牛蒡多糖提取及生物活性研究进展

陆秋含，郝乘仪

(吉林医药学院药学院，吉林 吉林 132013)

牛蒡(ArctiumlappaL.)是菊科牛蒡属二年生草本植物,具有降血糖、降血脂、抑制肿瘤细胞滋生等方面的生物活性作用，含有丰富的膳食纤维，胡萝卜素含量是胡萝卜中的150倍。牛蒡具有多种常见的生物活性物质:糖类、多酚类、黄酮类等,其中多糖是较为重要的一种[1-2]。

1 牛蒡多糖的提取方法

1.1 热水浸提法

此方法是利用植物中多糖与水同为极性化合物的特性来进行多糖的提取。徐永杰等研究得到牛蒡多糖经优化后被提取的条件[3]，利用该方法可以提取大多数多糖且对多糖的活性影响较小,操作工序简单,仪器设备要求低[4]。

1.2 酶解法

选择合适的酶专一水解或降解相应的细胞壁，使胞内生物活性物质提取出来[5]。有研究纤维素酶辅助提取牛蒡多糖的提取工艺条件，实验最佳提取结果牛蒡多糖得率为24.68%[6]。有研究按比例混合复合果胶酶、木瓜蛋白酶和纤维素酶形成复合酶，通过调整3种酶的比例得出最佳作用条件，实验发现3种酶同时作用时不仅使牛蒡多糖的提取率显著提高，同时能也利用木瓜蛋白酶分解蛋白质达到分离多糖与蛋白质的目的[7]。

1.3 微波辅助提取法

微波辅助提取法是利用具有高能量微波具有强的穿透能力来破坏植物中细胞组织，以及在微波场中各种物质吸收微波能力不同的原理，达到快速提取有效成分的效果。相比于传统热水浸提法，微波辅助提取法具有更高的提取速度、提取率与质量。吕俊梅等[8]运用该提取法提取牛蒡中的水溶性多糖，得出最佳料液比、处理时间及微波功率，多糖提取率达到24.4%。杨平[9]等通过试验得出牛蒡中多糖提取率最优工艺条件，多糖提取率为13.41%，并发现其他提取条件相同时较大的微波功率多糖提取率更低。因此，提取活性物质其他条件不改变时，采用过高功率或过长时间进行操作的同时也会导致多糖的结构变化,影响多糖的溶出,降低多糖得率。

1.4 超声波辅助双水相法

超声波辅助双水相法结合超声波辅助提取法和双水相萃取法，达到破坏植物的细胞膜后选择性分配生物活性物质提取多糖的目的[10]。有实验得出牛蒡多糖提取的最佳双水相体系与最优提取率条件,最大得率可达(32.35±0.85)%[11]。

1.5 超声结合酶法

将超声波辅助提取法与酶解法相结合的方法为超声结合酶法。有实验探究超声结合酶法提取牛蒡多糖的最佳条件，发现超声功率、提取时长和加入料液比3个因素皆对多糖提取率的影响较大，最佳工艺条件时的牛蒡多糖提取率为11.91%。实验又通过超声结合酶法进行牛蒡根多糖的提取，得出最佳酶用量和最佳提取条件，此条件下的多糖提取率达到14.98%。相比于超声水提取法，超声法与结合酶法联合使用提取牛蒡根多糖的提取率更高，提取效果更好[12]。

2 牛蒡多糖的生物活性

2.1 牛蒡多糖降血糖活性

研究发现，牛蒡多糖可通过抑制α-葡萄糖苷酶的活性达到延缓糖类在肠道内的吸收使血糖降低和改善胰腺病理损伤的目的[13]。

2.2 牛蒡多糖抗氧化

机体通过酶或非酶系统产生氧自由基对生物膜中的不饱和脂肪酸攻击引发脂质过氧化，从而促进羟基、羰基、丙二醛(MDA)等多种脂质过氧化物的产生，造成机体内部细胞损伤，此过程对人体的健康具有不可忽视的危害性[14]。研究发现牛蒡作为发酵底物可以通过清除自由基来减少其对人体的损伤。李宁宁等[15]研究表明牛蒡多糖能够提高发酵乳对Fe3+的还原能力，还可以提升1，1-二苯基-2-三硝基苯肼和羟自由基的清除能力。另有实验研究牛蒡多糖对小鼠血浆MDA和微量还原型谷胱甘肽(GSH)含量的影响，发现牛蒡多糖可显著降低免疫低下小鼠血浆中的MDA含量和提高GSH含量。因此，牛蒡多糖可以提高免疫低下小鼠的抗氧化能力。

2.3 牛蒡多糖肠道菌群的调节作用

微生态研究表明，肠道内的众多微生物是关系人类健康和疾病非常重要的因素。微生物群包括益生菌和有害菌。肠道中的益生菌发挥调节肠道微生态、营养物质代谢和构建免疫防御等重要作用，例如乳杆菌和双歧杆菌。肠道内的益生菌可分解膳食纤维产生小分子有机酸来促进人体健康，同时可竞争性抑制肠道内有害菌增殖。因此，保持肠道有益菌群的数量可促进宿主健康。在牛蒡多糖对小鼠肠道菌群调节作用的实验中发现，牛蒡多糖灌胃小鼠比正常小鼠肠道菌群中乳杆菌与双歧杆菌的数量均相对增多(P<0.05)，表明牛蒡多糖通过增殖肠道内乳杆菌和双歧杆菌的数量达到有效调节小鼠肠道菌群的目的[3]。

2.4 牛蒡多糖对细胞的影响

牛蒡多糖对多种生物细胞具有一定的生物学作用。研究表明，Bax和Bcl-2在线粒体中发挥介导内源性凋亡通路的重要作用。抗凋亡蛋白Bcl-2可阻止促凋亡蛋白Bax在线粒体膜上发挥促使细胞凋亡的作用，进而抑制细胞凋亡。且细胞是否会发生凋亡与Bcl-2/Bax基因表达的比例大小具有密切关系，该比例偏大时K562细胞增殖的几率较大，比例偏小时K562细胞易于凋亡[17-18]。孟宇等[16]进行牛蒡多糖对K562细胞增殖的影响实验并采用MTT法检测，发现牛蒡多糖能明显抑制机体内K562细胞的增殖，且能下调细胞中Bcl-2基因表达和增加Bax基因的表达，具有促进K562细胞凋亡的作用。宋子敬等[19]通过肌肉注射氢化可的松药物建立免疫抑制小鼠模型进行牛蒡多糖对小鼠单核-巨噬细胞的作用实验，发现给予牛蒡多糖的免疫抑制小鼠的单核巨噬细胞的活性显著提高，且有一定的剂量信赖性。

2.5 牛蒡多糖热解物的生物活性作用

α-葡萄糖苷酶抑制剂是餐后血糖控制不理想及单纯饮食控制不佳的2型糖尿病治疗的首选药物，以西药为主但治疗副作用较大，筛选安全有效的α-葡萄糖苷酶抑制剂对糖尿病的治疗和研究具有重要意义。近年来研究发现牛蒡多糖中含有一种具有较好抑制α-葡萄糖苷酶活性的多糖组分，将分子量相对较大、不易透过细胞膜的牛蒡多糖在高温下热解为小分子化合物，得到的热解物对ɑ-葡萄糖苷酶有较好的抑制作用[2]。

目前牛蒡多糖的研究多停留在生物活性方面,其作用机制的探究尚不够深入。未来需探究新的提取方式以提高牛蒡多糖解物的得率,并扩展新活性、明确作用机制，同时利用新兴技术对牛蒡多糖结构进行修饰,提高其生物活性,以利于应用及产业化。