白芨多糖提取工藝的研究進(jìn)展及其在食品中的應(yīng)用

◎ 商 晉

（陜西中醫(yī)藥大學(xué)，陜西 咸陽(yáng) 712046）

白芨為多年生草本植物，是溫帶地生蘭科植物中最具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的類群之一，不僅具有較高的觀賞價(jià)值，亦是我國(guó)常用的一種中藥材，藥用歷史已有上千年。中藥白芨是白芨的干燥塊莖。研究證明，白芨屬的幾個(gè)種均具有藥用價(jià)值，但目前我國(guó)藥典收載的僅一種，即白芨[Bletilla striata (Thunb.) Reichb.f.]。發(fā)揮藥效的主要成分為白芨膠質(zhì)[1-3]。研究證實(shí)，白芨膠質(zhì)主要成分為大分子雜多糖，由葡萄糖和甘露糖按照一定比例以β-糖苷鍵聚合而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有抑菌[4]、促進(jìn)創(chuàng)面愈合[5]、抗腫瘤[6]、調(diào)節(jié)抗氧化能力、免疫調(diào)節(jié)[7]、止血[8]等生物學(xué)活性，作為一種廉價(jià)易得的天然高分子材料，在醫(yī)藥、化妝品領(lǐng)域有較廣泛的應(yīng)用。由于白芨多糖口服毒性較小[9]，對(duì)皮膚無(wú)刺激無(wú)變態(tài)反應(yīng)[10]，因而在食品領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力。本文從白芨粗多糖的提取工藝、精制工藝、白芨在食品中的應(yīng)用3方面進(jìn)行綜述。

1 白芨粗多糖的提取工藝

1.1 水提-醇沉法

水提-醇沉法是多糖提取常用的方法，操作比較簡(jiǎn)單。首先將白芨飲片粉碎、過(guò)篩后，置50 ℃烘箱中干燥，加入蒸餾水?dāng)嚢杈鶆蚝蠓胖眠^(guò)夜。次日加水并60 ℃水浴攪拌提取后，將濾液60 ℃下減壓濃縮至黏稠，此時(shí)加入乙醇，靜置過(guò)夜。過(guò)濾收集沉淀，并將沉淀溶于少量蒸餾水中即得白芨粗多糖。經(jīng)測(cè)定，此法的白芨粗多糖提取率為34.70%[11]。

1.2 醇提法

白芨塊莖粉碎，過(guò)篩，加入2倍質(zhì)量體積的80%乙醇浸泡4 h，瀝干乙醇后，加入原料質(zhì)量的20倍去離子水進(jìn)行提取，溫度60 ℃，攪拌浸提4 h，過(guò)濾，濾液離心后取上清液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至原體積的1/3，加入95%乙醇，4 ℃靜置沉淀8 h，過(guò)濾、洗滌的白芨粗多糖。實(shí)驗(yàn)測(cè)定，本法得到的白芨多糖純度為74.0%，遠(yuǎn)高于直接水提-醇沉工藝。但是，提取物中可能有殘余溶劑，與水提-醇沉法相比，成本較高[12]。

1.3 逆流提取法

逆流提取法適合規(guī)模化的白芨多糖提取。單罐容量500 L，每批投料30 kg，因白芨多糖黏度較大，推動(dòng)溶液流動(dòng)需要較大能量，故水、能源的消耗較大。稱取白芨粉，加一定體積的水，60 ℃水逆流提取。提取液過(guò)濾，取上清液，真空濃縮，加90%乙醇沉淀，經(jīng)多次洗滌后真空干燥，得多糖粗品。通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)的優(yōu)化，在最優(yōu)制備工藝即料液比1∶14、提取時(shí)間3 h、提取溫度60 ℃下，通過(guò)此法制得的白芨多糖取得率可達(dá)90.5%。

在實(shí)驗(yàn)室研究中，逆流提取也可通過(guò)小型回流裝置實(shí)現(xiàn)。稱取一定量的白芨干粉，分別以蒸餾水、草酸為提取劑，一定溫度下水浴回流4 h，抽提液離心取上清，70 ℃真空濃縮之后，加入3倍體積的95%乙醇，4 ℃靜置過(guò)夜，抽濾收集沉淀，冷凍干燥，得粗多糖。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，熱水處理提取白芨粗多糖，多糖的提取率超過(guò)40%，純度高于30%。用草酸溶液提取，盡管粗多糖提取率高于60%，但多糖含量卻低于20%，這是由于酸對(duì)多糖有一定的分解作用[13-14]。

1.4 堿水提法

白芨多糖本身黏度較大，在堿性環(huán)境中黏度會(huì)進(jìn)一步提高，因而此法應(yīng)用并不多。具體操作方法為首先制備氫氧化鈉溶液（pH=10）。稱取白芨粉，加20倍量體積的氫氧化鈉溶液，80 ℃浸提4 h。提取液濾過(guò)之后取上清，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至稠膏狀，加95%乙醇沉淀，抽濾，55 ℃真空干燥，得粗多糖。此法制得的粗多糖中的多糖含量為70.2%[15]。

1.5 超聲波法

超聲波是一種高頻率高能量的機(jī)械波，可造成植物細(xì)胞的破裂，超聲波處理有利于細(xì)胞內(nèi)成分的有效溶出，與傳統(tǒng)浸提方法相比具有高效、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，利用超聲波提取白芨多糖受到部分研究者的關(guān)注。通常先對(duì)白芨粉先進(jìn)行脫脂處理。稱取白芨粉末，石油醚（沸程60～90 ℃）脫脂后，于三角燒瓶中加蒸餾水適量攪拌均勻，進(jìn)行超聲提取（超聲頻率20 kHz）、離心上清液濃縮到黏稠狀，冷卻后加95%乙醇，邊加邊緩慢攪拌，使含醇量達(dá)80%，即析出大量白色絮狀沉淀，4 ℃靜置過(guò)夜，離心，將沉淀物加95%乙醇攪拌，靜置，使之充分脫水，離心，揮干即得白芨粗多糖。研究發(fā)現(xiàn)，最佳制備工藝為超聲時(shí)間50 min、超聲溫度60 ℃、超聲波功率400 W、液固比（mL/g）50∶1，白芨多糖得率為（26.023±0.076）%[16-18]。

蔡錦源等[18]在前人研究基礎(chǔ)上引入了微波工藝，對(duì)白芨多糖的超聲提取工藝進(jìn)行改良。稱取一定量白芨粉末，脫脂脫色（石油醚脫脂為2倍體積回流提取2 h，脫色為2倍體積80%乙醇，常溫浸泡3 h后干燥）后粉碎過(guò)篩。超聲-微波協(xié)同提取（超聲功率為50 W）后的溶液過(guò)濾，濾液經(jīng)濃縮、醇沉（加4倍體積的95%乙醇）、離心（3 000 r/min，20 min）后，得粗多糖。此法制備的白芨多糖得率可達(dá)（6.98±0.19）%。超聲-微波協(xié)同提取的相互作用方式研究表明，超聲-微波協(xié)同提取優(yōu)于各自的單獨(dú)提取，具有優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、相互協(xié)同的作用。

1.6 酶解法

傳統(tǒng)水提-醇沉法、堿水提法得到的白芨粗多糖往往色澤偏黃，而酶解法在有效提高得率、利于除雜的同時(shí)并不會(huì)引起多糖色澤以及天然產(chǎn)物化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化。韓丹等[15]利用纖維素酶提取白芨多糖，具體操作為稱取纖維素酶并溶于少量水中，40 ℃活化。稱取白芨粉末，加1倍體積水浸泡30 min，將浸泡好的白芨及活化好的酶同時(shí)倒入磷酸鹽緩沖液（pH=5）中，50 ℃酶解。然后加20倍量體積水，在80 ℃下浸提，提取液經(jīng)濾過(guò)、濃縮后，加95%乙醇沉淀，抽濾，真空干燥，得粗多糖。研究表明，此法制備的白芨粗多糖中多糖含量約為42.9%。為了進(jìn)一步提高多糖的得率和純度，吳威等[19]采用酸性蛋白酶、果膠酶和纖維素酶相繼對(duì)白芨塊莖中的天然成分進(jìn)行酶解提取，發(fā)現(xiàn)與水提、醇提方法相比，水溶性成分提取率提高了。

2 白芨多糖的精制工藝

提取得到的白芨粗多糖制品純度一般低于80%，色澤略黃并帶有藥味，作為添加劑或應(yīng)用于醫(yī)藥材料往往需要進(jìn)一步精制。精制的目的在于進(jìn)一步去除多糖中的雜質(zhì)——蛋白質(zhì)。

2.1 三氯乙酸法（TCA法）

白芨粗多糖中加10%的三氯乙酸，將pH調(diào)至3.0，攪拌均勻后放置過(guò)夜，次日離心，取上清液透析，然后干燥。除蛋白前后白芨多糖的平均得率分別為（34.70±1.10）%、（28.20±0.50）%。此法除蛋白效果明顯，多糖損失較少[11]。

2.2 Sevage法

Sevage法是常用的一種除去游離蛋白的方法，操作比較簡(jiǎn)單。白芨粗多糖溶液中加入Sevage試劑（氯仿-正丁醇=4∶1），劇烈震蕩，離心，分取水層[20]，干燥，即得白芨多糖。此法容易造成多糖的損失，與糖結(jié)合緊密的糖蛋白很難用此法去除。

2.3 酶法精制

孔俊豪等[12]考察了中性蛋白酶、糜胰蛋白酶、Amano蛋白酶A、木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶對(duì)白芨粗多糖的精制效果?；舅鈼l件設(shè)定為白芨粗多糖濃度2%，蛋白酶加入量5 mg/g底物，水解時(shí)間180 min，水解體系pH、水解溫度依酶活發(fā)揮的最適條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。酶解完成后在水解液中加入3倍體積的95%乙醇，于4 ℃冰箱靜置沉淀8 h，過(guò)濾，并用75%乙醇洗滌沉淀，沉淀干燥后測(cè)定發(fā)現(xiàn)，得到的白芨多糖純度高達(dá)91.2%，5種酶中木瓜蛋白酶的精制效果最好。

2.4 堿液精制

白芨粗多糖制成溶液，經(jīng)LSA-21柱分離，收集液用pH 8.5的碳酸銨除去鈣離子，過(guò)濾后鹽酸脫蛋白，再次過(guò)濾后加入0.5%的活性炭進(jìn)行脫色。第3次過(guò)濾，濾液用4倍量的乙醇沉淀3次，真空干燥，研磨得白色松散狀粉末。結(jié)果顯示，此法精制后多糖含量提高到81.37%[21]。

3 白芨多糖在食品領(lǐng)域的應(yīng)用

白芨毒性很小，作為一種天然成分應(yīng)用于食品領(lǐng)域具有較高的安全性。白芨多糖具有較高的黏度，可作為食品配料或添加劑使用。陳寶和[22]在其專利中指出，白芨可用來(lái)釀酒，也可燉湯做藥膳，香味獨(dú)特，有較強(qiáng)的可食性。為了解決新鮮芒果貯藏和運(yùn)輸困難的問(wèn)題，李曉璐等[23]利用白芨制備了復(fù)合保鮮液，涂于芒果表面，發(fā)現(xiàn)能有效延緩芒果的失重、轉(zhuǎn)黃、腐爛，降低芒果呼吸強(qiáng)度，抑制可滴定酸、維生素C、可溶性總固形物含量的下降，保持果實(shí)的良好品質(zhì)，延長(zhǎng)果實(shí)的貯藏壽命。利用丹皮酚和白芨多糖制備成包合物用于葡萄的保鮮，能有效保持貯果的好果率和降低貯果的失重率，較大程度上維護(hù)貯果細(xì)胞中超氧物歧化酶的活性，并且白芨多糖包合物在貯果表面可形成保護(hù)性薄膜[24]。白芨多糖制成溶液可以作為櫻桃番茄的涂膜保鮮劑。研究發(fā)現(xiàn)，白芨多糖涂膜能抑制番茄體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，降低失重率和呼吸強(qiáng)度，延緩果實(shí)的衰老過(guò)程[25]。白芨多糖為多羥基天然大分子，具有一定的極性，可以添加到油脂當(dāng)中作為穩(wěn)定劑。研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用于花椒油中，白芨多糖與精油微滴表面能夠以范德華力的形式相互結(jié)合，在微滴表面形成良好的親水膠體膜，防止微滴之間的聚合，從而增強(qiáng)體系的乳化能力和穩(wěn)定性，并提高產(chǎn)品的表觀稠度和口味的厚重感[26]。

4 結(jié)語(yǔ)

白芨多糖具有顯著的生物活性、較好的生物相容性、較低的毒性，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域。盡管對(duì)于白芨多糖應(yīng)用的研究近年來(lái)逐漸得到重視，但仍然有亟待進(jìn)行探索的問(wèn)題，如白芨多糖的安全限量、白芨多糖結(jié)構(gòu)的闡明、白芨揮發(fā)性成分的鑒別以及去除、白芨多糖作為食品輔料的應(yīng)用，等等。作為一種具有應(yīng)用潛力的多糖，值得更多科研工作者的關(guān)注，通過(guò)多角度的探索使其在食品領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。

[1]甘肅省新醫(yī)藥研究所.中藥學(xué)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，1982.

[2]陸春芳.中藥材白及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究[D].蘇州：蘇州大學(xué)，2014.

[3]芮海云，吳國(guó)榮，陳景耀，等.白芨中性雜多糖的分離純化與結(jié)構(gòu)分析[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（1）：30-33.

[4]王 雷，賀燕麗，王 紅，等.白及多糖膠抑菌效果與在嵌頓疝手術(shù)中作用的探討[J].內(nèi)蒙古中醫(yī)藥，2016，5（35）：144-145.

[5]俞林花，聶緒強(qiáng)，潘會(huì)君，等.白及多糖對(duì)糖尿病潰瘍創(chuàng)面愈合的作用研究[J].2011，11（36）：1487-1491.

[6]羅仕華，鄭傳勝，黎維勇，等.白及多糖體外抗腫瘤實(shí)驗(yàn)研究[J].中成藥，2014，1（36）：165-168.

[7]李浩宇，史珍珍，舒立峰，等.白及多糖抗矽肺大鼠肺纖維化活性研究[J].中藥材，2016，7（39）：1638-1642，

[8]鐘贛生.中藥學(xué)[M].北京：中國(guó)中醫(yī)藥出版社，2012.

[9]悅隨士，田河林，李麗鳴，等.白及甘露聚糖的毒性研究[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志，2003（1）：63-64.

[10]劉文江，李鳳雙，程桂香.白及膠的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及毒理研究[J].中成藥，1992（6）：18-19.

[11]韓 欣，王文蘋，隋 宏，等.白芨多糖的提取與除蛋白研究[J].寧夏醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，5（35）：536-538.

[12]孔俊豪，史勁松，孫達(dá)峰，等.白芨多糖的酶法精制工藝條件研究[J].食品科學(xué)，2009，14（30）：52-56.

[13]孫達(dá)峰，史勁松，張衛(wèi)明，等.白芨多糖的連續(xù)逆流提取的工藝研究[J].中國(guó)野生植物資源，2006（5）：34-35，43.

[14]芮海云，吳國(guó)榮，張衛(wèi)明，等.白芨粗多糖提取方法的比較研究[J].2001，20（1）：14-16.

[15]韓 丹，王艷萍，畢亞靜，等.白芨多糖提取方法的優(yōu)選及其理化性質(zhì)研究[J].藥學(xué)實(shí)踐雜志，2013，1（31）：35-37.

[16]王 芳，李 東.白芨多糖的超聲提取條件優(yōu)選[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2013，16（12）：106-107.

[17]何曉梅，谷仿麗，黃仁術(shù)，等.白及多糖超聲波輔助提取工藝優(yōu)化及體外抗氧化活性[J].皖西學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，2（33）：1-5.

[18]蔡錦源，熊建文，黃燕芬，等.白及多糖的超聲-微波協(xié)同提取工藝及其抗氧化活性研究[J].食品工業(yè)科技，2016，22（37）：274-278，284.

[19]吳 威，趙天明，張 振，等.白芨中天然化合物的酶解法提取[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（17）：175-178.

[20]齊慧玲，魏紹云，王繼倫，等.Sevag法去除白及多糖中蛋白的研究[J].天津化工，2000（3）：20-21.

[21]張 寒，郝保華，徐花榮，等.白及多糖的提取工藝的研究[J].陜西中醫(yī)，2007，28（2）：223-225.

[22]陳寶和.可食性白芨制品及制法，中國(guó)：200410079529.3[P].2004-10-25.

[23]李曉璐，王 瓊，趙 斌，等.白及膠復(fù)合保鮮液對(duì)芒果的保鮮作用研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（13）：7726-7728.

[24]王如平，吳 婷，張衛(wèi)明，等.丹皮酚及其白芨多糖包合物對(duì)葡萄保鮮作用的比較研究[J].食品科學(xué)，2008，29（11）：645-648.

[25]何海玲，顧龔平，張衛(wèi)明.白芨多糖膠涂膜保鮮櫻桃番茄的研究[J].食品科學(xué)，2007，28（4）：336-340.

[26]史勁松，孫達(dá)峰，張衛(wèi)明，等.白芨多糖膠對(duì)花椒精油乳液穩(wěn)定性研究[J].中國(guó)調(diào)味品，2008，33（7）：77-80.