玛咖多糖的研究进展

（漯河食品职业学院食品检测系，河南漯河462300）

玛咖 Maca（Lepidium meyenii Walp.）是十字花科植物，根茎形似萝卜，原产于秘鲁中部的安第斯高山地区，有“秘鲁人参”之称，是当地不可缺少的药食同源型植物[1-2]，已作为食品补充剂和药物应用于人类和动物[3-5]。玛咖于2003年引入我国云南丽江种植基地，并相继在新疆、吉林、西藏等与安第斯山脉气候相似的高海拔地区引种成功。截至2010年底，仅云南省玛咖种植示范基地推广面积达175 hm2，产量780 t[6-7]。玛咖不仅营养丰富，且营养成分合理，含有碳水化合物、蛋白质、脂肪酸、氨基酸以及玛咖烯、玛咖酰胺等多种营养成分。研究表明，玛咖具有消除疲劳、抗氧化、提高生育能力等作用[8-10]。

玛咖多糖为杂多糖，因此各种糖的含量、结构及活性也不相同[11]。国内外学者通过研究发现玛咖多糖具有抗衰老、提高生育能力、调节免疫力、抗氧化、抗疲劳及抗肝损伤等生理功能，且药物毒性极小，从而成为药物药效物质基础研究的热点。本文拟对玛咖多糖的提取工艺、化学结构和生理功能等进行综述，为玛咖多糖的开发和利用提供参考。

1 玛咖多糖的提取工艺

不同生态型的玛咖块根的多糖含量差异较小，但玛咖多糖的含量与玛咖的色泽有一定的关系，根皮颜色越深的玛咖，其可溶性多糖含量越高，即：紫色（7.02%）＞黑色（6.93%）＞绿色（6.75%）＞黄色（6.53%）[12]。玛咖多糖的提取率和品种有一定的关系，柳志宇[11]以8种不同品种的丽江玛咖为原料，提取玛咖多糖，发现根皮为黑红相间颜色，根肉为白色的品种的玛咖多糖提取得率最高，根皮颜色为黑色、根肉颜色为黄色的品种玛咖多糖提取率最低。

当前玛咖多糖的提取工艺有多种，其中最常用的为热水浸提法，使用该法提取时，存在所需温度高（60℃～100℃之间，有时甚至高达100℃），时间长（约需1.5 h～2 h），经济效率和提取率均较低的缺陷，其提取效率受提取温度的影响尤为明显，二者呈正相关[13-17]。此外，超声波辅助法也常用于玛咖多糖的提取，与热水浸提法相比，能大幅度降低提取温度及提高提取效率。徐娟等[18]以黑玛咖为原料，提取温度50℃、料液比1∶40（g/mL）、超声时间 30 min，得率为 9.03%。王全等[19]采用超声波辅助双水相法提取玛咖多糖，在提取温度60℃、料液比1∶20（质量比）、提取时间52 min时，多糖提取率为15.732%。微波辅助法也可用于提取玛咖多糖，有学者[20]比较了超声波辅助法、微波辅助法及热水浸提法对玛咖多糖的率的影响，研究发现，不同提取方法对玛咖多糖的提取效果依次为超声波＞微波＞热水。

2 玛咖多糖的化学结构

玛咖多糖是非均一性多糖，具有良好的水溶性，结构中存在β-型糖苷键[21]。目前，国内外对玛咖多糖化学结构的研究仍停留在其单糖组成阶段，对其分子构型、分子结构等目前鲜有涉及，有待进一步研究。陈燕文等[22]采用PMP（1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮）柱前衍生法对酸水解的玛咖多糖衍生化，高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）法分析其单糖组成，确定玛咖多糖的单糖组成及摩尔比为m（甘露糖）∶m（葡萄糖）∶m（半乳糖）∶m（阿拉伯糖）=1∶196∶6∶6。唐伟敏等[23]发现玛咖多糖（分子量：793.5kDa）为富含半乳糖醛酸（GalA）的酸性多糖，其6种糖基的摩尔百分比（moL，%）为，D-GalA∶D-Glc∶L-Ara∶D-Man ∶D-Gal∶L-Rha=35.07 ∶29.98 ∶16.98 ∶13.01 ∶4.21 ∶0.75。该玛咖多糖主要由 β-1，3-Galp/GalpA、β-1，3-Glcp 和α-1，3-Manp通过1，3糖苷键连接形成化学骨架。

玛咖多糖的单糖组分非常复杂，不同品种来源的玛咖多糖的单糖组分各不相同，见表1。

此外，玛咖多糖提取时的醇沉浓度以及其分子量对玛咖多糖的单糖组分也有影响。陈燕文等[24]经气相色谱技术分析发现不同体积分数乙醇醇沉所得玛咖多糖的单糖组成种类及比例不同，0～40%、40%～50%、50%～60%、60%～70%、70%～80%浓度梯度醇沉所得玛咖多糖单糖组成及摩尔比分别为：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]也通过研究证明了醇沉时乙醇浓度对玛咖多糖的单糖组成种类及比例有影响，他们发现60%、70%、80%和90%乙醇醇沉时单糖组成与摩尔比分别为鼠李糖∶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别为7.6 kDa（MPS-1）和 6.7 kDa（MPS-2）的玛咖多糖。研究发现，MPS-1由木糖、阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖以摩尔比1∶1.7∶3.3∶30.5组成，MPS-2由阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖以摩尔比1∶1.3∶36.8组成。红外光谱表明MPS-1只存在α-吡喃糖，MPS-2存在α-吡喃糖和β-吡喃糖。

表1 不同品种玛咖的单糖摩尔比[11]Table 1 Molar rate of the monosaccharides of different varieties of maca

3 玛咖多糖的生理功能

大量研究表明，玛咖多糖具有广泛的生理活性，包括：抗衰老、增强性能力、调节免疫力、抗氧化、抗疲劳及抗肝损伤等生理功能。

3.1 抗衰老

周意等[27]研究了玛咖多糖对黑腹果蝇寿命和抗氧化作用的影响，研究发现，与对照组相比，玛咖多糖高剂量组（0.24 g/L）能延长果蝇平均寿命及最高寿命，中（0.08 g/L）、高剂量组能延长过氧化氢和百草枯急性氧化损伤下果蝇的存活时间，各剂量组均能提高超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性，降低脂褐素含量。说明玛咖多糖可以提高果蝇的抗氧化能力，通过抑制脂质过氧化，延长果蝇寿命。

3.2 提高生育能力

周意等[28]研究玛咖多糖对果蝇存活率、性活力和繁殖力的影响。与对照组相比，各剂量组（0.03、0.08、0.24 mg/mL）均能提高果蝇的存活率；性活力方面，各剂量组均能提高果蝇的交配率，添加了0.24 mg/mL玛咖多糖的培养基与对照组相比能显著延长交配时间和缩短交配潜伏期；繁殖力方面，各剂量组均能增加子代的数量，且对果蝇后代的雌雄比例产生一定影响，但对子代的体重无明显变化。

3.3 调节免疫力

玛咖多糖对致衰老模型小鼠免疫器官有保护作用。周意等[29]将50只ICR小鼠随机分为5组（分别为正常组、D-gal模型组、玛咖多糖低、中、高剂量组），研究玛咖多糖对D-半乳糖（D-gal）所致亚急性衰老小鼠免疫器官氧化损伤的保护作用及其作用机制。研究发现，与正常组比较，模型组细胞出现脾窦扩张，核周间隙大，染色质边集，部分细胞出现凋亡，模型组小鼠血清SOD、CAT活性明显降低，丙二醛（MDA）含量明显升高，小鼠肝脏中SOD、谷胱甘肽过氧化物酶（GSHPx）活性明显降低，单胺氧化酶（MAO）活性及MDA含量明显升高，小鼠脾脏组织p53 mRNA明显升高，SOD、CAT mRNA明显降低；与模型组比较，玛咖多糖中（150 mg/kg）、高剂量（300 mg/kg）组胸腺组织中淋巴细胞分布较为均匀，核周分界清晰，胞浆内无空泡，玛咖多糖给药组能明显提高小鼠血清SOD、CAT活性，明显降低MDA含量，明显升高SOD、GSH-Px活性，降低MAO活性及MDA含量，玛咖多糖高剂量组明显下调小鼠脾脏p53 mRNA水平，中、高剂量组明显升高CAT mRNA水平，高剂量组明显升高SOD mRNA水平。

3.4 抗氧化

玛咖多糖具有良好的抗氧化功效，张永忠等[30]研究发现玛咖多糖对邻苯三酚的自氧化有微弱的抑制作用，对H2O2诱导红细胞氧化溶血有显著的抑制作用，最大抑制率达76.9%，显著减少CCl4所致豚鼠肝脏脂质过氧化代谢产物丙二醛的产生。玛咖多糖的抗氧化活性强弱受多种因素的影响，孙晓东等[31]研究发现丽江成功引种的玛咖与原产秘鲁的玛咖一样具有抗氧化生物活性，且这种抗氧化活性具有量效关系，抗氧化能力随样品质量浓度的增加而增强。Jun-Cong He等[32]研究了玛咖多糖（MCP）剂量（50、100、200 mg/kg bw）对力竭游泳运动大鼠引起的氧化损伤的影响，研究发现，与运动对照组相比，所有MCP处理组的血清乳酸脱氢酶（LDH）、肌酸激酶（CK）和MDA水平都显著降低，SOD、CAT、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）和还原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽（GSH/GSSG）比值显著升高。100 mg/kg bw和200 mg/kg bw剂量处理组的血清天门冬氨酸氨基转移酶（AST）、氧化型谷胱甘肽（GSSG）和8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）水平显著降低，肌肉中谷胱甘肽还原酶（GR）水平显著增加。这些结果表明，MCP可能对力竭运动引起的氧化损伤起保护作用。唐伟敏等[33]研究发现，高浓度（10 μg/mL～80 μg/mL）的玛咖多糖（分子量：793.5 kDa）对 H2O2诱导的PCl2氧化损伤细胞有明显的增殖抑制作用，而低浓度（0.001 μg/mL～1.0 μg/mL）则表现出一定的保护作用，此外，玛咖多糖还可上调抗凋亡蛋白Bcl-2的表达。

此外，玛咖多糖的提取方法、醇沉浓度以及玛咖多糖的纯度等对其抗氧化活性也有一定的影响。浦跃武等[34]比较了热水提取、超声波、微波辅助提取、60%、80%乙醇分级醇沉5种提取方法提取的南美玛咖多糖抗氧化能力，研究发现，80%分级醇沉提取的玛咖多糖的体外抗氧化活性最强，60%乙醇沉淀的多糖体外抗氧化性最弱。陈燕文等[24]研究发现不同体积分数乙醇所得玛咖多糖的抗氧化能力存在显著性差异（随乙醇浓度增加依次得到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，依次命名为 MP1、MP2、MP3、MP4 和 MP5），其中抗氧化能力最强的为MP5，MP4抗氧化能力次之，抗氧化能力最弱的为MP1。Zha等[25]也通过研究发现，60%乙醇提取所得玛咖多糖（2.0 mg/mL）具有良好的清除羟基自由基和超氧自由基的能力，清除率分别为52.9%和85.8%。郑朋朋等[15]以云南玛咖为原料，研究了纯度分别为65.6%的玛咖粗多糖和90.7%的纯化多糖的抗氧化能力，当玛咖多糖总浓度为6 mg/mL，二者对羟自由基和DPPH自由基的清除率达到最大，分别为63.9%、46.5%和72.8%、81.7%。粗多糖浓度为5 mg/mL时，对ABTS+自由基清除率达到最大，为61.4%；纯多糖浓度为8 mg/mL时，对ABTS+自由基的清除率最大，为83.8%。陈燕青等[21]比较了玛咖多糖及经异丙醇羧甲基化后的羧甲基玛咖多糖的抗氧化能力，研究发现，玛咖多糖羧甲基化前后均可清除利用Fenton反应由Fe2+-H2O2体系产生的羟自由基，且羧甲基化后玛咖多糖对羟自由基的清除能力增强。

3.5 抗疲劳

玛咖多糖对游泳小鼠的抗疲劳功效的强弱与其剂量呈正比关系，即饲养剂量越高，其抗疲劳、提高运动能力的作用越强[35]。唐伟敏[33]研究发现玛咖多糖（分子量：793.5 kDa）在所试剂量范围内均表现出良好的抗疲劳活性。与正常组小鼠相比，中剂量[50 mg/（kg bw·d）]和高剂量[100 mg/（kg bw·d）]的玛咖多糖能显著和极显著提高小鼠的平均游泳速率和游泳总时长，显著和极显著提高小鼠GSH-Px活力和降低小鼠血清乳酸脱氢酶（LDH）活力。此外，玛咖多糖还能显著降低小鼠血清中乳酸（LA）、尿素氮（BUN）和MDA等代谢废物的水平。同时，试验还发现，与正常组相比，各给药组小鼠的肌糖原含量以及SOD酶活力差异不明显，但肝糖原含量随着多糖剂量增大呈下降趋势。玛咖多糖的抗疲劳作用还和其分子量有一定的关系，Jing Li等[26]通过研究证明分子量分别为7.6 kDa和6.7 kDa的玛咖多糖对游泳大鼠具有抗疲劳的效果，且6.7 kDa的玛咖多糖的抗疲劳效果优于分子量为7.6 kDa的玛咖多糖。

3.6 抗肝损伤

Zhang等[36]通过体外和体内试验研究了玛咖多糖（平均分子量：1 067.3 kDa；纯度：91.63%）对小鼠肝癌细胞与酒精性肝损伤的保护作用。在体外实验中，建立酒精性肝癌细胞（Hep-G2细胞）模型，研究发现，玛咖多糖能缓解对Hep-G2细胞的酒精伤害。在体内实验中，通过癌症研究所（ICR）小鼠，研究了玛咖多糖对酒精性肝病（alcoholic liver disease，ALD）的保肝作用，结果显示，玛咖多糖能抑制血清及肝组织甘油三酯水平；降低酒精引起的血浆转氨酶的增加，包括谷草转氨酶、谷丙转氨酶和谷氨酰转肽酶；并极大地增加酒精性肝病小鼠超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽s-转移酶活性的水平。同时，组织病理学结果也显示，玛咖多糖能减轻酒精引起的炎症。这些结果表明，玛咖多糖对酒精诱导的肝损伤具有保肝活性。

4 发展方向

当前，针对玛咖多糖的研究逐渐成为学术界的新宠，玛咖多糖的提取工艺不断被改进，提取率有了明显的提高，其单糖组分也逐渐明了，大量研究也证实玛咖多糖具有抗衰老、提高生育能力、调节免疫力、抗氧化、抗疲劳及抗肝损伤等多种生理功能，但仍有待对玛咖多糖进行深入研究。首先，玛咖多糖分子量与其分子结构、构型等的关系目前仍处于启萌阶段；其次，玛咖多糖生理功能的具体作用机制目前尚不明确；最后，玛咖多糖分子量、剂量等对人体起保健作用时的构效关系、剂量关系目前尚未涉及。

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