性肝損傷具有保護(hù)作用，對(duì)預(yù)防化學(xué)性肝損傷具有較好的輔助食療效果。

2 仙草多糖的提取

仙草多糖主要成分是仙草中含有的一種具有凝膠性的多糖。多糖提取最常用的方法為熱水提取或水煎煮，也可用乙醇、稀堿、稀鹽提取。不同提取液所得的多糖成分不同，酸性條件下可能引起多糖中糖苷鍵的斷裂，因此應(yīng)盡量避免酸性條件[8]。用乙醇提取時(shí)，提取液含雜質(zhì)少，也易過濾；而用熱水和堿提取時(shí)，提取液中含果膠等雜質(zhì)，提取液黏度大，應(yīng)趁熱過濾。仙草膠是仙草中含量最多、應(yīng)用最為廣泛的有效成分，對(duì)仙草膠的提取工藝的研究也有較多報(bào)道。Lii等[9]建議最適合提取仙草膠的條件為0.14 mol/L 碳酸氫鈉溶液95 ℃提取3～4 h；尹懷霞等[10]研究了高溫高壓堿液法提取仙草多糖的最佳工藝，結(jié)果表明堿液濃度是影響仙草膠提取率的最關(guān)鍵因素，提取的最佳工藝條件為料液比

1∶17.5（m/V），堿液質(zhì)量濃度為0.4 g/100 mL，時(shí)間2 h；劉富來等[11]探究仙草根、莖、葉中仙草膠含量中含量差異，在最佳工藝條件下獲得仙草葉、根、莖的多糖含量分別為40.56%、32.01%、31.88%；馮翠蘭等[12]采用采用酶法提取仙草中的仙草多糖，并通過單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)纖維素酶能夠顯著提高仙草多糖的提取率，提取時(shí)間是最重要影響因素，其次是酶提取的溫度和酶濃度，pH值在此試驗(yàn)范圍內(nèi)對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響最??；蔣文明等[13]探究微波輔助堿液法對(duì)仙草多糖的提取效率，在最佳工藝下仙草多糖的提取率可達(dá)到43.84%。

3 仙草多糖的脫色與分離

仙草粗多糖溶解呈黑色或褐色，這對(duì)多糖進(jìn)一步的分離純化、結(jié)構(gòu)分析鑒定與多糖產(chǎn)品的開發(fā)具有一定影響。因此，多糖的脫色是多糖純化過程中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。Lai等[14]研究亦發(fā)現(xiàn)，脫色處理可顯著降低粗膠質(zhì)中的蛋白質(zhì)含量，達(dá)到純化的目的。目前亦有一些關(guān)于仙草色素與粗多糖脫色的報(bào)道，馮濤等[15]探究8 種大孔樹脂對(duì)仙草多糖的靜態(tài)吸附脫色效果，從中篩選出陰離子交換樹脂——D311是仙草多糖的最好的脫色樹脂；陳荔紅等[16-17]分別探究了活性炭與大孔樹脂對(duì)仙草多糖的脫色效果與脫色工藝。對(duì)于仙草多糖的組分與單糖組成，已有一些相關(guān)的報(bào)道，但研究結(jié)果略有不同。林少琴等[18]以福建沙縣的仙草為原料，研究發(fā)現(xiàn)仙草多糖為酸性雜多糖，具有高聚陰離子的性質(zhì)，其單糖組成為葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖、半乳糖醛酸及一種未知的單糖；馮濤等[15]從福建省武平縣下壩鄉(xiāng)種植基地的仙草多糖中分離到中性糖和酸性糖，其中中性糖由葡萄糖、半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖及鼠李糖組成，而酸性糖的單糖除了含有與中性糖一樣的成分外，還含有半乳糖醛酸；并研究發(fā)現(xiàn)多糖的流變性質(zhì)與多糖的結(jié)構(gòu)、分子質(zhì)量及單糖組成等均有關(guān)系；而關(guān)于廣仙草的單糖組成分析還未見報(bào)道。

4 仙草多糖的功能活性

對(duì)仙草膠功能活性的研究只有少量的報(bào)道，楊敏等[19]以大鼠肝勻漿為體外實(shí)驗(yàn)體系，以過氧化氫為氧化損傷因素，應(yīng)用硫代巴比妥酸微量測(cè)定法檢測(cè)仙草多糖的干預(yù)對(duì)大鼠肝勻漿脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛的影響，研究結(jié)果表明仙草多糖對(duì)H2O2所致大鼠肝勻漿丙二醛的生成具有明顯的抑制作用（P<0.01），并呈現(xiàn)出一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系。劉瑩等[20-21]在體外實(shí)驗(yàn)中研究表明仙草具有較好抗氧化與抑菌效能；劉富來[11]和楊敏[22]在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究也表明仙草能有效地提高機(jī)體的抗氧化與抗病能力。黃三元[23]研究發(fā)現(xiàn)仙草多糖具有提高小白鼠機(jī)體免疫機(jī)能的功效，對(duì)小鼠肉瘤SI80呈抑制作用，抑制率可達(dá)60%。黃欽等[24]以仙草為原料制作涼粉草降糖合劑，經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其毒性相當(dāng)小，通過觀察32 例Ⅱ型糖尿病患者9 個(gè)月的治療，未發(fā)現(xiàn)任何毒性，且近期療效滿意。秦立紅等[25]從仙草中分離的8 個(gè)單體化合物，并通過大鼠腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤克隆化細(xì)胞株（PCl2）抗缺氧模型實(shí)驗(yàn)，對(duì)各單體化合物進(jìn)行活性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)仙草有很好的抗缺氧活性。Yeha等[26]以自發(fā)性高血壓大鼠實(shí)驗(yàn)材料，研究發(fā)現(xiàn)仙草提取物可有效抑制老鼠血壓上升?？傊?，仙草資源豐富，價(jià)格低廉，其生理活性極為廣泛，而且使用安全無毒。因此，仙草的開發(fā)利用前景廣闊。

5 仙草多糖的凝膠特性及其在肉品中的應(yīng)用

5.1 凝膠特性

仙草多糖的膠凝特性是其重要的功能特性之一。眾多研究表明，仙草膠可以與淀粉等多糖在熱的作用下形成良好的凝膠。楊啟春等[27]將仙草的根、莖、葉分別用堿性溶液提取，再添加2%的木薯淀粉，發(fā)現(xiàn)只有葉中的仙草膠可以形成凝膠，而根中的仙草多糖根本無法形成凝膠。陳怡宏等[28]將粉末脫色仙草膠配成1%的溶液，加入2%木薯淀粉后，其中一組添加0.1%的乳酸鈣，另一組不添加，加熱溶解冷卻成膠，另取瓊脂、卡拉膠和海藻酸鈉分別配成相同濃度的溶液也制成凝膠，發(fā)現(xiàn)仙草膠凝膠的質(zhì)地并不會(huì)因?yàn)殁}離子的添加與否而有所改變，同時(shí)仙草膠與淀粉形成凝膠也不需要額外添加鈣離子。劉瑩玲[29]研究了不同種類和濃度的淀粉對(duì)仙草膠-淀粉混合系統(tǒng)相互作用的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，混合系統(tǒng)的凝膠性及所形成凝膠的質(zhì)地和黏彈性等都會(huì)因淀粉種類或混合比例的不同而不同。Lii等[9]以0.14 mol/L碳酸氫鈉提取仙草膠4 h，再將提取液加入2%的淀粉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)糯性玉米淀粉、馬鈴薯淀粉及其變性淀粉與仙草膠都不能形成凝膠，木薯、豌豆、綠豆和玉米淀粉可以，因此推測(cè)淀粉與仙草膠能否膠凝，以及所形成凝膠的強(qiáng)度與淀粉的直鏈淀粉含量有關(guān)。一般來說，淀粉的直鏈淀粉含量越高，與其仙草膠所形成的凝膠強(qiáng)度也越大。目前仙草膠凝性的研究還僅限于淀粉、卡拉膠、魔芋膠等親水膠體，仙草多糖對(duì)肌肉蛋白凝膠影響研究未見報(bào)道。

5.2 在肉品中的應(yīng)用

多糖和蛋白廣泛存在于自然界中，他們之間的的相互作用經(jīng)常對(duì)食品的功能特性起到重要作用[30]。許多蛋白質(zhì)和多糖都具有良好的膠凝性，它們之間相互作用會(huì)對(duì)各自及混合體系膠凝特性產(chǎn)生一定影響，這些影響主要體現(xiàn)在改善質(zhì)構(gòu)和流變性特性、持水能力等方面。在肉制品生產(chǎn)中，為了提高凝膠特性、降低成本或改善產(chǎn)品的品質(zhì)，常采用添加外源性物質(zhì)的方法，其中多糖類物質(zhì)是主要選擇的添加物，這主要是利用其膠凝性。

Tostloguoz[31]認(rèn)為在溶液中，蛋白質(zhì)與多糖相互作用對(duì)蛋白質(zhì)的功能特性有很大的影響。在理化條件如溫度、pH值、離子強(qiáng)度等適宜時(shí)，帶負(fù)電荷的多糖通常與呈兩性的蛋白質(zhì)以靜電作用、疏水和氫鍵發(fā)生交互作用，大分子上的部分基團(tuán)相互連接，從而賦予聚合物一些獨(dú)特的性質(zhì)，增強(qiáng)其乳化性、凝膠性等。多糖分子質(zhì)量大小、糖鏈長(zhǎng)短、羥基取代情況等是影響多糖-蛋白體系的重要因素。蛋白質(zhì)與多糖的作用機(jī)理比較復(fù)雜，兩者之間的相互作用是由共價(jià)鍵、靜電相互作用、氫鍵、疏水相互作用、離子鍵、范德華力、容積排阻作用及分子纏繞等平均作用的結(jié)果，共同維持著蛋白-多糖復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。一般依蛋白質(zhì)分子和多糖分子相互作用的性質(zhì)將其形成的復(fù)合凝膠體系分為3 種，即填充凝膠體、混合凝膠體和絡(luò)合凝膠體。填充凝膠體是指凝膠體中有一種大分子組分如蛋白質(zhì)或多糖起凝膠體形成劑的作用，而其他大分子起填充劑的作用；混合凝膠體是指膠體中存在兩種或更多的由不同凝膠體形成劑形成的空間網(wǎng)，膠體中沒有分子間的相互作用；絡(luò)合凝膠體是由兩種大分子絡(luò)合以后形成的。3 種膠體由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同而影響凝膠的質(zhì)構(gòu)特性。

肉制品加工貯藏過程中，蛋白和脂肪的氧化作用不僅會(huì)帶來食品品質(zhì)的下降，還常常會(huì)伴隨自由基的產(chǎn)生。為了延長(zhǎng)肉制品延長(zhǎng)保藏期，大量的合成抗氧化劑如叔丁基羥基茴香醚、2，6-二叔丁基對(duì)甲酚等被用來減緩肉制品氧化和腐敗變質(zhì)的速度，然而，這些抗氧化劑雖然能有效阻止延緩氧化，但長(zhǎng)期食用毒副作用較大，對(duì)人體肝、脾、肺等均有不利影響。陳倬橙等[32]認(rèn)為仙草多糖對(duì)細(xì)菌及肉制品中腐敗優(yōu)勢(shì)菌乳酸菌有抑制效果，延長(zhǎng)低溫蒸煮牛肉火腿貯藏期；栗俊廣等[33]研究認(rèn)為仙草多糖能有效改善牛肉火腿及貢丸的質(zhì)構(gòu)特性和色澤，增加肉品的抗氧化能力，有效延長(zhǎng)貨架期，抑制了揮發(fā)性鹽基氮值增長(zhǎng)。

6 結(jié) 語

隨著人們對(duì)飲食安全與健康的關(guān)注，以天然抗氧化劑取代合成抗氧化劑已是當(dāng)前研究熱點(diǎn)。近年來的研究表明，多糖具體提高機(jī)體免疫力、抗病毒、抗氧化、抗腫瘤、抗凝血等諸多功效。而仙草多糖因其有效成分易提取、低成本、高得率等特點(diǎn)而獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用在肉品行業(yè)中，豐富肉類產(chǎn)品體系，且在功能性食品和天然抗氧化劑開發(fā)方面有廣闊的前景。

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