白芷多糖提取分离及其生物活性的研究进展

胡政宇，周鸿立

(吉林化工学院 化学与制药工程学院，吉林 吉林 132022)

白芷多糖提取分离及其生物活性的研究进展

胡政宇，周鸿立*

(吉林化工学院 化学与制药工程学院，吉林 吉林 132022)

白芷多糖是一种可用于调味的白芷提取物，具有抗病毒、抗氧化、免疫调节等活性。概述了白芷多糖的提取、分离纯化、化学成分及其生物活性研究进展，为白芷多糖的进一步开发提供参考。

白芷；多糖；提取；分离；生物活性

白芷为伞形科植物白芷(Angelicadahurica)或杭白芷的干燥根[1]。白芷作为香料调料，有除腥、增香、保鲜等作用[2]，其特殊香味主要为挥发油成分，烹饪多以水为主，而水提取物的主要活性成分为多糖。作为中医常用药，具有除湿、抗炎、镇痛、抑制病原微生物、抗氧化、抗肿瘤、保肝等多种药理活性[3-5]，临床用于疼痛、妇科、皮肤和鼻部等疾病[6]。目前，白芷香豆素和挥发油在药学和调味品领域均有所研究[7-9]，但在烹调过程中白芷多糖所发挥作用的研究仍处在模糊阶段。

多糖不仅是机体贮存能量的物质，还具有免疫调节、抗肿瘤、抗菌抗病毒、降糖等多种生物活性[10]。近年来，对多糖类化合物的研究热度极高，研究多糖在食品、保健、医疗等领域的应用具有重要意义。

白芷多糖(Angelicadahuricapolysaccharide)为白芷中药的重要成分，从目前研究发现白芷多糖具有很高的生物活性和药用价值，可开发成功能性调味品、药品、保健品和化妆品等，为白芷的进一步研究奠定了基础，促进我国白芷资源的开发利用，对白芷多糖的提取、分离纯化、化学成分及其生物活性进行综述。

1 白芷多糖的提取分离及纯化

1.1 提取

目前多糖的提取方法多种多样，如：溶剂浸提法、酶法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法、超临界流体萃取法、水提醇沉法、内部沸腾法、薄膜浓缩法、酸碱法、多种技术联合使用等[11,12]，其中水提醇沉法为最常用的方法之一。

王德才等[13]用石油醚脱脂后，以80%乙醇除单糖、寡聚糖、苷类及生物碱等醇溶成分。用水提醇沉法分离多糖，其条件为：以蒸馏水为溶剂，在95 ℃水浴中浸提3次，每次2 h。加无水乙醇至溶液含醇量达80%，静止过夜，4000 r/min离心15 min，收集沉淀物用95%乙醇、无水乙醇、乙醚、丙酮洗涤各2次。60 ℃烘干得粗多糖，多糖提取率可达15.38%。此法多糖提取率高，简便安全，成本较低，适合大规模生产。但提取取间较长，提取物成分较复杂，不易保存，易变质。

1.2 分离纯化

常用的提取方法所得的多糖含有色素和蛋白质等物质，要得到纯度较高的多糖需进行分离纯化。分离纯化的方法有脱色、脱蛋白、凝胶色谱法、重结晶法、沉淀法、阴离子交换色谱法、大孔树脂柱色谱法和膜分离技术等[14,15]。

1.2.1 脱色

李江萍等[16]对白芷多糖的活性炭脱色工艺进行了研究，影响大小为活性炭添加量>脱色温度>脱色时间；最佳脱色工艺为温度 60 ℃，活性碳添加量2%和脱色时间30 min的条件下，脱色率为96.20%，多糖剩余率为82.36%。使用活性炭脱色效果较好且成本低，便于操作，但活性炭的粒度对脱色时间有影响，而且不同生产厂家、不同加工方法生产的活性炭，脱色效果相差很大，因此在研究过程中还应注意选择食品糖类专用活性炭进行脱色。

1.2.2 脱蛋白

李江萍等[17]研究了不同脱蛋白方法，分别采用Sevag法、三氯乙酸法和酶法进行脱蛋白，其中木瓜蛋白酶法对蛋白去除率的影响为酶用量>温度>时间>pH值，正交优化条件为酶用量1×106U/L，温度50 ℃，时间3 h，pH值5.0，蛋白去除率为74.65%，多糖损失率为8.02%。实验结果表明酶法脱蛋白效果优于Sevag法和三氯乙酸法，次数少，效率高，多糖回收率高，与传统Sevag法相比存在不含有机溶剂，对环境污染少等优点。但其成本较高，易引入新蛋白质等，反应条件不易控制。

1.2.3 凝胶色谱法分离纯化

Xu Shifang[18]等利用高性能凝胶渗透色谱(HPGPC)对白芷粗多糖进行分离，将水提醇沉后的粗多糖，经DEAE-Sephadex A-50柱层析(100 cm×8.0 cm)分离出4种多糖组分，白芷粗多糖产率为0.35%(W/W)，4种多糖组分得率分别为42.87%，7.35%,10.53%,7.05%(W/W)。

曲见松等[19]将白芷粗多糖经Sephadex G-50柱层析(60 cm×1 cm)，分离后，冻干。水复溶，经Sephadex G-200柱层析纯化，收集洗脱液，再冻干，得纯化后的白芷多糖。

凝胶色谱法为常用的分离方法之一，具有操作方便，无有机溶剂污染，设备简单，对高分子物质有很高的分离纯化效果等优点[20]，但其分离操作较为缓慢，难以分离分子量相差不多的物质，成本相对较高。白芷多糖在凝胶色谱分析中没有准确地分析其分离纯化前后多糖损失率等数据。因此，该方法在分离纯化白芷多糖上有待改进。

1.2.4 重结晶法纯化白芷多糖

大部分有机物在溶剂中的溶解度与温度成正比，随温度的降低而减小。王德才等研究白芷多糖的提取分离时，取白芷150 g以水提醇沉法得到粗多糖后，再以水-乙醇重结晶纯化2次，60 ℃烘干，得白色粉末状精制杭白芷多糖9.68 g，提取率为6.45%。

2 化学成分

Xu Shifang 等采用糖腈乙酸酯衍生化法，并进行气相色谱分析及糖醛酸含量测定，白芷多糖中呈中性糖的鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖的摩尔组分比例为1.04∶13.36∶1.00∶39.75∶16.55，糖醛酸含量为9.72%。通过凝胶色谱分离，得出4种不同白芷多糖组分并进行含量测定，结果表明：4种不同组分ADP1，ADP2，ADP3和ADP4的糖醛酸含量分别为3.27%，7.25%，30.31%和15.23%，4种糖组份之间存在差异。

康学军等[21,22]分别采用紫外光谱法、红外光谱法、气相色谱法和凝胶渗透色谱法对白芷多糖进行单糖组成和结构表征。结果表明：白芷多糖由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖等7种单糖组成(有1种未鉴定出的单糖)，摩尔组成比例为1.19∶1.19∶0.765∶1∶8.08∶3.34，凝胶色谱峰值分子量为88538，具有多糖特征性的紫外和红外吸收峰，且存在酰胺结构，可能为一种氨基多糖。

周冰等[23]对不同产地白芷多糖类化学成分的含量差异进行比较，中性多糖以河北安国较高，浙江磐安次之；酸性多糖以河北安国较高，吉林通化野生白芷药材次之；总多糖以河北安国较高，浙江磐安次之。若以多糖类化学成分为评价指标，河北安国产白芷药材上乘。

由以上成分研究可得出：不同产地的白芷多糖组分存在显著差异，但主要为葡萄糖、鼠李糖等6种糖，其中葡萄糖所占比例较大，含量较多。在白芷多糖的研究过程中，化学成分研究较少，需进行有针对性且细致的研究，才可以更加科学化地开发利用。

3 白芷多糖的生物活性

3.1 抗肿瘤活性

曲见松等[24]根据1.2.3所述方法得到白芷多糖，采用MTT比色法分别对仓鼠肺细胞生长作用和小鼠皮肤细胞生长作用进行了实验，白芷多糖的浓度为50，100，500 mg/mL时，对仓鼠肺细胞生长均有不同程度的促进作用，但是不同剂量组之间并没有表现出很明显的组间差异。白芷多糖对皮肤细胞的生长存在一定的剂量关系。与空白组相比，50 mg/L以上剂量组(P<0.05)，12.5 mg/L剂量组与空白组没有差异。

3.2 抗氧化活性

王德才等[25]研究了杭白芷多糖对羟自由基的清除作用，对超氧阴离子自由基的清除作用，对肝匀浆脂质过氧化的影响进行了测试。结果白芷多糖能清除羟自由基和超氧阴离子自由基，并抑制肝匀浆脂质过氧化，达到50%清除率或抑制率所需药物浓度(EC50)分别为113.2,45.8,321.8 mg/mL。

Xu Shifang等研究了白芷粗多糖中ADP1，ADP2，ADP3和ADP4 4种不同多糖组分的肝匀浆脂质过氧化抑制活性、亚铁螯合能力、清除羟基自由基能力。综上可知，该4种多糖组分的糖醛酸含量不同。4种多糖均对大鼠的MDA生成有明显的抑制作用，其中组分ADP4的脂质过氧化抑制活性明显高于阳性对照维生素E；白芷多糖作为脂质过氧化保护剂与其铁结合能力有关，其组分中ADP4和ADP3的亚铁螯合活性显著高于阳性对照维生素E；白芷粗多糖的4种多糖组分中ADP1清除羟基自由基能力较弱，而组分中的ADP4清除羟基自由基能力较显著。因此，白芷粗多糖中不同组分的多糖的抗氧化活性存在差异，影响其活性的原因可能由其结构决定，活性较好的ADP4组分中鼠李糖含量较其他3种组分高。

3.3 抗病毒活性

封海波等[26]在研究7种中药多糖对F81细胞抵抗犬细小病毒(CPV)感染能力的影响时，通过MTT法测定细胞活性，从而考察3种不同加药方式对川白芷多糖抗病毒能力进行了评价。结果显示：川白芷多糖浓度62.500～3.907 mg/mL时，以先加多糖后接种病毒和先接种病毒后加多糖的方式，均显著促进F81细胞抵抗CPV感染，且随浓度的降低抗病毒作用逐渐增强；62.500～7.813 mg/mL时，多糖和病毒混合感染后加入也显著促进F81抵抗CPV感染。说明川白芷多糖以此3种方式加药均对CPV感染的细胞有预防和治疗作用，白芷多糖具有抗病毒活性。

3.4 免疫调节能力

Hyung Sook Kim等[27]采用蛋白质印迹法、混合淋巴细胞反应(MLR)、t检验和方差分析软件计算P值等方法，研究了白芷多糖对树突状细胞(DC)功能和DC膜受体的影响及受白芷多糖作用后的DC对T细胞、MAPKs和NF-κB的影响。结果表明：白芷多糖浓度10～100 mg/mL，对T细胞、DC及其膜受体有显著作用(P<0.01)，并且能够提高DC表面分子CD86和MHC-II的表达，促进DC分泌IL-12，IL-1β和TNF-α，也促进同种异基因T细胞的增殖，使树突状细胞吞噬能力下降。总之，白芷多糖对树突状细胞有激活作用，具有免疫调节能力。

4 问题与展望

白芷多糖在提取方法上以水提醇沉法为主，多糖的分离纯化耗时，效率低，使得白芷中所含有的大量多糖不能充分提取分离出来，在提取分离和纯化中仍存在不足。多糖结构极为复杂多样，而在白芷多糖的结构解析中主要为多糖的一级结构，结构没有完全表征，且作用机制还不明确，多糖构效关系和量效关系及生物活性需进一步探究。白芷多糖可作为调味品为人们食用，其安全性评价需进一步验证。

白芷多糖为烹饪过程中提取出的主要成分之一，通过对白芷多糖的深入了解，可高效精确地发挥白芷多糖的作用，不但可以调味还具有药用价值。因此，在白芷多糖的研究中，应从优化其提取工艺，改进其分离纯化方法为基础，着重研究其多糖结构、生物活性及其应用，利用白芷多糖开发成功能性调味品、食品、药品、保健品和化妆品等，充分开发白芷这一宝贵资源，白芷多糖的研究对生活、社会经济和白芷产业具有重要意义。

[1]国家药典委员会.中华人民共和国药典(第一部)[M].北京:中国医药科技出版社，2015.

[2]宋永,李梦洋,张春江,等.风干肠加工用混合香辛料挥发性化合物分析及其中两种香辛料对猪肉的保鲜效果[J].中国调味品,2016,41(5):37-40.

[3]李永超,宋杨,齐云.白芷的药理作用研究进展[J].国外医药(植物药分册),2007(4):161-164.

[4]朱艺欣,李宝莉,马宏胜,等.白芷的有效成分提取、药理作用及临床应用研究进展[J].中国医药导报,2014(31):159-162,166.

[5]Zheng Y M,Shen J Z,Wang Y,et al.Antioxidant and anti-cancer activities ofAngelicadahuricaextract via induction of apoptosis in colon cancer cells[J].Phytomedicine,2016,23(11):1267-1274.

[6]吴春艳,王宇.中药白芷临床应用浅析[J].齐齐哈尔医学院学报,2015(11):1668-1669.

[7]薛艳萍,秦旭华,胡黄婉莹,等.白芷总香豆素和挥发油镇痛抗炎作用的比较研究[J].中国民族民间医药,2016(8):20-22,25.

[8]李伟,陆占国,封丹,等.顶空固相微萃取-气质分析白芷香气成分研究[J].中国调味品,2012,37(5):109-112.

[9]杨柳,刘长姣,李玉邯,等.白芷香豆素的抑菌及稳定性研究[J].中国调味品,2016,41(5):41-44.

[10]李碧婵.多糖的结构和生物学活性研究进展[J].中国西部科技,2008(22):31-32,40.

[11]董汝晶.多糖提取方法的研究进展[J].农产品加工(学刊),2014(8):46-48,51.

[12]尹艳,高文宏,于淑娟.多糖提取技术的研究进展[J].食品工业科技,2007(2):248-250.

[13]王德才,李同德,高丽君.杭白芷多糖的提取分离及其含量测定[J].中国中医药科技,2008(4):283-284.

[14]李翠丽,王炜,张英,等.中药多糖提取、分离纯化方法的研究进展[J].中国药房,2016(19):2700-2703.

[15]文喜艳,邵晶,王兰霞,等.膜技术在中药多糖分离纯化中的研究进展[J].中国药房,2016(28):4002-4005.

[16]李江萍,庞谢辉.正交试验优化白芷多糖的活性炭脱色工艺研究[J].现代药物与临床,2012(4):366-369.

[17]李江萍,庞谢辉.不同脱蛋白工艺对白芷多糖得率的影响[J].广东职业技术教育与研究,2011(4):137-139.

[18]Xu Shifang,Ye Yiping,Li Xiaoyu,et al.Chemical composition and antioxidant activities of different polysaccharides from the roots ofAngelicadahurica[J].Chem Biodivers,2011,8(6):1121-1131.

[19]曲见松,康学军,王林波.白芷多糖的提取纯化及其对仓鼠肺细胞生长作用的研究[J].山东中医杂志,2005(3):172-174.

[20]文喜艳,邵晶,王兰霞,等.凝胶色谱法在中药多糖纯化及成分分析中的应用研究进展[J].亚太传统医药,2016(22):34-36.

[21]康学军,曲见松,顾忠泽.白芷多糖的分析[J].分析化学,2006(4):533-535.

[22]康学军,曲见松.白芷多糖中单糖组成的气相色谱分析[J].药物分析杂志,2006(7):891-894.

[23]周冰,刘培,陈京,等.不同产地白芷药材中香豆素类及多糖类化学成分的分析评价[J].南京中医药大学学报,2015(1):68-73.

[24]曲见松,康学军,郑水龙.白芷多糖的提取及其对小鼠皮肤细胞生长作用的研究[J].中国药理学通报,2005(5):637.

[25]王德才,高丽君,高艳霞.杭白芷多糖体外抗氧化活性的研究[J].时珍国医国药,2009(1):173-174.

[26]封海波,宋振辉,刘娟,等.7种中药多糖对F81细胞抵抗犬细小病毒感染能力的影响[J].中国兽医杂志,2014(1):51-54.

[27]Hyung Sook Kim,Bo Ram Shin,Hong Kyung Lee,et al.Dendritic cell activation by polysaccharide isolated fromAngelicadahurica[J].Food Chem Toxicol,2013,55(3):241-247.

ResearchProgressonExtraction,SeparationandBiologicalActivityofPolysaccharidesfromAngelicadahurica

HU Zheng-yu, ZHOU Hong-li*

(College of Chemical and Pharmaceutical Engineering,Jilin Institute of Chemical Technology,Jilin 132022, China)

TheAngelicadahuricapolysaccharides are extracted fromAngelicadahurica,which can be used for seasoning.It has anti-virus, anti-oxidation, immune regulation and other activities.The extraction, separation and purification, chemical components and biological activity of polysaccharides fromAngelicadahuricahave been summarized,which can provide reference for the further development ofAngelicadahuricapolysaccharides.

Angelicadahurica；polysaccharide；extraction；separation；biological activity

TS207.3

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.12.038

1000-9973(2017)12-0174-04

2017-08-16 *通讯作者

胡政宇(1994-)，男，硕士，研究方向：天然产物的研究与开发；

周鸿立(1967-)，女，教授，博士，研究方向：天然产物的研究与开发。