紅棗多糖提取及開(kāi)發(fā)利用

余洋洋，徐玉娟，吳繼軍，溫 靖，唐道邦，余元善，鄒 波

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510610；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東廣州 510462）

紅棗為鼠李科植物棗（Zizyphus jujuba Mill.）的成熟果實(shí)，原產(chǎn)于我國(guó)，已有4 000多年栽培歷史，且分布廣、品種多。在我國(guó)紅棗栽培面積約200×104hm2，總產(chǎn)量超過(guò)600×104t[1]，主要分布在西北地區(qū)（新疆、甘肅）、黃河流域地區(qū)（寧夏、陜西、山西）和東部地區(qū)（山東、河北、河南）。紅棗屬于藥食同源，含有豐富的黃酮、酚酸、糖類、三萜類、核苷酸、胡蘿卜素、B族維生素，以及維C和維P，以及鈣、磷、鐵和環(huán)磷酸腺苷等營(yíng)養(yǎng)成分[1-2]，具有健脾定神、化瘀活血、消炎鎮(zhèn)痛的功效，具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、保健價(jià)值和藥用價(jià)值[3-4]。其中，紅棗多糖是從紅棗中提取出來(lái)的混合多糖的總稱，是紅棗中的主要功能營(yíng)養(yǎng)成分，糖含量占紅棗果肉的80%以上，包括中性多糖（JDP-N） 和酸性多糖（JDP-A），由多種單糖組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多為水溶性化合物，具有清除人體內(nèi)氧自由基、抗衰老、增強(qiáng)有機(jī)體免疫力、抗癌、抗艾滋病等生理活性。

紅棗多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有重要的生理保健功能和生物活性，是國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)，但大多是關(guān)于紅棗多糖的結(jié)構(gòu)、生物活性方面的研究，關(guān)于紅棗多糖應(yīng)用方面的研究較少；紅棗多糖采用不同的提取純化方法進(jìn)行分離，具有不同物理化學(xué)性質(zhì)和生物活性的結(jié)構(gòu)多樣的生物大分子。通過(guò)綜述紅棗多糖的提取及純化方法、紅棗多糖的生物活性、紅棗多糖的應(yīng)用，為紅棗多糖的進(jìn)一步研究提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

1 紅棗多糖的提取方法

紅棗多糖是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分，提取的基本方法包括打破外層的細(xì)胞壁，從內(nèi)層中提取條件不改變紅棗多糖的結(jié)構(gòu)。目前，國(guó)內(nèi)外報(bào)道的關(guān)于紅棗多糖的提取方法有多種，包括水提法、堿提法、酶提法、微波輔助提取法、超聲波輔助提取法等[5]，主要是利用了多糖及其復(fù)合物在水或稀堿、稀酸、稀鹽溶液中的溶解性質(zhì)進(jìn)行提取。首先，將紅棗干燥、打粉、過(guò)篩，然后浸提，濾液真空濃縮后用乙醇沉淀，沉淀物脫蛋白、脫脂后冷凍干燥，即為提取得到的粗多糖。不同的提取方法對(duì)紅棗多糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有重要影響。

1.1 水提法

紅棗多糖多為水溶性多糖，因此，水提法為多糖提取較為常用的方法，不僅減少了有機(jī)溶劑的使用，而且安全易實(shí)現(xiàn)，不改變紅棗多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)，維持其理化性質(zhì)，但是長(zhǎng)時(shí)間高溫水提法的能耗大、效率低。Cui G等人[6]采用響應(yīng)面設(shè)計(jì)，對(duì)紅棗多糖的水提法工藝優(yōu)化。結(jié)果表明，液料比1∶33，提取溫度90℃，萃取時(shí)間3 h，紅棗多糖的得率為6.47%±0.26%。

1.2 超聲輔助法

超聲輔助提取法是利用超聲波產(chǎn)生高速、強(qiáng)烈的空化效應(yīng)和攪拌作用，增加穿透力，縮短提取時(shí)間，提高提取率。與熱水浸提相比，超聲輔助水萃取在細(xì)胞壁的機(jī)械作用上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可獲得性和提取性增加，而且得到的多糖成分不被破壞，具有良好的應(yīng)用前景[7]。超聲提取的溫度、功率、料液比對(duì)最終的產(chǎn)品得率、性質(zhì)都有影響。楊海濤等人[8]對(duì)超聲輔助浸提紅棗中多糖工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，提取溫度60℃，料液比1∶30（g∶mL），提取時(shí)間20 min，超聲功率320 W，pH值6緩沖溶液時(shí)，紅棗多糖的提取率為36.85%。

1.3 微波輔助法

樣品及溶劑中的偶極分子在高頻微波能的作用下，產(chǎn)生偶極渦流、離子傳導(dǎo)和高頻率摩擦，以及分子旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的弱氫鍵破裂、離子遷移等加速了溶劑分子對(duì)樣品基體的滲透，從而提高萃取速率。白艷林[9]以山西紅棗為原料，對(duì)微波輔助法提取紅棗多糖的條件進(jìn)行優(yōu)化，得出提取紅棗多糖的最佳工藝條件為提取時(shí)間5.5 min，微波功率830 W，料液比1∶37，提取次數(shù)3次，多糖的提取率為6.78%。

1.4 堿提法

對(duì)分子質(zhì)量較大、含有糖醛酸的多糖和酸性多糖在熱水中溶解度較小，而采用堿水提取效率較高，焦中高等人[10]采用氫氧化鈉溶液進(jìn)一步提取其中的多糖物質(zhì)，獲得堿提紅棗多糖，并與熱水浸提紅棗多糖進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，與水提紅棗多糖相比，堿提紅棗多糖在低濃度時(shí)對(duì)超氧陰離子自由基的清除作用顯著提高，對(duì)-葡萄糖苷酶活性的半抑制劑量降低99%以上。

1.5 酶提法

酶提法常用酶有胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和復(fù)合酶提取[11]。蛋白酶水解蛋白將其分成糖蛋白的游離和蛋白聚糖，降低了與多糖的結(jié)合力，促進(jìn)多糖浸出。該方法具有條件溫和、易除雜質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，但是酶的生產(chǎn)成本高、性能不穩(wěn)定，限制了其在工業(yè)中的應(yīng)用。石勇等人[12]以紅棗為材料，對(duì)酶法提取紅棗多糖的條件進(jìn)行了優(yōu)化，最佳條件為復(fù)合酶添加量1.0 g/100 g，提取溫度48℃，pH值5.2，提取時(shí)間2.2 h，此時(shí)紅棗多糖的提取率最高，為4.61 g/100 g。

2 紅棗多糖的純化

2.1 脫色

目前，在紅棗多糖純化過(guò)程中應(yīng)用的主要脫色技術(shù)有活性炭脫色、雙氧水脫色、大孔樹脂法?；钚蕴棵撋抢没钚蕴慷嗫捉Y(jié)構(gòu)對(duì)色素物質(zhì)的吸附作用；雙氧水脫色是利用雙氧水的氧化性與發(fā)色基團(tuán)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，破壞發(fā)色官能團(tuán)，從而達(dá)到脫色的目的；大孔樹脂是目前新興的一種高分子分離材料，大多沒(méi)有極性，主要作用是利用吸附作用脫除有機(jī)色素。

2.2 脫蛋白

提取后的紅棗多糖通常為復(fù)合物，含有小分子蛋白質(zhì)、有機(jī)物等一些雜質(zhì)，還有大量的低聚糖、單糖、色素等小分子雜質(zhì)，可以通過(guò)透析和超濾等方法除去。然而提取液中的蛋白質(zhì)會(huì)在一定的條件下發(fā)生變性（例如加入有機(jī)試劑能使其沉淀），利用其特點(diǎn)可以除去多糖中的蛋白質(zhì)。常見(jiàn)的脫蛋白方法有三氯乙酸（TCA） 法、Sevag法和酶法[13]。吳海玥[14]分別用Sevag法、三氯乙酸法、酶法與Sevag法聯(lián)用對(duì)水提乙醇沉淀的紅棗粗多糖進(jìn)行脫蛋白質(zhì)。結(jié)果顯示，乙醇體積分?jǐn)?shù)達(dá)80%時(shí)，可沉淀出絕大多數(shù)紅棗多糖，以60%和70%醇體積分?jǐn)?shù)沉淀出的多糖在多糖總量中所占比例最高；酶法與Sevag法聯(lián)用可脫去91.7%的蛋白質(zhì)，且多糖損失少；脫蛋白質(zhì)的最佳方法是酶法與Sevag法聯(lián)用。有研究發(fā)現(xiàn)Sevag法的脫蛋白率很高，但試劑有毒，限制了其在食品、醫(yī)藥等方面的應(yīng)用，TCA法處理后的多糖的復(fù)溶性明顯減弱?？v偉等人[15]用超濾技術(shù)對(duì)紅棗多糖提取液進(jìn)行處理，結(jié)果表明，超濾純化紅棗多糖的適宜工藝條件為操作壓力0.12 MPa，溫度32℃，pH值6.5，在此條件下，膜通量達(dá)到16.4 mL/(m2·s)。超濾工藝簡(jiǎn)單、有效,可用于紅棗多糖的純化中。

3 紅棗多糖的生物活性

3.1 抗氧化性

Wang D等人[13]從紅棗中分離得到紅棗多糖，研究了抗氧化活性及其對(duì)肝臟的保護(hù)作用。結(jié)果表明，紅棗多糖能顯著升高丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶（AST）、乳酸脫氫酶（LDH） 活性，降低丙二醛（MDA）水平。Li J等人[16]從紅棗中分離得到4種水溶性多糖（ZSP1b，ZSP2，ZSP3c，ZSP4b），分別研究了超氧陰離子、2,2-二苯基-苦乙基肼（DPPH）、羥自由基清除活性和還原能力。結(jié)果表明，與不含糖醛酸的ZSP3c和ZSP4b相比，含糖醛酸較多的ZSP3c和ZSP4b具有更強(qiáng)的自由基清除活性。Chang S C等人[17]采用水提法從紅棗中提取多糖，并通過(guò)乙醇沉淀、脫蛋白、透析和分餾，得到1種中性多糖和3種酸性多糖（ZJPa1，ZJPa2，ZJPa3）。酸性多糖對(duì)亞鐵離子的螯合效果更為明顯。

3.2 降血糖

紅棗多糖具有降血糖的功能。謝雨彤等人[18]探究紅棗多糖對(duì)鏈脲佐菌素（Streptozotocin，STZ） 誘導(dǎo)的糖尿病小鼠的降血糖作用。結(jié)果表明，紅棗多糖可以降低糖尿病小鼠血糖、血脂，促進(jìn)血清胰島素分泌，提高抗氧化水平及有效保護(hù)肝臟、胰腺等組織結(jié)構(gòu)。Ji X等人[19]從紅棗中分離出一種中性多糖（PZMP1），通過(guò)功能性檢驗(yàn)，表明PZMP1是具有降血脂活性，是一種天然的降血脂劑。

3.3 免疫調(diào)節(jié)

紅棗多糖能夠促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖，提高機(jī)體免疫力。Zou M等人[20]從紅棗中提取純化的2種酸性多糖HP1和HP2，并進(jìn)行了體內(nèi)免疫調(diào)節(jié)活性試驗(yàn)。研究表明，HP1和HP2可以顯著（p＜0.05） 提高脾臟和胸腺指數(shù)，促進(jìn)血清溶血素形成，提高巨噬細(xì)胞的吞噬活性，并推斷是一種有效的免疫調(diào)節(jié)劑。Wang Y等人[21]采用超聲輔助萃取法，從紅棗中提取水溶性多糖（HJP1，HJP3），并進(jìn)行了體外抗腫瘤試驗(yàn)。結(jié)果表明，HJP1和HJP3均能抑制腫瘤的生長(zhǎng)。并且，HJP3對(duì)人體細(xì)胞HepG2細(xì)胞的活性強(qiáng)于HJP1，表明紅棗多糖HJP1和HJP3可用于肝癌的預(yù)防和治療。采用熱水提取和色譜純化，分離得到一種水溶性多糖（ZJP），分子分析表明，ZJP通過(guò)抑制MAPK和NF-κB信號(hào)通路的激活，降低炎性細(xì)胞因子水平，表現(xiàn)出良好的抗炎活性。

4 紅棗多糖的應(yīng)用

4.1 食品中的應(yīng)用

紅棗多糖具有重要的生物活性，可廣泛應(yīng)用于食品和保健品行業(yè)，提高產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。崔國(guó)庭等人[22]以紅棗多糖為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)定酸奶中乳酸菌活菌數(shù)、乳清析出率、持水力及感官等指標(biāo)，研究紅棗多糖對(duì)乳酸菌發(fā)酵酸奶在發(fā)酵、貯藏過(guò)程中品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，紅棗多糖可促進(jìn)乳酸菌的生長(zhǎng)，提高酸奶在貯藏期間的持水力，降低乳清析出率，改善酸奶的感官品質(zhì)，延長(zhǎng)保質(zhì)期。楊金枝等人[23]用紅棗多糖提取物與蜂蜜、山楂，以一定的比例進(jìn)行調(diào)配，開(kāi)發(fā)出一種新型的紅棗口服液，酸甜適口，且能夠清楚羥基自由基等抗氧化功能。方元[24]以棗粉為主要原料，加入棗多糖、麥芽糊精等輔料，壓片后制成硬度適中、片劑表面光滑無(wú)斑點(diǎn)的棗多糖咀嚼片。

4.2 化妝品中的應(yīng)用

紅棗多糖具有抗氧化、延緩衰老的功效，正在逐漸應(yīng)用到化妝品領(lǐng)域。例如，“膜法世家”利用紅棗多糖提取物與燕窩以一定的比例混合，推出了紅棗燕窩面膜，深受消費(fèi)者喜愛(ài)；“沐愛(ài)空間”同樣利用紅棗多糖提取物推出了紅棗滋養(yǎng)睡眠面膜，具有深層補(bǔ)水保濕的功效。

5 結(jié)語(yǔ)

紅棗多糖作為一種重要保健作用的生物活性物質(zhì)，具有重要的生理保健功能，其藥用價(jià)值不斷被人們所認(rèn)識(shí)。目前，人們對(duì)紅棗多糖的研究主要集中在分離、純化、活性成分等方面，而對(duì)紅棗多糖加工應(yīng)用方面研究較少，缺少滿足人們?nèi)粘Ｉ畹臅充N產(chǎn)品，其應(yīng)用價(jià)值未被完全開(kāi)發(fā)。而對(duì)紅棗的加工多停留在傳統(tǒng)工藝，缺少精細(xì)化的深加工產(chǎn)品，產(chǎn)品附加值低。隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)健康理念的不斷重視，而紅棗多糖產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)不僅能提高人們健康的生活習(xí)慣，更能拓展紅棗深加工的新領(lǐng)域，促進(jìn)紅棗產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。