鐵皮石斛多糖研究進(jìn)展

李智俊，何旭君，趙靜

（廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院，廣東廣州 510520）

鐵皮石斛多糖研究進(jìn)展

李智俊，何旭君，趙靜＊

（廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院，廣東廣州 510520）

努力發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)是全面落實(shí)新一輪綠化廣東大行動(dòng)的一個(gè)重要方面。鐵皮石斛（Dendrobium officinale）是林下種植藥材的一種合適的植物材料，它是蘭科、石斛屬植物，我國(guó)珍稀名貴中藥。石斛多糖是鐵皮石斛發(fā)揮藥效的主要成分，選育多糖含量高的石斛品種是利用鐵皮石斛發(fā)展林下林藥模式、提高林農(nóng)經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)重要方面。本文綜述了鐵皮石斛多糖的結(jié)構(gòu)、生理活性、含量、提取方法和應(yīng)用，為優(yōu)質(zhì)鐵皮石斛的選育提供理論依據(jù)，進(jìn)而為林下林藥模式的栽培提供優(yōu)質(zhì)植物材料。

鐵皮石斛；多糖；結(jié)構(gòu)；生理活性；提取方法

鐵皮石斛（Dendrobium officinale）是名貴的中藥材，具備多種藥理活性，與靈芝、人參和冬蟲(chóng)夏草等一起被列為上品中藥，有“藥中黃金”之美譽(yù)[1]。鐵皮石斛性微寒、味甘、有滋陰益胃、清熱生津、益智安神之功效[2]，可用于治療熱病傷津、口干煩渴、病后虛熱等多種病癥[3]。它所含的多糖是鐵皮石斛中的主要活性物質(zhì)，具有免疫調(diào)節(jié)和護(hù)肝作用[4]。它主要生長(zhǎng)于安徽西南部、浙江東部、福建西部、廣西西北部、四川、云南東南部一帶[5]。筆者分別結(jié)合鐵皮石斛多糖的結(jié)構(gòu)、生理活性、提取方法及應(yīng)用作一個(gè)綜述。

1 鐵皮石斛多糖

1.1 鐵皮石斛多糖的結(jié)構(gòu)

鐵皮石斛含有的化學(xué)成分主要為多糖、生物堿、氨基酸和微量元素等[6]，其中多糖含量相較其他石斛屬植物更高。多糖是生物體內(nèi)普遍存在的一類由單糖縮合形成糖苷鍵，并通過(guò)糖苷鍵以線性或分枝方式連接而成的重要有機(jī)高分子化合物[7]，是維持生命活動(dòng)的四大基礎(chǔ)物質(zhì)之一。根據(jù)單體組成的單一性，可分為均聚糖和雜多糖。

多糖的結(jié)構(gòu)如蛋白質(zhì)可分為4級(jí)，一般認(rèn)為多糖的活性與分子量、溶解度、黏度、初級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)，多糖分子量越大，則不利于體內(nèi)跨膜吸收從而發(fā)揮生物活性作用；分子量過(guò)小，則無(wú)法形成產(chǎn)生活性作用的聚合結(jié)構(gòu)[8]。再者，多糖發(fā)揮生物活性作用的前提條件是要先溶于水[9]，因?yàn)槎嗵侨苡谒纬扇芤翰疟阌谶M(jìn)行循環(huán)從而被吸收[10]。多糖分子間的氫鍵相互作用是影響多糖黏度的主要因素，同時(shí)多糖黏度還受多糖分子質(zhì)量大小的影響，還是臨床上藥效發(fā)揮的關(guān)鍵控制因素之一[8]。多糖黏度越大，在水中溶解度越小，則會(huì)影響在體內(nèi)的吸收和擴(kuò)散[11]。鐵皮石斛多糖屬于非淀粉類多糖，這種多糖不能被人類直接消化吸收，被稱為膳食多糖。鐵皮石斛多糖作為一種膳食多糖，雖然不能直接被人體消化吸收，但在人體的腸道內(nèi)存在大量的微生物，它們可以有效降解大分子的多糖物質(zhì)從而起到間接的消化吸收作用。張冠亞通過(guò)對(duì)鐵皮石斛多糖在體外模擬人體消化系統(tǒng)中的消化行為研究發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛多糖在模擬唾液中并沒(méi)有發(fā)生變化；在胃液和腸液中糖苷鍵發(fā)生斷裂，但沒(méi)有釋放出游離的單糖[12]。

1.2 鐵皮石斛多糖的生理活性

鐵皮石斛多糖的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，人們尚未完全得知鐵皮石斛所含各種多糖的具體空間結(jié)構(gòu)，但是研究證明，鐵皮石斛多糖的確具有各種生理活性，如抗氧化、抗疲勞、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫功能等活性。何穎等采用動(dòng)物負(fù)重游泳實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)抗疲勞生化指標(biāo)檢測(cè)鐵皮石斛多糖抗疲勞效果發(fā)現(xiàn)兩項(xiàng)研究都表明鐵皮石斛具有良好的抗疲勞效果[13]。張貝貝等研究表明鐵皮石斛多糖可通過(guò)抑制高糖誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞Bax的表達(dá)，增強(qiáng)Bcl-2的表達(dá)，從而抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，在一定程度上可防治糖尿病血管病變[14]。羅秋蓮研究發(fā)現(xiàn)，鐵皮石斛多糖CDOPA和CDOPB均具有較強(qiáng)的抗氧化能力，且其抗氧化活性與其多糖樣品濃度呈一定的劑量關(guān)系[15]。鮑素華等研究表明，不同相對(duì)分子質(zhì)量鐵皮石斛多糖均有抗氧化作用，且抗氧化能力與其相對(duì)分子質(zhì)量大小有關(guān)[16]。何鐵光等報(bào)道，鐵皮石斛多糖DCPP1a-1的三個(gè)劑量組50、150、250mg/kg對(duì)H22肝癌小鼠有不同程度的抑瘤作用，抑瘤率分別為28.6%、19.3%和15.7%[17]。

1.3 鐵皮石斛多糖的含量

鐵皮石斛多糖含量因產(chǎn)地、品種、生長(zhǎng)季節(jié)、生長(zhǎng)年限、不同部位等有所區(qū)別。欒潔等比較了不同來(lái)源的鐵皮石斛多糖含量，發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛原球莖（DPs）液體培養(yǎng)物的多糖含量與市售鐵皮楓斗相近，分別為15.42%和16.67%，鐵皮石斛原球莖固體培養(yǎng)物多糖含量相對(duì)較低，僅為11.57%[18]。顏美秋等比較了不同種植年限的鐵皮石斛多糖含量發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛多糖含量隨種植年限不同而變化，2年生＞3年生＞4年生，2～4年生鐵皮石斛隨種植年限増加，多糖含量減少[19]。毛靈芝，通過(guò)對(duì)鐵皮石斛品種進(jìn)行四個(gè)不同的遮陰條件（遮陰強(qiáng)度：A＞B＞C＞D）處理，比較了鐵皮石斛多糖含量的變化，發(fā)現(xiàn)鐵皮石解多糖含量在各遮陰下以秋季2年生莖含量最高，2年生莖中以B遮陰下的石解多糖含量最高，可達(dá)31.77%[20]，因此秋季可作為最佳采收季節(jié)，但也有報(bào)道指出鐵皮石斛采收以冬季為佳[21]。

1.4 鐵皮石斛多糖的應(yīng)用

鐵皮石斛多糖因其所具備的生理功效，被廣泛應(yīng)用在多種藥物的開(kāi)發(fā)中。浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司公開(kāi)了一種鐵皮石斛多糖在卷煙中的應(yīng)用，加入了提取的鐵皮石斛多糖的卷煙，燃吸時(shí)煙氣形態(tài)圓潤(rùn)，細(xì)膩柔和度有增加，干燥感下降，香氣量增加；簡(jiǎn)素平將鐵皮石斛多糖應(yīng)用到酸乳中，研制了一款具有保健功能的酸奶[28]；浙江森宇實(shí)業(yè)有限公司開(kāi)發(fā)了一種鐵皮石斛牙膏；郝梅梅粗步研制了一種包含鐵皮石斛多糖在內(nèi)的鐵皮石斛口服液[29]；寧波易中禾生物技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)了一種含鐵皮石斛多糖微球的無(wú)糖口香糖；劉平安[30]等通過(guò)優(yōu)化鐵皮石斛多糖提取、純化工藝，研發(fā)了一種滴眼液配制工藝。將多糖添加到化妝品中，制成“綠色化妝品”，具有保濕、刺激表皮生長(zhǎng)和更新作用。

2 鐵皮石斛多糖的提取

2.1 超聲提取法

超聲提取法的原理是利用超聲波的空化效應(yīng)和震動(dòng)原理將細(xì)胞壁破壞[22]，同時(shí)空化效應(yīng)增強(qiáng)溶劑穿透力，提高活性成分溶出速度和溶出次數(shù)[23]。但是超聲波可能會(huì)引起生物大分子結(jié)構(gòu)的損傷。影響超聲波提取效率的因素主要有超聲溫度、超聲時(shí)間、固液比、超聲頻率。葉余原[24]研究了超聲波提取鐵皮石斛多糖的工藝，確定了超聲波提取鐵皮石斛多糖的最佳工藝為1∶30的料液比，50℃超聲水浴，45kHz超聲頻率，提取1.5h，在此條件下鐵皮石斛多糖的平均提取得率為15.3%，高于同等條件下常規(guī)水提工藝多糖的平均得率10.2%。

2.2 酶解提取法

酶解提取法是指利用酶促反應(yīng)，加速植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的破壞，從而有利于有效成分從細(xì)胞中釋放出來(lái)，縮短提取時(shí)間，同時(shí)酶促反應(yīng)是在較溫和的條件下進(jìn)行，可以有效降低生物活性物質(zhì)的失活率。張利[25]等確定酶解提取鐵皮石斛多糖的最佳工藝為纖維素酶用量0.5%，酶解時(shí)間1.5h，酶解溫度50℃，酶解pH值5.0。在此條件下，石斛多糖收率達(dá)到19%以上。

2.3 微波提取法

微波提取法是指利用微波作用加快分子的運(yùn)動(dòng)速率，也使分子間的碰撞頻率增多，使分子達(dá)到活化狀態(tài)，細(xì)胞壁和細(xì)胞膜破裂，胞內(nèi)的有效成分流出，從而達(dá)到提取的效果[22]。尚喜雨[26]等通過(guò)正交試驗(yàn)確定了鐵皮石斛多糖提取的優(yōu)化條件為：微波功率400W，pH值8，微波作用時(shí)間6min；固液比1∶50，在此條件下多糖提取率為17.48%。

2.4 閃式提取法

閃式提取是一種較新的提取方法，屬于細(xì)胞破碎提取法[27]。蔡興[27]等利用響應(yīng)面分析法優(yōu)化了閃式提取工藝后與熱水浸提法和超聲提取法進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)三種方法的得率相差不大，但在提取時(shí)間上閃式提取法具有明顯優(yōu)勢(shì)，是超聲提取法的1/60和熱水浸提法的1/80。

3 結(jié)語(yǔ)

鐵皮石斛自古就被譽(yù)為“藥中黃金”，位于中華“九大仙草”之首，在民間享有很高的聲譽(yù)。近年來(lái)，隨著人們生活水平越來(lái)越高，對(duì)保健養(yǎng)生愈加重視，因此關(guān)于鐵皮石斛的栽培與科學(xué)研究也大量增加。目前，人們對(duì)鐵皮石斛重要的有效成分多糖已經(jīng)開(kāi)展了大量研究，了解了多糖含量在品種間、不同產(chǎn)地、不同生長(zhǎng)年限、不同季節(jié)、不同栽培方式、不同部位之間的差異，但是仍然有大量的種質(zhì)資源有待挖掘和整理。研究人員對(duì)于多糖的結(jié)構(gòu)分析也越來(lái)越明晰，并且初步了解了多糖在體內(nèi)消化吸收的方式。另外，研究人員對(duì)多糖提取技術(shù)進(jìn)行了不斷探索，能獲得相對(duì)較高的產(chǎn)率?，F(xiàn)代研究表明，鐵皮石斛多糖具有抗氧化、增加免疫、抗疲勞、抗腫瘤等生理活性，但是研究結(jié)果局限于試驗(yàn)階段，并沒(méi)有直接的臨床證據(jù)，因此這方面還有待進(jìn)一步研究。隨著鐵皮石斛在林下種植方面的作用日益突顯，選育優(yōu)質(zhì)的鐵皮石斛種質(zhì)顯得迫在眉及，鐵皮石斛多糖的研究也日益重要。

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Research Advances in Polysaccharides of Dendrobium officinale

Li Zhi-jun,He Xu-jun,Zhao Jing*
（Guangdong Eco-Engineering Polytechnic,Guangdong Guangzhou 510520）

Striving to develop agroforestry is an important aspect of the full im plementation of a new round of afforestating Guangdong.Dendrobium officinale is a kind of suitable plant material of cultivating under-forest herbs,it is a precious traditional Chinese herbal medicine which belongs to Dendrobium species,Orchidaceae.Dendrobium polysaccharides is the main component of D.officinale to play medicine effect.Breeding D.officinale varieties with high polysaccharide content is significant for developing forest-herb mode well and improving the economic benefit of agriculture and forest.This paper reviewed the structure,physiological activity,content,extraction methods and applications of polysaccharides,to provide theoretical basis for the breeding of high quality of D.officinale,thus providing high quality plant material for the mode of cultivating forest-herb.

D.officinale;Polysaccharides;Structure;Physiological activity;Extraction method

S567.239 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

2096-0387（2017）06-0091-04

廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目“鐵皮石斛選育與仿野生高效栽培關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用示范”（2016KJCX037）。

李智俊（1989—），女，湖南邵陽(yáng)人，碩士，助講，研究方向：生物技術(shù)研究與教學(xué)。

趙靜（1977—），女，貴州思南人，博士，教授，研究方向：生物技術(shù)、林下經(jīng)濟(jì)、植物營(yíng)養(yǎng)遺傳研究與教學(xué)。