牛蒡多糖提取及生物活性研究進(jìn)展

陸秋含，郝乘儀

(吉林醫(yī)藥學(xué)院藥學(xué)院，吉林 吉林 132013)

牛蒡(ArctiumlappaL.)是菊科牛蒡?qū)俣晟荼局参?具有降血糖、降血脂、抑制腫瘤細(xì)胞滋生等方面的生物活性作用，含有豐富的膳食纖維，胡蘿卜素含量是胡蘿卜中的150倍。牛蒡具有多種常見(jiàn)的生物活性物質(zhì):糖類(lèi)、多酚類(lèi)、黃酮類(lèi)等,其中多糖是較為重要的一種[1-2]。

1 牛蒡多糖的提取方法

1.1 熱水浸提法

此方法是利用植物中多糖與水同為極性化合物的特性來(lái)進(jìn)行多糖的提取。徐永杰等研究得到牛蒡多糖經(jīng)優(yōu)化后被提取的條件[3]，利用該方法可以提取大多數(shù)多糖且對(duì)多糖的活性影響較小,操作工序簡(jiǎn)單,儀器設(shè)備要求低[4]。

1.2 酶解法

選擇合適的酶專一水解或降解相應(yīng)的細(xì)胞壁，使胞內(nèi)生物活性物質(zhì)提取出來(lái)[5]。有研究纖維素酶輔助提取牛蒡多糖的提取工藝條件，實(shí)驗(yàn)最佳提取結(jié)果牛蒡多糖得率為24.68%[6]。有研究按比例混合復(fù)合果膠酶、木瓜蛋白酶和纖維素酶形成復(fù)合酶，通過(guò)調(diào)整3種酶的比例得出最佳作用條件，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)3種酶同時(shí)作用時(shí)不僅使牛蒡多糖的提取率顯著提高，同時(shí)能也利用木瓜蛋白酶分解蛋白質(zhì)達(dá)到分離多糖與蛋白質(zhì)的目的[7]。

1.3 微波輔助提取法

微波輔助提取法是利用具有高能量微波具有強(qiáng)的穿透能力來(lái)破壞植物中細(xì)胞組織，以及在微波場(chǎng)中各種物質(zhì)吸收微波能力不同的原理，達(dá)到快速提取有效成分的效果。相比于傳統(tǒng)熱水浸提法，微波輔助提取法具有更高的提取速度、提取率與質(zhì)量。呂俊梅等[8]運(yùn)用該提取法提取牛蒡中的水溶性多糖，得出最佳料液比、處理時(shí)間及微波功率，多糖提取率達(dá)到24.4%。楊平[9]等通過(guò)試驗(yàn)得出牛蒡中多糖提取率最優(yōu)工藝條件，多糖提取率為13.41%，并發(fā)現(xiàn)其他提取條件相同時(shí)較大的微波功率多糖提取率更低。因此，提取活性物質(zhì)其他條件不改變時(shí)，采用過(guò)高功率或過(guò)長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行操作的同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致多糖的結(jié)構(gòu)變化,影響多糖的溶出,降低多糖得率。

1.4 超聲波輔助雙水相法

超聲波輔助雙水相法結(jié)合超聲波輔助提取法和雙水相萃取法，達(dá)到破壞植物的細(xì)胞膜后選擇性分配生物活性物質(zhì)提取多糖的目的[10]。有實(shí)驗(yàn)得出牛蒡多糖提取的最佳雙水相體系與最優(yōu)提取率條件,最大得率可達(dá)(32.35±0.85)%[11]。

1.5 超聲結(jié)合酶法

將超聲波輔助提取法與酶解法相結(jié)合的方法為超聲結(jié)合酶法。有實(shí)驗(yàn)探究超聲結(jié)合酶法提取牛蒡多糖的最佳條件，發(fā)現(xiàn)超聲功率、提取時(shí)長(zhǎng)和加入料液比3個(gè)因素皆對(duì)多糖提取率的影響較大，最佳工藝條件時(shí)的牛蒡多糖提取率為11.91%。實(shí)驗(yàn)又通過(guò)超聲結(jié)合酶法進(jìn)行牛蒡根多糖的提取，得出最佳酶用量和最佳提取條件，此條件下的多糖提取率達(dá)到14.98%。相比于超聲水提取法，超聲法與結(jié)合酶法聯(lián)合使用提取牛蒡根多糖的提取率更高，提取效果更好[12]。

2 牛蒡多糖的生物活性

2.1 牛蒡多糖降血糖活性

研究發(fā)現(xiàn)，牛蒡多糖可通過(guò)抑制α-葡萄糖苷酶的活性達(dá)到延緩糖類(lèi)在腸道內(nèi)的吸收使血糖降低和改善胰腺病理?yè)p傷的目的[13]。

2.2 牛蒡多糖抗氧化

機(jī)體通過(guò)酶或非酶系統(tǒng)產(chǎn)生氧自由基對(duì)生物膜中的不飽和脂肪酸攻擊引發(fā)脂質(zhì)過(guò)氧化，從而促進(jìn)羥基、羰基、丙二醛(MDA)等多種脂質(zhì)過(guò)氧化物的產(chǎn)生，造成機(jī)體內(nèi)部細(xì)胞損傷，此過(guò)程對(duì)人體的健康具有不可忽視的危害性[14]。研究發(fā)現(xiàn)牛蒡作為發(fā)酵底物可以通過(guò)清除自由基來(lái)減少其對(duì)人體的損傷。李寧寧等[15]研究表明牛蒡多糖能夠提高發(fā)酵乳對(duì)Fe3+的還原能力，還可以提升1，1-二苯基-2-三硝基苯肼和羥自由基的清除能力。另有實(shí)驗(yàn)研究牛蒡多糖對(duì)小鼠血漿MDA和微量還原型谷胱甘肽(GSH)含量的影響，發(fā)現(xiàn)牛蒡多糖可顯著降低免疫低下小鼠血漿中的MDA含量和提高GSH含量。因此，牛蒡多糖可以提高免疫低下小鼠的抗氧化能力。

2.3 牛蒡多糖腸道菌群的調(diào)節(jié)作用

微生態(tài)研究表明，腸道內(nèi)的眾多微生物是關(guān)系人類(lèi)健康和疾病非常重要的因素。微生物群包括益生菌和有害菌。腸道中的益生菌發(fā)揮調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝和構(gòu)建免疫防御等重要作用，例如乳桿菌和雙歧桿菌。腸道內(nèi)的益生菌可分解膳食纖維產(chǎn)生小分子有機(jī)酸來(lái)促進(jìn)人體健康，同時(shí)可競(jìng)爭(zhēng)性抑制腸道內(nèi)有害菌增殖。因此，保持腸道有益菌群的數(shù)量可促進(jìn)宿主健康。在牛蒡多糖對(duì)小鼠腸道菌群調(diào)節(jié)作用的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，牛蒡多糖灌胃小鼠比正常小鼠腸道菌群中乳桿菌與雙歧桿菌的數(shù)量均相對(duì)增多(P<0.05)，表明牛蒡多糖通過(guò)增殖腸道內(nèi)乳桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量達(dá)到有效調(diào)節(jié)小鼠腸道菌群的目的[3]。

2.4 牛蒡多糖對(duì)細(xì)胞的影響

牛蒡多糖對(duì)多種生物細(xì)胞具有一定的生物學(xué)作用。研究表明，Bax和Bcl-2在線粒體中發(fā)揮介導(dǎo)內(nèi)源性凋亡通路的重要作用。抗凋亡蛋白Bcl-2可阻止促凋亡蛋白Bax在線粒體膜上發(fā)揮促使細(xì)胞凋亡的作用，進(jìn)而抑制細(xì)胞凋亡。且細(xì)胞是否會(huì)發(fā)生凋亡與Bcl-2/Bax基因表達(dá)的比例大小具有密切關(guān)系，該比例偏大時(shí)K562細(xì)胞增殖的幾率較大，比例偏小時(shí)K562細(xì)胞易于凋亡[17-18]。孟宇等[16]進(jìn)行牛蒡多糖對(duì)K562細(xì)胞增殖的影響實(shí)驗(yàn)并采用MTT法檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)牛蒡多糖能明顯抑制機(jī)體內(nèi)K562細(xì)胞的增殖，且能下調(diào)細(xì)胞中Bcl-2基因表達(dá)和增加Bax基因的表達(dá)，具有促進(jìn)K562細(xì)胞凋亡的作用。宋子敬等[19]通過(guò)肌肉注射氫化可的松藥物建立免疫抑制小鼠模型進(jìn)行牛蒡多糖對(duì)小鼠單核-巨噬細(xì)胞的作用實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)給予牛蒡多糖的免疫抑制小鼠的單核巨噬細(xì)胞的活性顯著提高，且有一定的劑量信賴性。

2.5 牛蒡多糖熱解物的生物活性作用

α-葡萄糖苷酶抑制劑是餐后血糖控制不理想及單純飲食控制不佳的2型糖尿病治療的首選藥物，以西藥為主但治療副作用較大，篩選安全有效的α-葡萄糖苷酶抑制劑對(duì)糖尿病的治療和研究具有重要意義。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)牛蒡多糖中含有一種具有較好抑制α-葡萄糖苷酶活性的多糖組分，將分子量相對(duì)較大、不易透過(guò)細(xì)胞膜的牛蒡多糖在高溫下熱解為小分子化合物，得到的熱解物對(duì)ɑ-葡萄糖苷酶有較好的抑制作用[2]。

目前牛蒡多糖的研究多停留在生物活性方面,其作用機(jī)制的探究尚不夠深入。未來(lái)需探究新的提取方式以提高牛蒡多糖解物的得率,并擴(kuò)展新活性、明確作用機(jī)制，同時(shí)利用新興技術(shù)對(duì)牛蒡多糖結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾,提高其生物活性,以利于應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化。