苦蕎多糖提取工藝及功能作用研究進展

蔣高華，趙江，彭興華，劉永澤，陳業(yè)高

(1.中國科學院新疆理化所植物資源化學重點實驗室，烏魯木齊 830011；2.云南能源職業(yè)技術(shù)學院 資源與環(huán)境工程學院，云南 曲靖 655001；3.中國科學院大學，北京 100190；4.云南師范大學 化學化工學院，昆明 650092)

苦蕎屬于綱蓼科(Polygonaceae)蕎麥屬(Fagopurum)植物，又名韃靼蕎麥，其種植區(qū)域主要分布在云南、四川、貴州、陜西、山西、甘肅和寧夏，苦蕎種植面積和產(chǎn)量均居世界第一[1]?？嗍w含有多種化合物，主要包括類黃酮、多酚、多糖、皂苷、蛋白質(zhì)、脂肪酸和微量元素[2-4]。隨著多糖領(lǐng)域的發(fā)展，苦蕎多糖逐漸受到各研究團隊的重視，它被認為是蕎麥的有益成分[5-7]?？嗍w多糖是一類結(jié)構(gòu)多樣的生物大分子，具有廣泛的生理功能，包括降血糖、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化和神經(jīng)保護等功能[8，9]。近年來，對苦蕎多糖類化合物的研究熱度較高，研究苦蕎多糖在保健、醫(yī)療等領(lǐng)域的應用具有重要意義。同時，將苦蕎多糖提取出來作為添加劑加入到食品中，既可以調(diào)節(jié)食品風味，又可以增加食品的營養(yǎng)功能?？嗍w多糖為苦蕎中的重要成分，研究發(fā)現(xiàn)苦蕎多糖具有很高的生物活性和藥用價值，可開發(fā)成功能性調(diào)味品、食品等，為苦蕎的進一步研究奠定了基礎(chǔ)，促進了我國苦蕎資源的開發(fā)利用，對苦蕎多糖的提取工藝和功能作用進行了綜述。

1 苦蕎多糖的提取工藝研究

1.1 水提取法

顏軍等[10]采用水提醇沉法從苦蕎中提取苦蕎多糖，最終獲得3個苦蕎多糖組分TBP-1、TBP-2和TBP-3，相對分子量為144544，445656和636795。吳金松等[11]采用水提醇沉法提取甘蔗渣多糖，得到甘蔗渣中水溶性多糖的最佳提取工藝條件為：料液比1∶30，乙醇終沉淀濃度90%，水提溫度70 ℃，水提時間3 h。在此提取條件下，甘蔗渣粗多糖的提取率為1.03%。胡一晨等[12]采用水提法提取苦蕎多糖，利用響應面法中的中心組合設(shè)計，對提取工藝中的提取時間、提取溫度和料液比進行考察。結(jié)果表明利用響應面法得出的苦蕎多糖最佳提取工藝條件為：液料比16∶1，提取溫度100 ℃，提取時間120 min，苦蕎多糖的得率達到13.13%。趙亮[13]對苦蕎粉末采用熱水浸提，將提取溫度、提取時間和料液比3個因素作為考察因素，采用Box-Benhnken中心組合設(shè)計進行試驗操作，確定最佳提取工藝為：提取溫度87 ℃，提取時間2 h，料液比1∶18，多糖得率為5.19%。

1.2 堿提取法

柴瑞娟等[14]利用堿溶液(0.3 mol/L NaOH)提取苦蕎水溶性多糖，分別考察液料比、提取時間和提取溫度對苦蕎多糖提取的影響，發(fā)現(xiàn)溫度較為顯著，多糖得率為25.16%。孫元琳等[15]利用堿溶液(0.2 mol/L NaOH)提取苦蕎麥麩多糖，發(fā)現(xiàn)其主要有葡萄糖，并含有少量阿拉伯糖、木糖、半乳糖和微量甘露糖。堿法提取過程簡便，易取得純度較高的樣品，但稀堿液易破壞多糖中的糖苷鍵，使多糖水解，故采用此法提取苦蕎多糖的研究不多。

1.3 超聲輔助提取法

劉航等[16]利用響應面分析優(yōu)化超聲輔助提取苦蕎多糖，結(jié)果顯示：超聲波輔助提取苦蕎多糖的最優(yōu)提取條件為料液比1∶15.69，提取溫度61.05 ℃，提取時間65.5 min，多糖得率為4.41%。張燕莉等[17]通過單因素和正交試驗考察提取溫度、時間、液料比、超聲功率對從苦蕎籽中提取多糖得率的影響。確定最佳條件為：提取溫度50 ℃，提取時間30 min，液料比40∶1，超聲功率400 W，多糖得率為7.23%。楊紅燕等[18]利用超聲波輔助對苦蕎茶多糖進行優(yōu)化，結(jié)果表明：超聲功率300 W，提取溫度59.21 ℃，液固比24.71∶1， 提取時間74.31 min，苦蕎茶多糖提取率為8.26%。

1.4 酶法輔助提取法

吳金松等[19]通過試驗篩選出果膠酶作為甘蔗渣中水溶性粗多糖提取率最高的一種酶，提取甘蔗渣中水溶性多糖的最佳工藝條件：酶解溫度50 ℃，酶解pH 5.0，酶用量2.0%，酶解時間50 min。在此提取條件下做驗證試驗，甘蔗渣粗多糖的提取率為1.09%±0.011%，比推薦的較佳酶解條件提高了10.4%。

2 苦蕎多糖的功能作用

2.1 抗氧化活性

趙辰路等[20]通過富硒處理2種蕎麥苗，富硒處理對甜、苦蕎麥苗中可溶性多糖的·OH抑制率、DPPH·清除率影響較大。甜蕎麥苗對亞硒酸鈉溶液濃度的耐受性優(yōu)于苦蕎麥苗。經(jīng)試驗驗證，在此最佳組合條件下，可溶性多糖含量為3.92%，·OH抑制率為44.87%，DPPH·清除率為65.47%。劉瑤等[21]篩選提取苦蕎皮多糖并測定其組成和研究其抗氧化活性。結(jié)果表明：蕎麥皮多糖主要由甘露糖、核糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖組成，其相對質(zhì)量百分數(shù)分別為6.47%、1.18%、9.66%、52.63%、17.26%、12.8%；多糖對鐵氰化鉀的還原能力、羥基自由基和DPPH 自由基的清除能力具有顯著的濃度依賴性(P<0.05)。楊曉杰等[22,23]對生姜多糖抗氧化性進行了研究，結(jié)果表明：在最佳提取條件的基礎(chǔ)上進行體外抗氧化試驗，在清除DPPH·和總還原能力的測定中均表現(xiàn)為留皮>去皮，且DPPH·的最大清除率達65.32%；不同溫度下多糖總還原能力的強弱依次為80 ℃>90 ℃>70 ℃>100 ℃>60 ℃，清除DPPH·能力的強弱依次為90 ℃>80 ℃>70 ℃>100 ℃>60 ℃，清除羥自由基的能力強弱依次為90 ℃>70 ℃>80 ℃>100 ℃>60 ℃。王蕓等[24]研究了不同方式提取的生姜粗、精多糖的抗氧化性質(zhì)，表明超聲波輔助酶法和酶法的抗氧化性最好，其中對DPPH自由基的清除率和羥自由基的清除率分別高達77%和95%。楊卓等[25]用4種不同的干燥提取方法從香菇柄中提取活性多糖，結(jié)果表明：冷凍干燥得到的多糖的體外抗氧化活性高于噴霧干燥得到的多糖，香菇柄多糖的最優(yōu)提取方法為冷凍干燥法，醇沉冷凍干燥得到的多糖為好。

2.2 抗腫瘤活性

楊二萬等[26]研究了苦蕎多糖對人肺腺癌A549細胞凋亡的影響，結(jié)果顯示：苦蕎多糖(TBTP)能夠促進活性氧簇生成，降低線粒體膜電位，進而抑制A549細胞增殖，促進細胞凋亡。李珊珊等[27]研究苦蕎多糖在體外對HepG2細胞的增殖抑制作用，發(fā)現(xiàn)其對HepG2細胞的增殖有明顯的抑制作用，可使細胞核形態(tài)出現(xiàn)聚縮、染色質(zhì)DNA出現(xiàn)斷裂。楊紅燕[28]研究苦蕎多糖對細胞凋亡狀況，結(jié)果顯示：苦蕎多糖可能通過調(diào)節(jié)細胞內(nèi)ROS的含量對HG/HF誘導的HUVECs細胞凋亡發(fā)揮抑制作用。范多嬌[29]研究蕎麥多糖對S180肉瘤小鼠有輔助治療作用，結(jié)果顯示：蕎麥多糖體內(nèi)抑瘤作用不明顯，但可以延長S180肉瘤小鼠的生存期，提高其存活率；體外試驗表明蕎麥多糖可直接抑制腫瘤細胞增殖，促進其凋亡。Wu等[30]研究通過直接和間接治療蕎麥多糖(BWPS)誘導人白血病THP-1細胞分化的能力。在間接治療中，其對mnc條件培養(yǎng)基(BWPS-mnc-cm)中外周血單核細胞的細胞因子分泌進行24 h的顯著刺激，在BWPS-mnc-cm處理5 d后，THP-1細胞的分化和成熟顯著增加。另一方面，BWPS直接誘導THP-1細胞在經(jīng)過3 d和5 d的劑量依賴性處理后分化成熟，并在這些成熟細胞中發(fā)揮吞噬活性和產(chǎn)生超氧陰離子的作用，結(jié)果表明：BWPS具有分化治療白血病的潛力。

2.3 抑制作用和調(diào)節(jié)血糖、血脂活性

褚盼盼等[31]研究苦蕎多糖在不同條件下對胰脂肪酶抑制作用的影響，結(jié)果顯示：苦蕎多糖對胰脂肪酶具有明顯的抑制作用，其IC50為28.23 mg/mL，當多糖濃度為30 mg/mL，反應時間為15 min，pH為7.5，溫度為37 ℃時抑制效果最佳，抑制率達到52.17%，抑制常數(shù)Ki=43.28 mg/mL。李雯等[32]研究苦蕎麥水提物對2型糖尿病小鼠的降血糖效果，結(jié)果顯示：灌胃治療14 d后，與模型對照組相比較，苦蕎麥水提物各劑量組小鼠的體重明顯增加(P<0.01)，而血糖顯著下降(P<0.01)，其中苦蕎麥水提物中劑量組小鼠的體重與血糖值變化最為顯著，苦蕎麥水提物具備一定的降低STZ致2型糖尿病小鼠血糖的作用。綦文濤等[33]研究蕎麥對高脂血癥小鼠血脂和肝臟抗氧化的調(diào)節(jié)作用，結(jié)果顯示：與高脂血癥模型組比，添加蕎麥的高脂血小鼠體重增長率和肝臟指數(shù)均呈降低趨勢；蕎麥降低了高脂血小鼠血液的TC、TG、LDL-C濃度，而HDL-C濃度升高，改善了高脂血癥小鼠肝臟的GSH-Px和SOD活性，并顯著降低MDA 濃度(P<0.05)。Yang等[34]研究苦蕎粉與小麥、米粉的相對降膽固醇活性及這3種物質(zhì)的甾醇轉(zhuǎn)運體，參與膽固醇吸收的蛋白基因表達的相互作用。結(jié)果表明：苦蕎粉能降低血漿總膽固醇、非高密度脂蛋白膽固醇和肝膽固醇的濃度。與小麥和米粉相比，在日糧中添加苦蕎粉可導致中性甾醇排泄增加，腸道NPC1L1和ACAT2的mRNA表達量減少。林春榕等[35]研究蕎麥蜂花粉多糖對四氧嘧啶(ALX)性糖尿病大鼠血糖、血脂的影響。結(jié)果顯示：蕎麥蜂花粉多糖150，300 mg/kg/d能明顯降低ALX所致糖尿病大鼠高血糖，與糖尿病模型對照組相比，P<0.01。同時，相同劑量的蕎麥蜂花粉多糖還能明顯降低ALX性糖尿病大鼠血清TG(P<0.05)、TC、LDL-C(P<0.01)。另外，蕎麥蜂花粉多糖300 mg/kg/d還能使糖尿病大鼠血清HDL-C顯著回升(P<0.05)。

3 苦蕎多糖研究展望

蕎麥作為食用和藥用的谷物作物被世界各地用于治療糖尿病已有幾千年。蕎麥多糖已經(jīng)被證明是主要的生物活性成分，但需要進一步研究發(fā)展。近年來，特別是在過去20年里，研究確定了許多具有重要生物活性和功能的蕎麥多糖[36]。國內(nèi)外學者進行了關(guān)于蕎麥多糖的提取、純化和生物活性等研究，但仍有許多問題需要解決。更應該注意苦蕎多糖結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系，進一步將蕎麥多糖作為藥用特殊食品進行療效分析等基礎(chǔ)研究。

苦蕎多糖可作為調(diào)味品被人們食用，其安全性評價需進一步驗證?？嗍w多糖為食用過程中的主要成分之一，通過對苦蕎多糖的深入了解，可高效、精確地發(fā)揮苦蕎多糖的作用，不但可以調(diào)味，還具有藥用價值。因此，在苦蕎多糖的研究中，應以優(yōu)化其提取工藝，改進其分離純化方法為基礎(chǔ)，著重研究其多糖結(jié)構(gòu)、生物活性和應用，將苦蕎多糖開發(fā)成功能性調(diào)味品、食品、藥品、保健品和化妝品等，充分開發(fā)苦蕎這一寶貴資源，苦蕎多糖的研究對生活、社會經(jīng)濟和苦蕎產(chǎn)業(yè)具有重要意義。本文為研究和定性從蕎麥中提取具有生物活性的多糖提供了便利，同時有助于更好地理解多糖的生物功能來源。