黃芪保健功能研究及產(chǎn)品研發(fā)現(xiàn)狀

李明澤，秦 飛，李國鋒，黃玉龍，趙保堂，韓心宇

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，甘肅蘭州 730070；2.甘肅渭水源藥業(yè)科技有限公司，甘肅定西 748200；3.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，甘肅蘭州 730070；4.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070；5.甘肅省農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣總站，甘肅蘭州 730046）

0 引言

我國人均GDP 已超1.2 萬美元，居民消費(fèi)能力進(jìn)一步提升，日常飲食消費(fèi)種類選擇更加豐富和多樣化，但日常飲食結(jié)構(gòu)還是整體偏向高脂肪、高蛋白、高能量、低膳食纖維的“三高一低”結(jié)構(gòu)，心血管疾病、肥胖癥、代謝紊亂等慢性病和癌癥的發(fā)病率及死亡率均居高不下[1]，與不健康的膳食習(xí)慣有一定關(guān)系，因此健康飲食的觀念越來越被重視。目前，我國藥食同源品種消費(fèi)需求總量遠(yuǎn)高于非藥食同源品種，年增長率接近10%[2]，年輕消費(fèi)群體也更加關(guān)注健康養(yǎng)生，人均健康養(yǎng)生花費(fèi)超千元，我國藥食同源市場規(guī)模已超3 000 億元，并以每年13.5%的速度增長[3]。在日本，“藥食一如”的理念早已深入人心，功能因子型的第三代功能性食品十分受消費(fèi)者喜愛，市場規(guī)模已超過700 億元[4]。在美國，“food is medicine”（食物就是良藥） 受到了大量醫(yī)學(xué)機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，被看作解決美國高昂醫(yī)療成本的良方[5]，近年來我國食藥同源類藥材每年對(duì)歐美地區(qū)出口量每年以20%速度遞增，歐美地區(qū)食藥同源市場日益火爆，市場規(guī)模已接近5 000 億元。

黃芪因其有著降糖降脂、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、保護(hù)心肌、腦細(xì)胞，護(hù)肝保腎及抗疲勞等諸多功能，一直是藥食同源食品的研究熱點(diǎn)，黃芪已被大量用于和其他藥品復(fù)配或作為保健品中的功能性組分，近年來已開發(fā)出的黃芪產(chǎn)品多集中在各類黃芪保健酒、滋補(bǔ)酒，黃芪茶、黃芪功能性飲料、黃芪醋飲料，黃芪養(yǎng)生粥和黃芪咀嚼片、餅干等產(chǎn)品[6]。

1 黃芪功能性研究

1.1 黃芪的抗疲勞及增加耐缺氧能力作用

黃芪有著益氣固表之功效，黃芪特征成分黃芪甲苷和黃芪多糖等有效成分可以增強(qiáng)心肺功能，改善血脂指標(biāo)狀況，有效減緩機(jī)體疲勞感。趙文曉等人[7]對(duì)大鼠灌胃提取的黃芪多糖，并開展負(fù)重力竭游泳試驗(yàn)，檢測負(fù)重力竭游泳時(shí)長、甘油三酯（TG）、膽固醇（CHOL）、低密度脂蛋白（LDL）、血尿素（UREA） 和血清丙二醛（MDA） 水平，與對(duì)照組相比，灌胃黃芪多糖的大鼠負(fù)重力竭游泳時(shí)長優(yōu)于對(duì)照組，血清TG、CHOL、LDL 與空白組相比數(shù)值更低，差異顯著，UREA 和血清MDA 水平降低極顯著，黃芪多糖可有效改善大鼠疲勞狀況。閆暾等人[8]給KM 小鼠灌胃不同道地產(chǎn)區(qū)的黃芪提取液，飼喂4 周后進(jìn)行負(fù)重力竭游泳試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，所有不同道地產(chǎn)區(qū)的黃芪提取液均有明顯的抗疲勞作用，飼喂黃芪提取液的小鼠肝糖原（LG） 含量明顯增加，同時(shí)明顯降低了小鼠血液乳酸、尿素氮含量或乳酸脫氫酶的活性，抗疲勞作用明顯。黃勇等人[9]通過將黃芪與百合復(fù)配給小鼠灌胃，在5 d 后進(jìn)行常壓下的耐氧性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)灌胃黃芪百合顆粒的小鼠，與空白組小鼠相比，大腦神經(jīng)元細(xì)胞水腫、壞死情況明顯有所改善，未產(chǎn)生明顯腦萎縮或形態(tài)變化，局部炎癥發(fā)生率降低，可能由于灌胃黃芪百合顆粒的小鼠腦總抗氧化能力（T-AOC）、SOD 活性升高及丙二醛（MDA） 含量、VEGF 蛋白和mRNA 含量明顯降低，起到了一定保護(hù)作用有關(guān)。朱尚文等人[10]將灌胃黃芪的小鼠放入密閉瓶中，與空白組小鼠相比，存活時(shí)間更長，同樣得出了黃芪有一定的增強(qiáng)耐缺氧能力的結(jié)論。

1.2 黃芪對(duì)器官保護(hù)作用

黃芪中主要活性成分以黃芪皂苷類物質(zhì)黃芪甲苷和異黃酮類物質(zhì)毛蕊異黃酮為代表，有保護(hù)心腦細(xì)胞、護(hù)肝保腎的作用。有學(xué)者以H2O2對(duì)大鼠的心肌細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)凋亡，細(xì)胞培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)，加入黃芪甲苷的處理組的乳酸脫氫酶（LDH）、超氧化物歧化酶（SOD） 活力明顯高于對(duì)照組和心肌細(xì)胞受損模型組，經(jīng)免疫組化和Western-blotting 法檢測發(fā)現(xiàn)，處理組的熱休克蛋白70（Hsp-70）、Bcl-2 家族蛋白表達(dá)明顯高于模型組，Caspase 家族蛋白、Bax 蛋白明顯低于模型組，說明黃芪甲苷可能通過對(duì)上調(diào)Hsp-70、Bcl-2 的表達(dá)和下調(diào)Caspase-3、Bax 的表達(dá)來干預(yù)抑制心肌細(xì)胞的衰亡[11]。余淑菁等人[12]對(duì)肺上皮BEAS-2B 細(xì)胞培養(yǎng)過程中使其感染肺炎鏈球菌，經(jīng)40 μmol/L 黃芪甲苷處理的試驗(yàn)組與對(duì)照組相比，細(xì)胞凋亡率明顯降低，同樣得出了黃芪甲苷通過干預(yù)Bcl-2、Bax 等蛋白的表達(dá)可以減輕肺炎鏈球菌對(duì)肺細(xì)胞的損傷的結(jié)論。黃芪對(duì)腦缺血造成的損傷（CI/RI） 有一定的預(yù)防作用，通過對(duì)大鼠灌胃黃芪提取物4.37g/（kg·d），能夠明顯預(yù)防腦損傷，大腦形態(tài)未產(chǎn)生明顯病變，核仁清晰可辨[13]。趙佩等人[14]通過對(duì)AMI（急性心肌梗死） 模型大鼠灌胃4 周后，黃芪甲甙對(duì)可以明顯改善AMI 大鼠心功能增強(qiáng)血流動(dòng)力，且可降低其血清AngⅡ、ET-1、BNP 水平，可能與下調(diào)NOX/ROS/TNF-a 信號(hào)通路表達(dá)有關(guān)。對(duì)小鼠飼喂添加黃芪超微粉的飼料，與對(duì)照組相比，可以明顯減少肝壞死發(fā)生率，降低AST（谷草轉(zhuǎn)氨酶） 和ALT（谷丙轉(zhuǎn)氨酶）[15]。Bing Zhou 等人[16]發(fā)現(xiàn)黃芪中的黃芪甲苷可以抑制SREBP-1c（固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白） 核內(nèi)轉(zhuǎn)移，對(duì)改善肝臟內(nèi)脂肪堆積有一定的改善作用。

1.3 黃芪對(duì)胃腸道改善及疾病防治作用

黃芪中黃芪多糖、黃芪皂苷、黃芪甲苷及黃酮類活性成分通過介導(dǎo)體內(nèi)激酶、核轉(zhuǎn)錄因子、多種蛋白酶等的傳到途徑，可以在一定程度上抑制胃腸道癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移，并誘導(dǎo)其消亡[17]，類似黃芪功能性成分對(duì)胃腸道保護(hù)及疾病防治作用研究較多，但研究多集中于細(xì)胞層面，缺乏大樣本量動(dòng)物試驗(yàn)?zāi)酥僚R床試驗(yàn)數(shù)據(jù)，需要進(jìn)一步開展深入研究。楊彬彬等人[18]以Winstar 大鼠每日飼以高脂低蛋白飼料加力竭游泳建立脾虛濕困大鼠模型，灌胃黃芪多糖（APS），連續(xù)喂養(yǎng)4 周后，測定指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比模型組大鼠小腸內(nèi)壁絨毛長度變短且排列紊亂，表皮細(xì)胞出現(xiàn)明顯壞死狀況，飼喂APS的大鼠小腸絨毛細(xì)胞齊整、排列有序，雖有少量炎癥細(xì)胞浸潤，但間質(zhì)見無明顯水腫現(xiàn)象，且胃動(dòng)素、胃泌素、血清淀粉酶和D- 木糖水平顯著升高，APS 可以有效改善胃腸道消化功能。白雪松等人[19]開展了基于腸道微生態(tài)的黃芪改善腸道菌群環(huán)境研究，以C57BL/6 小鼠為試驗(yàn)?zāi)Ｐ停辔?.50 g/kg 的黃芪超微粉處理組的小鼠胃腸道環(huán)境明顯優(yōu)于空白組，也優(yōu)于黃芪飲片給藥組和傳統(tǒng)粉末給藥組，能量供應(yīng)有所增長，抗氧化能力更強(qiáng)，代謝物質(zhì)蓄積有所減少。

1.4 黃芪的降血糖、降血脂及改善動(dòng)脈粥樣硬化作用

黃芪有調(diào)節(jié)機(jī)體代謝的作用，因此在臨床上常常用于配合治療糖尿病及其并發(fā)癥[20]，黃芪通過雙向調(diào)節(jié)血糖、抗氧化、抗炎和提升機(jī)體免疫能力等作用在治療糖尿病的同時(shí)還能對(duì)腎臟起到一定的保護(hù)作用，避免糖尿病患者產(chǎn)生腎病等并發(fā)癥[21]。黃芪甲苷對(duì)2 型糖尿病有一定的改善作用，通過對(duì)糖尿病模型大鼠灌胃黃芪甲苷，能夠顯著提高大鼠血液、腸組織和細(xì)胞中GLP-1（胰高血糖素樣肽-1） 的含量，對(duì)糖尿病有一定的改善和治療作用[22]。脂類物質(zhì)沉積在動(dòng)脈血管壁會(huì)導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化（AS），而黃芪中的活性成分可以有效地降低AS 大鼠血清中的氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL），在一定程度上延緩和降低AS 病變程度[22]。目前，臨床上多以他汀類等降脂藥物來降低患者血脂，延緩動(dòng)脈粥樣硬化[23]，因其容易造成肝損傷和橫紋肌溶解，安全性也備受爭議，而黃芪有效成分可以從調(diào)節(jié)蛋白、阻止巨噬細(xì)胞自噬及抗血小板聚集等方面發(fā)揮抗AS的作用[24]。

黃芪中的以黃芪甲苷、毛蕊異黃酮及黃芪多糖為代表的皂苷類、異黃酮類物質(zhì)和多糖功能性成分，通過調(diào)整蛋白和信號(hào)通路的表達(dá)可以對(duì)造成器官損傷的狀況有一定的抑制效果，或改善或提升部分酶的活性，起到保護(hù)器官或改善身體狀況的作用，但多數(shù)研究都集中于細(xì)胞層面或小樣本量動(dòng)物試驗(yàn)，大量臨床試驗(yàn)和長期監(jiān)測數(shù)據(jù)較少，未來需要開展更為深入和長期的研究。

2 黃芪藥食同源產(chǎn)品開發(fā)

2.1 黃芪復(fù)合飲料

黃芪復(fù)合飲料通常以黃芪提取液、黃芪超微粉與其他原料復(fù)配或以黃芪、黃芪提取液作為發(fā)酵原料開發(fā)出具有一定功能性或保健功能的復(fù)合飲料。仇鳳梅等人[25]以黃芪提取液15%，玫瑰花提取液40%，輔以白砂糖4%，檸檬酸0.0.4%，食用膠1.4%（卡拉膠0.04%、CMC-Na0.10%） 復(fù)配開發(fā)出黃芪玫瑰復(fù)合飲料。黃芪紅棗[26]和黃芪枸杞[27]也是較為常見的黃芪復(fù)合飲料基礎(chǔ)復(fù)配形式，再經(jīng)過添加白砂糖或其他代糖作為甜味劑，加入少量檸檬酸等矯味劑和黃原膠、CMC 等進(jìn)一步增稠或穩(wěn)定飲料狀態(tài)，加入不同的果汁或提取液，開發(fā)出不同風(fēng)味、兼具一定功能性的黃芪復(fù)合飲料。黃芪復(fù)合飲料中因含有黃芪黃酮、皂苷、多糖類物質(zhì)，往往具有一定的抗氧化性。聶萬虹[28]將5%～6%的黃芪提取液和板栗酶解液復(fù)配，輔以CMC-Na 添加量0.15%，蔗糖脂肪酸酯0.04%，六偏磷酸鈉和白砂糖，經(jīng)調(diào)配均質(zhì)后制成了有一定抗氧化保健功能的黃芪復(fù)合飲料，經(jīng)測試，黃芪復(fù)合飲料的總抗氧化能力為0.227，最大鐵離子還原能力0.58，最大·OH 清除率86.76%，最大·O2-清除率分別為70.12%，最大DPPH-清除率分別為76.08%。

2.2 黃芪固體飲料

黃芪固體飲料通常將黃芪和其他主輔料復(fù)配，通過噴霧干燥或熱風(fēng)干燥成固體粉末制得的具有一定功能性的固體飲料。毛午晶[29]以黃芪為主要原料，通過真空減壓濃縮方式得到黃芪浸膏粉，將黃芪浸膏粉、麥芽糊精、乙醇復(fù)配后再經(jīng)噴霧干燥制成黃芪抗疲勞固體飲料，并確定了最佳成型工藝參數(shù)：黃芪浸膏粉與麥芽糊精及乙醇用量比例為1∶1.5∶0.2，最佳噴霧干燥工藝參數(shù)：進(jìn)樣溫度和流量分別為140 ℃，450 mL/h，料液密度1.065 g/cm3。張萌[30]以黃芪山楂為主要原料，麥冬、黃精、甘草、瓜蔞、黨參、當(dāng)歸為輔料，混合后經(jīng)浸泡、超高壓處理后煎煮提取，取上清液，濃縮至固形物含量40%，加入等質(zhì)量的起泡劑，再經(jīng)熱風(fēng)干燥至含水量4%得到黃芪山楂固體飲料，當(dāng)其質(zhì)量濃度為5 mg/mL 時(shí)，DPPH 自由基清除率的IC50 值為5.70 mg/mL，TEAC 值為877.89 μmol Trolox/g，鐵離子還原力為669.44 μmol Trolox/g，與維C 作對(duì)照，有一定的抗氧化性。白莉等人[31]以黃芪、黨參、甘草、肉桂為原料開發(fā)了一款參芪復(fù)合固體飲料，最佳配比為甜味劑51%，β- 環(huán)狀糊精10%，果粉6%，酸味劑0.6%，以維C作為對(duì)照，當(dāng)飲料質(zhì)量濃度為5 mg/mL 時(shí)，對(duì)ABTS+、·OH 與DPPH 自由基的清除率均在50%以上，表現(xiàn)出一定的抗氧化能力。雖然生產(chǎn)中黃芪固體飲料采用熱風(fēng)干燥雖然成本較低，但是與噴霧干燥相比，產(chǎn)品得率相對(duì)較低，產(chǎn)品往往會(huì)產(chǎn)生一定的褐變，對(duì)其中的黃酮、多糖類功能性成分也有一定的影響。

2.3 黃芪復(fù)合咀嚼片

黃芪咀嚼片通常以黃芪粉、黃芪超微粉或者黃芪提取液干燥粉為主要原料，添加其他藥食同源類中藥材、枸杞、大棗、薄荷等輔料，添加白砂糖、阿斯巴甜、甜菊糖、赤蘚糖醇等甜味劑，檸檬酸等矯味劑和硬脂酸鎂、微晶纖維素等黏結(jié)劑復(fù)配，經(jīng)造粒、干燥、整粒和壓片工序制成。郭清毅等人[32]以11%黃芪濃縮液，9%木糖醇，1%復(fù)配膠，0.11%檸檬酸制成半固體型無糖咀嚼片，成品色澤均勻、軟硬適中、口感酸甜爽滑且兼具一定的保健作用。丁濤等人[33]開發(fā)出具有一定輔助降血糖功能的咀嚼片，通過靜脈注射四氧嘧啶造模高血糖小鼠，喂食以黃芪為主要原料，生地黃、人參葉等為輔料制備的芪黃參葉片，飼喂飼料中芪黃參葉片含量2.25 g/kg，45 d 后，取尾部血液測定血糖值，結(jié)果表明能明顯降低高血糖小鼠的空腹血糖和血糖曲線下面積，正常小鼠飼喂含有芪黃參葉片后空腹血糖值無明顯變化。靳元元[34]以20%的富硒黃芪浸膏粉為主要原料，輔以10%微晶纖維素、1%的檸檬酸和硬脂酸鎂、17%的軟糖和51%的甘露醇，制得富硒黃芪咀嚼片，對(duì)環(huán)磷酰胺免疫抑制造模的小鼠進(jìn)行喂食，發(fā)現(xiàn)咀嚼片可以明顯改善因環(huán)磷酰胺造成的胸腺和脾臟萎縮。

2.4 黃芪復(fù)合保健酒

黃芪復(fù)合保健酒通常以基酒中添加黃芪超微粉、黃芪提取液制成配制酒或采用黃芪與其他發(fā)酵原料采用共酵的方式制成的各類發(fā)酵蒸餾型黃芪保健酒。黃芪中的黃芪黃酮、多糖和皂苷類物質(zhì)能起到一定的抗氧化和抗疲勞作用，因此目前開發(fā)的各類黃芪保健酒通常都以抗氧化和抗疲勞作為賣點(diǎn)。馮子瑤[35]以蘋果、板栗熟化后進(jìn)行混合發(fā)酵后蒸餾得到基酒，加入經(jīng)過浸提得到的黃芪提取液制成黃芪果栗配制酒，經(jīng)抗氧化性能測定后發(fā)現(xiàn)對(duì)DPPH 自由基最大清除率為54.5%，·O2-自由基最大清除率為90.26%，總抗氧化能力最大值為0.534，說明添加黃芪提取液的酒體具有一定的抗氧化能力。有學(xué)者采用生料釀酒工藝，以黃芪和燕麥為主要原料，每千克發(fā)酵酒體中添加8 g 酒曲、50 g 黃芪，水和燕麥質(zhì)量比5∶2，發(fā)酵溫度和時(shí)間為27.5 ℃，24 d，釀造出的黃芪燕麥酒酒體清亮、香醇淡雅，兼具燕麥的香味和黃芪的保健功效[36]。柴智等人[37]以黃芪和高粱為原料，采用二次蒸餾的方式開發(fā)出黃芪高粱酒，通過考查酒體中多糖含量和感官評(píng)分，確定了最佳的釀酒工藝參數(shù)為黃芪與高粱質(zhì)量比1∶9，發(fā)酵溫度15 ℃，發(fā)酵時(shí)間40 d，釀制的黃芪高粱酒總多糖含量在10%以上。

2.5 其他黃芪產(chǎn)品

陳麗艷等人[38]以黃芪、大豆為主要原料，采用共同發(fā)酵方法，研發(fā)黃芪豆豉，以纖溶酶活性為指標(biāo)，確定了最佳的發(fā)酵工藝為在大豆中添加等量的黃芪水提液（質(zhì)量濃度75 mg/mL），優(yōu)勢發(fā)酵菌株為DCT-1，37 ℃下發(fā)酵36 h，制成具有高纖溶活性的黃芪豆豉。李睿等人[39]將黃芪經(jīng)過氫氧化鈣溶液浸泡，再經(jīng)纖維素酶酶解處理，調(diào)味和超高壓處理，以感官評(píng)分為評(píng)判指標(biāo)，采用模糊數(shù)學(xué)和響應(yīng)面結(jié)合方法得到最佳配方為黃芪10 g，蜂蜜16.5 g，陳醋12 mL，食鹽0.4 g，制得酸甜適口的即食性黃芪。目前，開發(fā)的黃芪產(chǎn)品還有黃芪薏米餅干、黃芪玫瑰方糖、黃芪酸奶、黃芪抗運(yùn)動(dòng)疲勞營養(yǎng)補(bǔ)充劑等產(chǎn)品。

3 結(jié)語

雖然已經(jīng)有針對(duì)抗氧化、抗疲勞、改善胃腸道等功能的黃芪產(chǎn)品問世，但是其產(chǎn)品還是難以滿足如今大眾多元化及特定人群的消費(fèi)需求，需要開發(fā)更加方便、快捷符合大健康理念的黃芪功能食品和飲品。黃芪作為食藥同源類大宗中藥材，其功能成分對(duì)機(jī)體的保健作用機(jī)理研究還有待進(jìn)一步深度挖掘，目前研究多集中于細(xì)胞層面和以小鼠、大鼠為對(duì)象的動(dòng)物試驗(yàn)，缺乏大量的臨床數(shù)據(jù)來佐證，黃芪類產(chǎn)品對(duì)人體的功效也缺乏長時(shí)間跨度和大樣本量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在國家大健康戰(zhàn)略和食藥同源大產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢下，使黃芪食藥同源產(chǎn)品開發(fā)更加科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)促進(jìn)黃芪加工技術(shù)研究，解決黃芪產(chǎn)業(yè)鏈條短、產(chǎn)品附加值低等問題，激活市場潛力，提升人民健康水平，推進(jìn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化和助力鄉(xiāng)村振興有著重要的意義。