黄精多糖提取方法及其对运动机能的作用研究进展

何海华 刘邵凡

摘 要：黄精是一种药食两用植物资源，黄精多糖是黄精中的重要活性成分之一，现代医学证实黄精多糖具有抗氧化、抗疲劳、抗炎等多种活性功效。本文综述了黄精多糖的主要提取方法，着重分析了黄精多糖对运动机能的保护作用，旨在为提升黄精资源利用率和扩大运动食品原料选用范围提供参考。

关键词：黄精多糖；提取方法；运动机能；抗疲劳

Abstract： Polygonatum sibiricum is a kind of plant resource with dual functions of medicine and food. Polygonatum sibiricum polysaccharide is one of the important active components in Polygonatum sibiricum. Modern medicine shows that Polygonatum sibiricum polysaccharide has many active effects such as antioxidation， anti-fatigue and anti-inflammation. In this paper， the main extraction methods of Polygonatum sibiricum polysaccharide were summarized， and the protective effect of Polygonatum sibiricum polysaccharide on sports function was emphatically analyzed， in order to provide reference for improving the utilization of Polygonatum sibiricum resources and expanding the selection range of sports food raw materials.

Keywords： Polygonatum sibiricum polysaccharide; extraction methods; motor function; antifatigue

黄精是百合科植物滇黄精Polygonatum kingianum Collett & Hemsl.、黄精Polygonatum sibiricum Red.的干燥根茎，是一种药食两用的农产品。黄精富含多糖、甾体皂苷、植物甾醇、黄酮、三萜和生物碱等活性成分[1]，具有增强免疫力、抗疲劳、抗菌消炎等多重功效[2]，在药品、食品及新资源食品研发等领域有着广阔的应用前景和良好的经济价值。多糖是黄精的主要活性成分之一，现代研究表明黄精多糖具有免疫调节、抗肿瘤、抗炎杀菌、保护心血管疾病等功效[3]。因此，利用黄精多糖的活性功效可提升运动机体抗氧化、抗炎能力，促进机体实现能量平衡以消除疲劳，为运动后快速挥恢复机能提供营养，从而提高运动成绩。黄精多糖的提取方法直接影响了黄精多糖的提取率、纯度及活性功效，通过优化筛选适合的提取方法，可提升黄精多糖的提取率，减少黄精资源的废弃。因此，本文对黄精多糖的提取方法以其对运动机能的作用进行综述，旨在为促进我国黄精资源利用和开发提供参考，为运动食品开发原料选择提供支撑。

1 黄精多糖的提取方法

黄精多糖的提取方法主要有溶剂提取[4]、超声波辅助提取[5]、超高压提取[6]、多种方法联合提取（如复合酶辅助超声提取）[7]等。不同黄精提取方法的提取率存在一定的差异，覃引等[8]采用水提法、酶解法、超声辅助法提取黄精多糖，发现3种方法多糖提取率分别为4.41%、8.11%和5.41%；总糖含量分别为40.22%、52.79%、33.25%；蛋白含量分别为3.56 mg·g-1、3.29 mg·g-1、4.03 mg·g-1。在进行提取实验之前，可根据需要筛选及优化合适的提取方法，以提高黄精多糖的提取率及生物活性。

1.1 溶剂提取

溶剂提取法是一种应用较广的提取方法，是将待提取的物质与适当的溶剂混合在一起，所使用的溶剂通常具有很强的溶解能力，可以将多种不同的物质溶解，利用溶解度的不同来分离物质。溶剂提取存在较多缺点，如溶剂损耗较多、耗时较长、气味有毒等，因此溶剂提取的提取剂发展为低共熔溶剂（Deep Eutectic Solvents，DESs），DESs具有制备简单、毒性较低、生物降解性高等优点[9]，是多糖提取中常见的提取剂[10]。刘旭等[11]研究了DESs（氯化胆碱和草酸按摩尔比1∶1加热混合形成）提取对黄精多糖性质的影响，结果表明，相比于传统水提醇沉法，采用DESs法提取黄精多糖70 ℃时得率为18%，提高了36%，所得多糖的相对分子量变小且半乳糖含量升高。唐兰芳等[12]以多花黄精为原料，采用DESs（氯化膽碱与尿素按摩尔比1∶2进行混合，含水量为30%，60 ℃水浴搅拌至完全溶解得到）和热水提取黄精多糖，实验表明DESs比热水具有更强的黄精多糖溶出能力，DESs提取黄精多糖的提取率高达28.50%，是热水提取的3.40倍，但DESs提取的黄精多糖纯度显著低于热水提取的黄精多糖。汪涛等[13]采用不同离子组合（将乙二醇-氯化胆碱、柠檬酸-氯化胆碱、丙三醇-氯化胆碱、尿素-氯化胆碱、草酸-氯化胆碱分别按氢受体与氢供体物质的量比2.0混匀，在100 ℃水浴至溶解制备）的DESs提取黄精多糖，实验表明尿素-氯化胆碱DESs提取黄精多糖的效果最好，最佳工艺参数为温度70 ℃、尿素-氯化胆碱物质的量比1.19、时间42.30 min、液料比20.75（mL∶g），此条件下的多糖提取率为18.55%，比传统的热水浸提法增加了139.97%。

黄精多糖提取率、纯度与提取溶剂的选择具有较大关联，不同提取溶剂提取得到的多糖类型和活性功效也存在较大差异[14]。可根据实际需要选择合适的提取溶剂，并在不同条件下优化最佳提取条件，提高黄精多糖的得率。

1.2 超声提取

超声提取技术是利用超声波具有的机械效应、空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度及介质的穿透力以提取化学成分的一项新的提取技术[15]。超声波提取技术具有节能、高效等优点[16]，已应用于黄精多糖[17]、川明参多糖[18]和山药多糖[19]等多糖的提取中。董琪等[5]采用超声波辅助提取黄精多糖，得到黄精最佳提取条件为超声波功率180 W、提取温度60 ℃、超声波时间70 min、料液比1∶15（g∶mL），该条件下黄精多糖提取率为10.48%。

超声波可辅助多种提取法提取黄精多糖。例如，刘日斌等[20]采用超声波辅助酶法提取黄精多糖，得到最佳提取条件为复合酶添加量6%、酶解温度65 ℃、酶解时间55 min、料液比1∶30（g∶mL），在最佳提取条件下黄精多糖的提取率为25.63%；周桃英等[21]采用超声-微波协同法提取黄精多糖，得到最佳提取条件为超声功率50 W、超声频率40 kHz、料液比为1∶32（g∶mL）、微波功率300 W、提取时间为80 s，在最佳提取条件下黄精多糖提取率为11.19%。

综上所述，超声波辅助多种提取法提取黄精多糖的提取率较高，可利用超声波提取的优势，进一步增加超声波辅助提取法的选择范围，进一步筛选适合黄精多糖的提取方法，提高黄精多糖的提取率和纯度。

1.3 超高压提取

超高压提取技术是一种新型提取技术，具有提取温度低、快速、高效、能耗少、操作简单等特点，在植物多糖提取方面应用较广。魏炜等[22]采用超高压提取黄精多糖，实验表明在压力255 MPa、物料粒径40目、固液比1∶179（g∶mL）、保压时间9.5 min、提取剂为水、常温等条件下，黄精多糖提取率为25.01%。张士凯等[6]研究超高压技术提取黄精多糖的最佳工艺发现，在液料比23 （mL：g）、保压时间6.73 min、压力强度293 MPa条件下黄精多糖得率为13.46%，并发现提取到的黄精多糖能显著提高运动耐力。

1.4 酶法提取

酶法提取是利用酶反应的高度专一性，将细胞壁的组成成分水解或降解，破坏细胞壁，从而减小多糖从胞内向提取介质扩散的传质阻力，提高多糖的提取率。苑璐等[23]采用酶解法提取黄精多糖，实验结果表明，复合酶提取优于单酶提取和普通水提，酶用量配比为纤维素酶∶木瓜蛋白酶=3∶7；酶解最佳条件为pH值5.0、温度50 ℃、料液比1∶20（g∶mL）、加酶量1.5 g·dL-1，酶解2 h后沸水浸提2 h，在最佳条件下黄精多糖提取率为21.55%，是普通水提法得率的2.75倍，比单酶水解高出12.06%。方如银等[24]探索复合酶法提取黄精多糖的最佳工艺，发现混合酶法（果胶酶∶纤维素酶∶甘露聚糖酶=1∶1∶1）提取黄精多糖最优工艺为加酶量5.5%、溶媒倍数25倍、反应体系pH值4.5、酶反应温度45 ℃及酶反应时间300 min时，黄精多糖提取率在2.34%左右。

1.5 其他提取法

包智影等[25]采用微生物法提取黄精多糖，得出最佳条件为发酵时间26 h、原料添加量4%、葡萄糖添加量0.4%、接种量7%，此时黄精多糖的提取为33.11%。徐蔚等[26]探索闪式提取黄精多糖的最佳工艺，实验表明最佳提供条件为黄精粉末粒径40目、固液比1∶10（g∶mL）、提取时间1 min，提取率随粉末粒径减小而提高。

综上可以发现，对黄精多糖提取的研究较多，但黄精作为一种农产品和中药材，产地和品种的不同对黄精的影响较大，也影响了黄精多糖的提取率和生物活性功效。在提取黄精多糖时，建议多种提取方法联用，利用提取率、分子量、純度、活性功效等参数多方对比黄精多糖提取方法的优劣势，为黄精多糖提取方法的选择提供参考。

2 黄精多糖对运动机能的作用

2.1 抗疲劳作用

运动疲劳指训练和比赛负荷超过于机体承受的能力，而产生的暂时的生理机能减退现象，是运动员为了提高运动成绩而进行大运动量、大强度训练所引起的机体机能的变化。高蔚娜等[27]研究辣木叶黄精多糖组合物的抗疲劳作用发现，小鼠灌胃辣木叶黄精多糖混合物后力竭游泳时间较对照组显著延长，小鼠血糖和肝糖原含量显著增加，血清谷胱甘肽（Glutathione，GSH）水平、肝脏超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）活性增加，肝脏乳酸脱氢酶活性（Lactate Dehydrogenase，LDH）增强、血清血尿素氮（Blood Urea Nitrogen，BUN）降低，表明辣木叶黄精多糖组合物具有抗疲劳作用。SHEN等[28]研究纯化后多花黄精多糖的抗疲劳活性及其潜在机理发现，黄精多糖可显著延长小鼠的力竭游泳时间，同时可降低血清乳酸（Lactate，LA）、BUN、SOD、谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione Peroxidase，GSH-Px）和丙二醛（Malonaldehyde，MDA）的水平，并增加肝糖原、肌肉糖原，表明多花黄精多糖具有良好的抗疲劳功效，并推测多花黄精多糖是通过调节骨钙素信号转导来抵抗疲劳。LI等[29]发现黄精多糖可以增强骨钙素介导的骨骼和肌肉之间的关联，骨钙素可上调骨钙素释放和GPRC6A蛋白表达，显著增强成肌细胞能量代谢，从而对抗运动过程中的疲劳。XIAN等[30]研究发现，小鼠经灌胃黄精多糖后，力竭游泳时间增加、MAD水平增加、LA和BUN水平降低；与模型组相比，小鼠肠道内Akkermansia、Lactobacillus和Faecalibacterium的丰度显著提高，而Streptococcus和Bacteroides的丰度降低，表明黄精多糖可以通过潜在调节肠道菌群来有效缓解过度运动引起的疲劳。

2.2 抗炎作用

运动会造成肌肉的撕裂和生长，导致炎症的发生，黄精多糖在一定程度上对消除炎症有积极作用。李娟等[31]研究了黄精多糖对力竭运动大鼠外周血MAPK信号通路及炎症反应的影响，实验表明黄精多糖对力竭运动后大鼠产生的炎症反应有一定的拮抗作用，其机制可能是通过下调JNK、P38、ERK基因表达，进而正向调控炎症因子、炎性介质的分泌，减轻机体炎症反应。汪珍[32]通过体外MH7A细胞实验研究了制多花黄精多糖的抗炎活性，发现制多花黄精多糖能够有效抑制MH7A细胞的生长、迁移和侵袭，并诱导滑膜成纤维细胞凋亡，具有良好的抗炎功效。陶夢婷等[33]比较了黄精、多花黄精、滇黄精多糖组分及其体内外抗炎活性，结果发现黄精多糖可降低细胞白介素6（IL-6）、mRNA表达，3种黄精多糖均能降低肺泡灌洗液TNF-α、MDA水平，证实黄精多糖具有良好的抗炎功效。

2.3 抗氧化作用

运动过程中骨骼肌产生的高水平反应物会导致肌肉损伤和肌肉功能受损，一般认为补充抗氧化剂可以保护肌肉不受损伤。通过口服抗氧化剂来支持内源性防御系统，可实现预防或减轻氧化应激、减少肌肉损伤并改善运动表现。黄精多糖具有良好的抗氧化功效，可作为食品添加剂添加到功能食品中。WANG等[34]通过体外抗氧化活性实验发现，黄精多糖对DPPH、羟基自由基、超氧阴离子自由基有一定的清除作用，对亚铁的螯合能力有特殊作用，表明黄精多糖可能是一种潜在的抗氧化剂。周东月等[35]通过提取黄精多糖进行体外抗氧化实验发现，黄精多糖对DPPH、超氧阴离子、羟基自由基均有较强的清除能力，清除能力随多糖浓度的升高而增大，表明黄精多糖具有较强的体外抗氧化活性。黄精多糖可制备硒纳米粒子抗氧化剂，对H2O2诱导的PC-12细胞氧化损伤表现出更高的保护作用，并且细胞毒性更低，可作为新型抗氧化剂用于食品或保健品领域[36]。

2.4 其他作用

华岩[37]通过实验研究了黄精多糖对大强度运动大鼠肾脏损伤的调理作用，发现黄精多糖能改善肾小球的滤过功能，提升肾组织抗氧化酶活性，抑制自由基生成，通过调节一氧化氮合酶活性，减少NO代谢产物对肾组织的毒副作用，提升ATPase活性，维持细胞膜内外Na+、K+、Ca2+、Mg2+正常分布，表明黄精多糖对大强度运动导致的肾脏损伤有一定的正向调理作用。同时，华岩等[38]在不同研究中发现，黄精多糖能抑制大强度运动导致的血中肌酸激酶（Creatine Kinase，CK）含量升高，延缓运动疲劳的发生，提升机体体液免疫和细胞免疫的功能；黄精多糖可显著缓解强迫运动引起的脾脏免疫功能低下，恢复脾脏免疫功能接近正常水平[39]。

付玉等[40]研究了黄精多糖对大强度运动后人体外周血淋巴细胞凋亡的影响及可能机制，结果表明黄精多糖能抑制一次大强度运动诱导的人体外周血淋巴细胞凋亡，其机制可能与黄精多糖通过内外源两条途径调控凋亡相关蛋白Bcl-2、Bax、Fas表达水平有关。黎健民等[41]研究了黄精多糖对小鼠运动性肝组织损伤的保护作用，发现黄精多糖能抑制过度训练引起的肝组织自由基增多，提高抗氧化酶的活性，通过调节一氧化氮合酶的活性，平衡NO的生成量，提高Na+/K+-ATP、Ca2+/Mg2+-ATP活性，维持细胞内外Na+、K+、Ca2+、Mg2+的正常分布与运转，对运动性肝组织损伤有一定的保护作用。

综上可以发现，黄精多糖对运动机能具有保护作用，可以从抗疲劳、抗氧化、抗炎等方面缓解运动导致的机体机能下降，提升运动耐力，提升运动成绩和运动后机能恢复速度。因此，黄精多糖为运动食品原料提供了新选择，可利用黄精多糖开发相应的运动食品。

3 结语

随着经济的增长和生活质量的提升，人们愈发追求健康的生活，因此体育运动越来越流行，运动食品也由此进入人们的日常生活中。黄精多糖具有良好的生物活性，对运动机能具有多种保护作用，因此可利用黄精多糖优良的健康活性，以添加剂形式添加至运动食品中开发不同类型的运动食品，如利用黄精多糖良好的抗疲劳和抗氧化功效，开发提升运动耐力（如长跑运动、游泳运动）的运动食品，促进黄精资源开发。但是，当前将黄精多糖应用到运动食品、功能食品中的研究还较少，黄精多糖在运动食品领域的应用还有待进一步的发展。

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