枸杞多糖研究進展

牛忻?袁繼承?吳北霞

摘 要：枸杞是我國傳統的藥食兩用功能食品。枸杞多糖是一類結構復雜的糖蛋白綴合物，具有調節免疫、降血糖等功效，是枸杞的重要成分之一。本文對現有的關于枸杞多糖的提取、純化、分離等方面的研究進行較為全面的綜述，對各種方法進行對比，闡明其優缺點，其中包括傳統的提取分離方法以及各種新技術新方法，如亞臨界水提取法、高壓脈沖電場提取技術、高速剪切技術、反復凍融提取法等。本文對現存的新方法新技術進行整理歸納，為枸杞多糖的進一步研究與開發提供參考依據。

關鍵詞：枸杞；多糖；提??；分離；結構分析

Research Progress of Lycium barbarum Polysaccharides

Abstract： Lycium barbarum L. is a traditional Chinese functional food used in both medicine and food. Lycium barbarum polysaccharide is a complex glycoprotein conjugate， which has the functions of immune regulation and lowering blood sugar， and is one of the important pharmacodynamic substances of Lycium barbarum. In this paper， the existing researches on extraction， purification and separation of Lycium barbarum polysaccharide were reviewed comprehensively， and various methods were compared to clarify their advantages and disadvantages， including traditional extraction and separation methods and various new technologies and methods， such as subcritical water extraction method， high voltage pulsed electric field extraction technology， high-speed shear technology， repeated freeze-thaw method and so on. In this paper， the existing new methods and technologies were summarized to provide reference for further research and development of Lycium barbarum polysaccharide.

Keywords： Lycium barbarum; polysaccharides; withdraw; separate; structural analysis

枸杞子，又名茍起子、甜菜子、杞子、紅青椒，為茄科（Solanceae）枸杞屬（Lycium L.）植物枸杞或寧夏枸杞的成熟果實。枸杞在全球皆有分布，在我國多分布于華北、西北等地，主要有寧夏、河北、內蒙古、新疆四大產區[1]，共有7個品種（截萼枸杞、黑果枸杞、新疆枸杞、寧夏枸杞、云南枸杞、柱筒枸杞、枸杞）與3個變種（新疆枸杞的變種紅枝枸杞、寧夏枸杞的變種黃果枸杞、枸杞的變種北方枸杞）[2]，其中寧夏枸杞（Lycium barbarum L.）、黑果枸杞（Lycium ruthenicum Murr.）和中華枸杞（Lycium chinense Mill.）是我國常見栽培種。但僅寧夏枸杞為藥用種類，收錄于《中國藥典》2015年版一部作為中藥材，其他種類枸杞只可以保健品或食品形式在市場流通。其呈類紡錘形或橢圓形，表面紅色或暗紅色，氣微，味甜[3]。目前，許多國內外學者對枸杞多糖的提取、分離、純化以及結構方面都做了大量的研究，已有多名研究人員分離得到枸杞多糖。

枸杞多糖（Lycium barbarum Polysaccharide，LBP）以傳統的水提法最為常見。近年來，隨著學科的不斷滲透和交流，開始在傳統水提多糖法的基礎上輔以多種新技術新手段，如微波、超聲波、高壓脈沖電場提取技術、超臨界流體、雙水相萃取、酶法和微生物發酵等提取方法，為枸杞多糖的提取提供了新的思路與方向。枸杞多糖提取方法多樣，但大致過程相似：藥材烘干粉碎、預處理（脫脂、單糖及低聚糖）、溶液提取、提取液預處理（醇沉、透析、脫色、除蛋白等）、分離純化等幾個階段。

1 枸杞的預處理

據統計，研究者對枸杞藥材的烘干方法關注較少，對于鮮果枸杞，吳中華等[4]研究結果顯示40～60 ℃分階段變溫干燥速度快、多糖含量最高。趙麗娟[5]研究結果顯示60 ℃真空遠紅外烘干比熱風干燥效果更佳。對于枸杞干果多采用50～60 ℃低溫烘干后粉碎的方式處理。此外，張琪等[6]對比了直接粉碎與減壓干燥法（40 ℃）、液氮凍干法、凍干法干燥后粉碎4種處理方法，結果顯示其枸杞多糖含量并無明顯差異。同時初步得出結論，鮮果枸杞的烘干溫度對糖含量影響較大，干果枸杞的烘干溫度對糖含量的影響較小，但為了避免焦化，應選擇80 ℃以下的溫度烘干。

目前，研究者對枸杞藥材的粉碎程度研究也不多，部分研究者以多糖提取率為指標，對比了枸杞粉粒度對枸杞多糖得率的影響，如鄒東恢等[7]與王啟為等[8]分別對比了40目、60目、80目和100目4種粒度的枸杞粉，結果顯示80～100目時多糖提取率最高。有研究者研究了枸杞藥材的粉碎程度對提取多糖得率及抗氧化能力的影響，如YANG等[9]、ZHANG等[10]，結果顯示，超細粉碎處理可以提高枸杞多糖得率，使枸杞多糖的分子量變小，提高枸杞多糖的抗氧化活性。此外，在預處理階段，學者多采用有機溶劑脫脂、除雜，如采用乙醇回流[11]或超聲法[12]除小分子雜質與單糖、氯仿-甲醇2∶1[13]、石油醚[14]回流脫脂等。

2 水提

2.1 熱水浸提

枸杞多糖作為極性大分子，最傳統的提取方法是水提醇沉。水提法提取枸杞多糖主要考察的影響因素為提取溫度、浸提時間、浸提次數、料液比。本文統計了近幾年的熱水浸提法的提取工藝，數據見表1。由表1可知，經方法優化后，枸杞多糖熱水浸提溫度多在70～90 ℃，提取時間在2～4 h，提取次數多為3～4次。但不同研究者采用料液比相差較大，從表1中可總結得出，其他條件相似的情況下，料液比是枸杞多糖的主要影響因素，最大可相差1.72倍。

不少研究者們也考察了其最佳醇沉比例，由表1可知，高春燕[15]研究結果顯示，將提取液體積濃縮至原料質量的2.5倍后開始醇沉，此時多糖得率最高。KE等[16]研究結果顯示，將提取液體積濃縮至與原料質量相同，加入4～5倍體積乙醇，并將醇沉液

4 ℃下放置12 h，此時多糖得率最高。徐鵬等[17]則采用大孔吸附樹脂配合不同濃度的乙醇溶液分階段洗脫的方式對枸杞多糖進行初步純化，有較好的除雜效果。有些研究者采用二次或三次反復醇沉的方式除雜，YIN等[19]、李丹丹等[20]采用乙醇、丙酮或乙醚等試劑反復洗滌沉淀，以除去多糖中的雜質。

2.2 堿水浸提

堿溶液具有腐蝕性，可破壞植物細胞組織，從而增加多糖成分的溶出，提高得率。此外，枸杞多糖為酸性多糖，其糖苷鍵在pH值適宜的堿液中較為穩定[24]，使其在堿溶液中溶解度增加，這也提高了其得率。但溫度過高、pH值增大會使糖的一些副反應加快，引起多糖發生水解，使多糖的活性結構被破壞、從而導致多糖得率減少[25]。在浸提過程中，料液比、提取溫度、時間、pH值等條件的優化顯得尤為重要。本文統計了近幾年的堿液提取法的提取工藝，數據見表2。由表2可知，經優化后的堿液提取法的pH值多在8～11，提取溫度多在60～70 ℃，料液比相差較大，提取次數多為1次。

2.3 超聲波輔助提取

超聲波輔助提取是依靠超聲波輻射壓強形成的空化效應、機械效應等多種次級效應，促使溶劑破碎植物細胞和組織，從而加快多糖溶出速度，提高多糖提取效率。本文統計了近幾年的超聲輔助提取法的提取工藝，部分數據見表3，研究人員通過對比枸杞多糖得率對超聲提取與水提法兩種提取方法進行對比評價（部分文獻沒有注明超聲功率數值，故表中寫無）。對文獻中的實驗條件進行分析可知，超聲法提取所需溫度比水提法低，部分研究者直接選擇室溫；提取次數多為1次；提取時料液比的選擇有較大差異，但多集中在1∶20～1∶30；提取時間較浸提法顯著縮短，在15～50 min，多集中在30 min 左右；超聲功率大多在200 W左右。由表3可知，超聲提取效率要比水提法高。根據YANG等[18]的研究結果，超聲提取枸杞多糖的抗氧化能力和多糖分子量皆弱于熱水提取法所得的枸杞多糖，可能是因為大功率超聲引起了枸杞多糖的降解，使其分子量減小，活性結構被破壞。綜上所述，與水提法相比，超聲波提取可以在較低的溫度下完成提取，且工藝簡便、提取高效，無論是單獨使用還是與其他技術相結合，提取效率都優于傳統水提法。但當超聲功率過高時，易破壞大分子多糖結構，使其發生降解。

2.4 微波輔助提取

在微波交變磁場的作用下，極性分子產生極性振蕩，細胞內結構被破壞，溶劑被加熱，提取組分加速溶出。研究者在研究微波輔助提取枸杞多糖時多以其得率、含糖量、生物活性作為指標，將料液比、浸提溫度、浸提時間、浸提次數及功率等參數作為優化對象。本文統計了近幾年的微波輔助提取法的提取工藝，數據見表4。由表4可知，料液比多在1∶10～1∶30；多提取2次；提取溫度40～140 ℃；提取時間的選擇則差異較大，其中10 min以內居多。其中，邱志敏、史高峰、鄭玲利、嚴成等[32-35]對比了微波法、超聲法與水提法，研究結果顯示，總體而言，微波提取多糖得率最高，超聲法次之。但采用密閉高壓微波提取法提取得到的枸杞多糖，得率與相對分子質量卻均低于水提法?？赡苁瞧洳捎玫墓β?、壓力與溫度過高所致。微波輔助提取法提取效率高，所需溫度低。但當微波提取的功率過高或時間過長時，可能引起爆沸，阻礙多糖溶出，甚至會導致多糖的得率低于水提法；且過高的功率會造成多糖結構的破壞而使其降解，導致多糖的得率不佳，分子量變小，從而使其生物活性受到影響。

2.5 生物酶提取

利用酶降解枸杞細胞壁和細胞間質中纖維素、果膠、蛋白等物質，釋放多糖以提取枸杞多糖。目前研究常見的酶為果膠酶、纖維素酶和木瓜蛋白酶等。多糖得率受到復合酶的配比、種類、加入量、酶解溫度、酶解時間和酶解 pH 值等條件的影響。本文統計了近幾年酶法提取的提取工藝，數據見表5。由表5可知，酶解溫度集中在50～60 ℃；酶的種類多為木瓜蛋白酶、纖維素酶和果膠酶；提取溶液的pH多在3～5。其中吳素萍、李陽等[38-39]發現酶提法效率高于水提，且所用時間短，耗能低，繆鳳、師婷婷等[40-41]研究結果顯示相對于單一酶而言，復合酶提取效果最佳。陳建雙、王杉杉等[42-43]研究結果顯示復合酶提取法輔以微波或超聲波等先進方法，提取率更佳。酶法提取多糖是一種條件溫和、過程可控且高效的環境友好型提取方法，同時酶獨有的底物專一性優勢，使其減少了對目標多糖的破壞。但由于酶的價格高昂，使得該法成本較高，難以適用于產業化生產。

2.6 多法聯用提取

部分學者采用多法聯用的方式進行提取，以多糖得率為指標，通過正交法、響應面法、Box–Behnken設計等方式優化提取工藝，并取得了較好的效果。其中，陳吉生等[44]以超聲技術輔助堿液提取，使枸杞多糖得率達到7.44%。LIU等[45]以超聲輔助纖維素酶浸提，發現該法下枸杞多糖得率與熱水提取法相比提高了75.5%。ZHAO等[46]以超聲強化亞臨界水提取法（Ultrasound-Assisted Subcritical Water Extraction，USWE），與普通的亞臨界水提取法相比，超聲輔助使其對枸杞多糖的提取率提高了11.38%，與傳統水提法相比，超聲提取的提取率提高了9.4%。張倩等[47]采用超聲協同微波法得到的枸杞多糖，得率比水提法提高43%；DONG等[48]采用超聲協同微波法，結果顯示該法的枸杞多糖得率達到87%，比單純的水提法、微波提取、超聲波提取都要高，但需要關注微波可能引起的多糖結構破壞。王啟為等[8]采用了微波輔助酶法提取LBP，得率達13.2%。

2.7 新提取技術的應用

隨著枸杞多糖研究的深入以及多學科領域的相互滲透，近些年不斷有新技術、新方法應用到枸杞多糖的提取中來。例如，亞臨界水提取法、高壓脈沖電場提取技術、高速剪切技術輔助提取法、反復凍融提取法等。

亞臨界水提取法是通過改變亞臨界水的水溫和壓力，使水成為在100 ℃以上、臨界溫度374 ℃以下時仍能夠保持液態的亞臨界水，此時水的極性發生改變，可以選擇性地提取目標成分。ZHAO[46]研究結果顯示，亞臨界水提取枸杞多糖的得率比熱水浸提法提高30%，抗氧化能力也優于熱水提取。吳健永[49]研究結果顯示，超聲增強亞臨界水提法提取枸杞多糖的得率為水提法的1.66倍，為超聲提取法的1.35倍，為亞臨界提取法的1.14倍。

高壓脈沖電場提取技術利用脈沖電場產生的脈沖磁場，對溶劑反復施加高電壓的短脈沖，引發細胞膜穿孔效應，可瞬間破壞細胞膜組織，使目標組分溶出。高壓脈沖電場提取法使用溶劑少，有高效、多糖得率高的優勢。蔡光華等[50]采用該法結合堿液對枸杞多糖進行提取，其得率達到13.26%。

高速剪切技術輔助提取即利用高速剪切分散乳化技術，使用高剪切分散乳化機對樣品進行預處理，使樣品被各種機械效應均質粉碎。杜津昊等[51]采用該法提取枸杞多糖，得率達27.86%。

反復凍融提取法利用反復冷凍與融化時細胞中形成的冰晶對細胞壁的機械作用，以及液體中增高的鹽濃度使細胞破裂。該法不需要特殊儀器，操作簡單，且所需成本小，適合工業放大生產。溫梓辰等[52]通過正交實驗優化了反復凍融法提取枸杞多糖的工藝流程，使其得率可達到15.651%，較傳統水提法得率要高，但相關研究較少，有待進一步研究。

3 枸杞粗多糖的分離純化

枸杞粗多糖中仍含有較多雜質，如游離蛋白、色素、小分子糖等。需要進一步對其進行分離純化，常見的方式有分級醇沉、溶劑法、透析法、超濾法、離子交換色法純化、大孔樹脂法純化和凝膠過濾法等。

3.1 提取液的預處理

（1）除蛋白。除去游離蛋白質是純化多糖的第一步。多糖除蛋白常見的方法有Seveage法、鹽酸法、三氯乙酸法、三氟三氯乙烷法、酶法和聚酰胺吸附法等。近年來，部分研究者也嘗試引入了一些新的除去游離蛋白的方法，如雙水相萃取法[53]、濁點萃取法以及膜分離法等。彭強等[54]以多糖和蛋白質質量分數為考察指標，對比了Seveage法、三氯乙酸法、鹽酸法除蛋白效果，發現三氯乙酸法脫蛋白率最高且多糖保留率最小，為最佳脫蛋白方法。胡曉瑋等[55]采用濁點萃取法PEO10PPO23PEO10（聚環氧乙烷-環氧丙烷-環氧乙烷，L44）濁點萃取體系去除了LBP中的蛋白雜質，LPB回收率與雜質蛋白質除雜率高達到81%與87%。胡鈺濤等[56]利用不同兩相系統間分配系數的差異，采用雙水相萃取法L44-NaH2PO4體系（24%NaH2PO4，20%L44）對枸杞多糖進行萃取，其下相中多糖的回收率可達到96.31%，蛋白質殘留率為5.64%。王赟等[57]使用聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷（EO-PO-EO）與無機鹽形成的雙水相體系，使枸杞多糖回收率達96.3%，而游離蛋白質殘留率僅5.6%。

（2）脫色素。常見的多糖脫色方法有活性炭脫色、雙氧水脫色法和大孔樹脂吸附法、離子交換脫色法。彭強等[54]以枸杞多糖回收率和脫色程度為考察指標，對比了活性炭吸附脫色法、過氧化氫法、樹脂法和乙醇法脫色效果，結果顯示，活性炭吸附脫色法和樹脂吸附法會吸附大量多糖，且效果不佳，但過氧化氫法脫色效果較好。魯曉麗等[58]采用9種大孔吸附樹脂進行LBP提取液脫色實驗，結果表明，樹脂吸附脫色的效果較好，其中D318樹脂效果最佳，其脫色率、多糖回收率和雜質蛋白清除率分別為67.32%、85.49%和58.76%。許程劍等[59]采用單因素試驗確定為枸杞多糖脫色的最佳大孔樹脂型號與最佳脫色條件，結果顯示AB-8 大孔樹脂的脫色效果最好；最佳脫色條件為溫度60 ℃，料液比1∶7，脫色時間3 h。此外，DEAE-纖維素是當前最常用的脫色方法，通過離子交換填料不僅可達到脫色目的，而且能夠初步分離多糖。

（3）除脂肪。潘泰安等[60]、楊鑫[61]采用超臨界CO2萃取法，除去枸杞中油和蠟質，后再以水提法萃取枸杞多糖，使其含量在65%～90%，得率60%～78%，可溶性好，且有較強的抗氧化活性。當CO2處于其臨界溫度和臨界壓力以上時，兼有氣液兩種特性，且密度大、黏稠度小、擴散系數高，故萃取效果好，過程無有機溶劑殘留，高效，無污染。但該法所需設備復雜，提取范圍有限，難以放大到生產中。

3.2 膜分離

膜分離是一種廣泛應用的物理分離方法，可在分離純化的同時達到濃縮的效果，相較于傳統的旋蒸法，膜分離更加高效且能最大限度保證目標產物的活性。LIN等[62]與曹麗春等[63]將該法引入枸杞多糖的提取分離工藝之中，結果顯示酵母在代謝過程中消耗了大量單糖或寡糖，而多糖含量基本不變，可以提高多糖的純度。ZHANG等[64]采用了截留分子量為80 kDa、30 kDa、10 kDa、4 kDa的超濾膜，截留LBP提取液，并都得到了5個組分，并對其進行結構解析。姚瑞棋等[65]用超濾法處理LBP提取液，得到6種不同分子量的LBP樣品。張桂[66]采用了微濾結合超濾的方法分離枸杞多糖，并優化了操作壓力、操作時間及料液溫度等參數，以達到最佳膜通量，可使枸杞多糖的截留率達到90.4%。唐仕榮等[67]采用超濾方法對枸杞多糖進行分級后進行氧自由基清除能力分析，證明分子量在30～50 kDa的LBP抗氧化能力最強。李越鯤等[68]采用膜分離技術將枸杞多糖LBP分離成4種分子量范圍的多糖。

3.3 離子交換層析

離子交換色譜實現分離效果的基礎是目標物質分子表面所帶電荷的差異，即使不同物質之間所帶電荷差異非常微小，也能夠將其分開。離子交換色譜法中，根據基質的不同，可以將填料分為纖維素（Cellulose）、聚合物（Sephadex）或瓊脂糖（Sepharose）3種；根據功能基團的不同，離子交換填料可分為強陰（Q）、弱陰（DEAE、ANX）、強陽（S、SP）、弱陽（CM）。其中弱陰離子交換層析填料具有更好的選擇性，故目前在多糖分離方面，弱陰離子交換層析應用最廣。王岸娜等[69]采用離子交換法分離殼聚糖，分離條件：線性梯度洗脫；緩沖液為0.05 mol·L-1 pH值為5.3的乙酸-乙酸鈉緩沖液；洗脫液為0.2 mol·L-1 NaCl。陳永等[70]采用離子交換色譜法純化紅毛五加多糖，分離條件：DEAE- cellulose32離子交換柱（OH-型，2.6 cm×26 cm）；緩沖液為0.01 mol·L-1磷酸緩沖液（pH=6.0）；洗脫液為1.0 mol·L-1NaCl磷酸緩沖液（pH=6.0）；直線梯度洗脫；流速為 1.0 mL·min-1。所得多糖組分經凝膠層析進一步純化得多糖純品。何進等[71]采用DEAE-纖維素（OH-型）柱分離LBP，以水為流動相；以NaCl為洗脫液。級分經G-25柱純化，得到4組均一多糖。張倩等[72]采用DEAE-52（OH-型）柱分離LBP，以水為流動相；以NaCl為洗脫液，級分經葡聚糖凝膠G-50進一步純化后得到兩個均一組分。王婭[73]采用超濾與DEAE-纖維素相結合對枸杞粗多糖分離純化，并采用蒸餾水、各濃度NaCl為洗脫液，得到5種多糖組分。除了多糖的分離，周迅[74]采用離子交換層析，除去了LBP提取液中重金屬雜質，結果顯示其捕捉金屬離子效果頗佳。

3.4 分子排阻色譜

分子排阻色譜在枸杞多糖分離純化方面應用極廣。多數研究者將凝膠色譜常與離子交換色譜結合使用來分離枸杞多糖。常見的聯用順序一般是先采用DEAE離子交換層析柱對枸杞多糖分級，所得到的級分分別經凝膠色譜層析進一步層析。有些級分經凝膠色譜層析后，洗脫曲線已經為單一對稱的峰，則可被鑒定為均一多糖，有些級分經凝膠色譜層析后，洗脫曲線仍為2個或3個峰，則應由此進一步分離純化得到亞組分。本文統計了近些年關于柱色譜聯用法在枸杞多糖分離純化的應用情況，如表6所示。田庚元[75]將LBP經DEAE結合Sephadex G-100得到5種均一多糖。齊春會等[76]進一步將LBP1、LBP3、LBP4經Sephadex凝膠層析柱純化得到3種均一的糖綴合物及其糖鏈。黃琳娟等[77]進一步將LBP3、LBP4和LBP5分別經Sephadex凝膠層析柱純化，得到3種均一多糖。張晶等[78]將LBP經DEAE（OH-）纖維素分離得到4個組分；茍春林等[79]將LBP經DEAE-32纖維素分離、Sephacryl S-300葡聚糖凝膠純化，所得產物用以協助枸杞多糖指紋圖譜分析的建立。牛忻等[80]將LBP經DEAE結合超濾、凝膠色譜層析分離純化，得到5種均一多糖。

4 展望

當前市場上，枸杞多糖缺乏具有較強市場競爭力的高附加值產品，迄今尚無成熟的產品面世，在市場規?；?、產業集約化、標準化的進程上遠遜于如香菇多糖與黃芪多糖等植物多糖。其主要原因有以下兩點：質量控制標準的缺失、提取純化技術的不足。這使得枸杞相關產品開發科技含量低、研究科技成果轉化率低、難以形成產業鏈，這與當前龐大的枸杞產量與市場需求量不相匹配[86-88]。

作為藥食同源的特殊商品，枸杞營養價值高，藥理活性多樣且安全可靠，呈現出廣闊的應用和開發前景。應抓住時代發展的機遇，充分利用我國枸杞得天獨厚的區域生態和資源優勢，加快枸杞多糖基礎研究，提升我國枸杞資源綜合利用率。建立一個科學規范的研究與生產大環境，才能進一步加深枸杞多糖的開發與應用[89]。

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