紅棗多糖的提取和生理功能性研究進展

李曉娟，左之文，曾新安，蔡錦林

1. 株洲千金藥業股份有限公司（株洲 412000）；2. 華南理工大學食品科學與工程學院（廣州 510640）

紅棗（Ziziphus jujubaMill），又稱中華大棗，是鼠李科棗屬植物的果實，含有有機酸、氨基酸、維生素、礦物質、黃酮、三萜類以及蘆丁等生物活性物質[1]*。中國是紅棗大國，已有4 000多年的種植歷史，我國產區主要在新疆、甘肅、山東、河北、河南、陜西等東部和西北地區[2]*。我國紅棗的生產量和種植面積居世界第一，紅棗開發和深加工具有獨特優勢。多糖是不同的單糖由糖苷鍵合成的一種天然大分子成分，紅棗多糖具有抗氧化、護肝、抗腫瘤和改善免疫系統等活性[3-4]*。

因此，紅棗多糖有較大的研究和利用價值。紅棗多糖也是近年來國內外研究的熱點，對結構和功能的研究較多，但是對多糖的開發利用較少。文章通過對紅棗多糖的提取分離及應用前景進行綜述，為紅棗多糖的精深加工研究提供參考。

1 紅棗多糖的提取

提取是紅棗多糖研究的關鍵，高效率和高得率是提升和優化提取紅棗多糖方法的指標，提取工藝影響紅棗多糖的得率，以下從四個方法進行闡述，主要是進行傳統提取方法與現代提取方法的對比。

1.1 浸提法

紅棗多糖大多溶于水，難溶于乙醇等有機溶劑，常用于提取植物多糖，提取溶劑主要包括堿液和水等[5]*。該方法是采用氫氧化鈉或熱水浸提干紅棗粉中的紅棗多糖，優點是操作簡便、成本低和得率高等，缺點有耗時長、多糖不穩定和功效活性低等[6]*。焦中高等[7]*先后采用水提和堿提紅棗多糖，并比較兩種方法下的生物活性和理化性質，按照1∶10（mg/mL）料液比添加0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液進行分離，添加乙醇旋蒸得到堿提紅棗多糖，其清除DPPH自由基能力為71.54%，高于水提方法36.89%，高出90%以上，抗氧化活性更高。楊杰南[8]*采用亞臨界水提法從大棗中提取紅棗多糖，按照料液比1∶20（mg/mL），在130℃溫度下提取30 min，加入乙醇沉析得到粗紅棗多糖5.67%，分離純化后得到酸性多糖和中性多糖，對DPPH自由基和超氧陰離子的清除率分別為40%和50%左右，且在-20 ℃溫度下有一定的穩定性。浸提法屬于傳統方法，操作簡單但所耗溶劑大，協同現代輔助方法可優化提取工藝和得率，綠色快速獲得紅棗多糖。

1.2 微波提取法

微波是使用300 MHz～300 GH電磁波通過溶劑將能量傳到細胞質，其熱效應和電磁波效應使細胞壁破裂，細胞內的溫度和壓力升高，使細胞內的多糖等有效物質溶出到浸出液中[9-10]*。該方法優點是選擇性高、操作方便快速、得率高，缺點有試驗設備成本高、不宜大規模生產等。白艷林[11]*用微波提取紅棗多糖，采用響應面優化功率、料液比、提取次數等工藝參數得到紅棗多糖6.78%，微波使紅棗多糖從細胞壁溶出，功率和得率在一定范圍內呈現正相關，但功率過高會使多糖得率下降。Rostami等[12]*采用微波輔助提取紅棗多糖，優化功率、料液比、提取溫度等工藝參數紅棗多糖提取率為6.9%。微波法操作快速簡便但設備要求高，工業化和實際應用困難，應加快產業化落地，協同簡易裝置或方提取獲得紅棗多糖。

1.3 超聲提取法

超聲提取法是在頻率20 kHz的超聲波通過機械攪拌和空化效應使得細胞壁破裂，多糖等有效成分融入溶劑中，提高多糖得率。該方法優點是操作簡易、綠色環保和多糖穩定性高等，缺點有設備要求高、成本大等[13]*。沈曉麗等[14]*采用超聲波提取工藝的紅棗得率為55.38%，高于傳統水浴提取法1.3倍，且耗時更少。李福帥等[15]*采用響應面優化料液比、溫度和時間，紅棗多糖提取率為15.12%，且紅棗多糖質量濃度2 mg/mL下對羥基和超氧陰離子的清除率為53%和56%，抗氧化性能高。超聲提取法操作簡易、時間短且提取率更高，生理活性更高，與浸提法等傳統提取方法結合，可優化提取得率和效率。

1.4 脈沖電場提取法

脈沖電場提取法是低電場強度1～25 kV/cm下可使細胞壁破裂，打開細胞膜脂肪分子結構和蛋白質通道，形成不可逆的孔徑通道，通透性提高，有效成分被浸提溶出[16]*。該方法優點是能耗低、綠色加工、快速等，缺點是設備要求高、大規模產業化生產難度高等。李堅等[17]*采用脈沖電場處理紅棗果肉，促使組織液從細胞壁流出，提高營養物質析出和出汁率，得到更多的紅棗多糖等活性成分。朱曉波[18]*采用場強20 kV/cm、料液比1∶15（mg/mL）、頻率10 kHz，在100℃下提取紅棗多糖，其得率為3.01%，提取率高于水提法，且所耗試劑少。該方法需要與傳統萃取結合，開發可持續化的產業化設備，推廣應用。

總之，現代輔助提取方法較傳統熱水浸提法的提取得率均有很大改進，縮短了處理時間，且耗能耗溶劑低。

2 紅棗多糖的分離

通過不同輔助提取方法從紅棗提取、過濾和濃縮得到紅棗粗多糖，常含有蛋白質、脂肪、色素和低分子量糖等雜質，通過脫蛋白、脫色、交換柱層析、大孔樹脂柱層析等進行洗脫、濃縮并凍干即得純紅棗多糖，主要步驟方法如圖1所示[2]*。紅棗多糖的分離純化十分重要，可提高紅棗多糖的生物活性和分子作用機制，了解多糖的構成、糖苷鍵類型和高級結構表征，利用純紅棗多糖開發功能食品和藥品等。但目前對于多糖的細分組成和精準的生理活性功能研究較少，待進一步深入研究。

圖1 紅棗粗多糖純化步驟和方法

3 紅棗多糖的生理功能

多糖是紅棗的生理活性成分，目前對于紅棗多糖主要因其抗氧化、抗腫瘤、護肝及改善免疫系統等方面，具有很高的健康研究價值，可用于保健食品等。

3.1 抗氧化活性

體內過多的自由基會使機體細胞和組織受損，引發人體衰老及致病[19]*。黎云龍等[20]*通過超聲波輔助處理和脫色等純化手段得到紅棗多糖，取2 mg/mL紅棗多糖測定FRAP值為0.850，清除ABT+*和DPPH自由基的能力為51.43%。張越鋒等[21]*通過水提法得到駿棗中的紅棗多糖，對O2-*、OH、DPPH自由基的清除能力較好，經硒化處理后的體外抗氧化活性更好，在一定范圍內與多糖濃度呈正相關。李帆等[22]*采用紅棗多糖和紅棗色素協同可加強清除DPPH、ABTS+*、OH和O2-*自由基的能力，活性效果優于單一紅棗多糖作用。經很多試驗驗證，紅棗多糖具有抗氧化活性，且與多酚、黃酮等其他營養活性成分復配會更加強化其作用效果，但對于其作用的機理途徑并未十分清晰。

3.2 抗腫瘤作用

植物多糖抗腫瘤功能與分子量、結構形態、水溶性等因素影響，紅棗多糖易溶于水，分子量小、水溶性高增強抗腫瘤功能[23]*。李晉等[24]*使用MTT比色法得到紅棗多糖能抑制人體人肝癌細胞的擴散和繁殖，在40 mg/mL下能抑制68.79%癌細胞HepG2的生長，將肝癌細胞HepG2阻滯在合成期，阻止其進入DNA的合成，降低凋亡關鍵基因Bcl-2 mRNA和提高caspase-3 mRNA表達誘導肝癌細胞的凋亡。Wang等[25]*提取分離木棗中的紅棗多糖HJP3能抑制肝癌細胞HepG2的增殖和擴散轉移，且對非腫瘤的正常細胞不具有細胞毒性，直接靶向作用于腫瘤細胞，發揮其抗腫瘤活性，促使腫瘤細胞的凋亡。紅棗多糖能有效控制腫瘤細胞繁殖，但對于腫瘤細胞直接靶向對于病變細胞，或是產生的抗腫瘤活性誘導腫瘤細胞死亡，作用機理仍待進一步研究，且可加深紅棗多糖對其他組織腫瘤細胞的研究。

3.3 保肝作用

植物多糖可通過降低谷丙轉氨酶ALT和谷草轉氨酶AST含量，降低MDA和升高SOD水平來保護肝臟，且對正常組織無毒副作用，紅棗多糖保護肝細胞的氧化損傷[26]*。李帆等[22]*采用紅棗多糖和紅棗色素聯合清除機體產生的H2O2，誘導小鼠肝細胞產生過量的ROS，降低脂質過氧化物和自由基的生成，保護線粒體，降低MDA、CryC含量，增加T-AOC、SOD和GSH-Px水平，減低肝細胞線粒體的氧化損傷，從而達到護肝作用。Wang等[27]*利用紅棗多糖降低CCl4小鼠肝細胞的損傷，400 mg/kg的紅棗多糖降低谷丙轉氨酶和門冬氨酸氨基轉移酶活性，降低肝組織中MDA水平，提高SOD水平，保護肝組織的氧化損傷。紅棗多糖通過清除自由基、減少肝細胞線粒體的氧化損傷達到護肝作用，但紅棗多糖的分子保護機制和其他肝損傷并未能闡明，待進一步研究。

3.4 改善免疫機能

植物多糖能改善免疫系統機能，通過降低多糖或提高多糖的轉化維持免疫系統的平衡[26]*。韓雅婷[28]*研究發現紅棗多糖與400 mg/kg紅棗色素協同提高免疫力低下小鼠血清溶血素的含量和脾淋巴細胞增殖轉化能力，能提高碳粒廓清指數和單核-巨噬細胞吞噬功能，表明具有增強小鼠免疫力作用。Zhan等[29]*研究發現紅棗多糖對巨噬細胞有抗炎免疫作用，能降低TNF-γ、INF-α和IL-17、COX-2等促炎癥細胞因子的表達，抑制NF-κB、和p38/JNK MAPK的信號通路，提高抗炎癥的免洗效果。紅棗多糖對機體免疫系統的機理和分子機制待進一步深入研究，其中明確細胞免疫和體液免疫功能作用機制和分子表達、單一紅棗多糖的免疫作用等其他功能協同作用機理需要更明晰。

4 結語

提取紅棗多糖可以采用微波輔助、超聲輔助和脈沖電場輔助法，比熱水提取法等溶劑提取法更有效，紅棗多糖有抗氧化、抗腫瘤、護肝和調節免疫力等生物活性。紅棗粗多糖的純化主要是去除蛋白質、色素、脂肪和低分子量糖等雜質，得到純紅棗多糖，對進一步多糖組成和精準生理活性研究具有重要意義，同時可提高紅棗多糖的生理活性。近年來已對紅棗多糖提取、分離及生物活性進行了廣泛研究，但是紅棗多糖的高級結構特征、化學結構和生物活性的機制未研究透徹，紅棗多糖分子結構復雜且具有多樣性，部分研究僅限于體外細胞或者小鼠動物細胞的試驗，動物體內研究和臨床研究均需要進行。對紅棗多糖的研究仍存在很多的機遇和挑戰，紅棗多糖等大分子化合物具有重要的健康研究價值，加強其用于食品、保健品和藥品等領域的成果研究和應用開發，具有廣泛的市場前景。