山藥多糖的作用及其提取方法李昂

1、山藥多糖的作用及其提取方法 李昂 .煙臺(tái)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264005摘要：本文綜述了山藥多糖各種生物活性作用，并對(duì)近幾年山藥多糖的提取方法作了綜述，指出了不同提取方法最佳提取工藝條件關(guān)鍵詞：山藥多糖；作用；提取；最優(yōu)條件The Effect of Yam Polysaccharide and Method of its Extraction Li Ang（Biological Engineering，College of Life Science,Yantai University，Yantai 264005）Abstract: This paper was reviewed t

2、he biological activity of polysaccharides, and the extraction method in recent years, Chinese yam polysaccharide were summarized, pointed out the optimum extraction conditions of different extraction methodsKey words: yam polysaccharide; function; extraction; optimal condition前言山藥是薯蕷科多年生宿根植物山藥(Diosc

3、ores opposite Thunb)的塊根，主產(chǎn)于河南、廣東、廣西等省，以河南焦作市(古懷慶府)所產(chǎn)最佳，又稱“懷山藥”。本草綱目記載其能“益腎氣，健脾胃，止瀉痢，化痰涎，潤皮毛”。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，山藥具有增強(qiáng)免疫、抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、降血糖等多種生物活性，其主要功效成分是山藥多糖1。因此山藥多糖成為近年來近年來的研究熱點(diǎn)。山藥多糖的組成和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不同的研究者提取分離出了不同的山藥多糖，其中有均多糖，有雜多糖，也有糖蛋白，相對(duì)分子質(zhì)量從數(shù)干到數(shù)百萬不等，其多糖含量和糖基組成也各不相同。陶樂平和吳東儒2從安徽產(chǎn)山藥塊莖中提取到一系列性質(zhì)各異的多糖，認(rèn)為熱水提取物中的多糖主要由葡萄

4、糖組成，而冷水提取物中的多糖則主要由甘露糖組成，并測定了其中一個(gè)組分的主要單糖為葡萄糖、甘露糖和半乳糖。1 山藥多糖的生物活性作用11 體外抗氧化作用劉安軍, 舒媛等3測定了用Sevag法除去游離蛋白質(zhì)的山藥蛋白多糖的體外抗氧化作用，結(jié)果表明山藥蛋白多糖對(duì)活性氧自由基具有良好的清除作用，可減少紅細(xì)胞溶血和抑制小鼠肝勻漿脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，說明山藥蛋白多糖具有明顯的體外抗氧化作用。尚曉婭等4研究表明，山藥粗多糖和精制多糖均具有一定的還原能力，且粗多糖的還原力高于精制多糖。山藥粗多糖和精制多糖具有較強(qiáng)的清除羥自由基的能力和較強(qiáng)的抑制小鼠肝勻漿自氧化MDA形成的作用，特別是精制多糖，其清除能力和抑制作用

5、非常強(qiáng)，與Vc的水平差不多。 12 降血糖活性胡國強(qiáng)等5，郜紅利等6采用四氧嘧啶致糖尿病模型大鼠，以山藥多糖連續(xù)灌胃給藥，結(jié)果山藥多糖對(duì)糖尿病大鼠的血糖有明顯降低作用，可能與增加胰島素分泌、改善受損的胰島B細(xì)胞功能有關(guān)。何云等7通過觀察山藥多糖對(duì)四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病大鼠胰島素以及血小板數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)山藥多糖對(duì)糖尿病大鼠的胰島功能具有保護(hù)作用，并能抑制血小板的異常激活和聚集。進(jìn)一步證明了山藥多糖具有降血糖活性13 免疫調(diào)節(jié)作用徐增萊等8研究測定了淮山藥粗多糖對(duì)小鼠免疫功能的影響。結(jié)果表明山藥多糖有活性的組分對(duì)小鼠體液免疫、細(xì)胞免疫功能、非特異性免疫功能都有增強(qiáng)作用。推測其具有免疫調(diào)節(jié)作用。陳寫書

6、等9的研究表明，山藥多糖能明顯拮抗長時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)引起的免疫抑制。在長時(shí)問大強(qiáng)度訓(xùn)練期間，運(yùn)動(dòng)員的膳食結(jié)構(gòu)中輔加入適量山藥，以改善運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練期間的免疫功能，提高運(yùn)動(dòng)成績。鄭素玲等10的研究表明，山藥水煎液可以改善老齡小鼠的游泳耐力，并對(duì)免疫器官的組織結(jié)構(gòu)起保護(hù)作用，在一定程度上延緩了小鼠的衰老進(jìn)程。蔣艷玲等11利用D-半乳糖模型研究了懷山藥多糖對(duì)衰老小數(shù)的影響。結(jié)果表明，D-半乳糖模型為亞急性糖代謝衰老模型，模型復(fù)制成功后，免疫器官組織明顯萎縮，胸腺皮質(zhì)細(xì)胞數(shù)及脾淋巴、鞘淋巴細(xì)胞數(shù)明顯減少；懷山藥多糖則可明顯拮抗D-半乳糖所致衰老小鼠免疫器官組織的萎縮，使皮質(zhì)厚度增加，皮質(zhì)細(xì)胞數(shù)增加，淋巴細(xì)

7、胞數(shù)增加；懷山藥多糖能明顯減輕衰老模型小鼠免疫器官的萎縮。程林等12比較研究了生山藥及麩炒山藥多糖對(duì)免疫低下小鼠免疫功能調(diào)節(jié)作用的差異，結(jié)果表明，山藥經(jīng)麩炒后冷浸提取的多糖較生品具有更強(qiáng)的增強(qiáng)細(xì)胞免疫和體液免疫的作用。14 抗腫瘤抗突變作用Miyazawa 等13從日本薯蕷 (Dioscorea japonica) 的甲醇提取物中分出兩種具有抗突變活性的物質(zhì)，推測七具有抗腫瘤抗突變作用，趙國華等14用小鼠移植性實(shí)體瘤研究了中性山藥多糖RDPS-1的體內(nèi)抗腫瘤作用，發(fā)現(xiàn)50 mg/kg RDPS-1對(duì)Lewis肺癌有顯著地抑制作用，對(duì)B16黑色素瘤抑制效果不明顯，等于或高于150 mg/kg的

8、RDPS-1劑量對(duì)兩者都有顯著的抑制效果，且中等劑量(150 mg/kg)作用最佳。進(jìn)一步的化學(xué)改性試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)改性對(duì)多糖RDPS-1的生物活性有顯著的影響，低度羧甲基化、低度甲基化和中度乙?；茱@著地提高RDPS-1的抗腫瘤活性，而部分降解和硫酸化使RDPS-1的抗腫瘤活性顯著降低15。一般來說，抗腫瘤物質(zhì)的作用機(jī)制有2種情形：細(xì)胞毒性或通過增強(qiáng)機(jī)體免疫能力而實(shí)現(xiàn)抗腫瘤作用。RDPS-1的抗腫瘤作用是通過增強(qiáng)機(jī)體免疫功能實(shí)現(xiàn)的，RDPS-1在體內(nèi)能顯著地提高荷瘤小鼠的T淋巴細(xì)胞增殖能力和 NK細(xì)胞活性，屬于宿主介導(dǎo)抗腫瘤活性16。 15 抗衰老作用 詹彤等17研究了不同劑量山藥多糖對(duì)D

9、-半乳糖所致小鼠代謝性衰老模型肝過氧化脂質(zhì)(LPO)、肝脂褐質(zhì)、腦B型單胺氧化酶(MAOB)活性、腦和肝谷胱甘肽氧化酶(GSH-P)活性、心肌過氧化氫酶(CAT)活性、腦Na-K-ATP酶活性的影響。結(jié)果表明：山藥多糖分別使小鼠 LPO降低10.6和19.2，小鼠肝脂褐質(zhì)含量(g/mg)降低31.8和40.6，小鼠心肌CAT活性分別上升4.2和12.7，小鼠腦SOD上升2.9和16.3，小鼠Na-K-ATP酶活性上升21.1和50.7。因此認(rèn)為，山藥多糖能通過一系列間接的生理生化機(jī)制，促進(jìn)機(jī)體中SOD、GSHPx等抗氧化酶的生物合成或活化，降低MDA的含量，提高機(jī)體的抗氧化能力，減輕細(xì)胞的脅迫

10、損傷，從而減緩衰老的進(jìn)程18。16 肝損傷保護(hù)作用孫設(shè)宗等19探討了山藥多糖對(duì)小鼠CCl4 肝損傷的保護(hù)作用并研究了作用機(jī)制，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)山藥多糖具有對(duì)抗和清除自由基的作用，可降低肝體指數(shù)，降低血清中丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶的活性和丙二醛的含量，對(duì)實(shí)驗(yàn)性肝損傷有保護(hù)作用。而Seon-Joo Yoon等20發(fā)現(xiàn)山藥多糖能夠顯著提高小鼠肝細(xì)胞谷光甘肽，而谷光甘肽又是生物體內(nèi)重要的還原物質(zhì)，可參與清除自由基。因此推測山藥多糖抗肝損傷的另一個(gè)可能機(jī)制為：山藥多糖能通過促進(jìn)谷胱甘肽合成酶的合成，增加谷光甘肽的含量，或者能直接清除自由基21。2 山藥多糖的提取21 水浸法多糖是極性大分子化合物，易溶于水

11、，不溶于乙醇。利用這一性質(zhì)可用水作溶劑提取多糖。趙文星等22，采用水浸法從鮮山藥中提取多糖，通過單因素實(shí)驗(yàn)研究料液比、提取溫度、提取時(shí)間對(duì)粗多糖提取量的影響。最終他們將優(yōu)化條件定為料液比為1：9 g /mL，提取溫度為70e，浸提時(shí)間為3h，此時(shí)多糖提取量可達(dá)0.905% .使得水提法提取多糖量比文獻(xiàn)所述增進(jìn)了近2 .7倍。孟慶華等23研究了水浸提法提取懷山藥多糖、三氯乙酸法除蛋白及乙醇分離多糖的純化條件，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，浸提最佳工藝條件為浸提溫度100 ，加水量1：30，浸提時(shí)間2 h，浸提2次，加入濃縮液75體積的3三氯乙酸溶液除去蛋白質(zhì)的效果最好，再向濃縮液中加入5倍體積的無水乙醇溶液

12、可以較好地分離懷山藥多糖。22 纖維素酶法費(fèi)玉婷等24，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交實(shí)驗(yàn)，以山藥多糖含量為指標(biāo)，對(duì)影響多糖提取的4個(gè)因素（酶用量、溫度、時(shí)間和pH值）進(jìn)行優(yōu)化研究。發(fā)現(xiàn)提取溫度是影響山藥多糖提取率的最重要因素，其次是酶用量和pH值，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，酶提取時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響較小。并由此得到了提取山藥多糖的最佳條件：酶用量為0.2%，提取溫度為55度，提取時(shí)間為3h，pH值為7.0。23 超聲波提取李金忠等25，在單因素實(shí)驗(yàn)(如下圖一-四)的基礎(chǔ)上采用正交實(shí)驗(yàn)得出了超聲波提取山藥多糖的最佳實(shí)驗(yàn)條件。即超聲功率1000LKW、超聲時(shí)間50min、提取溫度60度、料也比12.5g/L

13、。該工藝與傳統(tǒng)的水提取法相比，得率提高兩倍多，提取時(shí)間也縮短為50min。 圖一 料液比對(duì)得率的影響 圖二 超聲輔助的提取時(shí)間對(duì)得率的影響 圖三 超聲功率對(duì)得率的影響 圖四 提取溫度對(duì)得率的影響 24 超聲波協(xié)同纖維素酶解法李萍等26，采用超聲波協(xié)同纖維素酶解法分別研究了超聲波功率、提取溫度、提取時(shí)間、酶量對(duì)多糖提取量的影響；并且通過正交試驗(yàn)得出山藥多糖提取最佳工藝。結(jié)果表明：各因素對(duì)山藥多糖提取量影響的主次順序?yàn)椋簳r(shí)間、功率、溫度，其最佳提取參數(shù)是：在固液比為1 g：15 mL，酶量為2，pH為472的條件下：提取溫度為50 ，提取時(shí)間為100 min，功率為：450W。在此工藝條件下，多糖

14、提取量為248mgg。其提取步驟如下山藥多糖提取工藝：山藥烘干粉碎一稱取數(shù)克加蒸餾水一超聲波一酶法浸提一滅酶一離心取上清液一取適量上清液加無水乙醇沉淀一靜置過夜一離心取沉淀一沉淀用丙酮洗滌三次一干燥后得山藥粗多糖。25 微波輔助提取微波具有穿透力強(qiáng)、選擇性高、加熱效率高等特點(diǎn)。微波輻射可以大大加快反應(yīng)速度(最高達(dá)1240倍)，有效地提高得率。許本波等27，利用微波輔助提取山藥多糖，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)考察了各種因素對(duì)多糖得率的影響，主要因素影響順序?yàn)椋航釡囟?gt;醇沉比>微波功率>料水比；確定了山藥多糖提取的最佳工藝參數(shù)：微波功率464 W，料水比l：20，浸提溫度

15、印，醇沉比4：1在此條件下提取山藥多糖，其得率達(dá)到了1052。26 響應(yīng)面法提取山藥多糖諸愛士等28將響應(yīng)面法應(yīng)用于提取山藥多糖的優(yōu)化工藝中，建立多糖提取條件與得率之間的模型，充分考慮了提取過程中的溫度、時(shí)間、水物比（去離子水與預(yù)處理過的山藥質(zhì)量比）、提取次數(shù)等因素及預(yù)處理時(shí)間、溶劑回收再利用等對(duì)得率的影響，而獲得了最優(yōu)的工藝參數(shù)，提高多糖的得率。劉秀河等29，通過響應(yīng)面分析法考察了浸提溫度、浸提時(shí)間和料液比對(duì)山藥多糖的得率和含量的影響，認(rèn)為浸提溫度6064、浸提時(shí)間3235 h和料液比l：20更為合適，溫度較低，也減少了濃縮的時(shí)間。27 復(fù)合酶法葛立軍等 30，采用蛋白酶、纖維素酶、果膠酶復(fù)

16、合處理提取山藥多糖。 以酶用量、酶作用溫度、pH值、提取時(shí)間為因素水平，通過正交試驗(yàn)方法研究了3種酶量的最佳陪伴，及最佳提取工藝條件。得出復(fù)合酶法提取山藥多糖的最佳工藝條件：纖維素酶用量為1.5%、果膠酶用量為0.5%、酸性蛋白酶用量為2.0%配比，酶作用溫度50度，酶作用pH為5.5，酶作用時(shí)間為60min。這種條件下，多糖的提取率最高，總糖得率可達(dá)到5.38%?，F(xiàn)將山藥多糖的提取方法總結(jié)列表一如下：表一 山藥多糖的提取方法山藥多糖的提取分離方法最佳條件文獻(xiàn) 水浸法料液比為1：9 g /mL，提取溫度為70e，提取時(shí)間為3h22 纖維素酶法酶用量為0.2%，提取溫度為55度，提取時(shí)間為3h，

17、pH值為7.024 超聲波提取料也比12.5g/L、超聲功率1000LKW、超聲時(shí)間50min、提取溫度60度25超聲波協(xié)同纖維素酶解法料液比為1 g：15 mL，提取溫度為50 ，提取時(shí)間為100 min，酶量為2，pH為472，功率為450W26 微波輔助提取微波功率464 W，料水比l：20，浸提溫度印，醇沉比4：1在此條件下提取山藥多糖，其得率達(dá)到了105227響應(yīng)面法提取山藥多糖料液比l：20，浸提溫度6064、浸提時(shí)間3235 h28-29 復(fù)合酶法纖維素酶用量為1.5%、果膠酶用量為0.5%、酸性蛋白酶用量為2.0%配比，酶作用溫度50度，酶作用pH為5.5，酶作用時(shí)間為60mi

18、n，30 4 結(jié)語山藥原料豐富、物美價(jià)廉，具有極高的營養(yǎng)價(jià)值與醫(yī)療保健作用。目前，關(guān)于山藥多糖的研究剛剛起步，也僅限于實(shí)驗(yàn)事理論探討，還需要大星的研究數(shù)據(jù)。如山藥多糖適于規(guī)模生產(chǎn)的提取、精制、純化工藝，山藥多糖化學(xué)結(jié)構(gòu)及其抗腫瘤作用的構(gòu)效關(guān)系，山藥多糖的生理活性及其藥理作用、毒理試驗(yàn)，山藥多糖的應(yīng)用價(jià)值及其市場開發(fā)情況等，都需要進(jìn)行深入的研究和探討。參考文獻(xiàn)1 徐琴，徐增萊，沈振國 淮山藥多糖提取工藝的研究食品工業(yè)科技，2006(12)2 陶樂平, 吳東儒. 薯蕷多糖的分離、純化、組成及其某些性質(zhì)J. 安徽大學(xué)學(xué)報(bào), 1988(3): 102.3 劉安軍, 舒媛等. 山藥蛋白多糖體外抗氧化作用

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