蒲公英多糖提取技術及生物活性的研究進展

牛亦婷，劉子彰，包怡紅，2，李芳菲，2*，于瑩

（1.東北林業(yè)大學 生命科學學院，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江省森林食品資源利用重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150040；3.黑龍江中醫(yī)藥大學 中醫(yī)藥研究院，黑龍江 哈爾濱 150040）

蒲公英，又名婆婆丁、黃花地丁，菊科蒲公英屬多年草本植物，其分布廣泛、資源豐富[1]。蒲公英中多糖含量豐富，在其根、葉、花中均可獲得，其中根莖中多糖含量最高[2]。蒲公英多糖包括葡萄糖、果糖、蔗糖、菊糖等，多糖含量占蒲公英干重的30%～50%。多糖是一類重要的生理活性物質(zhì)，具有多種藥理功能，如蒲公英多糖具有抗菌、抗氧化、降血糖、降血脂、增強機體免疫等功能。除此之外，多糖提取是研究多糖生物活性的重要基礎，當前已知的多糖提取的方法有很多，如水醇法、超聲波輔助浸提法、超濾法、酶解法、酸提法和凝膠柱層析法等[3]。本文對蒲公英多糖的生物活性、提取工藝和應用進展進行綜述，旨在為蒲公英多糖的研究提供參考。

1 蒲公英多糖的提取工藝

當前，蒲公英多糖常采用的提取方法有超聲波輔助浸提法、酶解法、微波萃取法等。

1.1 超聲波輔助浸提法

超聲波輔助浸提活性物質(zhì)時，當氣壓達到一定值后產(chǎn)生的空化作用會使溶液中的氣泡振動，從而破壞原料細胞，溶出多糖[4-5]。超聲波輔助浸提法的提取條件溫和、儀器簡單易得、不添加其他有害物質(zhì)并且提取效率較高[6]，然而超聲波的功率、料液比、溫度、提取時間對多糖得率均有很大影響。其中，對于優(yōu)化超聲波浸提蒲公英多糖工藝的研究也很多。張靜等[7]確定蒲公英根多糖提取的最優(yōu)工藝參數(shù)為料液比1∶40（g/mL）、提取溫度80 ℃，3 h 內(nèi)提取2 次，此時原料的多糖得率可達8.945%。郭慧靜[8]使用超聲波輔助浸提法提取新疆野生蒲公英全草多糖，在超聲處理63 min、溫度73 ℃、功率120 W、料液比1∶25（g/mL）條件下，多糖得率可達14.27%。與熱水浸提法相比，超聲波輔助浸提法可以縮短提取時間、提高得率。

1.2 酶解法

酶的催化作用使原料分解，該作用方式直接且提取時間短。酶解法中，固態(tài)酶相比于液態(tài)酶具有耗能低、對環(huán)境友好、成本低的優(yōu)點，但研究鮮見。趙陽等[9]采用單因素試驗結合Box-Behnken 響應面分析固態(tài)酶分解工藝對蒲公英多糖含量的影響，得到的蒲公英最佳固態(tài)酶解工藝為果膠酶酶解蒲公英，輔料麩皮添加量10%、酶解時間12.3 h、酶解溫度57.6 ℃、酶添加量1 532 U/g、含水量55%，此條件下的蒲公英多糖產(chǎn)量最高，為218.21 mg/g。Chen 等[10]比較了酶解法與超聲波輔助浸提法提取蒲公英多糖，結果顯示當料液比1∶15（g/mL）、提取時間2 h、提取溫度65 ℃時，超聲波輔助浸提法的提取效果優(yōu)于酶解法。使用酶解法提取蒲公英多糖時，由于蒲公英內(nèi)部結構完好，難以提取，因而提取率不高，但是相比于熱水浸提法，酶解法節(jié)約了反應時間、減少了資源消耗。

1.3 微波萃取法

微波可以破壞植物原料的細胞壁，使細胞內(nèi)的多糖析出，微波萃取技術可用于輔助提取蒲公英多糖[11]。郝艷霜等[12]采用微波萃取技術對蒲公英多糖進行了提取，結果顯示，與常規(guī)水煮法相比，微波萃取技術所得到的蒲公英多糖在含量、純度、提取時間等方面均有較大改善。郭希娟等[13]通過響應面試驗，以蒲公英多糖得率為指標，優(yōu)化微波萃取工藝參數(shù)，以料液比1∶17（g/mL）處理原料14 min，提取率可達74.34%。

2 蒲公英多糖的生物活性

2.1 調(diào)節(jié)腸道菌群活性

很多天然植物多糖對腸道菌群具有良好的調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn)，蒲公英多糖也具有調(diào)節(jié)腸道菌群的作用，但鮮有文獻報道。石丹等[14]用蒲公英多糖治療小鼠的腸道菌群失調(diào)，對比麗珠腸樂治療劑的治療效果，探究蒲公英多糖對調(diào)節(jié)腸道菌群紊亂的影響。通過建立林可霉素誘導的小鼠腸黏膜損傷模型，并在動物水平上對其進行干預，發(fā)現(xiàn)蒲公英多糖對林可霉素誘導的小鼠腸黏膜損傷有一定的修復作用。周亞妮等[15]選擇潰瘍性結腸炎合并菌群失調(diào)小鼠探究蒲公英多糖對腸道調(diào)節(jié)的作用，采用酶聯(lián)免疫吸附分析法，對小鼠血清中尿酸、一氧化氮含量、血清中白細胞介素、腫瘤壞死因子的表達進行測定。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)蒲公英多糖作用后，小鼠腸道內(nèi)微生物失調(diào)得到改善，并認為蒲公英多糖具有調(diào)節(jié)腸道菌群的功效。

2.2 抗菌活性

蒲公英多糖能夠抑制大腸桿菌、沙門氏菌等細菌的活性，同時還能起到抑制細菌生長的效果。Wang[16]用纖維素酶輔助提取蒲公英水溶性多糖，發(fā)現(xiàn)蒲公英總糖含量為95.6%（質(zhì)量比）、濃度為100 mg/mL 時，其對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌有較高的抑制作用。Lin 等[17]對水溶性蒲公英多糖進行化學修飾后得到羧甲基化衍生物，發(fā)現(xiàn)用10 mg/mL 的多糖及其衍生物處理李斯特菌后，單增李斯特菌群數(shù)量減少。隨后，將蒲公英多糖和其羧甲基化衍生物摻入聚氧化乙烯（polyethylene oxide，PEO）納米纖維基質(zhì)中，制備出具有抗菌性的納米纖維。經(jīng)試驗論證，發(fā)現(xiàn)納米纖維對李斯特菌表現(xiàn)出良好的抗菌效果，其中衍生物納米纖維的抗菌效果更優(yōu)。羅琴琪[18]用二氧化鈦納米管裝載蒲公英多糖，以無水乙醇/二甲基亞砜（methyl sulfoxide，DMSO）作為有機溶劑溶解蒲公英多糖，通過物理吸附法將多糖負載于陽極氧化的鈦片，在鈦片表面培養(yǎng)牙齦卟啉單胞菌，進行體外抗菌試驗，探究它們對于牙齦卟啉單胞菌生長的作用。在經(jīng)過臺盼蘭染色后，在顯微鏡下觀察到了細菌的分布情況，發(fā)現(xiàn)在裝載了蒲公英多糖的試驗組中，死亡菌的數(shù)量多于對照組，因此認為在二氧化鈦上裝載了蒲公英多糖的活性涂層能夠抑制單胞菌生長，從而起到抗菌作用。李爽等[19]以純化蒲公英多糖作為對照組，以乙?；压⒍嗵亲鳛樵囼灲M，開展大腸桿菌和金黃色葡萄球菌體外抑菌試驗，研究發(fā)現(xiàn)，乙酰化蒲公英多糖的抗菌性優(yōu)于蒲公英純化多糖，且多糖濃度越高，抗菌性越強。這與Lin 等[17]發(fā)現(xiàn)衍生物抗菌性更強的結論一致。

2.3 抗腫瘤活性

植物多糖還廣泛應用于腫瘤抑制領域，對腫瘤和癌細胞的生長有良好抑制作用[20-23]。Chen 等[10]從蒲公英中提取出了一種新型中性多糖，測出其總糖含量為90.16%，通過評估蒲公英中性多糖對肝癌細胞的抑制作用，發(fā)現(xiàn)蒲公英中性多糖具有抗腫瘤活性。Ren等[24]發(fā)現(xiàn)蒲公英多糖在體內(nèi)、外均能表現(xiàn)出抗腫瘤活性。傷口愈合和Transwell 細胞體外侵襲實驗的結果顯示，蒲公英多糖可以在體外抑制人臍靜脈內(nèi)皮細胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）的活動；蛋白質(zhì)印跡和免疫熒光染色結果顯示蒲公英多糖能夠抑制缺氧誘導因子。因此，蒲公英多糖在體內(nèi)、外會通過調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長因子/缺氧誘導因子1α（vascular endothelial growth factor/hypoxia-inducible factor 1α，VEGF/HIF-1α）的表達來發(fā)揮抗腫瘤活性。李健等[25]首次發(fā)現(xiàn)蒲公英多糖可以維持機體的鐵穩(wěn)定和抑制腫瘤細胞的增生。在人體肝癌細胞中鐵調(diào)素異常表達時，蒲公英多糖通過抑制鐵調(diào)素表達來抑制肝癌和乳腺癌細胞的增生。Zhang 等[26]從蒲公英多糖中分離出具有中等抗腫瘤活性的菊粉果糖以提升菊粉果糖的抗腫瘤活性。同時，用斑馬魚移植腫瘤進行體外抗腫瘤與斑馬魚體內(nèi)抗腫瘤試驗，結果表明，菊粉果糖硒納米粒子顆?？梢砸种瓢唏R魚體內(nèi)腫瘤細胞的增殖與遷移，且相對于菊粉顆粒更加穩(wěn)定、抗腫瘤活性得到提升。

2.4 提高免疫能力及抗炎活性

近年來，多項研究發(fā)現(xiàn)將蒲公英多糖加入飼料中，可以有效增強小鼠、仔雞、鯉魚等實驗動物的免疫能力，間接表明蒲公英多糖對人體免疫能力有增強作用。高慧婕等[27]研究蒲公英多糖對小鼠免疫功能的影響，發(fā)現(xiàn)其可增強小鼠免疫功能。實驗采用4 組動物模型：一組動物給予生理鹽水，即生理鹽水組；另一組動物為正常對照組；另兩組分別給予相同劑量的環(huán)磷酰胺和蒲公英多糖，分別為環(huán)磷酰胺組和蒲公英多糖組。每天分別向生理鹽水組和環(huán)磷酰胺組灌輸生理鹽水和環(huán)磷酰胺，向蒲公英多糖組灌輸80 mg/kg 的蒲公英多糖，8 d 后，對小鼠的免疫應答強度進行了檢測，結果顯示，小鼠的血清腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF-α）的表達水平得到提高。王留等[28]通過對比攝入正常飼料、攝入含黃芪多糖飼料與攝入含蒲公英提取物飼料的肉仔雞的免疫水平，發(fā)現(xiàn)蒲公英提取物可以顯著提高肉仔雞的免疫水平。Ren 等[29]通過觀察蒲公英多糖注射處理的H22 腫瘤小鼠的脾指數(shù)、脾生發(fā)中心反應和T 細胞活化指數(shù)，評估其提高免疫能力的水平。結果表明，蒲公英多糖對小鼠體內(nèi)免疫功能有提升作用。Yu 等[30]以建鯉飼糧為基底，發(fā)現(xiàn)隨著蒲公英多糖濃度（0.0～2.0 g/kg）的增加，建鯉免疫酶活性、免疫因子含量有明顯提升，結果表明蒲公英多糖可以提高建鯉的機體免疫功能，可進一步應用于水產(chǎn)飼料。此外，還推測蒲公英多糖具有可以增強抗體分泌細胞的功能，促進細胞免疫物質(zhì)分泌，提升機體免疫功能。但對于蒲公英多糖提高免疫酶活性和免疫因子含量的機理并沒有確切說明。趙陽[31]制備蒲公英粗多糖，并將肉仔雞分為3 組，其中飼喂基礎日糧為對照組，兩組試驗組分別為在基礎日糧中添加1 000 mg/kg 未酶解蒲公英產(chǎn)物和1 000 mg/kg 酶解蒲公英產(chǎn)物，研究飼喂蒲公英酶解物42 d 對肉雞的生產(chǎn)性能及免疫力的影響。結果表明，在肉仔雞糧中加入蒲公英粗多糖可以提高肉雞的免疫功能。

近年來，對于植物多糖的抗炎活性研究主要集中于藥食同源多糖[32]，蒲公英多糖作為一種具有多種生理活性的藥食同源多糖，得到了廣泛關注。周亞妮等[15]建立小鼠潰瘍性結腸炎模型，以40 只小鼠為研究對象，在林可霉素劑量相同的情況下，對照組與模型組分別給予相同劑量的生理鹽水，麗珠腸樂組給予相同的劑量濃度，蒲公英多糖組給予相同劑量的處理。通過測量小鼠體內(nèi)炎性因子，發(fā)現(xiàn)蒲公英多糖組炎性因子水平顯著降低，抗炎因子水平升高，說明蒲公英多糖具有一定的抗炎作用。

2.5 抗氧化活性

植物多糖的抗氧化活性體現(xiàn)在兩方面。一方面，植物多糖可以直接清除羥基自由基并抑制脂肪氧化。蒲公英多糖可有效清除自由基，達到良好的抗氧化作用[33]。郭慧靜等[34]發(fā)現(xiàn)蒲公英多糖可以顯著提升人體的抗氧化能力，且在前期研究中，測定了蒲公英多糖對自由基的清除能力及超氧化物歧化酶活性，發(fā)現(xiàn)蒲公英多糖的還原能力與其濃度呈正相關。另一方面，植物多糖可以通過提升抗氧化酶的活性，配合氧化所需的金屬離子、降低丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量以提高總抗氧化能力來發(fā)揮抗氧化作用[35]?？滴腻\等[36]發(fā)現(xiàn)小鼠經(jīng)過蒲公英多糖灌胃后，體內(nèi)超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）活性、總抗氧化能力明顯提高、MDA 含量顯著下降，且小鼠肝臟組織多種超氧化物歧化酶基因的表達量明顯提升。這與Zhao 等[37]利用添加蒲公英多糖的日飼料喂養(yǎng)暴露在六價鉻下28 d 的亞洲蟾蜍，發(fā)現(xiàn)蒲公英多糖提高了亞洲蟾蜍體內(nèi)抗氧化酶活性并促進了抗氧化相關基因的表達，抑制其體內(nèi)丙二醛的生成的研究結果一致。

2.6 調(diào)節(jié)血糖活性

糖尿病是一種由多項危險因素共同作用，以血糖升高為主要臨床表現(xiàn)的代謝性疾病[38]。而植物多糖具有降低血糖的生物活性，主要通過以下途徑發(fā)揮作用：1）抑制應激活化蛋白激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）的激活以降低胰島細胞的凋亡，從而降低體內(nèi)的血糖；2）抑制胰島β 細胞凋亡、保護和修復胰島β 細胞以促進胰島素分泌；3）抑制體內(nèi)淀粉酶、葡萄糖苷酶的活性，抑制多糖轉化為可吸收的單糖[39]。郭慧靜等[40]對提取的粗多糖進行純化，以體外抑制α-葡萄糖苷酶活性為指標，測量蒲公英多糖的降糖活性。結果表明，純化后多糖對葡萄糖苷酶的抑制較純化前更強，且隨著多糖濃度的增加，抑制能力也隨之提高。Wu等[41]研究發(fā)現(xiàn)蒲公英葉多糖具有抑制α-葡萄糖苷酶的作用，能夠有效調(diào)節(jié)血糖。侯麗然等[42]研究發(fā)現(xiàn)蒲公英多糖具有降低糖尿病小鼠血糖的功能。

3 蒲公英多糖在食品中的應用

蒲公英多糖目前多用于飼料以及藥品中，且應用于食品中的多為粗多糖提取物[43]，我國對蒲公英多糖在食品中應用的研究較少，并且多以初加工為主。熊亞琴等[44]利用從蒲公英中提取的活性成分與靈芝、發(fā)芽糙米制成復合飲料，復合飲料具有保健功能，滿足功能飲品的品質(zhì)與口感要求，但其具體功效并未得到驗證。邢爽等[45]以蒲公英多糖含量為指標，設計制作出一款含有蒲公英多糖的糯米糍，確定了蒲公英多糖的浸取時間、添加量與糯米糍制作的最佳工藝條件。寧樂等[5]利用響應面設計，對蒲公英多糖的提取工藝進行了優(yōu)化，并在提取的蒲公英多糖的基礎上，設計出了一款蒲公英多糖飲料。劉珊珊[46]以蒲公英為原料，酶解法處理蒲公英后測得多糖得率為32.97%、總黃酮得率為15.03%、抗氧化能力為92.31%，利用酶解液配制的類咖啡風味飲品不僅具有咖啡風味，還具有獨特的蒲公英風味，拓寬了蒲公英的利用途徑與蒲公英成分深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

近年來，具有保健功效的多糖口服液產(chǎn)品不斷面世，蒲公英多糖以其豐富的生物活性、原料簡單易得的優(yōu)點，也可應用于此類產(chǎn)品中。但目前對蒲公英多糖保健食品的研究較少，開發(fā)蒲公英多糖精深加工產(chǎn)品具有廣闊的發(fā)展前景。Cui 等[47]發(fā)現(xiàn)從山蒼子中提取出的山蒼子精油狀態(tài)不穩(wěn)定、易揮發(fā)，其作為金黃色葡萄球菌的抗菌劑效果不佳，但使用蒲公英多糖作為負載，通過超聲輔助將精油包裹在β-環(huán)狀糊精的空腔中，再通過靜電紡織將其負載于蒲公英多糖的納米纖維中，發(fā)現(xiàn)精油的抗菌效果得到了提升，具有了更加長效的性能。這說明蒲公英多糖具有用作負載物質(zhì)的潛質(zhì)，可與其他有效抗菌物質(zhì)復合使用。此外，蒲公英提取物中多糖可以被應用于食物保鮮材料的研制，張變玲等[48]使用醇沉法提取蒲公英活性成分后，將其與殼聚糖復合制成膜材料，并對青椒進行涂膜處理，發(fā)現(xiàn)青椒水分流失減少，有效降低了青椒營養(yǎng)成分的損失，蒲公英殼聚糖復合后顯著提高了殼聚糖的保鮮效果。

4 結語

蒲公英多糖的提取工藝雖然在不斷優(yōu)化，但仍以單一方法或超聲波輔助浸提法為主，酶解法提取工藝與其他工藝復合提取等提取方法仍有待進一步探索與優(yōu)化。

近年來，雖研發(fā)出含有蒲公英多糖的食品，但并沒有探究含蒲公英多糖食品在體內(nèi)是否能夠發(fā)揮作用，因此其在體內(nèi)發(fā)揮的生理活性仍需進一步研究證實。上述蒲公英多糖在食品行業(yè)中的研究表明，蒲公英多糖不僅在食品、飼料等方面有較高價值，其在食品保鮮材料、抑菌材料等方面也具有廣闊的研究前景。