大蒜油及大蒜多糖功能活性研究進(jìn)展

王玥瑋，劉元，郝惠陽(yáng)，張怡

（天津市食品研究所有限公司，天津 301609）

大蒜是百合科，蔥屬。古時(shí)稱為“葫”，又稱“葫蒜”。大蒜在我國(guó)已有2000多年的栽培歷史，大蒜含有400多種有益身體健康的物質(zhì)，大蒜油及大蒜多糖是其中最重要的活性物質(zhì)。大蒜油主要由二烯丙基三硫醚、二烯丙基二硫醚、二烯丙基硫醚、甲基烯丙基三硫醚、二甲基三硫醚等30余種含硫有機(jī)化合物組成，具有抑制腫瘤、保護(hù)心血管、保護(hù)肝臟及增強(qiáng)免疫力等功效[1]。大蒜多糖含有果糖、葡萄糖和半乳糖等，屬于植物多糖，故又稱大蒜多聚糖，是經(jīng)過(guò)提取分離獲得的一類天然大分子活性物質(zhì)，具有抗氧化、抗病毒、調(diào)節(jié)血脂等作用。

鮮大蒜休眠期短，易發(fā)芽、霉?fàn)€和變質(zhì)，不耐貯藏，收獲到售賣間的損失率在20%以上，不僅造成巨大資源浪費(fèi)，也給農(nóng)民帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)損失。此外，國(guó)內(nèi)大蒜加工的主要產(chǎn)品一般以保鮮大蒜及干燥大蒜等初加工產(chǎn)品為主，受到國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)影響較為顯著，面對(duì)國(guó)際市場(chǎng)上更加多元化的大蒜產(chǎn)品，加快我國(guó)大蒜深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟不可待。本文綜述現(xiàn)階段，大蒜油及大蒜多糖的提取方法和功能活性的研究進(jìn)展，以期為大蒜深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

1 大蒜油及大蒜多糖的提取方法

1.1 大蒜油的提取方法

目前大蒜油的提取方法主要有水蒸氣蒸餾法、有機(jī)溶劑提取法、微波輔助提取法、超聲波輔助提取法、超臨界二氧化碳萃取法。其中水蒸氣蒸餾法具有操作便捷，成本較低等優(yōu)點(diǎn)，但由于在整個(gè)提取過(guò)程中發(fā)酵溫度和蒸餾溫度比較高，影響蒜氨酸酶的活性，最終會(huì)導(dǎo)致大蒜油的產(chǎn)率降低[1]。有機(jī)溶劑提取法操作簡(jiǎn)單、耗能小，但提取時(shí)間較長(zhǎng)，效率較低，提取過(guò)程中需要消耗大量有機(jī)溶劑，且會(huì)出現(xiàn)有機(jī)溶劑殘留、污染環(huán)境、提取率低等問(wèn)題。微波輔助提取是利用微波輻射來(lái)加速大蒜組織細(xì)胞內(nèi)水分的蒸發(fā)，造成細(xì)胞壁壓力升高，進(jìn)而增加細(xì)胞的孔隙度并加快細(xì)胞、組織的裂解，從而有利于提取細(xì)胞內(nèi)的化合物，但微波輔助提取僅適用于熱穩(wěn)定性好的化合物的提取[2]。超聲波輔助提取法是通過(guò)超聲波破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使細(xì)胞溶解，并促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)容物的釋放，從而有利于提取[3]，超聲波輔助提取法更適用于一些熱穩(wěn)定性稍差的有機(jī)硫化合物。微波、超聲波輔助提取都能有效縮短提取時(shí)間，減少提取劑的使用量，并提高大蒜油提取率，具有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是綠色的提取方法。超臨界二氧化碳萃取法可以在較低的壓力下進(jìn)行分離或提純大蒜油[4-5]，對(duì)于復(fù)雜的多成分原料的提取，采取超臨界二氧化碳萃取和其他提取方法綜合使用的策略能夠更好地提高提取率和目標(biāo)產(chǎn)品的純度[6]，特別適用于分離熱敏性天然物質(zhì)，且能實(shí)現(xiàn)無(wú)溶劑殘留，但消耗的超臨界流體的量比較大，操作復(fù)雜，儀器配置要求高，一般的工業(yè)化生產(chǎn)難以普及[7-8]。

目前，植物精油的提取方法還有亞臨界水提取技術(shù)[9]，亞臨界水的性能可以類似于甲醇或乙醇。這使得亞臨界水成為一種綠色的萃取流體，用于各種有機(jī)物的萃取。與有機(jī)溶劑相比亞臨界水提取法經(jīng)濟(jì)、安全、綠色環(huán)保，無(wú)需處理液體廢物，而且亞臨界水的密度、離子產(chǎn)物、介電常數(shù)均可通過(guò)溫度調(diào)節(jié)。這些可調(diào)特性使得亞臨界水能夠進(jìn)行選擇性萃取。目前該方法還未應(yīng)用于大蒜油提取，可為大蒜油提取方法的研究提供一定的理論參考。在試驗(yàn)及生產(chǎn)中，可結(jié)合實(shí)際條件綜合兩種或多種提取方法，對(duì)大蒜油的提取進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1.2 大蒜多糖提取方法

大蒜多糖相對(duì)分子質(zhì)量在9 kDa～10 kDa，屬于小分子雜多糖，根據(jù)植物多糖的特性，提取大蒜多糖采用的傳統(tǒng)提取方法有熱水浸提法、酸浸提法、堿浸提法和酶法。其中，熱水浸提法操作簡(jiǎn)單、成本低廉，得到比較廣泛的應(yīng)用。酸、堿浸提法因濃度因子難以控制，促使多糖的糖苷鍵斷裂，導(dǎo)致多糖提取率相對(duì)較低。酶法提取具有提取得率高、時(shí)間短、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但由于影響酶解因素較多，近年來(lái)學(xué)者們也開(kāi)展了利用超聲波、微波等技術(shù)進(jìn)行輔助提取，開(kāi)展進(jìn)一步提高提取率的相關(guān)試驗(yàn)研究[10]。

2 大蒜油的功能活性

2.1 抗氧化

張軒[11]進(jìn)行大蒜油抗氧化性試驗(yàn)，結(jié)果表明：將大蒜油用于天然復(fù)合抗氧化劑的制備，有替代傳統(tǒng)的人工合成抗氧化劑沒(méi)食子酸丙酯的潛力；添加0.01%的檸檬酸和0.04%的大蒜油的混合物，其協(xié)同抗氧化作用同0.01%添加量的沒(méi)食子酸丙酯相當(dāng)，且隨著大蒜油添加量增大，其抗氧化活性也隨之提高。

2.2 降血脂

王瓊[12]通過(guò)研究大蒜油中二烯丙基一硫（diallyl sulfide，DAS）、二烯丙基二硫（diallyl disulfide，DADS）和二烯丙基三硫（diallyltrisulfide，DATS）對(duì)高血脂癥大鼠的降血脂作用發(fā)現(xiàn)：DADS和DATS可降低高血脂癥大鼠血清中總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三脂（triglycerides，TG）和低密度脂蛋白（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）的含量，具有良好的降血脂作用，且DADS相較于DATS的降血脂作用更優(yōu)異。DADS有可能通過(guò)以下3種途徑起到影響實(shí)驗(yàn)大鼠高脂血癥的效果：通過(guò)改善動(dòng)物肝臟氧化應(yīng)激水平，從而減輕脂質(zhì)過(guò)氧化程度，達(dá)到降血脂的作用；DADS有可能通過(guò)抑制肝臟TG及相關(guān)脂質(zhì)的合成達(dá)到降血脂的作用；DADS有可能通過(guò)加快TG分解及脂肪酸的氧化代謝，從而達(dá)到降血脂的作用。

2.3 抗凝血

周麗麗等[13]進(jìn)行了大蒜油的抗凝血作用體外試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：大蒜油通過(guò)影響凝血酶的活性從而達(dá)到抗凝血的作用；大蒜油中的主要成分DAS、DADS、DATS都具有降低凝血酶活性的功效，且抑制作用由弱到強(qiáng)依次為DAS＜DADS＜DATS；大蒜油對(duì)凝血酶活性的抑制效果隨其中的DAS、DADS、DATS配比不同而出現(xiàn)提升或降低；在隨后進(jìn)行的大鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DAS、DADS、DATS抗凝血功能分別通過(guò)正向調(diào)控大鼠凝血4項(xiàng)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)，且抗凝血能力依次為 DAS＜DADS＜DATS。

2.4 抗腫瘤

二烯丙基三硫是大蒜油的主要成分之一，具有多種藥理活性，具有抗菌、降血脂、抗血栓、抗癌等作用。在 Paweena 等[14]采用:噻唑藍(lán)[3-（4，5-dimethyl-2-thiazolyl）-2，5-diphenyl-2-H-tetrazolium bromide，MTT]比色法測(cè)定出大蒜油納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體對(duì)抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞活力效率高于游離大蒜油，大蒜油納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體可以穿越血腦屏障，為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤治療提供了研究基礎(chǔ)。

鄭文等[15]通過(guò)體內(nèi)外試驗(yàn)研究探討大蒜油對(duì)甲狀腺未分化癌細(xì)胞的抑制作用及潛在的分子機(jī)制。體內(nèi)試驗(yàn)研究表明大蒜油組裸鼠腫瘤體積和質(zhì)量顯著低于對(duì)照組，且抑瘤率呈劑量依賴性，隨大蒜油濃度增加而升高。大蒜油可顯著抑制裸鼠甲狀腺未分化癌移植瘤的生長(zhǎng)。結(jié)論表明大蒜油可能通過(guò)調(diào)控胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase B，PI3K/AKT）信號(hào)通路抑制人未分化甲狀腺癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，并誘導(dǎo)其凋亡。

2.5 抗菌

周潔[16]采用紙片法和比濁法研究大蒜油自微乳化系統(tǒng)對(duì)大腸桿菌、銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、白色念珠菌和釀酒酵母菌的抑菌效果，發(fā)現(xiàn)大蒜油對(duì)這6種菌均具有極強(qiáng)的抑制作用，具體抑制效果為真菌（白色念珠菌和釀酒酵母菌）＞革蘭氏陽(yáng)性菌（金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌）＞銅綠假單胞菌＞大腸桿菌。大蒜油自微乳化系統(tǒng)作用于細(xì)菌后，先毀壞細(xì)胞壁，導(dǎo)致細(xì)胞變形、堿性磷酸酶泄露，再使細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性減弱，致使電導(dǎo)率和轉(zhuǎn)氨酶活力升高，從而影響細(xì)胞多肽和蛋白質(zhì)代謝的正常降解與合成，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。

Li等[17]采用多種方法研究了大蒜油對(duì)白色念珠菌的抑菌活性、抑菌動(dòng)力學(xué)和抑菌分子機(jī)理。采用中毒食品法測(cè)定大蒜油的最小抑菌濃度為0.35μg/mL。透射電鏡觀察表明，大蒜油可以穿透白色念珠菌的細(xì)胞膜和線粒體等，破壞細(xì)胞器，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。RNA測(cè)序分析表明，大蒜油誘導(dǎo)了氧化還原過(guò)程、致病機(jī)理等關(guān)鍵基因的差異表達(dá)。結(jié)果表明大蒜油處理白色念珠菌會(huì)出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)，嚴(yán)重破壞細(xì)菌的正常代謝和生理功能。

2.6 抗病毒

鄭倩倩等[18]研究了大蒜油抗流感病毒的作用。實(shí)驗(yàn)小鼠經(jīng)口給予低、中、高3個(gè)劑量[25、50、100 mg/（kg·d）]的大蒜油，之后接種流感病毒，建立小鼠流感模型。實(shí)驗(yàn)分別設(shè)立空白對(duì)照組、病毒對(duì)照組、溶劑對(duì)照組、陽(yáng)性給藥對(duì)照組以及低、中、高劑量大蒜油組。結(jié)果表明，與病毒對(duì)照組相比，低、中、高劑量大蒜油組和陽(yáng)性給藥對(duì)照組的小鼠一般狀態(tài)較好，體質(zhì)量增加，肺部病變較輕，死亡率較低，與溶劑對(duì)照組比較，低、中、高劑量大蒜油組和陽(yáng)性給藥對(duì)照組的小鼠平均存活時(shí)間較長(zhǎng)。

2.7 改善肝損傷

1，3-二氯丙醇可在一定程度上造成肝損傷，可在多種食品的制造過(guò)程中檢測(cè)到。Ko等[19]研究了大蒜油是否對(duì)1，3-二氯丙醇誘導(dǎo)的大鼠肝損傷和氧化損傷有保護(hù)作用。研究表明，大蒜油可以顯著降低1，3-二氯丙醇引起的血清轉(zhuǎn)氨酶活性升高。這種影響可減弱1，3-二氯丙醇引起的肝臟組織病理學(xué)的改變。大蒜油對(duì)1，3-二氯丙醇誘導(dǎo)的肝臟損傷的保護(hù)作用主要包括誘導(dǎo)抗氧化酶的活性，通過(guò)抑制cyp2e1（cytochrome P450 2E1）的表達(dá)阻斷1，3-二氯丙醇的代謝活性，通過(guò)抑制絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）的磷酸化來(lái)誘導(dǎo)抗凋亡活性。

2.8 其他功能活性

Yuvashree等[20]用非離子表面活性劑（吐溫80）超聲納米乳化大蒜油對(duì)糖尿病前期wistar大鼠的治療作用進(jìn)行了微量白蛋白尿評(píng)價(jià)。采用高脂飼料誘導(dǎo)雄性白化大鼠糖尿病前期狀態(tài)。檢測(cè)微量白蛋白尿指標(biāo)，結(jié)果表明長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)糖尿病前期狀態(tài)可導(dǎo)致腎功能障礙。納米乳化大蒜油對(duì)糖尿病前期大鼠血脂、尿白蛋白、尿微量蛋白、尿甘油三酯、血清甘油三酯、血清白蛋白水平均有顯著改善。組織病理學(xué)研究顯示，納米乳化大蒜油可使腎小球系膜擴(kuò)張和增生明顯減弱，腎小球和腎小管基底膜增厚。納米乳化大蒜油能顯著促進(jìn)腎臟podocin基因表達(dá)，使其表達(dá)量增加3.98倍。因此，可證實(shí)經(jīng)納米乳化后大蒜油混合物的功效得到增強(qiáng)，大大改善了糖尿病前期患者腎臟的異常情況。

鉛被認(rèn)為是最常見(jiàn)的工業(yè)污染物之一，在低濃度時(shí)即可對(duì)組織造成廣泛的損害。Sajitha等[21]給正常大鼠喂食醋酸鉛溶液[劑量:10 mg/（kg·d）]一個(gè)月，對(duì)血液、血清、紅細(xì)胞、白細(xì)胞、δ-氨基乙酰丙酸脫水酶、鉛含量、血脂、氧化脂質(zhì)、維生素C和維生素E、谷胱甘肽、谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、抗氧化酶、過(guò)氧化氫酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶等指標(biāo)均產(chǎn)生了不良影響。選擇大蒜油和洋蔥油作為研究對(duì)象進(jìn)行考察，分別給大鼠喂食一個(gè)月[劑量為100 mg/（kg·d）]，結(jié)果表明，大蒜油和洋蔥油含有天然的二亞砜化合物，它們對(duì)鉛化合物具有抗氧化和抗毒性作用。

大蒜油功能活性主要來(lái)自于它所含有的30余種有機(jī)硫化合物，近年來(lái)還有研究表明大蒜油具有鎮(zhèn)靜作用，對(duì)人的腦波和情緒產(chǎn)生影響[22]，DAS一定程度上可拮抗正己烷引起的神經(jīng)病變[23]，這些還都有待于進(jìn)一步深入研究。大蒜油功能活性的研究為開(kāi)發(fā)大蒜功能食品提供了理論依據(jù)。

3 大蒜多糖的功能活性

3.1 抗氧化

董玉瑋等[24]采用雙酶（纖維素酶+果膠酶）法提取大蒜多糖，并研究大蒜多糖的體外抗氧化能力，結(jié)果表明大蒜多糖對(duì)O2-·、·OH、DPPH自由基均表現(xiàn)出較強(qiáng)的清除能力，清除率分別為47.79%、49.80%、56.74%，且呈明顯的量效關(guān)系。

Cheng[25]等采用熱水浸提法提取大蒜多糖并制備硫酸化大蒜多糖、磷酸化大蒜多糖和羧甲基化大蒜多糖。結(jié)果表明大蒜多糖、硫酸化大蒜多糖、磷酸化大蒜多糖和羧甲基化大蒜多糖對(duì)羥自由基清除能力、超氧陰離子自由基清除能力、還原能力和抗脂質(zhì)過(guò)氧化能力均較好。

3.2 增強(qiáng)免疫力

Qiu等[26]采用HNO3-亞硒酸鈉法對(duì)大蒜多糖進(jìn)行改性，得到9種硒化大蒜多糖1-9（selenium garlic polysaccharide1-9，sGPS1-9），并研究比較了它們對(duì)雞外周血淋巴細(xì)胞體外增殖的影響。結(jié)果表明，硒化大蒜多糖均能顯著促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖，其中sGPS3、sGPS5和sGPS6的作用較強(qiáng)。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，以未修飾大蒜多糖為對(duì)照，在14日齡雛雞接種新城疫苗時(shí)，分別注射sGPS3、sGPS5和sGPS6。結(jié)果表明，3種硒化大蒜多糖均能顯著促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖，提高血清抗體效價(jià)、干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）和白介素-2（interleukin-2，IL-2）含量。這些結(jié)果表明硒化修飾可以顯著增強(qiáng)大蒜多糖的免疫增強(qiáng)活性，其中sGPS6效果最好，可以作為免疫增強(qiáng)劑的候選藥物。

3.3 抗腫瘤

Li等[27]研究了大蒜多糖聯(lián)合順鉑（cis-dichlorodiamine platinum，DDP）對(duì)人肝癌細(xì)胞HepG2的生長(zhǎng)抑制作用。結(jié)果表明，大蒜多糖能夠抑制HepG2細(xì)胞的增殖，且聯(lián)合DDP用藥能顯著增強(qiáng)HepG2細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用，且具有時(shí)間和劑量依賴性。進(jìn)一步分析顯示，大蒜多糖增強(qiáng)了DDP對(duì)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒作用，聯(lián)合處理的HepG2細(xì)胞周期停滯在s/g2期。

3.4 抗病毒

朱薿等[28]研究了大蒜多糖體外抗呼吸道合胞病毒（respiratory syncytial virus，RSV）活性，并初步探討其作用機(jī)制。采用MTT法測(cè)定大蒜多糖對(duì)HEp-2細(xì)胞毒性及對(duì)RSV的病毒抑制率。通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)（reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR）檢測(cè)大蒜多糖對(duì)RSV基因表達(dá)的影響。采用酶聯(lián)免疫吸附法（enzyme-linked immuno sorbent assay，ELISA）檢測(cè)大蒜多糖對(duì)RSV感染誘導(dǎo)細(xì)胞表達(dá)的白介素-6（interleukin-6，IL-6）和白介素-8（interleukin-8，IL-8）的影響。結(jié)果表明大蒜多糖可能通過(guò)抑制與RSV毒復(fù)制晚期相關(guān)的L、P基因表達(dá)而有效抑制RSV復(fù)制，并且能顯著下調(diào)病毒誘導(dǎo)的炎癥因子表達(dá)，緩解炎癥反應(yīng)。

大蒜多糖是大蒜中一類重要的活性成分，也是大蒜功能活性的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。在對(duì)大蒜多糖早期的研究中，證實(shí)大蒜多糖具有保護(hù)肝臟、增殖腸道益生菌、抗凝血、保護(hù)心肌、改善學(xué)習(xí)記憶障礙等功能活性[29]，可以作為天然綠色食品原輔料，用于功能食品生產(chǎn)，具有重要的研究?jī)r(jià)值和開(kāi)發(fā)利用前景。

4 結(jié)論與展望

我國(guó)目前作為世界大蒜的主要產(chǎn)地之一，形成了多個(gè)規(guī)模較大的產(chǎn)加銷基地。大蒜油及大蒜多糖功能活性多樣，具有很大的開(kāi)發(fā)價(jià)值，受到了廣泛的關(guān)注。本文綜述了大蒜油及大蒜多糖的功能活性，為拓寬大蒜深加工產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，開(kāi)發(fā)大蒜系列保健食品提供理論依據(jù)。此外，大蒜油及大蒜多糖的作用機(jī)制還有待研究，更多、更廣泛的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值還需發(fā)掘，以實(shí)現(xiàn)大蒜的綜合開(kāi)發(fā)利用，有效推動(dòng)我國(guó)大蒜產(chǎn)業(yè)健康、高效發(fā)展。