瑪咖多糖的研究進(jìn)展

（漯河食品職業(yè)學(xué)院食品檢測(cè)系，河南漯河462300）

瑪咖 Maca（Lepidium meyenii Walp.）是十字花科植物，根莖形似蘿卜，原產(chǎn)于秘魯中部的安第斯高山地區(qū)，有“秘魯人參”之稱，是當(dāng)?shù)夭豢扇鄙俚乃幨惩葱椭参颷1-2]，已作為食品補(bǔ)充劑和藥物應(yīng)用于人類和動(dòng)物[3-5]。瑪咖于2003年引入我國(guó)云南麗江種植基地，并相繼在新疆、吉林、西藏等與安第斯山脈氣候相似的高海拔地區(qū)引種成功。截至2010年底，僅云南省瑪咖種植示范基地推廣面積達(dá)175 hm2，產(chǎn)量780 t[6-7]。瑪咖不僅營(yíng)養(yǎng)豐富，且營(yíng)養(yǎng)成分合理，含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪酸、氨基酸以及瑪咖烯、瑪咖酰胺等多種營(yíng)養(yǎng)成分。研究表明，瑪咖具有消除疲勞、抗氧化、提高生育能力等作用[8-10]。

瑪咖多糖為雜多糖，因此各種糖的含量、結(jié)構(gòu)及活性也不相同[11]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)瑪咖多糖具有抗衰老、提高生育能力、調(diào)節(jié)免疫力、抗氧化、抗疲勞及抗肝損傷等生理功能，且藥物毒性極小，從而成為藥物藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究的熱點(diǎn)。本文擬對(duì)瑪咖多糖的提取工藝、化學(xué)結(jié)構(gòu)和生理功能等進(jìn)行綜述，為瑪咖多糖的開發(fā)和利用提供參考。

1 瑪咖多糖的提取工藝

不同生態(tài)型的瑪咖塊根的多糖含量差異較小，但瑪咖多糖的含量與瑪咖的色澤有一定的關(guān)系，根皮顏色越深的瑪咖，其可溶性多糖含量越高，即：紫色（7.02%）＞黑色（6.93%）＞綠色（6.75%）＞黃色（6.53%）[12]。瑪咖多糖的提取率和品種有一定的關(guān)系，柳志宇[11]以8種不同品種的麗江瑪咖為原料，提取瑪咖多糖，發(fā)現(xiàn)根皮為黑紅相間顏色，根肉為白色的品種的瑪咖多糖提取得率最高，根皮顏色為黑色、根肉顏色為黃色的品種瑪咖多糖提取率最低。

當(dāng)前瑪咖多糖的提取工藝有多種，其中最常用的為熱水浸提法，使用該法提取時(shí)，存在所需溫度高（60℃～100℃之間，有時(shí)甚至高達(dá)100℃），時(shí)間長(zhǎng)（約需1.5 h～2 h），經(jīng)濟(jì)效率和提取率均較低的缺陷，其提取效率受提取溫度的影響尤為明顯，二者呈正相關(guān)[13-17]。此外，超聲波輔助法也常用于瑪咖多糖的提取，與熱水浸提法相比，能大幅度降低提取溫度及提高提取效率。徐娟等[18]以黑瑪咖為原料，提取溫度50℃、料液比1∶40（g/mL）、超聲時(shí)間 30 min，得率為 9.03%。王全等[19]采用超聲波輔助雙水相法提取瑪咖多糖，在提取溫度60℃、料液比1∶20（質(zhì)量比）、提取時(shí)間52 min時(shí)，多糖提取率為15.732%。微波輔助法也可用于提取瑪咖多糖，有學(xué)者[20]比較了超聲波輔助法、微波輔助法及熱水浸提法對(duì)瑪咖多糖的率的影響，研究發(fā)現(xiàn)，不同提取方法對(duì)瑪咖多糖的提取效果依次為超聲波＞微波＞熱水。

2 瑪咖多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)

瑪咖多糖是非均一性多糖，具有良好的水溶性，結(jié)構(gòu)中存在β-型糖苷鍵[21]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)瑪咖多糖化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究仍停留在其單糖組成階段，對(duì)其分子構(gòu)型、分子結(jié)構(gòu)等目前鮮有涉及，有待進(jìn)一步研究。陳燕文等[22]采用PMP（1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮）柱前衍生法對(duì)酸水解的瑪咖多糖衍生化，高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法分析其單糖組成，確定瑪咖多糖的單糖組成及摩爾比為m（甘露糖）∶m（葡萄糖）∶m（半乳糖）∶m（阿拉伯糖）=1∶196∶6∶6。唐偉敏等[23]發(fā)現(xiàn)瑪咖多糖（分子量：793.5kDa）為富含半乳糖醛酸（GalA）的酸性多糖，其6種糖基的摩爾百分比（moL，%）為，D-GalA∶D-Glc∶L-Ara∶D-Man ∶D-Gal∶L-Rha=35.07 ∶29.98 ∶16.98 ∶13.01 ∶4.21 ∶0.75。該瑪咖多糖主要由 β-1，3-Galp/GalpA、β-1，3-Glcp 和α-1，3-Manp通過(guò)1，3糖苷鍵連接形成化學(xué)骨架。

瑪咖多糖的單糖組分非常復(fù)雜，不同品種來(lái)源的瑪咖多糖的單糖組分各不相同，見表1。

此外，瑪咖多糖提取時(shí)的醇沉濃度以及其分子量對(duì)瑪咖多糖的單糖組分也有影響。陳燕文等[24]經(jīng)氣相色譜技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)不同體積分?jǐn)?shù)乙醇醇沉所得瑪咖多糖的單糖組成種類及比例不同，0～40%、40%～50%、50%～60%、60%～70%、70%～80%濃度梯度醇沉所得瑪咖多糖單糖組成及摩爾比分別為：L-鼠李糖-阿拉伯糖-木糖-D-甘露糖-葡萄糖-D-半乳糖（1∶6∶3∶4 ∶34 ∶5）、L-鼠李糖-阿拉伯糖-木糖-D-甘露糖-葡萄糖-D-半乳糖（2∶9∶1∶2∶39∶10）、阿拉伯糖-葡萄糖-D-半乳糖（6∶6∶5）、阿拉伯糖-葡萄糖-D-半乳糖（2∶3∶4）和阿拉伯糖-葡萄糖-D-半乳糖（2∶5∶1）。Zha等[25]也通過(guò)研究證明了醇沉?xí)r乙醇濃度對(duì)瑪咖多糖的單糖組成種類及比例有影響，他們發(fā)現(xiàn)60%、70%、80%和90%乙醇醇沉?xí)r單糖組成與摩爾比分別為鼠李糖∶阿拉伯糖∶葡萄糖∶半乳糖=1.81∶6.85∶1∶3.21、阿拉伯糖 ∶葡萄糖 ∶半乳糖=2.18∶9.47∶1∶5.21、阿拉伯糖 ∶葡萄糖 ∶半乳糖=1.49∶6.87∶1∶3.5、鼠李糖∶阿拉伯糖∶葡萄糖∶半乳糖=0.83∶2.68∶1∶1.32。Jing Li等[26]用水提法提取得到分子量分別為7.6 kDa（MPS-1）和 6.7 kDa（MPS-2）的瑪咖多糖。研究發(fā)現(xiàn)，MPS-1由木糖、阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖以摩爾比1∶1.7∶3.3∶30.5組成，MPS-2由阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖以摩爾比1∶1.3∶36.8組成。紅外光譜表明MPS-1只存在α-吡喃糖，MPS-2存在α-吡喃糖和β-吡喃糖。

表1 不同品種瑪咖的單糖摩爾比[11]Table 1 Molar rate of the monosaccharides of different varieties of maca

3 瑪咖多糖的生理功能

大量研究表明，瑪咖多糖具有廣泛的生理活性，包括：抗衰老、增強(qiáng)性能力、調(diào)節(jié)免疫力、抗氧化、抗疲勞及抗肝損傷等生理功能。

3.1 抗衰老

周意等[27]研究了瑪咖多糖對(duì)黑腹果蠅壽命和抗氧化作用的影響，研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，瑪咖多糖高劑量組（0.24 g/L）能延長(zhǎng)果蠅平均壽命及最高壽命，中（0.08 g/L）、高劑量組能延長(zhǎng)過(guò)氧化氫和百草枯急性氧化損傷下果蠅的存活時(shí)間，各劑量組均能提高超氧化物歧化酶（SOD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）活性，降低脂褐素含量。說(shuō)明瑪咖多糖可以提高果蠅的抗氧化能力，通過(guò)抑制脂質(zhì)過(guò)氧化，延長(zhǎng)果蠅壽命。

3.2 提高生育能力

周意等[28]研究瑪咖多糖對(duì)果蠅存活率、性活力和繁殖力的影響。與對(duì)照組相比，各劑量組（0.03、0.08、0.24 mg/mL）均能提高果蠅的存活率；性活力方面，各劑量組均能提高果蠅的交配率，添加了0.24 mg/mL瑪咖多糖的培養(yǎng)基與對(duì)照組相比能顯著延長(zhǎng)交配時(shí)間和縮短交配潛伏期；繁殖力方面，各劑量組均能增加子代的數(shù)量，且對(duì)果蠅后代的雌雄比例產(chǎn)生一定影響，但對(duì)子代的體重?zé)o明顯變化。

3.3 調(diào)節(jié)免疫力

瑪咖多糖對(duì)致衰老模型小鼠免疫器官有保護(hù)作用。周意等[29]將50只ICR小鼠隨機(jī)分為5組（分別為正常組、D-gal模型組、瑪咖多糖低、中、高劑量組），研究瑪咖多糖對(duì)D-半乳糖（D-gal）所致亞急性衰老小鼠免疫器官氧化損傷的保護(hù)作用及其作用機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，與正常組比較，模型組細(xì)胞出現(xiàn)脾竇擴(kuò)張，核周間隙大，染色質(zhì)邊集，部分細(xì)胞出現(xiàn)凋亡，模型組小鼠血清SOD、CAT活性明顯降低，丙二醛（MDA）含量明顯升高，小鼠肝臟中SOD、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSHPx）活性明顯降低，單胺氧化酶（MAO）活性及MDA含量明顯升高，小鼠脾臟組織p53 mRNA明顯升高，SOD、CAT mRNA明顯降低；與模型組比較，瑪咖多糖中（150 mg/kg）、高劑量（300 mg/kg）組胸腺組織中淋巴細(xì)胞分布較為均勻，核周分界清晰，胞漿內(nèi)無(wú)空泡，瑪咖多糖給藥組能明顯提高小鼠血清SOD、CAT活性，明顯降低MDA含量，明顯升高SOD、GSH-Px活性，降低MAO活性及MDA含量，瑪咖多糖高劑量組明顯下調(diào)小鼠脾臟p53 mRNA水平，中、高劑量組明顯升高CAT mRNA水平，高劑量組明顯升高SOD mRNA水平。

3.4 抗氧化

瑪咖多糖具有良好的抗氧化功效，張永忠等[30]研究發(fā)現(xiàn)瑪咖多糖對(duì)鄰苯三酚的自氧化有微弱的抑制作用，對(duì)H2O2誘導(dǎo)紅細(xì)胞氧化溶血有顯著的抑制作用，最大抑制率達(dá)76.9%，顯著減少CCl4所致豚鼠肝臟脂質(zhì)過(guò)氧化代謝產(chǎn)物丙二醛的產(chǎn)生?，斂Ф嗵堑目寡趸钚詮?qiáng)弱受多種因素的影響，孫曉東等[31]研究發(fā)現(xiàn)麗江成功引種的瑪咖與原產(chǎn)秘魯?shù)默斂б粯泳哂锌寡趸锘钚?，且這種抗氧化活性具有量效關(guān)系，抗氧化能力隨樣品質(zhì)量濃度的增加而增強(qiáng)。Jun-Cong He等[32]研究了瑪咖多糖（MCP）劑量（50、100、200 mg/kg bw）對(duì)力竭游泳運(yùn)動(dòng)大鼠引起的氧化損傷的影響，研究發(fā)現(xiàn)，與運(yùn)動(dòng)對(duì)照組相比，所有MCP處理組的血清乳酸脫氫酶（LDH）、肌酸激酶（CK）和MDA水平都顯著降低，SOD、CAT、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GPX）和還原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽（GSH/GSSG）比值顯著升高。100 mg/kg bw和200 mg/kg bw劑量處理組的血清天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）、氧化型谷胱甘肽（GSSG）和8-羥基脫氧鳥苷（8-OHdG）水平顯著降低，肌肉中谷胱甘肽還原酶（GR）水平顯著增加。這些結(jié)果表明，MCP可能對(duì)力竭運(yùn)動(dòng)引起的氧化損傷起保護(hù)作用。唐偉敏等[33]研究發(fā)現(xiàn)，高濃度（10 μg/mL～80 μg/mL）的瑪咖多糖（分子量：793.5 kDa）對(duì) H2O2誘導(dǎo)的PCl2氧化損傷細(xì)胞有明顯的增殖抑制作用，而低濃度（0.001 μg/mL～1.0 μg/mL）則表現(xiàn)出一定的保護(hù)作用，此外，瑪咖多糖還可上調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)。

此外，瑪咖多糖的提取方法、醇沉濃度以及瑪咖多糖的純度等對(duì)其抗氧化活性也有一定的影響。浦躍武等[34]比較了熱水提取、超聲波、微波輔助提取、60%、80%乙醇分級(jí)醇沉5種提取方法提取的南美瑪咖多糖抗氧化能力，研究發(fā)現(xiàn)，80%分級(jí)醇沉提取的瑪咖多糖的體外抗氧化活性最強(qiáng)，60%乙醇沉淀的多糖體外抗氧化性最弱。陳燕文等[24]研究發(fā)現(xiàn)不同體積分?jǐn)?shù)乙醇所得瑪咖多糖的抗氧化能力存在顯著性差異（隨乙醇濃度增加依次得到0～40%乙醇多糖部分，40%～50%乙醇多糖部分，50%～60%乙醇多糖部分，60%～70%乙醇多糖部分及70%～80%乙醇多糖部分，依次命名為 MP1、MP2、MP3、MP4 和 MP5），其中抗氧化能力最強(qiáng)的為MP5，MP4抗氧化能力次之，抗氧化能力最弱的為MP1。Zha等[25]也通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，60%乙醇提取所得瑪咖多糖（2.0 mg/mL）具有良好的清除羥基自由基和超氧自由基的能力，清除率分別為52.9%和85.8%。鄭朋朋等[15]以云南瑪咖為原料，研究了純度分別為65.6%的瑪咖粗多糖和90.7%的純化多糖的抗氧化能力，當(dāng)瑪咖多糖總濃度為6 mg/mL，二者對(duì)羥自由基和DPPH自由基的清除率達(dá)到最大，分別為63.9%、46.5%和72.8%、81.7%。粗多糖濃度為5 mg/mL時(shí)，對(duì)ABTS+自由基清除率達(dá)到最大，為61.4%；純多糖濃度為8 mg/mL時(shí)，對(duì)ABTS+自由基的清除率最大，為83.8%。陳燕青等[21]比較了瑪咖多糖及經(jīng)異丙醇羧甲基化后的羧甲基瑪咖多糖的抗氧化能力，研究發(fā)現(xiàn)，瑪咖多糖羧甲基化前后均可清除利用Fenton反應(yīng)由Fe2+-H2O2體系產(chǎn)生的羥自由基，且羧甲基化后瑪咖多糖對(duì)羥自由基的清除能力增強(qiáng)。

3.5 抗疲勞

瑪咖多糖對(duì)游泳小鼠的抗疲勞功效的強(qiáng)弱與其劑量呈正比關(guān)系，即飼養(yǎng)劑量越高，其抗疲勞、提高運(yùn)動(dòng)能力的作用越強(qiáng)[35]。唐偉敏[33]研究發(fā)現(xiàn)瑪咖多糖（分子量：793.5 kDa）在所試劑量范圍內(nèi)均表現(xiàn)出良好的抗疲勞活性。與正常組小鼠相比，中劑量[50 mg/（kg bw·d）]和高劑量[100 mg/（kg bw·d）]的瑪咖多糖能顯著和極顯著提高小鼠的平均游泳速率和游泳總時(shí)長(zhǎng)，顯著和極顯著提高小鼠GSH-Px活力和降低小鼠血清乳酸脫氫酶（LDH）活力。此外，瑪咖多糖還能顯著降低小鼠血清中乳酸（LA）、尿素氮（BUN）和MDA等代謝廢物的水平。同時(shí)，試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，與正常組相比，各給藥組小鼠的肌糖原含量以及SOD酶活力差異不明顯，但肝糖原含量隨著多糖劑量增大呈下降趨勢(shì)。瑪咖多糖的抗疲勞作用還和其分子量有一定的關(guān)系，Jing Li等[26]通過(guò)研究證明分子量分別為7.6 kDa和6.7 kDa的瑪咖多糖對(duì)游泳大鼠具有抗疲勞的效果，且6.7 kDa的瑪咖多糖的抗疲勞效果優(yōu)于分子量為7.6 kDa的瑪咖多糖。

3.6 抗肝損傷

Zhang等[36]通過(guò)體外和體內(nèi)試驗(yàn)研究了瑪咖多糖（平均分子量：1 067.3 kDa；純度：91.63%）對(duì)小鼠肝癌細(xì)胞與酒精性肝損傷的保護(hù)作用。在體外實(shí)驗(yàn)中，建立酒精性肝癌細(xì)胞（Hep-G2細(xì)胞）模型，研究發(fā)現(xiàn)，瑪咖多糖能緩解對(duì)Hep-G2細(xì)胞的酒精傷害。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)癌癥研究所（ICR）小鼠，研究了瑪咖多糖對(duì)酒精性肝?。╝lcoholic liver disease，ALD）的保肝作用，結(jié)果顯示，瑪咖多糖能抑制血清及肝組織甘油三酯水平；降低酒精引起的血漿轉(zhuǎn)氨酶的增加，包括谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶；并極大地增加酒精性肝病小鼠超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、谷胱甘肽s-轉(zhuǎn)移酶活性的水平。同時(shí)，組織病理學(xué)結(jié)果也顯示，瑪咖多糖能減輕酒精引起的炎癥。這些結(jié)果表明，瑪咖多糖對(duì)酒精誘導(dǎo)的肝損傷具有保肝活性。

4 發(fā)展方向

當(dāng)前，針對(duì)瑪咖多糖的研究逐漸成為學(xué)術(shù)界的新寵，瑪咖多糖的提取工藝不斷被改進(jìn)，提取率有了明顯的提高，其單糖組分也逐漸明了，大量研究也證實(shí)瑪咖多糖具有抗衰老、提高生育能力、調(diào)節(jié)免疫力、抗氧化、抗疲勞及抗肝損傷等多種生理功能，但仍有待對(duì)瑪咖多糖進(jìn)行深入研究。首先，瑪咖多糖分子量與其分子結(jié)構(gòu)、構(gòu)型等的關(guān)系目前仍處于啟萌階段；其次，瑪咖多糖生理功能的具體作用機(jī)制目前尚不明確；最后，瑪咖多糖分子量、劑量等對(duì)人體起保健作用時(shí)的構(gòu)效關(guān)系、劑量關(guān)系目前尚未涉及。

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