枸杞子糖類化學(xué)成分及質(zhì)量評價研究進展

徐大麗，章文霞，陳 紅，宋玉霞

（1. 甘肅省藥品監(jiān)督管理局審核查驗中心（甘肅省疫苗檢查中心），甘肅 蘭州 730000；2. 福建中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，福建 福州 350000；3. 河西學(xué)院醫(yī)學(xué)院，甘肅 張掖 734000）

枸杞子為茄科枸杞屬多年生落葉灌木寧夏枸杞（LyciumbarbarumL.）的干燥成熟果實，是我國傳統(tǒng)的藥食同源滋補類特色中藥材。目前，枸杞野生資源及栽培資源豐富，自然界分布的枸杞屬植物約有80余種，在我國境內(nèi)分布廣泛，其中寧夏枸杞分布最為廣泛，也是唯一被載入《中國藥典》的枸杞品種[1]。近年，枸杞子中多糖類物質(zhì)及其藥理活性方面研究日趨深入，但枸杞子糖類物質(zhì)的質(zhì)量與活性間關(guān)系研究較少。糖類物質(zhì)是枸杞子中最具有開發(fā)利用價值的成分之一，其具有抗腫瘤、抗氧化、抗衰老、抗炎、降血糖、降血脂、神經(jīng)保護、生殖保護、保肝、護眼、免疫調(diào)節(jié)等作用[2]。目前，枸杞子中糖類物質(zhì)的質(zhì)量與活性間關(guān)系尚不明確，現(xiàn)行枸杞多糖質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的的含量測定方法缺乏特異性，不能科學(xué)反映枸杞多糖的真實含量、理化特性和藥理活性。本文圍繞這一問題，對相關(guān)文獻資料進行系統(tǒng)詳細整理和歸納，并對我國枸杞產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的優(yōu)勢以及存在的問題進行討論，以期為枸杞子及其糖類深加工產(chǎn)品建立準(zhǔn)確高效的質(zhì)量控制方法提供依據(jù)。

1 游離糖

1.1 游離糖的種類

游離糖的組成在枸杞多糖的結(jié)構(gòu)特征、理化性質(zhì)及其構(gòu)效關(guān)系的研究中是最基本和最關(guān)鍵性的研究對象。果糖、蔗糖、葡萄糖等是枸杞子中主要的游離糖。

柴達木盆地所產(chǎn)枸杞子與寧夏地區(qū)所產(chǎn)枸杞子的糖類成分含量不同。柴達木盆地產(chǎn)枸杞子的單糖組分和低聚糖組分含量較豐富，經(jīng)核磁共振分析枸杞子中的低聚糖成分表明，枸杞子中含有兩種低聚糖，一種是由2個葡萄糖和2個果糖組成的低聚糖，另外一種是由1個葡萄糖、1個果糖和1個半乳糖組成的低聚糖[3]。成熟枸杞子中低聚糖含量很少，葡萄糖和甘露糖是未成熟枸杞子中主要的游離糖；枸杞子中含有豐富的游離糖，但相關(guān)研究報道比較少。采用氣相色譜法和高效液相色譜法分析枸杞子中的可溶性糖，及單糖和低聚糖的組分及含量，結(jié)果表明，低聚糖以麥芽糖、蔗糖和低聚四糖為主，這一研究結(jié)果對枸杞子糖類成分的分析有重要的指導(dǎo)作用[4]。

1.2 游離糖定性定量分析及結(jié)果

枸杞子中糖的含量測定方法不同，所測糖含量有所不同。超高效液相色譜-蒸發(fā)光散射法（UPLC–ELSD）測定青海柴達木野生和栽培枸杞子水溶性糖含量，結(jié)果表明，栽培枸杞子中果糖和葡萄糖含量整體優(yōu)于野生枸杞子[5]。應(yīng)用柱前標(biāo)記和高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析表明，枸杞子含甘露糖、果糖、鼠李糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和核糖等單糖，不同單糖的濃度分布因種植環(huán)境的不同而有顯著差異[6]。由于單糖分子結(jié)構(gòu)中缺少發(fā)色基團，限制了對單糖組成的分析檢測，因此單糖分子的化學(xué)衍生化成為單糖組成研究的主要方法。

其次，枸杞生長的外界條件不同，其果實所含單糖性質(zhì)、含量也有所不同。如在不同成熟階段采摘的枸杞子糖含量不同，果實成熟度增加，糖含量也逐漸積累[7]。將有機肥施用在石灰性土壤中能明顯促進枸杞的生長發(fā)育及產(chǎn)量，顯著改善了枸杞子品質(zhì)[8]。不同的灌溉條件，如適度的水分虧缺利于枸杞果實葡萄糖、蔗糖等積累[9]。

游離糖的組成及其摩爾比的測定方法有薄層色譜法，氣相色譜法，高效液相色譜法等。薄層色譜法操作方便，靈活但是靈敏度不高，不易檢出含量較低的組分，且無法確定單糖摩爾比；氣相色譜法對微量物質(zhì)有較高分辨率，但是所測樣品需有一定的揮發(fā)性，操作較繁雜費時；高效液相色譜法分離速度快，分離效果好，重現(xiàn)性好，不破壞樣品，前處理簡單，應(yīng)用前景廣闊。

不同測定方法在不同外界因素影響下測得的枸杞子中游離糖的定性定量結(jié)果均不同，目前對枸杞子糖類物質(zhì)的研究多集中于多糖，單糖和游離糖方面研究較少，參考文獻以及資料也較少。

1.3 枸杞子游離糖活性研究

目前，對枸杞子中游離糖的活性研究相對較少。枸杞子中阿拉伯半乳糖通過細胞周期阻滯和凋亡，抑制癌細胞生長，有預(yù)防癌癥、抗氧化和降血糖的藥理活性。研究比較枸杞子糖組分對肝癌細胞、宮頸癌細胞、胃癌細胞和人乳腺癌細胞生長的影響，發(fā)現(xiàn)阿拉伯半乳糖是一種潛在的功能性食品成分，可在體外預(yù)防癌癥，并對正常細胞無毒性[10]。通過優(yōu)化水解條件制備的枸杞子低聚糖清除羥基自由基活性高于抗壞血酸的；枸杞脂肪酸衍生物的新聚葡萄糖基和多阿拉伯糖基具有抗氧化性[11]；甘露糖通過提高外周細胞對葡萄糖的攝取繼而影響糖代謝，但不影響胰島素分泌量[12]。

2 多糖

枸杞多糖是通過糖苷鍵將各種單糖相連接的具有糖基糖肽結(jié)構(gòu)的復(fù)合多糖，是枸杞子發(fā)揮作用的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[13]，也是枸杞子糖類物質(zhì)中最重要的一類。

2.1 枸杞多糖的種類

枸杞多糖的主要成分其中之一是中性糖，包括木糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖、半乳糖和葡萄糖等。經(jīng)柱色譜分析，從枸杞子的粗多糖提取物中可得到3種冷水可溶性多糖和4種熱水可溶性多糖[14]。

氣相色譜法檢測不同品種枸杞多糖組成，包括蔗糖、赤蘚糖、葡萄糖、巖藻糖、半乳糖、鼠李糖和木糖等[15]。經(jīng)PMP-HPIC指紋圖譜研究，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地枸杞子中的枸杞多糖均由阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、巖藻糖、木糖等單糖組成[16]。氣相色譜和液相色譜鑒定枸杞多糖的單糖組分表明，枸杞多糖化學(xué)組成與相對分子質(zhì)量、轉(zhuǎn)化酶、二氧化碳濃度（果實中的蔗糖含量和蔗糖代謝酶的活性隨著二氧化碳濃度升高而增加）、碳酸氫鈉脅迫有關(guān)[17-18]。

2.2 枸杞多糖結(jié)構(gòu)組成表征

枸杞多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建立合理統(tǒng)一的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)有一定困難，但其多樣的生物活性也以其復(fù)雜多樣化的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)；其結(jié)構(gòu)組成的任意元素發(fā)生改變，活性也隨之發(fā)生改變。多糖的糖苷鍵類型、主鏈的構(gòu)型、取代基的種類和數(shù)量、糖單元組成、空間構(gòu)型等研究對多糖構(gòu)效關(guān)系的研究有較好的指導(dǎo)作用[19]。枸杞多糖相對含量較低，結(jié)構(gòu)表征方法和技術(shù)相對復(fù)雜，針對不同的分離方法，枸杞多糖結(jié)構(gòu)組成表征如下。

研究表明，分離純化后的枸杞多糖為組分均一的水溶性多糖，通過咔唑硫酸法、硫酸苯酚法、高效液相色譜、氣相色譜、紅外光譜分析和β消除反應(yīng)等，可測得多糖中的半乳糖醛酸和中性糖含量、多糖中單糖組成摩爾比、組分，和多糖與氨基酸的連接方式。對純化的枸杞多糖進行結(jié)構(gòu)鑒定、質(zhì)量分析研究表明，阿拉伯糖與半乳糖含量較高，且枸杞多糖中分離出的糖蛋白的糖鏈部分有重要的生理作用[20]。通過紅外光譜對不同發(fā)育時期枸杞子中的枸杞多糖結(jié)構(gòu)特征研究表明，由枸杞多糖中分離出的亞組分之一是一種糖環(huán)構(gòu)象為β-吡喃環(huán)形式存在的酸性多糖；采用高效凝膠滲透色譜法、PMP柱前衍生高效液相色譜法、傅里葉紅外光譜、紫外光譜、核磁共振波譜和掃描電子顯微鏡等分析方法，分析枸杞多糖亞組分的結(jié)構(gòu)形態(tài)、相對分子質(zhì)量和單糖組成，結(jié)果表明，其亞組分的分子骨架是一種主要含有α-D-吡喃糖殘基的蛋白聚糖，且其亞組分可能的直鏈結(jié)構(gòu)有8種[21-22]。枸杞多糖粗品的活性成分有粗蛋白，粗脂肪，粗纖維，總酸，碳水化合物和還原糖等，其中枸杞多糖的亞組分是一種多肽或蛋白質(zhì)同酸性雜多糖構(gòu)成的復(fù)合物。從寧夏枸杞子中提取得到的粗多糖，檢測其糖含量為70 %，空間構(gòu)型是一種O-連接的糖蛋白[23]。

國內(nèi)對枸杞多糖的分離純化、基本性質(zhì)等方面的研究報道不盡相同，枸杞多糖組成、結(jié)構(gòu)、相對分子質(zhì)量等研究結(jié)果與所用原料的品種、原料來源、多糖的微觀不均一性質(zhì)、多糖的制備方法等差異有關(guān)。

2.3 活性研究

枸杞多糖為枸杞子的主要功效成分，與枸杞子的傳統(tǒng)功效和促進免疫機能、延緩機體衰老、調(diào)節(jié)血糖代謝、改善生殖功能、營養(yǎng)與修復(fù)神經(jīng)、抑制骨流失及肌肉萎縮、抑制腫瘤等生物活性密切相關(guān)。

枸杞多糖具有抗氧化功能，其清除自由基的能力接近維生素C，且枸杞多糖通過清除氧自由基、活性氧及抗脂質(zhì)過氧化等機制，對人體有顯著的抗衰老作用[24]。枸杞多糖通過減少自由基產(chǎn)生、減輕炎癥反應(yīng)等機制，減輕酒精對肝臟的損害；當(dāng)酒精致腎臟損傷時，能增強機體的應(yīng)激能力，提高對腎臟的保護作用[25]。枸杞多糖能有效地降低動物及2型糖尿病患者的空腹和餐后血糖、血脂，在防治糖尿病及其并發(fā)癥方面具有顯著活性，其生物學(xué)活性與其相對分子質(zhì)量關(guān)系密切[26]。隨著分離純化技術(shù)的發(fā)展，枸杞多糖在免疫活性方面的研究也有新進展。枸杞多糖純化后的糖綴合物可直接促進脾細胞增殖，明顯改善免疫功能；枸杞多糖通過提高外周血淋巴細胞計數(shù)，作用于T細胞、B細胞、紅細胞、巨噬細胞等主要免疫活性細胞，調(diào)節(jié)機體的細胞免疫和體液免疫功能，促進骨髓細胞周期恢復(fù)，降低免疫毒性，增強機體抗腫瘤活性[27]。

3 枸杞子糖類質(zhì)量評價現(xiàn)狀

枸杞多糖的理化性質(zhì)、生物活性與其質(zhì)量評價之間關(guān)系密切，對枸杞子糖類物質(zhì)質(zhì)量評價的相關(guān)研究見表1。

表1 枸杞子質(zhì)量評價

基于枸杞多糖的性質(zhì)，建立多種不同的含量測定方法對枸杞子的產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量評價具有指導(dǎo)意義。目前對枸杞多糖提取物的檢測方法主要有高效液相色譜法、紫外分光光度法、柱前PMP衍生化反相色譜法、紅外光譜法、氣相色譜法、質(zhì)譜法、毛細管電泳脈沖電導(dǎo)法、核磁共振法等。紫外分光光度法測定枸杞子中的多糖易受枸杞子中維生素C含量的干擾，且前處理方法操作復(fù)雜，準(zhǔn)確度不高，誤差較大，應(yīng)用受到一定限制。高效液相色譜法具有檢測速度快、性能好、結(jié)果準(zhǔn)確等特點，更為普及；毛細管電泳法是繼高效液相色譜法后分析枸杞多糖提取物的又一高效檢測方法，此法分析速度快、靈敏度高、分析時間短、結(jié)果準(zhǔn)確可靠，為枸杞多糖的質(zhì)量評價提供了新方法。

近年，隨著我國枸杞子品種多元化，以枸杞多糖為代表的深加工產(chǎn)品日漸豐富，國內(nèi)外學(xué)者對枸杞多糖的相關(guān)研究也日趨深入。枸杞多糖的主要提取方法有微波輔助提取法、熱水浸提法、酶提取法、堿液提取法、水提醇沉法和超聲波輔助提取法，以上提取方法均有優(yōu)缺點。目前有關(guān)枸杞多糖提取的研究均集中在優(yōu)化提取工藝、提高提取率方面，枸杞多糖的提取方法與理化性質(zhì)、活性之間的關(guān)系研究未見報道?！吨袊幍洹?020年版中枸杞子的含量測定項下規(guī)定，應(yīng)用硫酸苯酚法測定枸杞多糖的含量；采用多糖完全水解結(jié)合柱前PMP衍生化反相色譜分析方法可測得多糖含量[37]，與現(xiàn)有的硫酸苯酚法相比，排除了糊精或可溶性淀粉對樣品的干擾，也消除了葡萄糖作為標(biāo)準(zhǔn)品對硫酸苯酚法產(chǎn)生的誤差；采用凝膠滲透色譜法，其準(zhǔn)確度高且枸杞多糖提取前處理方法相對簡單，能較好的反映多糖的真實含量及特性[38]。

枸杞子來源復(fù)雜，其糖類加工產(chǎn)品多樣，質(zhì)量良莠不齊，目前枸杞子及其多糖加工產(chǎn)品中枸杞多糖的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)，操作方法復(fù)雜，誤差較大，缺乏特異性，不能反映枸杞多糖的真實含量、理化特性及藥理活性，已成為枸杞子及深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約因素。在今后的研究中，著重探究多糖的提取方法與化學(xué)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，進一步優(yōu)化枸杞多糖提取工藝和含量測定方法，對提高提取率、降低成本、保護成分不破壞以及質(zhì)量評價等方面的研究具有重要意義。

4 結(jié)語與展望

枸杞子作為公認(rèn)的養(yǎng)生佳品是我國對外出口的特色產(chǎn)品之一。指紋圖譜分析和糖類圖譜分析是枸杞多糖質(zhì)量評價的有效方法，可為枸杞子在不同地區(qū)生產(chǎn)的綜合應(yīng)用提供指導(dǎo)。由于目前檢測枸杞多糖含量的質(zhì)量檢測方法和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有待進一步完善，企業(yè)為了追求更高的枸杞多糖含量，在枸杞多糖產(chǎn)品中摻入較多的麥芽糊精或可溶性淀粉，給廣大消費者帶來了利益損失。根據(jù)枸杞多糖樣品酶解、醇沉后再酸水解和PMP衍生化后的HPLC分析結(jié)果可以對枸杞多糖中是否摻雜麥芽糊精或可溶性淀粉進行分析，枸杞子中的4個標(biāo)志性糖組分（半乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖和氨基葡萄糖）含量可作為枸杞多糖的重要質(zhì)量指標(biāo)，它們的反相色譜指紋特征可用于鑒別真?zhèn)魏蛽诫s。因此建立準(zhǔn)確高效的枸杞多糖提取物及產(chǎn)品的摻雜鑒別及含量測定方法對于規(guī)范枸杞子市場、維護消費者權(quán)益具有較高的意義。

近年來，隨著國際市場對枸杞鮮果需求量逐年增加，我國枸杞產(chǎn)品出口貿(mào)易規(guī)模顯著提升。目前由于枸杞的標(biāo)準(zhǔn)化種植生產(chǎn)基地規(guī)模不完善、科技創(chuàng)新能力較低、農(nóng)藥殘留、枸杞肥料等生產(chǎn)資料價格高以及對枸杞的規(guī)范管理力度較小等問題導(dǎo)致枸杞產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢、產(chǎn)能過剩、果實品質(zhì)下降等方面存在問題，并且缺乏具有特異性的質(zhì)量評價方法導(dǎo)致枸杞子及其加工產(chǎn)品的發(fā)展空間有限。今后的研究應(yīng)著重建立枸杞多糖的提取方式、化學(xué)結(jié)構(gòu)及生物活性三者之間的對應(yīng)關(guān)系，建立準(zhǔn)確高效的摻雜鑒別以及含量測定方法，保障活性組分的提取具有可控性，枸杞子及枸杞多糖的規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供理論依據(jù)與實踐參考。