土茯苓的功能性分析及其在功能性食品中的应用进展

于坚，夏邦恩，王廷玮，石文钦，夏若维，袁晓，张银志，纪剑*，孙秀兰

（1.江南大学，江苏 无锡 214100；2.宁波夏邦食品科技有限公司，浙江 宁波 315000；3.广州广电计量检测股份有限公司，广东 广州 510000）

土茯苓是一种中国传统的中药材。它盛产于中国两广、江浙沪、长江中游、云贵高原等地。最早期的记录可以追溯到《神农本草经》，并且宋代以后的医学典籍都有所记载。中国著名的中草药典籍《本草纲目》曾记载土茯苓有红土茯苓、白土茯苓两种，白土茯苓入药更好，对于它的功效也有强健脾胃，增健筋骨，排除风湿的记录[1]。

按照现代观点，土茯苓应该归属于“光叶菝葜”，是一种百合科的植物，在经过烘干后所得到根茎。土茯苓干燥后的根茎可以入药，也是常用的部分。在夏秋两季采摘较为合适，并且需要除去根上的须。在土茯苓清洗干净后进行适当的干燥处理，即可入药；有的工艺则会趁其还处于新鲜状态时，将其切成薄片再进行干燥处理，并且味道较为甘甜、清淡。土茯苓可以用于治疗梅毒及重金属中毒如：汞等原因所导致的痉挛和关节疼痛；以及湿热导致的各种疾病与不适。除此以外，现代医学表明，土茯苓对于人体免疫系统、风湿性关节炎等病症也具有较为良好的作用[2]。

但是需要注意的是，土茯苓、红土茯苓、白土茯苓属于3种不同的中药，使用范围与适应症状并不完全相同，在运用这3种药材进行施药时，应该加以区分[3]。三者具体的差别见表1。

表1 3种药材比较Table 1 Comparison of three kinds of medicinal materials

土茯苓作为一种中国传统的药材，并且可以作为药食同源类食品，未来具有广泛的应用前景。对土茯苓生物化学成分的研究，尤其是相关功能性食品的开发与生产具有非常重大的战略指导意义。

1 土茯苓功能成分分析

土茯苓中含有较多种类的功能性物质，较为常用的物质有四类，分别是有机酸、多糖物质、植物甾醇和黄酮。其中，吴博等[7]对土茯苓所含有的相关化学成分进行提取，并且对这些物质进行系统地分析，利用乙醇对土茯苓根茎进行提取，分离得到9种化合物，利用波谱分析并确定了它们的结构。

1.1 黄酮类物质

黄酮类物质包括：落新妇苷、异黄杞苷和槲皮素等物质[8]。土茯苓中富含的黄酮会和多糖类物质发生化学结合反应，并且可以生成相应的苷。还有小部分则会以苷元的形式存在于植物体中，经过相关的化学组分分析，土茯苓中含有的落新妇苷为土茯苓中最常见的活性成分[9]。近年来，越来越多的研究团队通过临床试验表明，落新妇苷可以用于缓解炎症疼痛。因此，从土茯苓中获取较高纯度的黄酮物质对于新型药物和保健食品的开发具有非常广阔的空间。目前也出现了大量对土茯苓黄酮类物质的提取方法研究，例如大孔吸附树脂法就是一种常用的方法。隋欣等[9]利用大孔型吸附树脂技术对土茯苓中的黄酮进行提取与纯化。通过分析发现，利用2 kg的土茯苓进行提取，可以获得土茯苓黄酮6.27 g，得率大约为0.31%。此外，通过高效液相色谱分析，黄酮中的落新妇苷的含量可以达到90.54%，并且落新妇苷在人体内较为稳定，是土茯苓中较为重要的一种功能性物质。

现代药理学研究土茯苓主要的活性成分为黄酮类，这些也是发挥药理作用的基础物质，而落新妇苷作为黄酮苷类主要成分，其含量高，具有显著生物学效应[10]。因此以落新妇苷为主的黄酮类物质在植物的生长发育过程中，以及植物自身的抗击致病菌的作用具有非常重要的意义。

1.2 植物甾醇类物质

土茯苓中经研究发现的植物甾醇类主要有β-谷甾醇、豆甾醇类物质等[10]。植物甾醇的存在对人体提升抵御炎症的作用有很好的效果。植物甾醇能够控制人体对一些富含胆固醇类的物质的吸收，并且可以催化对已经摄入人体的胆固醇降解，并将其代谢。根据研究表明[10]，每天食用0.6 g～3.3 g的植物甾醇可以有效地降低血浆中的低密度脂蛋白，此外，植物甾醇还可以用于预防脑血栓等常见的心脑血管疾病，同时对于人体的溃疡、一些人体癌症等具有较为明显的效果；此外植物甾醇可以加快伤口的恢复，并促进毛细血管的血液循环。植物甾醇还是用于生产开发重要的甾体类保健食品和生产维生素D3的重要组分之一。植物甾醇可以不受皮肤的阻隔，随时保持皮肤表面湿润，同时促进皮肤中的新陈代谢作用、阻止皮肤炎症的发生。有助于防止太阳暴晒而引起红斑、皮肤的老化[11]。

1.3 多糖类物质

土茯苓中的多糖类物质研究更多地集中于对己糖组分与淀粉组分的研究。多糖是植物自身新陈代谢过程中合成的高分子物质，大致可以分为胞内多糖（淀粉），胞外多糖（纤维素等）。多糖结构与功效常随着植物种类、自身生长环境和季节温度变化而随之改变，生物活性的变化种类也随之存在多样性[12]。

土茯苓既是中草药，也是食材，用水来蒸煮是一种最为常见的食用方法。因此，相应的水蒸煮液中会存在多糖。但是，土茯苓的功效是否受到土茯苓多糖的影响尚无确切的定论，需要进行更加深入的研究。陈文龙[13]对土茯苓中的多糖物质进行了提取，并且进行了相关深入的研究，为土茯苓多糖的开发提供了足够的理论支撑。此外，陈文良等[14]开发利用酶类物质提取土茯苓的多糖，获得较高的产量，在经过优化的酶法提取条件下，土茯苓多糖实际得率可以达到58.2%，提取率可以达到11.7%。

1.4 有机酸类物质

有机酸物质也是土茯苓中一种大量存在的物质。较为常见的是各种有机酸。其中，常见的脂肪酸类物质有琥珀酸、棕榈酸等[14]。土茯苓中的琥珀酸具有缓解痉挛、解肺痰和促进排尿的作用。土茯苓中常见的有机酸见表2[15]。

表2 土茯苓中常见的有机酸Table 2 Common organic acids in Smilax glabra

由表2可知，在土茯苓中，对于有机酸的研究尚不全面，缺少对各项有机酸指标的研究，并且几乎都存在于土茯苓的植物根茎部位，因此想要增加对土茯苓有机酸的提取可以以土茯苓的根茎部位作为研究重点。

2 土茯苓的药理功能分析

2.1 抗炎镇痛作用

土茯苓较为常见的作用是抗炎镇痛[16]。其中主要起作用的生物化学成分是土茯苓中所含有的植物甾醇类物质。植物甾醇类物质成分较为复杂，但是其中的不少组分，具有消除人体中的炎症作用，并且可以促进伤口的愈合。

目前的研究热点一般集中于土茯苓对关节炎的疗效之中。已经有文献表明，土茯苓可以较好地缓解关节炎等病症。根据陈红梅等[17]的研究发现，采用对大鼠皮下注射右旋糖酐的方式，致使大鼠的足部出现相应的肿胀症状，并利用这种模型观察大鼠足体积的变化情况，利用冰醋酸对大鼠进行灌胃，观察大鼠扭体反应。结果发现，采用土茯苓注射液给大鼠进行注射后，可较好地抑制大鼠足部出现的肿胀症状，并且可以明显减少大鼠扭转身体的次数，得出土茯苓具有抗炎和镇痛的作用这一结论。

此外，对于动物体内的炎症反应，土茯苓具有较好的疗效。根据李强[18]的研究发现，采用土茯苓的水提取物浓度分别为100、200 mg/kg对小鼠进行灌胃，在抗原对其造成过敏反应后，以及攻击后给药，都有明显地抑制三硝基氯苯所导致的接触性皮炎症状和绵羊红细胞所致的足趾反应症状，其中攻击后给药时作用较强。

由此可见，土茯苓对于动物身体中的一些炎症反应具有较为良好的抑制效果。但是目前，尚未查找到有土茯苓的相关组分应用于人体试验的案例。因此，对于土茯苓抗炎药物的开发安全性，需要进行进一步的探究。

2.2 免疫调节作用

土茯苓中与免疫调节息息相关，起到关键作用的主要是黄酮。而在黄酮中，落新妇苷是一种常见的对于免疫细胞有免疫调节作用的物质[19]。2010年版《中国药典》已经做出规定：把落新妇苷的含量用于评价土茯苓的品质。

免疫调节是土茯苓中落新妇苷的重要功效之一。目前有研究结果表明，落新妇苷对于人体的免疫性调节，具有非常良好的促进作用。根据胡梦梅[20]的研究，采用落新妇苷和脂多糖（lipopolysacchatide，LPS）进行协同作用，作用时间为1 h，研究落新妇苷对巨噬细胞炎症的通路、基因排列及炎症因子表达方式和相关激素分泌的影响。通过实验研究证明，落新妇苷可以抑制诱导型一氧化氮合成酶的表达，可以抑制小鼠机体中的NO的分泌量。落新妇苷可以与LPS脂多糖共同作用，并且借此激活磷酸化的P65-ERK1/2与JNK蛋白相关的信号通路等，上调巨噬细胞自身所拥有的免疫调节功能[21]，落新妇苷对巨噬细胞具有较好的免疫调节作用。此外，有研究表明，落新妇苷还可以利用线粒体相关代谢途径诱导已经发生活化的T细胞发生调亡作用，从而对已活化的Th1细胞进行选择性的活性控制。与之相反的是，在该项研究中，落新妇苷和LPS脂多糖协同作用对巨噬细胞的免疫活性进行了促进[21]。因此，落新妇苷对免疫细胞可能有双向调节的功效。这也为未来土茯苓中的落新妇苷的免疫作用的研究提供了一个全新的视角。

2.3 抗肿瘤作用

肿瘤相关的病症也是目前的医学难题之一。肿瘤指在机体各种致癌变因子的作用之下，使得局部的细胞产生增生。利用传统中草药来进行开发抗肿瘤相关的功能性食品也逐渐成为了当今食品行业的研究重点。

目前已有研究团队利用土茯苓对各种肿瘤细胞进行了相关试验，并且证明了土茯苓对于人体肿瘤具有非常明显的作用。根据熊常初等[22]的研究，土茯苓对于宫颈癌的疗效较为显著。他们采用土茯苓的醇提取液进行体外试验，对宫颈癌培养株系JTC-26细胞进行刺激，发现了较为良好的限制作用，抑制率可高达90%。此外，王建平等[23]研究发现，土茯苓对于肝癌也具有良好的作用。范九梅等[24]研究土茯苓中的活性物质对黄曲霉毒素B1（flatoxin B1，AFB1）所引起的大鼠肝癌的缓解作用，结果发现，大鼠进食土茯苓后，肝癌细胞的r-谷氨酰转移酶灶区域面积，明显小于对照组每个病灶所呈现的平均面积，并且差异较为明显。研究表明，土茯苓对AFB1所导致的肝癌有较为良好的治疗效果。

土茯苓的皂苷也是未来开发抗肿瘤类功能性食品的重要原料之一，抗击癌症肿瘤作用也较为明显。根据杜志敏等[25]发现，土茯苓的皂苷对于对体外培养的艾氏腹水癌细胞、肉瘤S180细胞以及肝癌细胞均具有一定的抑制作用。虽然土茯苓在体内对S180有较好的控制作用，但体内对艾氏腹水癌细胞和肝癌细胞小鼠却没有明显的抑制肿瘤生长的作用。因此，综上所述，土茯苓皂苷类物质只对S180有选择性抑制[25]。

因此，在抗肿瘤类的功能性食品的开发过程中，土茯苓可以作为一种非常好的制作原料。但是，在利用土茯苓皂苷进行开发时，需要对其选择性进行进一步的研究[26]。

2.4 抗动脉粥样硬化症与抗血栓形成

动脉粥样硬化症是各种中老年血管类疾病的诱因。动脉粥样硬化症典型特征为：脂质和糖类发生积聚，随后形成血栓阻碍，进而组织不断发生增生作用，钙类物质发生沉积。并且由于动脉中层发生硬化，导致动脉壁变硬、血管腔空间变窄。动脉粥样硬化作用常伤及动脉，当达到足以阻塞动脉腔时，则会导致相关的组织和器官发生缺血，并最终导致坏死[27]。

目前已经有研究表明，土茯苓对缓解动脉粥样硬化症具有很好的疗效。根据胡文兰[27]的研究，土茯苓甾体皂苷能够使病变组织的平滑肌细胞等产生消融，并且使已病变的组织发生好转。

此外，还有研究表明，土茯苓对下腔静脉血栓也有较为良好的功效。胡文兰[27]采用对大鼠下腔的静脉进行结扎的方法，分别对高、低两种剂量的土茯苓注射液注射的大鼠进行观察，发现土茯苓注射液对大鼠的下腔静脉中的血栓形成和体外血栓具有抑制作用，并配以川芎嗪作为对照组，高剂量组作用明显好于川芎嗪组。因此，未来土茯苓具有开发针对于预防心血管疾病的保健类食品或功能性食品的潜力。

2.5 护肝作用

目前已有研究表明，土茯苓作为一种中药，具有一定的护肝作用。土茯苓水提取物对大鼠硫代乙胺中毒所引起的的肝损伤具有较好的缓解作用，但是相对的，土茯苓醇提物对此类肝脏损伤的作用并不明显。此外还发现，土茯苓的水提取物能明显治疗实验动物由于中毒而导致的肝坏死后，血清中所形成的5种肝酶数量增加。这一结果表明，土茯苓与护肝功能活性相关的成分拥有一定的亲水性[27]。

土茯苓除了对肝脏的损伤有一定的治疗效果外，对于乙肝也有不错的疗效。从中医的观点解读，乙肝的症状是使人体产生湿热，并且可能导致产生虚痰。土茯苓由于自身具有解毒并且除去湿气的功效，因此可以用于对乙肝的治疗。胡文兰运用自拟的中药方剂：土茯苓、柴胡等配制汤剂，44例乙肝患者接受了治疗，89%的患者收到了较好的效果[27]。

2.6 止咳祛痰作用

土茯苓从中国古代开始就是一味非常好的祛湿解毒的中草药。由于其在解毒中的作用，以及较好的活血化瘀的功效，有研究团队开始致力于将其运用在止咳祛痰的治疗方面。根据谢雯雯等[28-29]的研究结果，采取小鼠作为实验对象。对照组采用0.03 g/kg的土茯苓进行灌胃1次，在给药后的30 min内，将小鼠分别放入NH3浓度为15%的诱咳仪，诱咳20 s后将小鼠取出，观察并且记录小鼠存在的咳嗽的潜伏时间和3 min内小鼠咳嗽过的次数。同时，辅以t检验方法，分别比较各实验组与对照组之间的咳嗽潜伏周期和3 min内的咳嗽次数的差异性。结果表明，土茯苓在低剂量时祛痰作用不明显，但在高剂量使用后有较明显的化痰止咳作用，由此验证了其药理作用。为土茯苓止咳祛痰、润肺类别的药品以及功能性食品的开发提供了一种良好的思路。

3 土茯苓保健食品发展的情况及新思路

目前在国外土茯苓市场，土茯苓作为开发目标的功能性食品较少，更多的是将土茯苓用于药物作用[30]。但是在中国，土茯苓作为原料已经得到了少量的开发[31]。并且少量已经用于保健食品的设计。在此基础上，提出未来土茯苓开发保健食品的新设想。

3.1 土茯苓粉

土茯苓目前最常用的保健食品制作方式是用其根茎经采摘、破碎、离心、浓缩等步骤制成棕色粉末[32]。这种粉末具有良好的溶解性，经过水冲泡后可形成浑浊的溶液，并能在很大程度上保留土茯苓中失水后结构仍然稳固的化学物质。另外，制备茯苓浓缩粉可以延长产品的保存期限。但采用这种方法仍然存在一些生产技术缺陷。例如，土茯苓中的一些失水后结构不够稳定的活性物质在完全干燥后可能导致结构破裂，从而失去相应的生物活性。另外，在制作过程中，会造成土茯苓的损耗，导致土茯苓不能被完全利用。此外粉末使用水溶解后，土茯苓中原有的化学活性物质能否恢复到原来的活性水平，仍需进一步检验[33]。

3.2 土茯苓的水提取物

利用土茯苓进行水提取有效成分也是目前一种较为常用的工艺。利用该方法可以进行水溶性有效化学物质的提取，能在很大程度上保持土茯苓水溶性活性物质的活性。另外，利用水进行抽提安全性较高，对进行提取后活性物质损伤非常小。因此，产品制成后对人体的危害较小。目前，已经在市场上进行流通的商品有土茯苓的水提取膏，呈黄色半透明状态[34]。然而，用水来提取土茯苓中含有的活性成分的种类也较为有限。例如，醇溶性多糖不能用水提取，有些活性物质不溶于水。因此，本方法只能用于从土茯苓提取特定的活性物质并制备相关产品[35]。

3.3 土茯苓提取多糖

土茯苓多糖一直是相关保健食品开发的热点物质。因此，土茯苓中多糖的产品逐渐出现在市场上。该类产品主要是一种具有一定黏性的材料，将土茯苓粉碎，经提取、浓缩、沉淀、离心等步骤加工而成[36]。目前流行于市场的土茯苓多糖物质有：土茯苓糖膏与土茯苓糖粉冲剂[37]。

利用土茯苓中的多糖，可以制备土茯苓相关糊剂产品和浓缩粉。这种产品的优点是含有高活性成分，而且制造工艺也比较精细。但在生产过程的卫生条件方面存在针对性差、风险大等问题。此外，在生产过程中也存在一些问题，如活性物质的流失。这些问题制约着相关保健食品的开发[38]。

4 土茯苓保健食品开发展望

4.1 即食土茯苓片

土茯苓作为一种传统的中草药，根茎部分具有非常多的营养价值与药理作用。因此，直接食用可以较好地使人体完全吸收土茯苓所拥有的养分。此种类型的食品具有食用方便，土茯苓原始结构保存良好的优点。但是，制作此种类型的保健食品最重要的工艺就是对于干燥条件的把控，若干燥温度过高可能会造成土茯苓内的有效活性物质失活[39]。

4.2 土茯苓保健丸

因为现代的工艺可能会使土茯苓本身的营养价值受到损失，因此可以采用较为传统的中药制作方法。土茯苓丸剂具有保留有效成分较好，且容易食用的特点[40]。制作土茯苓丸剂时，不仅可以使用土茯苓一种中药材，还可以同时搭配其它有益的药材协同作用，以达到不同的保健作用。但是，制作时应该选择合适的粘合剂对药材进行粘合，并且不会对人体造成损害，易于消化吸收。

4.3 土茯苓功能饮料

新鲜土茯苓的根茎中含有大量功能性因子，例如土茯苓多糖、土茯苓有机酸以及土茯苓中的黄酮类物质等。目前有研究表明，土茯苓有养护人类肝、肾功能的疗效。而相关饮料的开发可以较好地促进土茯苓中的功能性物质在人体器官，尤其是肾脏的吸收。

土茯苓所含生物化学物质众多，且种类较为丰富。根据目前的研究，主要集中在甾体和皂苷类物质上，以落新妇苷为主的黄酮类物质，具有多种生物活性。随着对这些物质的深入研究，一些新的作用也被逐渐发现，比较适合用于保健食品以及功能性食品的开发[41]。但是对土茯苓治疗的机理和机制，以及与其它药物的协同作用方式研究不够透彻。因此，土茯苓的药理作用仍然具有较大的研究空间[42]。

但是，应该注意的是土茯苓也具有轻度的副作用。土茯苓是一类免疫抑制效果较强的药物。免疫力较为低下的人群应该适量递减对土茯苓的服用。此外，肝、肾具有一定阴虚的人士也应该谨慎服用。同时，在服用土茯苓时，不应该与茶叶水混合服用，最好的方法应该是用开水服用。此外，根据少量的临床案例表明，孕妇应该减少土茯苓的摄入，有一定的流产风险。但是目前缺少足够的研究结果作为支撑，所以土茯苓的副作用与不良反应可以成为新的研究热点[43]。

总的来说，目前国内外对于土茯苓的研究尚停留在简单的药理分析状态，对土茯苓的保健食品开发方面还没有突破性的研究。本综述借助对土茯苓众多药理作用的分析，引起社会对土茯苓用途广泛的注意，从而推动全球对土茯苓的活性成分和药物疗效的研究，并且可以与其它药材协同作用，用于开发新型的保健食品和功能性食品[44]。