铁皮石斛多糖研究进展

李智俊，何旭君，赵静

（广东生态工程职业学院，广东广州 510520）

铁皮石斛多糖研究进展

李智俊，何旭君，赵静＊

（广东生态工程职业学院，广东广州 510520）

努力发展林下经济是全面落实新一轮绿化广东大行动的一个重要方面。铁皮石斛（Dendrobium officinale）是林下种植药材的一种合适的植物材料，它是兰科、石斛属植物，我国珍稀名贵中药。石斛多糖是铁皮石斛发挥药效的主要成分，选育多糖含量高的石斛品种是利用铁皮石斛发展林下林药模式、提高林农经济效益的一个重要方面。本文综述了铁皮石斛多糖的结构、生理活性、含量、提取方法和应用，为优质铁皮石斛的选育提供理论依据，进而为林下林药模式的栽培提供优质植物材料。

铁皮石斛；多糖；结构；生理活性；提取方法

铁皮石斛（Dendrobium officinale）是名贵的中药材，具备多种药理活性，与灵芝、人参和冬虫夏草等一起被列为上品中药，有“药中黄金”之美誉[1]。铁皮石斛性微寒、味甘、有滋阴益胃、清热生津、益智安神之功效[2]，可用于治疗热病伤津、口干烦渴、病后虚热等多种病症[3]。它所含的多糖是铁皮石斛中的主要活性物质，具有免疫调节和护肝作用[4]。它主要生长于安徽西南部、浙江东部、福建西部、广西西北部、四川、云南东南部一带[5]。笔者分别结合铁皮石斛多糖的结构、生理活性、提取方法及应用作一个综述。

1 铁皮石斛多糖

1.1 铁皮石斛多糖的结构

铁皮石斛含有的化学成分主要为多糖、生物碱、氨基酸和微量元素等[6]，其中多糖含量相较其他石斛属植物更高。多糖是生物体内普遍存在的一类由单糖缩合形成糖苷键，并通过糖苷键以线性或分枝方式连接而成的重要有机高分子化合物[7]，是维持生命活动的四大基础物质之一。根据单体组成的单一性，可分为均聚糖和杂多糖。

多糖的结构如蛋白质可分为4级，一般认为多糖的活性与分子量、溶解度、黏度、初级结构和高级结构有关，多糖分子量越大，则不利于体内跨膜吸收从而发挥生物活性作用；分子量过小，则无法形成产生活性作用的聚合结构[8]。再者，多糖发挥生物活性作用的前提条件是要先溶于水[9]，因为多糖溶于水形成溶液才便于进行循环从而被吸收[10]。多糖分子间的氢键相互作用是影响多糖黏度的主要因素，同时多糖黏度还受多糖分子质量大小的影响，还是临床上药效发挥的关键控制因素之一[8]。多糖黏度越大，在水中溶解度越小，则会影响在体内的吸收和扩散[11]。铁皮石斛多糖属于非淀粉类多糖，这种多糖不能被人类直接消化吸收，被称为膳食多糖。铁皮石斛多糖作为一种膳食多糖，虽然不能直接被人体消化吸收，但在人体的肠道内存在大量的微生物，它们可以有效降解大分子的多糖物质从而起到间接的消化吸收作用。张冠亚通过对铁皮石斛多糖在体外模拟人体消化系统中的消化行为研究发现铁皮石斛多糖在模拟唾液中并没有发生变化；在胃液和肠液中糖苷键发生断裂，但没有释放出游离的单糖[12]。

1.2 铁皮石斛多糖的生理活性

铁皮石斛多糖的结构复杂，人们尚未完全得知铁皮石斛所含各种多糖的具体空间结构，但是研究证明，铁皮石斛多糖的确具有各种生理活性，如抗氧化、抗疲劳、抗肿瘤、调节免疫功能等活性。何颖等采用动物负重游泳实验和体内抗疲劳生化指标检测铁皮石斛多糖抗疲劳效果发现两项研究都表明铁皮石斛具有良好的抗疲劳效果[13]。张贝贝等研究表明铁皮石斛多糖可通过抑制高糖诱导的血管内皮细胞Bax的表达，增强Bcl-2的表达，从而抑制血管内皮细胞凋亡，在一定程度上可防治糖尿病血管病变[14]。罗秋莲研究发现，铁皮石斛多糖CDOPA和CDOPB均具有较强的抗氧化能力，且其抗氧化活性与其多糖样品浓度呈一定的剂量关系[15]。鲍素华等研究表明，不同相对分子质量铁皮石斛多糖均有抗氧化作用，且抗氧化能力与其相对分子质量大小有关[16]。何铁光等报道，铁皮石斛多糖DCPP1a-1的三个剂量组50、150、250mg/kg对H22肝癌小鼠有不同程度的抑瘤作用，抑瘤率分别为28.6%、19.3%和15.7%[17]。

1.3 铁皮石斛多糖的含量

铁皮石斛多糖含量因产地、品种、生长季节、生长年限、不同部位等有所区别。栾洁等比较了不同来源的铁皮石斛多糖含量，发现铁皮石斛原球茎（DPs）液体培养物的多糖含量与市售铁皮枫斗相近，分别为15.42%和16.67%，铁皮石斛原球茎固体培养物多糖含量相对较低，仅为11.57%[18]。颜美秋等比较了不同种植年限的铁皮石斛多糖含量发现铁皮石斛多糖含量随种植年限不同而变化，2年生＞3年生＞4年生，2～4年生铁皮石斛随种植年限増加，多糖含量减少[19]。毛灵芝，通过对铁皮石斛品种进行四个不同的遮阴条件（遮阴强度：A＞B＞C＞D）处理，比较了铁皮石斛多糖含量的变化，发现铁皮石解多糖含量在各遮阴下以秋季2年生茎含量最高，2年生茎中以B遮阴下的石解多糖含量最高，可达31.77%[20]，因此秋季可作为最佳采收季节，但也有报道指出铁皮石斛采收以冬季为佳[21]。

1.4 铁皮石斛多糖的应用

铁皮石斛多糖因其所具备的生理功效，被广泛应用在多种药物的开发中。浙江中烟工业有限责任公司公开了一种铁皮石斛多糖在卷烟中的应用，加入了提取的铁皮石斛多糖的卷烟，燃吸时烟气形态圆润，细腻柔和度有增加，干燥感下降，香气量增加；简素平将铁皮石斛多糖应用到酸乳中，研制了一款具有保健功能的酸奶[28]；浙江森宇实业有限公司开发了一种铁皮石斛牙膏；郝梅梅粗步研制了一种包含铁皮石斛多糖在内的铁皮石斛口服液[29]；宁波易中禾生物技术有限公司开发了一种含铁皮石斛多糖微球的无糖口香糖；刘平安[30]等通过优化铁皮石斛多糖提取、纯化工艺，研发了一种滴眼液配制工艺。将多糖添加到化妆品中，制成“绿色化妆品”，具有保湿、刺激表皮生长和更新作用。

2 铁皮石斛多糖的提取

2.1 超声提取法

超声提取法的原理是利用超声波的空化效应和震动原理将细胞壁破坏[22]，同时空化效应增强溶剂穿透力，提高活性成分溶出速度和溶出次数[23]。但是超声波可能会引起生物大分子结构的损伤。影响超声波提取效率的因素主要有超声温度、超声时间、固液比、超声频率。叶余原[24]研究了超声波提取铁皮石斛多糖的工艺，确定了超声波提取铁皮石斛多糖的最佳工艺为1∶30的料液比，50℃超声水浴，45kHz超声频率，提取1.5h，在此条件下铁皮石斛多糖的平均提取得率为15.3%，高于同等条件下常规水提工艺多糖的平均得率10.2%。

2.2 酶解提取法

酶解提取法是指利用酶促反应，加速植物细胞壁结构的破坏，从而有利于有效成分从细胞中释放出来，缩短提取时间，同时酶促反应是在较温和的条件下进行，可以有效降低生物活性物质的失活率。张利[25]等确定酶解提取铁皮石斛多糖的最佳工艺为纤维素酶用量0.5%，酶解时间1.5h，酶解温度50℃，酶解pH值5.0。在此条件下，石斛多糖收率达到19%以上。

2.3 微波提取法

微波提取法是指利用微波作用加快分子的运动速率，也使分子间的碰撞频率增多，使分子达到活化状态，细胞壁和细胞膜破裂，胞内的有效成分流出，从而达到提取的效果[22]。尚喜雨[26]等通过正交试验确定了铁皮石斛多糖提取的优化条件为：微波功率400W，pH值8，微波作用时间6min；固液比1∶50，在此条件下多糖提取率为17.48%。

2.4 闪式提取法

闪式提取是一种较新的提取方法，属于细胞破碎提取法[27]。蔡兴[27]等利用响应面分析法优化了闪式提取工艺后与热水浸提法和超声提取法进行比较后发现三种方法的得率相差不大，但在提取时间上闪式提取法具有明显优势，是超声提取法的1/60和热水浸提法的1/80。

3 结语

铁皮石斛自古就被誉为“药中黄金”，位于中华“九大仙草”之首，在民间享有很高的声誉。近年来，随着人们生活水平越来越高，对保健养生愈加重视，因此关于铁皮石斛的栽培与科学研究也大量增加。目前，人们对铁皮石斛重要的有效成分多糖已经开展了大量研究，了解了多糖含量在品种间、不同产地、不同生长年限、不同季节、不同栽培方式、不同部位之间的差异，但是仍然有大量的种质资源有待挖掘和整理。研究人员对于多糖的结构分析也越来越明晰，并且初步了解了多糖在体内消化吸收的方式。另外，研究人员对多糖提取技术进行了不断探索，能获得相对较高的产率。现代研究表明，铁皮石斛多糖具有抗氧化、增加免疫、抗疲劳、抗肿瘤等生理活性，但是研究结果局限于试验阶段，并没有直接的临床证据，因此这方面还有待进一步研究。随着铁皮石斛在林下种植方面的作用日益突显，选育优质的铁皮石斛种质显得迫在眉及，铁皮石斛多糖的研究也日益重要。

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Research Advances in Polysaccharides of Dendrobium officinale

Li Zhi-jun,He Xu-jun,Zhao Jing*
（Guangdong Eco-Engineering Polytechnic,Guangdong Guangzhou 510520）

Striving to develop agroforestry is an important aspect of the full im plementation of a new round of afforestating Guangdong.Dendrobium officinale is a kind of suitable plant material of cultivating under-forest herbs,it is a precious traditional Chinese herbal medicine which belongs to Dendrobium species,Orchidaceae.Dendrobium polysaccharides is the main component of D.officinale to play medicine effect.Breeding D.officinale varieties with high polysaccharide content is significant for developing forest-herb mode well and improving the economic benefit of agriculture and forest.This paper reviewed the structure,physiological activity,content,extraction methods and applications of polysaccharides,to provide theoretical basis for the breeding of high quality of D.officinale,thus providing high quality plant material for the mode of cultivating forest-herb.

D.officinale;Polysaccharides;Structure;Physiological activity;Extraction method

S567.239 文献标志码：A

2096-0387（2017）06-0091-04

广东省林业科技创新项目“铁皮石斛选育与仿野生高效栽培关键技术研究及应用示范”（2016KJCX037）。

李智俊（1989—），女，湖南邵阳人，硕士，助讲，研究方向：生物技术研究与教学。

赵静（1977—），女，贵州思南人，博士，教授，研究方向：生物技术、林下经济、植物营养遗传研究与教学。