大蒜油及大蒜多糖功能活性研究进展

王玥玮，刘元，郝惠阳，张怡

（天津市食品研究所有限公司，天津 301609）

大蒜是百合科，葱属。古时称为“葫”，又称“葫蒜”。大蒜在我国已有2000多年的栽培历史，大蒜含有400多种有益身体健康的物质，大蒜油及大蒜多糖是其中最重要的活性物质。大蒜油主要由二烯丙基三硫醚、二烯丙基二硫醚、二烯丙基硫醚、甲基烯丙基三硫醚、二甲基三硫醚等30余种含硫有机化合物组成，具有抑制肿瘤、保护心血管、保护肝脏及增强免疫力等功效[1]。大蒜多糖含有果糖、葡萄糖和半乳糖等，属于植物多糖，故又称大蒜多聚糖，是经过提取分离获得的一类天然大分子活性物质，具有抗氧化、抗病毒、调节血脂等作用。

鲜大蒜休眠期短，易发芽、霉烂和变质，不耐贮藏，收获到售卖间的损失率在20%以上，不仅造成巨大资源浪费，也给农民带来了经济损失。此外，国内大蒜加工的主要产品一般以保鲜大蒜及干燥大蒜等初加工产品为主，受到国际市场竞争影响较为显著，面对国际市场上更加多元化的大蒜产品，加快我国大蒜深加工产业发展亟不可待。本文综述现阶段，大蒜油及大蒜多糖的提取方法和功能活性的研究进展，以期为大蒜深加工产业发展提供参考。

1 大蒜油及大蒜多糖的提取方法

1.1 大蒜油的提取方法

目前大蒜油的提取方法主要有水蒸气蒸馏法、有机溶剂提取法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法、超临界二氧化碳萃取法。其中水蒸气蒸馏法具有操作便捷，成本较低等优点，但由于在整个提取过程中发酵温度和蒸馏温度比较高，影响蒜氨酸酶的活性，最终会导致大蒜油的产率降低[1]。有机溶剂提取法操作简单、耗能小，但提取时间较长，效率较低，提取过程中需要消耗大量有机溶剂，且会出现有机溶剂残留、污染环境、提取率低等问题。微波辅助提取是利用微波辐射来加速大蒜组织细胞内水分的蒸发，造成细胞壁压力升高，进而增加细胞的孔隙度并加快细胞、组织的裂解，从而有利于提取细胞内的化合物，但微波辅助提取仅适用于热稳定性好的化合物的提取[2]。超声波辅助提取法是通过超声波破坏细胞壁结构，进而使细胞溶解，并促进细胞内容物的释放，从而有利于提取[3]，超声波辅助提取法更适用于一些热稳定性稍差的有机硫化合物。微波、超声波辅助提取都能有效缩短提取时间，减少提取剂的使用量，并提高大蒜油提取率，具有节能环保等优点，是绿色的提取方法。超临界二氧化碳萃取法可以在较低的压力下进行分离或提纯大蒜油[4-5]，对于复杂的多成分原料的提取，采取超临界二氧化碳萃取和其他提取方法综合使用的策略能够更好地提高提取率和目标产品的纯度[6]，特别适用于分离热敏性天然物质，且能实现无溶剂残留，但消耗的超临界流体的量比较大，操作复杂，仪器配置要求高，一般的工业化生产难以普及[7-8]。

目前，植物精油的提取方法还有亚临界水提取技术[9]，亚临界水的性能可以类似于甲醇或乙醇。这使得亚临界水成为一种绿色的萃取流体，用于各种有机物的萃取。与有机溶剂相比亚临界水提取法经济、安全、绿色环保，无需处理液体废物，而且亚临界水的密度、离子产物、介电常数均可通过温度调节。这些可调特性使得亚临界水能够进行选择性萃取。目前该方法还未应用于大蒜油提取，可为大蒜油提取方法的研究提供一定的理论参考。在试验及生产中，可结合实际条件综合两种或多种提取方法，对大蒜油的提取进行优化设计。

1.2 大蒜多糖提取方法

大蒜多糖相对分子质量在9 kDa～10 kDa，属于小分子杂多糖，根据植物多糖的特性，提取大蒜多糖采用的传统提取方法有热水浸提法、酸浸提法、碱浸提法和酶法。其中，热水浸提法操作简单、成本低廉，得到比较广泛的应用。酸、碱浸提法因浓度因子难以控制，促使多糖的糖苷键断裂，导致多糖提取率相对较低。酶法提取具有提取得率高、时间短、工艺简单等优点。但由于影响酶解因素较多，近年来学者们也开展了利用超声波、微波等技术进行辅助提取，开展进一步提高提取率的相关试验研究[10]。

2 大蒜油的功能活性

2.1 抗氧化

张轩[11]进行大蒜油抗氧化性试验，结果表明：将大蒜油用于天然复合抗氧化剂的制备，有替代传统的人工合成抗氧化剂没食子酸丙酯的潜力；添加0.01%的柠檬酸和0.04%的大蒜油的混合物，其协同抗氧化作用同0.01%添加量的没食子酸丙酯相当，且随着大蒜油添加量增大，其抗氧化活性也随之提高。

2.2 降血脂

王琼[12]通过研究大蒜油中二烯丙基一硫（diallyl sulfide，DAS）、二烯丙基二硫（diallyl disulfide，DADS）和二烯丙基三硫（diallyltrisulfide，DATS）对高血脂症大鼠的降血脂作用发现：DADS和DATS可降低高血脂症大鼠血清中总胆固醇（total cholesterol，TC）、甘油三脂（triglycerides，TG）和低密度脂蛋白（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）的含量，具有良好的降血脂作用，且DADS相较于DATS的降血脂作用更优异。DADS有可能通过以下3种途径起到影响实验大鼠高脂血症的效果：通过改善动物肝脏氧化应激水平，从而减轻脂质过氧化程度，达到降血脂的作用；DADS有可能通过抑制肝脏TG及相关脂质的合成达到降血脂的作用；DADS有可能通过加快TG分解及脂肪酸的氧化代谢，从而达到降血脂的作用。

2.3 抗凝血

周丽丽等[13]进行了大蒜油的抗凝血作用体外试验研究，结果表明：大蒜油通过影响凝血酶的活性从而达到抗凝血的作用；大蒜油中的主要成分DAS、DADS、DATS都具有降低凝血酶活性的功效，且抑制作用由弱到强依次为DAS＜DADS＜DATS；大蒜油对凝血酶活性的抑制效果随其中的DAS、DADS、DATS配比不同而出现提升或降低；在随后进行的大鼠体内实验结果表明，DAS、DADS、DATS抗凝血功能分别通过正向调控大鼠凝血4项指标实现，且抗凝血能力依次为 DAS＜DADS＜DATS。

2.4 抗肿瘤

二烯丙基三硫是大蒜油的主要成分之一，具有多种药理活性，具有抗菌、降血脂、抗血栓、抗癌等作用。在 Paweena 等[14]采用:噻唑蓝[3-（4，5-dimethyl-2-thiazolyl）-2，5-diphenyl-2-H-tetrazolium bromide，MTT]比色法测定出大蒜油纳米结构脂质载体对抑制胶质瘤细胞活力效率高于游离大蒜油，大蒜油纳米结构脂质载体可以穿越血脑屏障，为胶质母细胞瘤治疗提供了研究基础。

郑文等[15]通过体内外试验研究探讨大蒜油对甲状腺未分化癌细胞的抑制作用及潜在的分子机制。体内试验研究表明大蒜油组裸鼠肿瘤体积和质量显著低于对照组，且抑瘤率呈剂量依赖性，随大蒜油浓度增加而升高。大蒜油可显著抑制裸鼠甲状腺未分化癌移植瘤的生长。结论表明大蒜油可能通过调控胞内磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase B，PI3K/AKT）信号通路抑制人未分化甲状腺癌细胞增殖、迁移和侵袭，并诱导其凋亡。

2.5 抗菌

周洁[16]采用纸片法和比浊法研究大蒜油自微乳化系统对大肠杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、白色念珠菌和酿酒酵母菌的抑菌效果，发现大蒜油对这6种菌均具有极强的抑制作用，具体抑制效果为真菌（白色念珠菌和酿酒酵母菌）＞革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌）＞铜绿假单胞菌＞大肠杆菌。大蒜油自微乳化系统作用于细菌后，先毁坏细胞壁，导致细胞变形、碱性磷酸酶泄露，再使细胞膜的选择透过性减弱，致使电导率和转氨酶活力升高，从而影响细胞多肽和蛋白质代谢的正常降解与合成，进而导致细菌死亡。

Li等[17]采用多种方法研究了大蒜油对白色念珠菌的抑菌活性、抑菌动力学和抑菌分子机理。采用中毒食品法测定大蒜油的最小抑菌浓度为0.35μg/mL。透射电镜观察表明，大蒜油可以穿透白色念珠菌的细胞膜和线粒体等，破坏细胞器，最终导致细胞死亡。RNA测序分析表明，大蒜油诱导了氧化还原过程、致病机理等关键基因的差异表达。结果表明大蒜油处理白色念珠菌会出现应激反应，严重破坏细菌的正常代谢和生理功能。

2.6 抗病毒

郑倩倩等[18]研究了大蒜油抗流感病毒的作用。实验小鼠经口给予低、中、高3个剂量[25、50、100 mg/（kg·d）]的大蒜油，之后接种流感病毒，建立小鼠流感模型。实验分别设立空白对照组、病毒对照组、溶剂对照组、阳性给药对照组以及低、中、高剂量大蒜油组。结果表明，与病毒对照组相比，低、中、高剂量大蒜油组和阳性给药对照组的小鼠一般状态较好，体质量增加，肺部病变较轻，死亡率较低，与溶剂对照组比较，低、中、高剂量大蒜油组和阳性给药对照组的小鼠平均存活时间较长。

2.7 改善肝损伤

1，3-二氯丙醇可在一定程度上造成肝损伤，可在多种食品的制造过程中检测到。Ko等[19]研究了大蒜油是否对1，3-二氯丙醇诱导的大鼠肝损伤和氧化损伤有保护作用。研究表明，大蒜油可以显著降低1，3-二氯丙醇引起的血清转氨酶活性升高。这种影响可减弱1，3-二氯丙醇引起的肝脏组织病理学的改变。大蒜油对1，3-二氯丙醇诱导的肝脏损伤的保护作用主要包括诱导抗氧化酶的活性，通过抑制cyp2e1（cytochrome P450 2E1）的表达阻断1，3-二氯丙醇的代谢活性，通过抑制丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）的磷酸化来诱导抗凋亡活性。

2.8 其他功能活性

Yuvashree等[20]用非离子表面活性剂（吐温80）超声纳米乳化大蒜油对糖尿病前期wistar大鼠的治疗作用进行了微量白蛋白尿评价。采用高脂饲料诱导雄性白化大鼠糖尿病前期状态。检测微量白蛋白尿指标，结果表明长时间持续糖尿病前期状态可导致肾功能障碍。纳米乳化大蒜油对糖尿病前期大鼠血脂、尿白蛋白、尿微量蛋白、尿甘油三酯、血清甘油三酯、血清白蛋白水平均有显著改善。组织病理学研究显示，纳米乳化大蒜油可使肾小球系膜扩张和增生明显减弱，肾小球和肾小管基底膜增厚。纳米乳化大蒜油能显著促进肾脏podocin基因表达，使其表达量增加3.98倍。因此，可证实经纳米乳化后大蒜油混合物的功效得到增强，大大改善了糖尿病前期患者肾脏的异常情况。

铅被认为是最常见的工业污染物之一，在低浓度时即可对组织造成广泛的损害。Sajitha等[21]给正常大鼠喂食醋酸铅溶液[剂量:10 mg/（kg·d）]一个月，对血液、血清、红细胞、白细胞、δ-氨基乙酰丙酸脱水酶、铅含量、血脂、氧化脂质、维生素C和维生素E、谷胱甘肽、谷草转氨酶、谷丙转氨酶、抗氧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶等指标均产生了不良影响。选择大蒜油和洋葱油作为研究对象进行考察，分别给大鼠喂食一个月[剂量为100 mg/（kg·d）]，结果表明，大蒜油和洋葱油含有天然的二亚砜化合物，它们对铅化合物具有抗氧化和抗毒性作用。

大蒜油功能活性主要来自于它所含有的30余种有机硫化合物，近年来还有研究表明大蒜油具有镇静作用，对人的脑波和情绪产生影响[22]，DAS一定程度上可拮抗正己烷引起的神经病变[23]，这些还都有待于进一步深入研究。大蒜油功能活性的研究为开发大蒜功能食品提供了理论依据。

3 大蒜多糖的功能活性

3.1 抗氧化

董玉玮等[24]采用双酶（纤维素酶+果胶酶）法提取大蒜多糖，并研究大蒜多糖的体外抗氧化能力，结果表明大蒜多糖对O2-·、·OH、DPPH自由基均表现出较强的清除能力，清除率分别为47.79%、49.80%、56.74%，且呈明显的量效关系。

Cheng[25]等采用热水浸提法提取大蒜多糖并制备硫酸化大蒜多糖、磷酸化大蒜多糖和羧甲基化大蒜多糖。结果表明大蒜多糖、硫酸化大蒜多糖、磷酸化大蒜多糖和羧甲基化大蒜多糖对羟自由基清除能力、超氧阴离子自由基清除能力、还原能力和抗脂质过氧化能力均较好。

3.2 增强免疫力

Qiu等[26]采用HNO3-亚硒酸钠法对大蒜多糖进行改性，得到9种硒化大蒜多糖1-9（selenium garlic polysaccharide1-9，sGPS1-9），并研究比较了它们对鸡外周血淋巴细胞体外增殖的影响。结果表明，硒化大蒜多糖均能显著促进淋巴细胞增殖，其中sGPS3、sGPS5和sGPS6的作用较强。在体内实验中，以未修饰大蒜多糖为对照，在14日龄雏鸡接种新城疫苗时，分别注射sGPS3、sGPS5和sGPS6。结果表明，3种硒化大蒜多糖均能显著促进淋巴细胞增殖，提高血清抗体效价、干扰素-γ（interferon-γ，IFN-γ）和白介素-2（interleukin-2，IL-2）含量。这些结果表明硒化修饰可以显著增强大蒜多糖的免疫增强活性，其中sGPS6效果最好，可以作为免疫增强剂的候选药物。

3.3 抗肿瘤

Li等[27]研究了大蒜多糖联合顺铂（cis-dichlorodiamine platinum，DDP）对人肝癌细胞HepG2的生长抑制作用。结果表明，大蒜多糖能够抑制HepG2细胞的增殖，且联合DDP用药能显著增强HepG2细胞的生长抑制作用，且具有时间和剂量依赖性。进一步分析显示，大蒜多糖增强了DDP对肿瘤细胞的细胞毒作用，联合处理的HepG2细胞周期停滞在s/g2期。

3.4 抗病毒

朱薿等[28]研究了大蒜多糖体外抗呼吸道合胞病毒（respiratory syncytial virus，RSV）活性，并初步探讨其作用机制。采用MTT法测定大蒜多糖对HEp-2细胞毒性及对RSV的病毒抑制率。通过实时荧光定量逆转录-聚合酶链反应（reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR）检测大蒜多糖对RSV基因表达的影响。采用酶联免疫吸附法（enzyme-linked immuno sorbent assay，ELISA）检测大蒜多糖对RSV感染诱导细胞表达的白介素-6（interleukin-6，IL-6）和白介素-8（interleukin-8，IL-8）的影响。结果表明大蒜多糖可能通过抑制与RSV毒复制晚期相关的L、P基因表达而有效抑制RSV复制，并且能显著下调病毒诱导的炎症因子表达，缓解炎症反应。

大蒜多糖是大蒜中一类重要的活性成分，也是大蒜功能活性的物质基础之一。在对大蒜多糖早期的研究中，证实大蒜多糖具有保护肝脏、增殖肠道益生菌、抗凝血、保护心肌、改善学习记忆障碍等功能活性[29]，可以作为天然绿色食品原辅料，用于功能食品生产，具有重要的研究价值和开发利用前景。

4 结论与展望

我国目前作为世界大蒜的主要产地之一，形成了多个规模较大的产加销基地。大蒜油及大蒜多糖功能活性多样，具有很大的开发价值，受到了广泛的关注。本文综述了大蒜油及大蒜多糖的功能活性，为拓宽大蒜深加工产品的应用范围，开发大蒜系列保健食品提供理论依据。此外，大蒜油及大蒜多糖的作用机制还有待研究，更多、更广泛的开发利用价值还需发掘，以实现大蒜的综合开发利用，有效推动我国大蒜产业健康、高效发展。