紅景天多糖提取方法與生物活性研究綜述

黃　娜，李鳳林，2※（.吉林農業(yè)科技學院食品工程學院，吉林320；2.吉林省釀造技術科技創(chuàng)新中心，吉林320）

紅景天多糖提取方法與生物活性研究綜述

黃娜1，李鳳林1，2※
（1.吉林農業(yè)科技學院食品工程學院，吉林132101；2.吉林省釀造技術科技創(chuàng)新中心，吉林132101）

摘要：多糖是紅景天的主要活性成分之一，近年來關于其提取方法與生物活性研究備受關注。本文綜述了近年來紅景天多糖采用水提法、堿提法、微波輔助法、超聲波輔助法等不同提取方法的優(yōu)缺點；此外，從抗氧化、抗輻射、抗衰老、抗腫瘤及免疫調節(jié)、抗疲勞、抗貧血與恢復造血功能、抗病毒、對精子保護及增殖等方面闡述了近年來紅景天多糖生物活性研究取得的進展，這將為紅景天多糖的進一步研究及開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

關鍵詞：紅景天多糖；提取方法；生物活性；綜述

紅景天為多年生草本植物，主要生長在山坡林下或草坡高寒無污染的地方，具有較高的環(huán)境適應能力，有“高原人參”之稱，目前已知的紅景天品種共有96種，我國有73種。紅景天的干燥根莖可入藥，是我國珍稀藥用植物。中醫(yī)認為其具有補氣清肺、益智養(yǎng)心、收澀止血、散瘀消腫等功效。《四部醫(yī)典》記載其“性平、味澀善潤肺、能補腎、理氣養(yǎng)血，主治周身乏力、胸悶、惡心、體虛等癥”。多糖是紅景天的主要活性成分之一，近年來關于此方面研究逐漸增多。不同種類紅景天多糖經(jīng)鑒定后，其單糖組分大多由阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、木糖、鼠李糖及半乳糖醛酸組成［1］。研究發(fā)現(xiàn)，紅景天多糖具有抗氧化、抗輻射、抗衰老、抗腫瘤及免疫調節(jié)、抗疲勞、抗貧血與恢復造血功能、抗病毒、對精子保護及增殖等多種生物活性。在紅景天多糖生物活性備受關注的同時，不同提取方法的建立與比較也成為研究的熱點之一。目前，應用于紅景天多糖提取的主要方法有水提法、堿提法、微波輔助法、超聲波輔助法等。為此，本文綜述了近年來紅景天多糖提取方法與生物活性的相關文獻，這將為紅景天多糖的進一步研究及開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1　紅景天多糖主要提取方法

1.1水提法

※為本文通訊作者

水提法是一種國內外常用的提取植物多糖經(jīng)典方法。李成等［2］采用該法提取高山紅景天多糖，具體工藝為：紅景天粉碎，浸泡12h，然后用10倍的水，提取3次，每次1 h；過濾，提取液濃縮，80%乙醇沉淀、靜置，過濾；苯酚-硫酸法測得紅景天多糖的含量為5.01%。敖茂宏等［3］采用該法提取大花紅景天多糖，具體工藝為：紅景天粉碎，95%乙醇浸泡過夜，回流提取2次，每次1.5h；將預處理后粉末加10倍量水，提取3次，每次提取1.5h，過濾，提取液濃縮，加95%乙醇沉淀、靜置，過濾；苯酚-硫酸法測得紅景天多糖的含量為5.27%。水提法不需要特殊設備，具有工藝簡單、成本低廉等特點，但提取時間長，提取率低。

1.2堿提法

堿提法的原理是利用堿液使植物細胞壁充分吸水脹膨而破裂，有利于多糖的釋放。張生明［4］采用該法提取大花紅景天多糖，具體工藝為：紅景天粉碎，浸泡12h，用10倍的水，提取3次，每次1 h；過濾，提取液濃縮，加80%乙醇沉淀、靜置，過濾。堿提法在提取過程中應注意控制堿液濃度，這主要是由于堿液濃度過高會導致多糖結構受到破壞，反而會降低提取率；此外，過高濃度堿液還會增加生產(chǎn)中的成本。

1.3微波輔助法

微波是一種超高速電磁波，具有很強的穿透作用。微波輔助法的原理是利用微波穿透力強的特點，穿透細胞壁到達細胞內部，使植物細胞中的水分迅速產(chǎn)生大量熱量，溫度上升，水分汽化形成高壓，當壓力超過細胞壁的承受力時，細胞膜和細胞壁被沖破，形成穿孔，位于細胞內的多糖釋放出來，被溶劑溶解，達到較高的提取率。孫萍等采［5］用該法提取狹葉紅景天多糖，具體工藝為：紅景天粉碎，在微波反應器中（400W，20min）依次用石油醚、乙醚和80%乙醇回流提取預處理，然后水回流提?。?60W，20min），過濾，提取液濃縮，脫色，加95%乙醇沉淀、靜置，過濾；苯酚-硫酸法測得紅景天多糖的含量為3.90%。王魯石等［6］同樣采用該法提取薔薇紅景天多糖，測得紅景天多糖的含量為3.01%。微波輔助法提取紅景天多糖具有時間短、耗能低、設備簡單、操作簡便等優(yōu)點，但狹葉紅景天與薔薇紅景天多糖提取率均不高，這可能與采用不同品種紅景天有關，具體原因還有待分析。近年來，由于亞臨界水萃取技術應用于植物多糖提取收到較好的效果，因此應用微波-亞臨界水合用法提取紅景天多糖受到部分學者的注意。戈延茹等［7］采用微波-亞臨界水合用法提取高山紅景天多糖，設定微波功率600W，料液比1:30，提取時間11min，壓強1.0 MPa，測得紅景天多糖的含量為14.01%。該方法簡便快速，溶劑無污染，提取率高于水提法。

1.4超聲波輔助法

超聲波是頻率高于20kHz，并且不引起聽覺的彈性波。超聲波輔助法是利用超聲波的空化作用而形成細胞及水分子間的共振，提高細胞機械摩擦，并產(chǎn)生大量熱量，進而極大提高細胞破碎效率，有利于多糖的釋放。此外，超聲波產(chǎn)生的乳化和擊碎效應等也能加速多糖成分的擴散釋放并充分與溶劑混合，提高多糖提取率。周凌云等［8］采用該法提取大花紅景天多糖，具體工藝為：紅景天粉碎，石油醚回流提取2次，然后殘渣用80%的乙醇回流提取2次，每次1h；將預處理后粉末放入超聲波清洗器中，設定料液比1:15，超聲溫度65℃，超聲時間20min，過濾，提取液濃縮，乙醇沉淀、靜置，過濾；苯酚-硫酸法測得紅景天多糖的含量為15.48%。超聲波輔助法提取紅景天多糖具有提取率高、節(jié)能、省時、操作簡便等優(yōu)點，具有良好的發(fā)展前景。

2　紅景天多糖的主要生物活性

2.1抗氧化作用

郭輝娟［9］采用黃嘌呤-黃嘌呤氧化酶-魯米諾發(fā)光體系、抗壞血酸-CuSO4-酵母-H2O2系統(tǒng)及熒光法分別測定高山紅景天多糖對超氧陰離子、羥自由基、一氧化氮（NO）的清除作用，同時采用Fe2+誘發(fā)脂蛋白過不飽和脂肪酸過氧化體系評價其抗脂質過氧化作用；結果發(fā)現(xiàn)，高山紅景天多糖能有效清除超氧陰離子、羥自由基、NO及抑制脂質過氧化，是一種良好的天然抗氧化劑。張生明［4］研究發(fā)現(xiàn)，大花紅景天多糖具有較好的抗氧化能力，對超氧陰離子自由基和羥自由基均具有一定的消除作用。郭萌［10］研究發(fā)現(xiàn)，高山紅景天粗多糖和脫蛋白多糖均對羥基自由基和超氧陰離子有清除作用，且粗多糖的清除率高于脫蛋白多糖。

2.2抗輻射作用

隨著環(huán)境污染的日益嚴重，大氣污染也在日益加重。紫外線輻射可以對皮膚細胞造成強烈的氧化損傷。黃冰洋等［11］研究紅景天多糖對紫外線輻射損傷的大鼠中血清與肝組織中超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH），丙二醛（MDA）及抑制羥自由基能力的影響。結果發(fā)現(xiàn)，高劑量紅景天多糖能對紫外線輻射造成的損傷產(chǎn)生修復及防護效果。駱傳環(huán)等［12］研究發(fā)現(xiàn)，紅景天多糖對受8.5Gy照射的小鼠，在30d存活率上有23.3%-30%的提高；對受3.5Gy照射的小鼠，測定造血指標可發(fā)現(xiàn)其存在明顯的保護作用，可達到鹽酸朧胺水平。

2.3抗衰老作用

鄧勝國等［13］采用亞急性衰老小鼠模型，灌喂不同劑量大花紅景天多糖，發(fā)現(xiàn)其能使衰老模型小鼠神經(jīng)元數(shù)、脾臟及胸腺指數(shù)，肝組織、血清及腦組織中SOD活性均明顯提高，MDA含量均降低；且隨多糖劑量的增加，其抗衰老作用也相應提高。吳正平等［14］觀察了紅景天多糖對D-半乳糖所致亞急性衰老小鼠皮膚衰老程度的影響及其延緩皮膚衰老作用，發(fā)現(xiàn)紅景天多糖可明顯提高衰老小鼠皮膚中SOD活性以及成纖維細胞數(shù)目和羥脯氨酸含量，并使MDA含量降低，具有延緩皮膚衰老作用。王建杰等［15］應用流式細胞技術、放射免疫方法檢測高山紅景天多糖在老年小鼠免疫功能調節(jié)方面的作用機制，結果發(fā)現(xiàn)，高山紅景天多糖對老年小鼠T淋巴細胞亞群、外周血IL-2含量均有增強作用，能提高老年小鼠的免疫功能。

2.4抗腫瘤及免疫調節(jié)作用

T細胞及白介素-2（IL-2）都在機體自身的免疫調節(jié)方面具有重要的作用。羅文哲等［16］運用流式細胞技術、放射免疫和ELISA方法檢測紅景天多糖治療對老年小鼠免疫功能T淋巴細胞亞群，免疫球蛋白G（IgG）和外周血中白介素-2（IL-2）的影響，證明紅景天多糖能夠對老年細胞免疫功能低下有改善作用，使老年小鼠血清中IL-2和IgG含量提高，達到正常水平，增強細胞免疫和體液免疫。張紅旭等［17］利用四甲基偶氮唑鹽比色法和體外細胞培養(yǎng)計數(shù)法，檢測高山紅景天多糖對體外正常人T淋巴細胞活性及抑制體外人胃癌細胞增殖的作用；發(fā)現(xiàn)高山紅景天多糖顯著加速了正常人外周血T淋巴細胞的轉化和擴散，可作為免疫增強劑。

2.5抗疲勞作用

李冬青等［18］采用脈沖式電流直接刺激離體蟾蜍腓腸肌作為疲勞模型，觀察加入高山紅景天多糖溶液后前后肌肉收縮幅度、達最大收縮幅度所需時問以及肌肉收縮持續(xù)時間的變化；結果發(fā)現(xiàn)，當脈沖式電流刺激離體的蟾蜍腓腸肌時，紅景天多糖對其收縮性有顯著改善，可縮短肌肉收縮所耗時長，并在骨骼肌上發(fā)揮抗疲勞作用；其機制可能是通過清除自由基方式而達到抗疲勞效果。劉志偉等［19］采用不同劑量菱葉紅景天多糖對正常小鼠進行灌胃7d，進行負重游泳實驗；結果表明，實驗組小鼠持續(xù)游泳時間顯著延長，血清尿素氮（SUN）與血乳酸（BLA）顯著降低，菱葉紅景天多糖具有一定的抗疲勞作用。

2.6抗貧血與恢復造血功能作用

紅景天多糖可用檸檬酸三鈉-三氯化鐵法合成多糖鐵配合物，用于抗缺鐵性貧血研究。黃家錕等［20］通過上述實驗方法合成紅景天多糖鐵配合物，并采用紅景天多糖鐵抗缺鐵性貧血實驗，即向缺鐵性貧血小鼠灌胃不同劑量的紅景天多糖鐵20d；結果顯示，試驗組小鼠的血紅蛋白（Hb）、紅細胞（RBC），血清鐵（SI）含量均與模型組比較有顯著差異；在脾質量、脾臟指數(shù)、體質量作用方面，試驗組小鼠影響均大于模型組。紅景天多糖鐵有作為抗缺鐵性貧血補鐵劑的藥理價值。李靜等［21］利用輻射損傷和化學損傷造模方法建立骨髓抑制貧血模型小鼠；試驗發(fā)現(xiàn)，紅景天多糖能對進入細胞周期的G0/G1期骨髓細胞起促進作用，S期和G2/M期的細胞比例顯著提升，增值指數(shù)也有顯著提高；經(jīng)7d注射紅景天多糖的高劑量組，小鼠骨髓細胞數(shù)有明顯增加；紅景天多糖有使外周血象提高，促進骨髓造血細胞增值及骨髓造血功能恢復的作用。此外，試驗還發(fā)現(xiàn)，紅景天多糖對骨髓抑制小鼠凋亡蛋白表達和造血功能的恢復具有積極作用［22］，能影響Fas/FasL-caspase-3凋亡信號道路，抑制骨髓細胞凋亡，促進骨髓造血功能恢復的作用。。

2.7抗病毒作用

孫非等［23］就通過原代培養(yǎng)乳鼠心肌細胞，建立實驗性病毒性心肌炎模型的方法，研究感染柯薩奇B3病毒小鼠模型，發(fā)現(xiàn)高山紅景天多糖對感染SD大鼠心肌細胞內增殖的柯薩奇B3病毒（CVB3）具有一定的抑制作用。張勇等［24］也是采用CVB3病毒感染原代乳鼠心肌細胞，建立病毒性心肌炎細胞模型；研究發(fā)現(xiàn)，心肌細胞在經(jīng)CVB3感染培養(yǎng)2d后發(fā)生病變，3～5d細胞病變明顯增多；而添加高山紅景天多糖的心肌細胞存活率明顯提高，細胞病變減少；同時，高山紅景天多糖具有使培養(yǎng)液上清的病毒含量和VERO細胞繁殖率都下降的作用。戴建華等［25］利用四甲基偶氮唑鹽法檢測紅景天多糖對雞傳染性法氏囊病毒（IBDV）感染雞胚成纖維細胞（CEF）的抑制作用；發(fā)現(xiàn)紅景天多糖對IBDV的抑制率為80.3%，半數(shù)抑制濃度0.38 mg/mL，紅景天多糖具有體外抑制IBDV感染CEF活性的作用。

2.8對精子的保護及增殖作用

Cao等［26］研究表明，高山紅景天多糖在生殖系統(tǒng)保護方面具有積極作用，可作為牛精子的冷凍保護劑。席利萌等［27］利用Tris-卵黃為基礎稀釋液，配置冷凍稀釋液，并向其中添加不同濃度的紅景天多糖，冷凍-解凍后檢測發(fā)現(xiàn)，紅景天多糖能顯著提高冷凍-解凍后精子活率、質膜完整率、線粒體活率和GSH濃度，降低MDA含量，對精子具有良好的冷凍保護作用。張樹山等［28］研究同樣發(fā)現(xiàn)，高山紅景天多糖能明顯提高豬冷凍精子品質，并能為豬精子提供較好的抗氧化作用。余東東等［29］通過將濃度為不同的高山紅景天多糖加入以支持細胞為飼養(yǎng)層的精原干細胞（SSCs）培養(yǎng)液中，通過RT-PCR檢測標記基因法和堿性磷酸酶染色鑒定SSCs及MTT檢測紅景天多糖對SSCs增值作用；結果發(fā)現(xiàn)，高山紅景天多糖具有顯著促進小鼠SSCs體外增殖的作用。

3　結語

紅景天多糖高效提取方法是其規(guī)模化應用的關鍵一步。水提法是紅景天多糖提取的經(jīng)典方法，但提取時間長，效率低；堿提法由于堿液濃度過高會導致降低多糖提取率、增加生產(chǎn)成本而限制其使用。因此，使用微波輔助法、超聲波輔助法等新型提取技術是提取紅景天多糖發(fā)展的方向。紅景天多糖具有多種生物活性，但目前對其研究大多局限于功效的確定，相關的作用機制及構效關系研究為數(shù)不多；隨著對其功效研究越來越深入，新的生物活性及作用機制將不斷被發(fā)現(xiàn)，未來將會在分子層次上研究其活性及機制。

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責任編輯：建德鋒

中圖分類號：TQ281

文獻標識碼：A

收稿日期：2015-12-12

基金項目：吉林省教育廳“十二五”科學技術研究項目（吉教科合字【2014】第374號）

作者簡介：黃 娜（1994-），女，河北省滄縣人，吉林農業(yè)科技學院2012級食品科學與工程專業(yè)學生。

The Review about the Extraction Methods and Biological Activities of Polysaccharides from Rhodiola

HUANG Na1，LI Fenglin1，2
（1.Jilin Agricultural Science and Technology University School of Food Engineering，Jilin 132101；2.Brewing Technology Innovation Center of Jilin Province，Jilin 132101）

Abstract:Polysaccharide is one of the main active ingredient of Rhodiola，and the extraction method and biological activity of polysaccharides from Rhodiola have received much attention in recent years.In this paper，the advantages and disadvantages of water extraction methods，alkali extraction methods，microwave assisted method，ultrasonic assisted method are summarized.Meanwhile，biological activities of polysaccharides from Rhodiola，such as antioxidant，anti-radiation，anti-aging，anti-tumor and immune regulation，anti-fatigue，anti-anemia and the recovery of hematopoietic function，anti-virus，protection and proliferation of sperm also are summarized.The review will provide a theoretical basis for further scientific research and utilization of the polysaccharide from Rhodiola.

Key words:polysaccharides from Rhodiola；extraction methods；biological activities；review