金线莲多糖提取及功能研究进展

陈程莉 董 全 周 宇 晏 敏

(西南大学食品科学学院，重庆 400715)

金线莲又名开唇兰、银线兰、乌人参、金草等[1]，为兰科花叶开唇兰属的一种名贵植物。在中国福建、台湾、浙江、广西、江西、海南、四川、云南等地都有种植[2-3]。具有解毒凉血、除湿气、利心通尿、润泽肝肾、降血糖、抑制癌细胞等功效[4-5]。作为一种药食两用植物，金线莲在民间食用历史悠久，如居民常用来煲汤以增强免疫力，制作药膳辅助病后康复，与其他食材调配制作成降“三高”的保健食品[6]，尤其是在中国台湾和东南亚地区，当地居民把它当作神草，可以用来防病强身，是主要节日必备的食材[7]。

金线莲全草含有丰富的多糖、生物碱、甾体和其衍生物、黄酮类化合物、强心苷、挥发油、氨基酸、有机酸等成分[2]。金线莲多糖(Anoectochilusroxburghiipolysaccharide, ARP)具有多种生物活性，是一种高价值的食疗原料，对人体健康起着重要作用。目前已有ARP产品如金线莲多糖口服液[8]、金线莲红茶饮料[9]、金线莲多糖桃胶果冻[10]、金线莲复方解酒保肝胶囊[11]、金线莲泡腾片[12]21-29等。ARP是金线莲的重要活性成分[13]，但鲜有前人对ARP的研究进展进行总结，本文对ARP的提取方法、结构及其生物活性进行概括并对ARP未来的研究趋势进行展望，以期能够对ARP的研究与应用提供参考。

1 ARP的提取与含量

1.1 ARP的提取

得率与纯度是选取ARP提取技术的重要指标。以往研究者们会借助热水来提取ARP，而随着多糖提取技术的不断发展以及仪器设备的迅速更新，微波、超声波、超高压、高压脉冲电场[14]、酶解[15]、超临界流体[16]等新型提取方法的研究也不断增加，以下是金线莲多糖的提取技术，其常用提取技术的优缺点见表1。

1.1.1 水浸提 ARP含有大量的极性基团，容易与水发生相互作用，不易溶于乙醇和其他有机溶剂，所以ARP一般可以用水来提取[17]。Jin等[18]在最优试验条件下用水提取ARP并用乙醇(浓度80%)进行沉淀，取得了很好的效果。曾碧玉等[19]在70 ℃的热水浴中萃取ARP，得率为26.68%。

1.1.2 酸提法 低浓度的酸会减弱ARP与其他成分的结合能力，同时氢离子会阻碍酸性杂质的溶出，增大ARP的得率和纯度。崔仕超[12]34-35利用稀酸法浸提ARP，并与碱提法和传统的热水提取法相比，虽然稀酸法提取ARP可以得到很高的纯度，但会造成多糖降解成单糖和侵蚀设备，所以此方法存在一定的缺陷。

1.1.3 碱提法 碱性环境会破坏金线莲细胞壁，形成裂纹，细胞质外流，加速ARP的溶解。碱提法适合含有酸性基团的多糖提取，但碱液提取过程中会使ARP的连接键发生断裂，可通入N2和加入NaBH4或KBH4避免ARP分解成单糖。游侃等[20]利用碳氢酸钠溶液提取ARP并采用DNS法测定含量，经鉴定多糖产率和纯度均能达到较理想的状态。

1.1.4 微波辅助提取法 微波具有强大的能量可穿透金线莲细胞，使胞内温度升高并形成孔隙，溶剂能较好地溶解胞内多糖，增加多糖产率。李仲达[21]20-24利用300～300 GHz的电波使ARP加速溶出，提高ARP得率。梅少苹等[22]提取ARP时，将半仿生技术和微波技术结合起来，此技术比用回流提取和单独用微波提取法的提取效率高，所得多糖提取率为21.29%。

1.1.5 超声波辅助提取法 在ARP的超声萃取过程中细胞内部形成高温高压的环境，细胞壁的破坏和传质的增强导致多糖从金线莲细胞中被释放出来，提高了ARP的提取速度和提取量[23-24]。张晓辉[25]16-18在200 W的超声功率下浸提ARP并经过后期的除蛋白和脱色处理测得ARP有较理想的纯度。潘晓丽等[26]通过单因素和正交等优化试验，获得了超声提取最优条件，ARP得率为25.68%。

1.1.6 超声—微波协同提取法 超声-微波协同提取法通过微波的能量穿透和超声的空化作用使ARP分子与其他物质的结合变得疏松，能够将多糖最大程度提取出来。李仲达[21]25-32用4种方法提取ARP，按多糖提取效果的顺序排列：超声-微波协同提取>微波提取>超声波提取>热水浸提。

1.1.7 超高压辅助提取 在超高压作用下，金线莲细胞结构遭到破坏，细胞质外流，溶剂与多糖能充分接触，提取率增高。常双艳[27]在300 MPa的压力下提取ARP，发现提取压力和温度的微小变化会显著影响ARP的提取率，超高压法提取的ARP含量大约比热水浸提法高5%。

表1 金线莲多糖提取方法比较Table 1 The comparison of extraction methods of ARP

1.2 ARP含量

金线莲干草多糖含量为9.36%～28.69%[19-20, 26]。金线莲的产地、品种、干燥方式、生长时间和培养方式的不同对ARP含量有较大的影响。不同产地ARP含量有一定的差异：桂林>昆明>漳州>明溪>南靖>武平>永安>台湾[29-30]；经热泵干燥制得的ARP含量高于热风干燥法和传统自然晒干法的[31]；金线莲在育苗第5个月和移栽第3个月多糖含量均达到极大值，呈“M”型[32]；不同品种的ARP也有较大差异，其中FJ2 号>FJ3 号>TW1 号>FJ1 号[33-34]；金线莲根茎中的多糖含量比叶中的高[35]。

2 ARP结构分析

ARP是一类结构复杂的链状大分子聚合物，由于即具有一级结构又具有高级结构，所以对其结构的分析是一项繁琐的过程。ARP的结构分析一般包括多糖分子量的测定、核酸和蛋白质的鉴定、红外特征吸收峰的分析、多糖的组成分析和多糖连接方式的鉴定。但是目前对ARP结构的研究较少且大多数研究者只研究了ARP的初级结构，没有对结构进行深入、系统的研究。不同的ARP具有不同的分子结构，ARP的分子质量、结构以及分析方法等见表2。

3 ARP生物活性

ARP是由许多单糖通过糖苷键连接构成的、具有较高的食补性和生物活性、有益于人体健康且具有重要保健作用的杂多糖。随着提取技术的发展和活性作用分析的深入，ARP被越来越多的研究者所开发并且得到广大消费者认可。ARP具有保肝护肾、降低血糖和血脂浓度、抗氧化、镇静催眠、加强免疫和抗肿瘤等活性，是当今保健食品开发的重要方向之一。

3.1 保肝护肾

ARP可通过减少脂质氧化来促进肝脏的正常代谢活动[39]并且具有损伤修复功能[40]。其机理可能是通过强还原能力、抑制肝丙二醛的形成、增加抗氧化酶活性来抑制氧化性肝损伤[41]。同时ARP提取物可缓解炎症反应和修补肾损伤具有较好的疗效[42]。

表2 金线莲多糖的结构分析Table 2 The structure analysis of ARP

3.2 降血糖

ARP具有降血糖的作用[43]和抗糖尿病活性[44]。Liu等[45]用不同剂量的ARP溶液对小鼠进行灌胃，发现ARP可影响胰岛素后糖代谢、阻止葡萄糖在小鼠肠道内吸收、抑制高血糖引发的氧化应激、刺激胰岛素的分泌来减小血液中的糖浓度。邓燕群等[46]发现ARP可通过降低α-葡萄糖苷酶的酶切作用来减少血糖浓度。

3.3 降血脂

张赛男等[47]对ARP的降血脂效果进行了研究，研究结果表明当饲喂剂量为200 mg/kg时对大鼠总胆固醇以及血清甘油三酯具有显著降低作用，其机理可能是ARP可促进胆固醇酯化进入肝脏并分解成胆汁酸，从而降低血脂浓度，防止血脂黏稠对人体造成伤害。

3.4 抗氧化

Zeng等[48]从金线莲中分离出了ARPP30、ARPP60和ARPP80 3种分子结构不同的多糖，其中ARPP80可以显著恢复超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性。刘青等[49]通过对小鼠的体外分析研究了ARP可结合部分活性氧且含量越高抑制小鼠组织氧化的能力越强。

3.5 镇静催眠

ARP可以促进安睡、改善失眠，其机理可能是抑制中枢神经活动。王秋新等[50]将ARP提取物连续30 d灌胃到小鼠体内，与对照组相比小鼠自主活动频率减缓，入睡小鼠的个数增加，睡眠质量升高，睡眠时间延长。

3.6 调节免疫

ARP是可对抗小鼠结肠癌的一种免疫调节剂[51-52]，并且具有免疫刺激作用[53]。Tseng等[54]发现ARP可促进自然杀伤细胞和T细胞分泌细胞因子起到免疫监视的作用。张赛男等[8]发现ARP对小鼠免疫系统以及溶血素水平具有显著的影响，小鼠的免疫功能可通过ARP得到改善，可明显提高小鼠的免疫能力。

3.7 抗肿瘤

ARP可抑制癌细胞的生长，对肿瘤有良好的抵抗作用。Yu等[28]从金线莲中分离到分子质量为25 681 Da的均质多糖，发现其对肺癌A549细胞、骨肉瘤143B细胞和体外神经胶质瘤U251细胞均有抑制作用。王常青等[55]从台湾金线莲中分离得到2种结构不同的多糖(AFP-1、AFP-2)，2种多糖组分均可抑制肝癌、宫颈癌以及肺腺癌细胞，其中AFP-1对人乳癌细胞作用极显著。

4 展望

ARP的应用价值已受到人们的关注，目前对ARP的研究已经取得了一定的成果，但缺乏系统性的研究：① ARP的结构研究较少且停留在初步分析阶段，不同来源的ARP结构也不相同，导致对ARP的结构分析造成了一定的困难；② ARP的生物活性已被逐渐挖掘，但研究不够深入，没有研究ARP结构与生物活性的构效关系，也没有完全理清ARP生物活性的作用机制；③ 目前的提取工艺，如酶提取法、超滤法、闪式提取法、超临界流体萃取技术、反复冻融法和高压电脉冲电场提取法等已成功用于提取其他植物多糖并且具有无可比拟的优势，但ARP提取技术较为老旧且存在一定的缺陷，另外在提取和分析方法是否适用ARP的提取方面缺乏相应的参考；④ ARP种类繁多复杂，分子修饰已经成为国内外的研究热点，此技术可以运用到ARP分子上。目前对ARP的研究与开发还比较少，对ARP的研究及应用还需进行深入探讨及研发。