無(wú)花果多糖的提取工藝、結(jié)構(gòu)特征及生物活性

房致遠(yuǎn)，倪孟祥

(中國(guó)藥科大學(xué)，江蘇 南京 210000)

無(wú)花果為榕屬落葉灌木，原產(chǎn)于阿拉伯南部，從漢代開(kāi)始引入我國(guó)，主要分布在新疆、山東、江蘇、廣西等地，是目前我國(guó)栽培面積最小的果樹(shù)種類之一。《本草綱目》記載無(wú)花果根具有清熱解毒、活血化瘀的功效，可治療因肺內(nèi)郁熱、肺氣失宣而導(dǎo)致的咳嗽、咽喉痛、筋骨痛、痔病、膿皰瘡、頸淋巴結(jié)結(jié)核；無(wú)花果葉具有清除體內(nèi)濕熱、消退腫脹、緩解疼痛的功效；無(wú)花果果實(shí)味香濃厚，甘甜潤(rùn)喉，富含多糖、植物纖維、維生素、蛋白酶、礦物質(zhì)、水解酶、有機(jī)酸、類黃酮、酚類等物質(zhì)，除鮮食外，還可加工成酒、罐頭、飲料、果干、果茶和果醬；在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中，無(wú)花果被用作天然瀉藥和消炎藥，可治療多種疾病，如胃腸道絞痛、消化不良、便秘、食欲不振、呼吸困難、心血管疾病等。無(wú)花果多糖是無(wú)花果提取物中的關(guān)鍵藥效成分之一，作者在此對(duì)無(wú)花果多糖的幾種提取工藝進(jìn)行分析比較，對(duì)無(wú)花果多糖結(jié)構(gòu)及生物活性的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為無(wú)花果資源的深入開(kāi)發(fā)利用提供幫助。

1 無(wú)花果多糖的提取工藝

無(wú)花果多糖無(wú)味，易溶于水，難溶于有機(jī)溶劑。因此，早期采用水提醇沉法提取無(wú)花果多糖：先將無(wú)花果植物研碎，熱水浴一段時(shí)間后離心，獲得水提取液，再用高濃度乙醇沉淀，經(jīng)脫水、凍干，獲得無(wú)花果粗多糖。但水提醇沉法的提取率易受物料研磨程度、提取溫度、提取時(shí)間、提取次數(shù)等因素的影響，為此，王振斌等[1]以料液比、提取溫度、提取次數(shù)、提取時(shí)間為變量，采用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)水提醇沉法提取無(wú)花果多糖的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在料液比為1∶12(g∶mL)、100 ℃下提取2次，每次3 h，提取率可達(dá)8.52%。李文婕等[2]、張秀麗等[3]采用水提醇沉法提取無(wú)花果多糖，脫去蛋白和小分子后，提取率僅為4.1%。由此可以看出，水提醇沉法提取無(wú)花果多糖的時(shí)間較長(zhǎng)，效率低，但對(duì)儀器設(shè)備的要求較低，操作簡(jiǎn)單，目前仍在科研及教育機(jī)構(gòu)中廣泛使用。

隨著微波技術(shù)的不斷推廣和使用，開(kāi)發(fā)了另一種新的提取方法——微波萃取法，該法是在水提醇沉法的基礎(chǔ)上結(jié)合了微波技術(shù)，通過(guò)微波技術(shù)釋放電磁波破壞植物細(xì)胞壁，促使細(xì)胞內(nèi)容物溶出并溶解到萃取劑中，具有省時(shí)、提取率高、重現(xiàn)性好的優(yōu)點(diǎn)，唯一不足之處是對(duì)儀器設(shè)備的要求較高。趙群等[4]在料液比為1∶50(g∶mL)、熱水浸泡60 min后，采用640 W微波輔助提取3 min，無(wú)花果多糖提取率達(dá)到4.65%。

除以上2種傳統(tǒng)多糖提取方法外，還開(kāi)發(fā)了其它新方法，如超聲波輔助提取法和酶提取法。超聲波的頻率高，穿透能力強(qiáng)，可破壞細(xì)胞壁促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)容物溶出，具有方便、高效的優(yōu)點(diǎn)；但超聲波作用力較強(qiáng)，易使雜質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)容物一起溶入溶劑中，導(dǎo)致提取物純度降低，也可能斷裂多糖鏈，影響提取物的生物活性。張俊艷等[5]采用超聲波結(jié)合水提醇沉法提取無(wú)花果多糖，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化提取工藝，采用苯酚-硫酸法測(cè)定無(wú)花果多糖含量，提取率達(dá)到8.53%。葉文斌[6]采用酶法提取無(wú)花果多糖，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化提取工藝，在復(fù)合酶用量為0.06 g、pH值為4.73、溫度為50.36 ℃的條件下，提取率可達(dá)34.13%。酶法提取無(wú)花果多糖雖具有效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但目前尚未工業(yè)化應(yīng)用。

2 無(wú)花果多糖的結(jié)構(gòu)特征

多糖是由一種或多種單糖聚合而成的高分子化合物，與單糖、二糖和低聚糖相比，其化學(xué)結(jié)構(gòu)與組成有巨大差異。多糖的結(jié)構(gòu)對(duì)多糖的活性及構(gòu)效關(guān)系至關(guān)重要，因此要了解無(wú)花果多糖的構(gòu)效關(guān)系，須對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究。但對(duì)無(wú)花果多糖結(jié)構(gòu)的研究難度較大，無(wú)花果的種類、提取方法、純化方法的不同都可能造成研究結(jié)果的不同。無(wú)花果多糖多為酸性和中性多糖，故常用陰離子層析進(jìn)行純化。表1為近年來(lái)無(wú)花果多糖結(jié)構(gòu)的研究成果。

表1 近年來(lái)無(wú)花果多糖結(jié)構(gòu)的研究成果

從表1可知，無(wú)花果多糖的分子量分布較廣，在21～6 890 kDa之間，主要由鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖等組成。

3 無(wú)花果多糖的生物活性

近年來(lái)無(wú)花果多糖的生物活性研究多集中于免疫調(diào)節(jié)、降血糖、抗氧化、抗炎、抗腫瘤等方面。

3.1 免疫調(diào)節(jié)

巨噬細(xì)胞是評(píng)價(jià)生物活性成分免疫調(diào)節(jié)功能的重要指標(biāo)之一，它可以產(chǎn)生NO、IL和TNF-α等炎癥因子清除病原體。研究表明，多糖對(duì)巨噬細(xì)胞調(diào)控機(jī)制的影響主要涉及巨噬細(xì)胞膜特異性受體，如Toll樣受體(TLRs)、清除率受體(SR)等，這些受體觸發(fā)相關(guān)的信號(hào)通路(如MAPK和NF-κB)，最終介導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄。Du等[10]從無(wú)花果中提取得到的FCPW80-2可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的活化，增強(qiáng)吞噬能力，分泌TNF-α、IL-6和NO來(lái)發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)活性，表明無(wú)花果多糖可作為治療免疫功能低下和免疫缺陷疾病的功能性食品補(bǔ)充劑。采用MTT法考察無(wú)花果多糖的免疫調(diào)節(jié)活性時(shí)發(fā)現(xiàn)，無(wú)花果多糖濃度在2.5～80.0 μg·mL-1范圍內(nèi)無(wú)巨噬細(xì)胞毒性作用，且可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞吞噬能力，對(duì)脾細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的增殖均有一定促進(jìn)作用。

在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，為了加強(qiáng)魚(yú)類的免疫防御，一般通過(guò)膳食補(bǔ)充劑刺激魚(yú)類的免疫反應(yīng)。Yang等[11]以草魚(yú)為研究對(duì)象，在魚(yú)飼料中添加無(wú)花果多糖，以探究無(wú)花果多糖對(duì)草魚(yú)免疫應(yīng)答和抗病能力的影響，結(jié)果表明，無(wú)花果多糖可顯著提高魚(yú)血清中溶菌酶活性，溶解細(xì)菌、激活補(bǔ)體系統(tǒng)和吞噬細(xì)胞，上調(diào)IL-1b、TNF-α的表達(dá)，下調(diào)HSP70的表達(dá)，促進(jìn)機(jī)體的體液免疫反應(yīng)。Wang等[12]發(fā)現(xiàn)無(wú)花果多糖用作飼料添加劑可顯著增強(qiáng)魚(yú)類的先天免疫應(yīng)答和抗病能力，其中包括白細(xì)胞吞噬活性、血清殺菌活性、溶菌酶活性、補(bǔ)體C3和超氧化物歧化酶活性以及抗嗜水氣單胞菌感染。

Tian等[13]首先發(fā)現(xiàn)無(wú)花果多糖通過(guò)dectin-1/Syk途徑部分激活小鼠骨髓來(lái)源樹(shù)突細(xì)胞(BMDC)，促進(jìn)樹(shù)突細(xì)胞的增殖與成熟并誘導(dǎo)多種細(xì)胞因子(如CD40、CD80、CD86、MHCII)的表達(dá)，此外無(wú)花果多糖可以顯著增強(qiáng)樹(shù)突細(xì)胞的免疫應(yīng)答能力，從而促進(jìn)炎癥因子的產(chǎn)生，增強(qiáng)T細(xì)胞反應(yīng)。因此，無(wú)花果多糖有望成為低毒性的免疫增強(qiáng)劑。

3.2 降血糖

無(wú)花果葉煎劑在20世紀(jì)就被民間用作治療糖尿病。葉文斌[6]在大鼠腹腔中注射3%的四氧嘧啶(ALX)溶液破壞小鼠胰島β細(xì)胞，減少胰島素的產(chǎn)生，誘導(dǎo)建立糖尿病大鼠模型，每天2次灌胃不同濃度的無(wú)花果多糖溶液，連續(xù)7 d，觀察其降血糖、降血脂的效果。結(jié)果表明，無(wú)花果多糖高、中、低劑量治療組的血糖值均降至正常水平，其降血糖效果顯著，與格列本脲的降糖作用相當(dāng)。無(wú)花果多糖還能刺激大鼠胰島細(xì)胞，促進(jìn)胰島素的分泌，改善糖代謝，降低血糖。

Stalin等[14]驗(yàn)證了無(wú)花果甲醇提取物對(duì)胰島素缺乏性糖尿病大鼠具有顯著的抗糖尿病作用，因此認(rèn)為，無(wú)花果多糖可以用作治療糖尿病及其并發(fā)癥的替代藥物。國(guó)外對(duì)2型糖尿病大鼠模型進(jìn)行28 d的無(wú)花果葉粗提物的灌胃治療[15]，發(fā)現(xiàn)糖尿病大鼠體重恢復(fù)至正常值，血糖、胰島素、膽固醇和甘油三酯水平均恢復(fù)正常，糖代謝關(guān)鍵酶活性發(fā)生了顯著改變，通過(guò)刺激胰腺再生細(xì)胞產(chǎn)生胰島素，減少糖異生和增加糖酵解作用，從而積極改善糖尿病大鼠的糖代謝紊亂，最終降低血糖。

3.3 抗氧化

體外測(cè)定抗氧化活性的方法有：脂質(zhì)過(guò)氧化分析檢測(cè)法、自由基清除能力檢測(cè)法、氧化還原法。體內(nèi)主要通過(guò)比較給藥前后相關(guān)代謝酶的含量來(lái)評(píng)價(jià)藥物的抗氧化活性。無(wú)花果的果實(shí)及葉的水、醇提取物中均含有較高濃度的黃酮、超氧化物歧化酶等活性物質(zhì)，其抗氧化作用呈現(xiàn)劑量依賴性[16]。

張澤俊等[17]研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)提取溶劑的不同，無(wú)花果提取物清除自由基的能力大小依次為：水提物>醇提物>乙酸乙酯提取物。郭潤(rùn)妮等[18]通過(guò)抗氧化能力測(cè)試，發(fā)現(xiàn)無(wú)花果多糖對(duì)羥基自由基、DPPH自由基、超氧陰離子自由基的清除率分別為71.88%、54.44%、54.60%，表明無(wú)花果多糖具有較強(qiáng)的抗氧化活性。邱松山等[19]采用鄰苯三酚自氧化法測(cè)定無(wú)花果多糖的抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)粗多糖濃度為100 μg·mL-1時(shí)，其對(duì)超氧陰離子自由基的清除率接近VC，同時(shí)能抑制脂質(zhì)過(guò)氧化。李文婕等[2]研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)花果多糖可以抑制自由基轉(zhuǎn)移電子，提高其穩(wěn)定性，阻斷鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，其抑制能力存在劑量依賴性。

3.4 抗炎

據(jù)報(bào)道，無(wú)花果水提物可減輕由葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導(dǎo)小鼠的胃腸道運(yùn)動(dòng)抑制、糞便異常、水分減少和氧化應(yīng)激反應(yīng)，無(wú)花果多糖還能抑制炎癥反應(yīng)，修復(fù)腸道黏膜，維持腸道菌群多樣性。

由于潰瘍性結(jié)腸炎對(duì)胃腸運(yùn)動(dòng)有明顯抑制作用，Rtibi等[20]連續(xù)灌胃7 d 5%DSS誘導(dǎo)大鼠急性結(jié)腸炎，再連續(xù)給予7 d的無(wú)花果提取物治療，采用酚紅比色法研究無(wú)花果提取物對(duì)胃排空過(guò)程的影響，結(jié)果表明，口服無(wú)花果提取物后顯著提高了胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)比和胃排空水平，無(wú)花果提取物治療組因結(jié)腸炎引起的便秘嚴(yán)重程度顯著降低。Zou等[21]通過(guò)口服5周的無(wú)花果多糖，發(fā)現(xiàn)無(wú)花果多糖改善了小鼠結(jié)腸長(zhǎng)度，抑制了腸道炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)，顯著預(yù)防小鼠結(jié)腸炎，并保護(hù)杯狀細(xì)胞，提高了回腸上皮細(xì)胞緊密連接蛋白的表達(dá)，降低了炎癥細(xì)胞因子水平，改變了腸道微生物組，提高了S24-7、擬桿菌和糞球菌的豐度，降低了大腸桿菌和梭狀芽孢桿菌的豐度，證實(shí)無(wú)花果多糖可通過(guò)重塑腸道菌群來(lái)緩解潰瘍性結(jié)腸炎。

3.5 抗腫瘤

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外較多文獻(xiàn)報(bào)道了無(wú)花果的葉、果實(shí)、乳汁提取物中含有豐富的抗腫瘤活性物質(zhì)，可抑制肉瘤、乳腺腫瘤生長(zhǎng)，品系、部位和成熟期對(duì)其抗腫瘤作用和免疫功能均有影響。

從無(wú)花果提取物中鑒定出的抗腫瘤成分主要有芳香類化合物、糖苷化合物、香檸檬內(nèi)酯、苯甲醛、補(bǔ)骨脂素。其中糖苷化合物對(duì)BGC-823和HCT細(xì)胞的生長(zhǎng)具有一定抑制作用[22]。目前關(guān)于無(wú)花果多糖抗腫瘤活性的研究較少，郭潤(rùn)妮等[18]從無(wú)花果中分離出3種多糖成分，體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，3種多糖對(duì)人肝癌HepG-2細(xì)胞、結(jié)腸癌SW1116細(xì)胞、胃癌7901細(xì)胞的增殖均有抑制作用，且呈劑量-效應(yīng)依賴關(guān)系。姜宏偉[23]發(fā)現(xiàn)無(wú)花果多糖可顯著降低S180小鼠的瘤重，當(dāng)劑量為400 mg·kg-1時(shí)，抑瘤率達(dá)到最高，為51.82%，除此之外，無(wú)花果多糖還能修復(fù)因腫瘤造成的胸腺和脾臟損傷，促進(jìn)免疫細(xì)胞的增殖，說(shuō)明無(wú)花果多糖主要通過(guò)免疫調(diào)節(jié)而非細(xì)胞毒性來(lái)發(fā)揮抗腫瘤作用。

4 展望

近幾十年來(lái)，無(wú)花果多糖的構(gòu)效研究不斷更新，無(wú)花果多糖具有的多種生物活性在疾病預(yù)防、保健食品、添加劑等方面具有極高價(jià)值。然而，無(wú)花果多糖結(jié)構(gòu)尚未完全明確，其構(gòu)效關(guān)系、最佳給藥劑量和途徑仍有待深入研究。相信隨著提取工藝的改進(jìn)與構(gòu)效關(guān)系的深入解析，無(wú)花果多糖必將在防衰老、保健等方面作出貢獻(xiàn)。