無花果多糖的研究與開發(fā)進展

劉薇，單承鶯，聶韡，唐小洪，王維潔，黃小俊，馬世宏*

（1.南京野生植物綜合利用研究院，江蘇 南京 211111；2.威遠縣供銷合作社聯(lián)合社，四川 威遠 642450）

無花果（Ficus caricaL.）為?？啤㈤艑俾淙~植物，原產(chǎn)于西亞，后來傳播到地中海沿岸地區(qū)。無花果樹可能是新石器時代最早栽培的果樹之一，大約比谷物早一千年［1］。早在唐代時就從波斯帝國傳入到我國，現(xiàn)南北兩地均有栽培，在新疆、四川、廣東、福建等地分布較為廣泛。

無花果味甘甜，具有極高的營養(yǎng)和藥用價值，人們常用其釀造果酒、果飲和果醬等。據(jù)《本草綱目》記載，無花果味道甘甜且藥性平和，可治療五痔病癥和咽喉痛?！侗静輩R言》也提及無花果葉可去除體內(nèi)的濕熱，解除瘡毒［2］。研究發(fā)現(xiàn)，無花果因其含有豐富的多酚類、黃酮類、多糖、蛋白酶、氨基酸、脂肪酸和脂溶性化合物等各類化學物質(zhì)，而具有多重藥理活性，包括抗菌消炎、抗氧化［3］，抑菌［4］、抗腫瘤［5］、降糖和降壓［6］、增強機體的免疫力等功效［7］。

本文主要分析歸納了國內(nèi)外關(guān)于無花果多糖在提取、分離純化、化學結(jié)構(gòu)組成和主要活性功效方面的研究進展。首次總結(jié)了其在化妝品和載藥系統(tǒng)中的應用，以期更好地進一步綜合利用和開發(fā)無花果多糖。

1 無花果多糖的提取和分離純化

1.1 無花果多糖的提取

無花果果干和葉是無花果多糖提取的主要原材料。目前，無花果多糖的提取方法主要包含熱水浸提法、酶解提取法、微波-超聲波輔助提取法和超臨界CO2/亞臨界水萃取法。

1.1.1 熱水浸提法

熱水浸提中料液比、提取時間、溫度和提取次數(shù)是提取工藝優(yōu)化中的關(guān)鍵因素。綜合文獻報導，無花果多糖采用熱水浸提，料液比1∶6.25～1∶49之間、提取時間1.5～6 h、提取溫度80～100℃之間、提取次數(shù)1～6次，所得的多糖提取率為3.86%～8.52%［8］。熱水浸提法存在提取率較低、耗時較長的劣勢，但因其易操作、設備簡單，目前仍為常用方法。

1.1.2 酶解提取法

酶解法很好的解決了熱水浸提中提取溫度高、提取率低的不足。在多糖提取過程中淀粉、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)會影響多糖提取物溶液的澄清度，通過溫和的酶水解可以除去這些雜質(zhì)，提高多糖的純度［9］。Chen［10］采用纖維素酶、果膠酶和木瓜蛋白酶三種復合酶法對無花果干果進行多糖提取，提取率為7.98±0.17%。葉文斌［9］采用復合酶法，將無花果多糖的提取率提升至34.13%。雖然酶解法提取率高，但對酶的選擇要求較高，且酶價格昂貴，需嚴格控制酶解溫度以保證酶解過程能夠順利完成。

1.1.3 微波-超聲波輔助提取法

超聲波提取技術(shù)利用超聲波機械破碎和空化作用加速提取物從原料中釋放。應用該法得到的無花果多糖提取率為2.81%～12.58%［11-12］。該法提取時間短、效率高，但在多糖提取過程中若超聲功率控制不當會破壞聚合物，導致多糖物理化學性質(zhì)或其膠凝性質(zhì)發(fā)生改變。

微波輔助萃取法利用頻率范圍在300～300 000MHz之間的電磁波，該波具有穿透能力，可用其進行植物提取。李樂等［13］利用微波輔助浸提法得到的無花果多糖提取率為12.17%。提取過程中，影響多糖產(chǎn)率的主要因素為微波功率，而時間、料液比和溫度次之。

近年來超聲-微波結(jié)合提取法已應用于無花果葉多糖的提?。?4］，超聲時產(chǎn)生穿透力極強的機械波與微波時產(chǎn)生的熱能共同作用。Gharibzahedi等［15］采用超聲-微波結(jié)合提取法對無花果果皮進行多糖提取，提取率達13.97%。此方法提高了提取率，節(jié)約了時間，但儀器復雜昂貴，不適用于大規(guī)模生產(chǎn)。

1.1.4 超臨界CO2和亞臨界水提取法

超臨界CO2萃取是將超臨界條件下液體的高溶解度和氣體的高流動性相結(jié)合，提取目標物質(zhì)的方法。趙叢枝等［16］以無花果為原料，利用超臨界CO2提取原料中多糖，并優(yōu)化提取因素為溫度78.5℃、提取壓力33.4 MPa、提取時間96.2 min，提取率高達17.31%。劉煥燕［17］首次嘗試了亞臨界水方法提取無花果多糖，同時優(yōu)化了提取工藝，最終提取率高達56.48%。作為一種新型的多糖提取技術(shù)，該法具有高效省時、低成本、環(huán)境友好等優(yōu)勢。

1.2 無花果多糖的分離純化

粗多糖中的大分子蛋白質(zhì)及小分子色素雜質(zhì)不僅降低了多糖的純度，還影響粗多糖進一步的分離純化、結(jié)構(gòu)表征和構(gòu)效關(guān)系分析。粗多糖經(jīng)過分離純化，蛋白脫除、色素去除和成分分離多步驟過程提高純度，得到精制多糖［18］。無花果粗多糖的蛋白脫除方法主要用三氯乙酸法、Sevag法和酶-Sevag法。除色素類物質(zhì)主要是通過離子交換樹脂法和H2O2氧 化 法。曾杰［19］篩 選了D941、AB-8、D301、XDA-1、D35205種色譜柱，實驗發(fā)現(xiàn)D301樹脂對無花果粗多糖的色素去除能力比其他4種樹脂效果強，吸附無花果粗多糖色素的吸附量高達86.18%。祖思佳［20］篩選了10種大孔樹脂，結(jié)果表明LSD-296大孔樹脂對無花果脫色效率可達90%以上。大孔樹脂柱、DEAE纖維素柱［21］和葡聚糖凝膠柱［22］被廣泛應用于分離純化無花果多糖。姜宏偉［14］采用DEAE-32纖維柱，經(jīng)NaCl溶液梯度洗脫，無花果葉多糖的純度達91.45%。

1.3 無花果多糖含量測定及結(jié)構(gòu)分析

苯酚-硫酸法用于檢測多糖含量，主要是將多糖水解成葡萄糖從而計算多糖的提取率。由于不同糖類檢測時會產(chǎn)生不同色澤，若采用單一以葡萄糖計算多糖具有較大誤差，朱俊珺［23］改進了傳統(tǒng)的苯酚-硫酸顯色測定，采用氣相色譜先確定無花果多糖的單糖組成，再通過主要單糖的標準曲線計算出校正系數(shù)，帶入計算測得多糖的含量為12.8%。該法快速靈敏、簡單穩(wěn)定性好，避免了以葡萄糖為單一糖為標準造成的誤差。郁瑋［24］采用苯酚-硫酸法對無花果多糖的純度進行測定，并對比了分別以單一葡萄糖和無花果多糖中單糖組成比例配制的混合單糖作為單糖標樣的差異。結(jié)果表明，葡萄糖相比混合糖為標準品測得的含量偏低，以混合糖為標準品的方法不僅重現(xiàn)性高而且穩(wěn)定性好。

無花果多糖具有廣泛的分子量分布，范圍從121 kDa到6 890 kDa［25］。目前，無花果多糖的結(jié)構(gòu)分析還未深入，主要還集中在其單糖類別的研究階段，研究結(jié)果得到無花果單糖的種類主要包含7種，分別為半乳糖、葡萄糖、阿拉伯糖、鼠李糖、甘露糖、木糖和夫糖［6］。杜鵑［26］采用甲基化聯(lián)合GC-MS、高碘酸氧化-Smith降解以及核磁共振波譜確定了無花果中四種精多糖分子量、一級結(jié)構(gòu)及糖苷鍵的連接類型和連接方式，同時采用紅外光譜和核磁共振波譜來測它們糖苷鍵的α或β構(gòu)型。結(jié)果表明這四種精多糖的分子量在2.19×104～1.21×105Da之間。其單糖組成為甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖和鼠李糖，且為支鏈多糖。作者還進一步采用剛果紅實驗、掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡技術(shù)分析了各個多糖組分的高級結(jié)構(gòu)，剛果紅實驗結(jié)果表明四種精多糖均無三螺旋構(gòu)象。

2 無花果多糖活性研究

2.1 抗腫瘤

從無花果提取物中鑒定出的抗腫瘤活性成分主要有苯甲醛、呋喃香豆素內(nèi)酯、補骨酯素。近年來，研究者們發(fā)現(xiàn)無花果多糖也可用于治療腫瘤。如郭潤妮等［27］人報道，無花果多糖能顯著抑制人肝癌HepG2細胞和胃癌SGC-7901細胞的生長，但不依賴多糖的給藥劑量。鄧佳麗等［5］研究發(fā)現(xiàn)無花果葉多糖抗腫瘤主要是通過刺激人胃癌細胞SGC-7901凋亡基因的表達，提高細胞活性氧的水平，減弱細胞增殖速度，加速細胞凋亡過程，從而達到抗腫瘤作用。姜宏偉等［14］證實無花果葉多糖可以不同程度抑制人肝癌細胞HepG2和人宮頸癌細胞HeLa活性，且對人宮頸癌細胞Hela的抑制作用相對于人肝癌細胞HepG2高。

2.2 增強免疫力

無花果多糖被認為是一種有益的免疫刺激劑，可用于動物和人類的免疫治療。戴可娟等［28］最先證實無花果多糖是一種良好的免疫增強劑。通過應激作用和環(huán)磷酰胺誘導小鼠免疫功能受損低下，而后給予無花果多糖，小鼠能夠增強遲發(fā)型超敏反應，且在一定濃度范圍內(nèi)，可顯著性增強小鼠腹腔巨噬細胞的吞噬活性。接著采用荷瘤法建立小鼠免疫抑制模型，再通過巨噬細胞吞噬中性紅試驗、細胞增殖檢測法和淋巴細胞轉(zhuǎn)化實驗進一步驗證無花果多糖的免疫增強作用［29］。除了改善應激及環(huán)磷酰胺誘導小鼠的免疫功能低下外，有研究表明無花果多糖可很好地促進受氫化可的松誘導的免疫抑制小鼠的免疫功能［30］。同時，無花果多糖可促進免疫抑制的小鼠腹腔脾細胞和巨噬細胞分別產(chǎn)生和分泌促炎細胞因子IL-2和IL-1α，促進伴刀豆球蛋白A和脂多糖誘導的脾細胞增殖，使血清可溶性IL-2受體水平降低［31］。

Chen等［21］進一步將無花果粗多糖進行純化得到研究FPs-1-1和FPs-2-1兩個活性組分，發(fā)現(xiàn)這兩個組分能顯著增強巨噬細胞的吞噬功能，且作用效果和劑量相關(guān)。同時FPs-2-1組分可能是通過刺激NO的分泌來調(diào)節(jié)免疫細胞的活性和殺死病原微生物，證實了無花果多糖可刺激脾淋巴細胞的增殖，增強其吞噬能力，可作為新型天然的免疫刺激劑，用于功能性食品或藥物中。

在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，通常會添加預防性免疫刺激劑來刺激魚類的免疫反應，增強防御機制。研究發(fā)現(xiàn)植物多糖是魚類優(yōu)良的預防性免疫刺激劑，Wang等［32］對多種植物進行多糖的提取，將提取的無花果多糖、板藍根多糖和五味子多糖用作飼料添加劑，探究這些多糖對鯽魚的先天免疫應答和對嗜水氣單胞菌的抗病性的影響，結(jié)果顯示無花果多糖、板藍根多糖和五味子多糖均可增強鯽魚對嗜水氣單胞菌的免疫反應和抗病性，其中無花果多糖是最有效的。而后，進一步研究對鯽魚非特異性免疫功能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當鯽魚的日糧中無花果多糖的添加量為0.4%，可顯著增強鯽魚非特異性免疫功能［33］。Yang等［34］首次嘗試研究無花果多糖作為免疫刺激劑對草魚免疫基因表達、體液免疫應答和抗病性的影響。研究表明無花果多糖顯著上調(diào)促炎癥因子IL-1β和TNF-α基因表達，無花果多糖喂養(yǎng)的魚類HSP70基因表達顯著降低。在喂養(yǎng)第2周和第3周后，F(xiàn)CPS的加入顯著增加了血清總蛋白、白蛋白和球蛋白。同時，無花果多糖可以提高血清補體C3、增加血清溶菌酶活性和殺菌活性。這些充分說明了無花果多糖可以上調(diào)免疫相關(guān)基因的表達，刺激免疫應答，從而增強草魚的抗病性。

2.3 降血糖、血脂

早在20世紀，無花果葉中水溶性成分就被民間用以醫(yī)治糖尿病患者，且有多篇文獻報道無花果具有降血糖的功效［35］。葉文斌［9］采用四氧嘧啶誘導大鼠，建立大鼠糖尿病模型，研究發(fā)現(xiàn)連續(xù)給大鼠灌胃無花果多糖28天后，降低了由腎上腺素引起的大鼠高血糖，并改善和調(diào)節(jié)了患病大鼠的血脂紊亂及血脂代謝問題。王婷婷［6］發(fā)現(xiàn)當無花果葉多糖劑量增加到5 mg/mL時，可抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性，抑制率分別達到52.61%和46.48%。同時，設置了三個劑量組研究無花果葉多糖對鏈脲佐菌素誘導的糖尿病小鼠模型的降血糖作用，研究發(fā)現(xiàn)高劑量組的血糖下降程度與陽性對照組接近，有效地降低了II型糖尿病小鼠的空腹血糖及調(diào)節(jié)其糖耐量水平，改善小鼠體重下降問題。在治療糖尿病方面，Zheng［36］將無花果多糖（85%～90%）和山藥多糖、牡丹皮多糖、大米多糖、南瓜多糖、葛根異黃酮、羅漢果皂甙、歧化酶和檸檬酸等復配成無花果糖粉，可以很好地預防治療糖尿病，效果顯著。

2.4 抗炎

有研究發(fā)現(xiàn)在C57BL/6J小鼠中，口服無花果多糖（150～300 mg/kg）5周后的小鼠，通過調(diào)節(jié)體內(nèi)結(jié)腸的長度和抑制腸道的炎癥細胞浸潤，顯著預防硫酸葡聚糖鈉鹽誘導的結(jié)腸炎［37］。無花果多糖對潰瘍性結(jié)腸炎的保護作用機理可能與菌群組成變化和短鏈脂肪酸的形成高度相關(guān)。同時，無花果多糖可保護杯狀細胞，提高緊密連接蛋白claudin-1的表達，并抑制包括TNF-α和IL-1β在內(nèi)的細胞因子的形成。除此之外，無花果多糖改善腸道微生物群，提高細菌S24-7、糞球菌和類桿菌的豐度，同時抑制梭狀芽孢桿菌和大腸桿菌的豐度。因而補充無花果多糖可以改善腸道微生物菌群，從而預防減少炎癥性腸病。

3 無花果多糖的開發(fā)應用

3.1 藥物載體系統(tǒng)

植物多糖具的有可生物降解、易于修飾、低免疫原性和低毒性的優(yōu)點，它們可以被共軛、交聯(lián)或功能改性，然后用作納米載體材料。多糖給藥系統(tǒng)可以避免網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬作用，阻止生物分子的降解，提高小分子化合物的生物利用度，從而達到有效的治療效果。

從無花果中提取的多糖主要由低甲基果膠組成，是一種新型的殼材料，可將親脂性生物活性包埋形成微膠囊，從而提高穩(wěn)定性和釋放度。Ponrasu等［38］采用新型丙烯酸基微流控裝置制備了疏水性核的無花果多糖微膠囊，將姜黃素封裝于微膠囊中，并對其進行了全面的表征。結(jié)果顯示微膠囊殼和核之間邊界清晰，且包封率達90%左右，極大提高了姜黃素對外界環(huán)境的穩(wěn)定性。同時采用無花果多糖和普魯蘭多糖共混并通過靜電紡絲制備速溶納米纖維，用于負載氨芐青霉素和地塞米松等疏水模型藥物，藥物可60秒內(nèi)迅速溶解在水中并釋放［39］。作者進一步發(fā)現(xiàn)無花果多糖微膠囊可作為腸靶向膠囊材料［40］，將無花果多糖和市售的高甲氧基果膠混合制備復合膠囊，膠囊在模擬結(jié)腸液中降解2 h，釋放率顯著升高，從15%提高到90%。

為了提高無花果多糖作為藥物載體的生物相容性，周榮等［41］對無花果中提取的多糖進行超聲修飾，使其具有疏水和親水的兩親結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以自組裝成膠束、微球等，既可以包載藥物，又具有良好的膜滲透性，可作為藥物載體的生物材料，具有很好的生物相容性、降解性和熱穩(wěn)定性。

3.2 化妝品領(lǐng)域

隨著人們生活水平提高，消費者更傾向選用含有天然植物提取物類的化妝品，以減少化學合成類化妝品給人體帶來的潛在危害。植物多糖具有保濕、美白、抗皺、抗氧化、除螨、祛痘、防曬、抑菌、消炎等多種生物活性［42］。近年來，許多學者也相繼報導無花果提取物在化妝品領(lǐng)域中的應用。Khan等［43］采用為期8周隨機涂抹樣品于人類志愿者的臉頰試驗，研究結(jié)果表明了含4%無花果提取物的外用乳膏（w/o乳液）可顯著降低皮膚黑色素、表皮失水和皮脂，同時大幅度增加皮膚水合作用，對皮膚紅斑無明顯影響。無花果提取液可用于治療色素沉著過度、痤瘡、雀斑和皺紋。李麗等［44］研究發(fā)現(xiàn)無花果果實提取物應用到化妝品中具有防曬增效的效果，且制備的防曬產(chǎn)品穩(wěn)定性、安全性較好。此外，無花果多糖還具有抑菌、抗氧化［45］等生物活性，可用于化妝品功效應用中。

4 展望

無花果作為一種藥食同源原料，一直是國內(nèi)外研究熱點。但就目前對無花果多糖的研究成果來說，還存在一些問題需要繼續(xù)深入。一、無花果多糖的結(jié)構(gòu)分析還處于研究初期階段，對無花果多糖一級結(jié)構(gòu)及構(gòu)象分析較少。未來需進一步對此進行深入研究，多糖的糖基排列順序、糖苷鍵連接方式、糖鏈的分支情況及大分子構(gòu)象都會影響其生物學活性。二、無花果多糖藥理研究結(jié)果顯示其具有抗腫瘤、增強機體免疫力、降血糖血壓、抗炎、抗氧化等功效。但主要還是基于體外及動物實驗方面，未來還需更進一步進行各種活性機制的體內(nèi)實驗、作用機理研究及人體基因調(diào)控方面的研究，從而為無花果多糖作為功能性及保健食品和藥品方面提供更多的醫(yī)學價值支持。