山藥多糖研究進展
王洪新， 王遠(yuǎn)輝
(江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122)
Vol. 30 No.3
May 2011
摘要:山藥是藥食兼用植物，山藥多糖被認(rèn)為是山藥中重要的活性物質(zhì)。綜述山藥多糖的提取
分離工藝、純化方法，化學(xué)結(jié)構(gòu)分析和生理活性研究的現(xiàn)狀，為未來研究山藥多糖的新提取工藝，
探討構(gòu)效關(guān)系，作用機制提供參考。
關(guān)鍵詞:山藥多糖;研究進展
中圖分類號:TS 218 文獻標(biāo)識碼:A
Investigative Progress of Chinese Yam CRhizoma dioscorea) Polysaccharide
WANG Hong-xin , WANG Yuan-hui
CSchool of Food Science and Technology , Jiangnan University, Wuxi 214122 , China)
Abstract: Chinese yam CRhizoma Dioscorea) was widely used as food and medicinal plants , among
its composition, the polysaccharide CRDP) was considered an important active substances. This
manuscript reviewed the research progress of RDP extraction and separation, purification ,
chemical structure analysis and physiological activity. The results presented in this manuscript
may provided a novel clue for development of new extraction process , investigation of structureactivity
relationship and elucidation of mechanism.
Key words: Chinese yam CRhizoma Dioscorea) polysaccharide , investigative progress
山藥CRhizoma dioscorea) 是薯薪科薯苗屬植
物薯費C Dioscorea 0ρρosita Thunb. , Dioscorea
戶olystachya Turcz. )的根莖[汀，主產(chǎn)于河南、河北、
山東、山西等省，以河南焦作市(古懷慶府)所產(chǎn)"懷
山藥"最佳。傳統(tǒng)中醫(yī)認(rèn)為山藥具有補益強壯，補
脾養(yǎng)胃，生津益肺，補腎澀精，治療消渴功效[2J ?，F(xiàn)
代研究發(fā)現(xiàn)，山藥含有多糖、尿囊素、皂武、糖蛋白
等活性成分。山藥多糖是被公認(rèn)的重要活性成分
之一，國內(nèi)學(xué)者在山藥多糖提取分離純化、結(jié)構(gòu)鑒
定和生理活性研究等方面做了大量工作，而國外研
究報道較少。本文在查閱收集大量文獻基礎(chǔ)上，綜
收稿日期: 2010-05-12
述山藥多糖的研究進展，為未來研究提供參考。
1 提取與分離
1. 1 水浸提法
水浸提過程是溶質(zhì)從山藥內(nèi)部向水中進行擴
散的兩相間傳質(zhì)過程，可以看作是由水?dāng)U散進入山
藥顆粒，顆粒內(nèi)部有效成分被水潛解后向表面擴
散，以及溶質(zhì)由顆粒表面向水中擴散[3J 。浸提工
藝:原料去皮→粉碎(打漿)→脫脂→乙醇回流→水
浸提→離心分離→減壓濃縮→乙醇沉淀→脫蛋白
作者簡介:王洪新0964 一) ，男，江蘇徐州人，工學(xué)博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事食品功能因子研究。
Email:cnwhx1964@163.com
322 食品與生物技術(shù)學(xué)報第30 卷
→脫色→減壓干燥→粗多糖。部分研究的工藝中
元脫脂和乙醇回流;在脫蛋白時，有鹽酸法、三氯乙
酸法、膜蛋白酶法和Sevage 法供選擇，應(yīng)用最多的
是Sevage 法;脫色時，有活性炭法和H 2 O2 法兩種
常用方法。學(xué)者們對浸提過程進行優(yōu)化，主要考察
的參數(shù)是溫度、時間、料水比和浸提次數(shù)。各學(xué)者
研究的工藝優(yōu)化參數(shù)見表1 [4 飛比較發(fā)現(xiàn)原料為
懷山藥，提取溫度在60'C 左右，總的料水比在
1 : 30~40(g : mL) ，提取時間約為3 h 時粗多糖得
率較高。
1. 2 超聲輔助法
超聲輔助提取是在水浸提的同時施加超聲波
輔助。超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)、機械效應(yīng)、熱效應(yīng)
和其他次級效應(yīng)能在不改變多糖結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，縮
短提取時間，提高提取率問。李金忠等通過正交試
驗研究懷山藥超聲波輔助提取山藥多糖的試驗條
件，粗多糖得率20.27% ，最佳工藝:功率1 000 W ,
時間50 min ，溫度60 'C ， 料水比1 : 12. 5(g : m L)。
陳少青等就常規(guī)水提法和超聲波輔助提取法提取
紫山藥多糖的最佳工藝條件與影響因素進行篩選
與優(yōu)化，常規(guī)水提法的最佳工藝:溫度80'C 、時間
160 min 、加水量60 mL/g ，粗多糖得率5.65% ;超
聲輔助法的最佳工藝:功率1000W 、時間10 min 、
加水量35 mL/g ，粗多糖得率8.35% 。比較后發(fā)現(xiàn)
超聲輔助法節(jié)省時間，節(jié)約用水，提高得率。
表1 各學(xué)者得出的水提法優(yōu)化工藝參數(shù)
Tab.l Summary of the optimum parameters of the water extraction process
年份學(xué)者原料
溫度/
。C
2005 程林等干懷山藥室溫
2005 李義等干山藥100
2005 孟慶華等干懷山藥100
2006 劉秀河等干山藥60-64
2006 孫鋒等鮮山藥
2006 徐琴等干淮山藥
2008 李鳳等鐵棍山藥
2008 王美秋等鮮山藥
2008 李蘭等干懷山藥
2009 周垠輝等山藥飲片
2009 丁玲等山藥飲片
1. 3 微波輔助法
微波輔助是在水浸提的同時加入微波，利用不
同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)在微波場中吸收微波能力的差異，使
物質(zhì)中的某些區(qū)域或提取體系中的某些組分被選
擇性加熱，從而使被提取物從物質(zhì)或體系中分離，
該法溶劑用量少，提取率高，提取速度快回。許本
波等采用正交試驗優(yōu)化微波輔助提取山藥多糖工
藝，粗多糖得率10.52% ，最佳工藝z 功率為464 W 、
料水比1 20(g: mL)、溫度60 'C 、醇沉比4 1
(mL: g) 。王安良等利用響應(yīng)曲面圖及其等高線
圖得到的優(yōu)化微波提取山藥多糖的工藝參數(shù):功率
為546 W 、微波時間778 、溫度64.7 'C 、水提時間
2.3 h ，粗多糖得率2.60% 。與常規(guī)水提法相比，微
波輔助法效果較好。
1. 4 酶法
酶法提取是在水浸提山藥多糖時加入酶，適當(dāng)
50
80
85
100
60
60
100
時間/ 料水比/
次數(shù)
得率/
h (g: mL) %
3 1 : 8 2 6.40
3 1 : 15 3 2. 325
2 1 : 30 2 2.17
3.2-3.5 1 : 20 2 17.25
2.5 1 : 9 3 O. 2449
6 1 : 60 1. 36
1. 5 1 : 20 2 1. 40
3 1 : 15 2 2.32
3 1 : 10 3 17.18
2 1 : 20 1 5. 16
4 1 : 20 2.7748
的酶可以使細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)中的纖維素、半纖維
素、果膠質(zhì)等物質(zhì)降解，破壞細(xì)胞壁的致密構(gòu)造，減
小細(xì)胞壁、細(xì)胞間質(zhì)等對多糖從胞內(nèi)向提取介質(zhì)擴
散的傳質(zhì)阻力，從而有利于多糖的溶出口。]。各學(xué)者
研究得出酶法提取工藝的優(yōu)化參數(shù)見表2[lN6] ，從
表2 可發(fā)現(xiàn)常用酶有α- 淀粉酶、纖維素酶和堿性、
中性蛋白酶。山藥細(xì)胞壁和細(xì)胞間質(zhì)主要由纖維
素、半纖維素和果膠等物質(zhì)組成，纖維素酶能分解
纖維素和半纖維素破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞內(nèi)的多糖
更好的被釋放;山藥中淀粉使提取液秸度增大，影
響山藥多糖的擴散，淀粉酶能水解淀粉，降低提取
液蒙古度，提高多糖溶出率;山藥多糖主要與蛋白質(zhì)
結(jié)合在一起呈黠液質(zhì)形式存在，蛋白酶可對細(xì)胞結(jié)
構(gòu)產(chǎn)生破壞作用，可將與多糖結(jié)合的蛋白質(zhì)酶解，
使存在于細(xì)胞內(nèi)部的多糖釋放出來。比較后發(fā)現(xiàn)，
纖維素酶效果較好，酶解溫度應(yīng)控制在40~55 'C ,
第3 期王洪新等:山藥多糖研究進展323
pH 值應(yīng)根據(jù)酶的特性確定。
從文獻中發(fā)現(xiàn)酶法提取以果優(yōu)于其他方法，是
未來提取山藥多糖的首選方法，而各類酶的作用機
理不同，可在山藥多糖不同提取階段采用不同的
酶，最大限度的提高多糖榕出量。同時還發(fā)現(xiàn)各文
獻報道的同類提取方法得率差異較大，這與原料是
鮮料還是干料，粗多糖雜質(zhì)的含量，粗多糖測定方
法不同有很大關(guān)系，也嚴(yán)重影響了各組數(shù)據(jù)的可比
性。在未來改進山藥多糖提取方法的研究時，在相
同分析條件下，考察不同山藥品種，不同提取方法
的效果，提高數(shù)據(jù)可比性和可信度，為尋找最佳提
取工藝提供可靠依據(jù)。
表2 備學(xué)者得出的酶輔助法優(yōu)化工藝參數(shù)
Tab. 2 Summary of the optimum parameters of enzyme assistant process
年份學(xué)者酶
溫度/
℃
2008 張元等α-淀粉酶55
2008 費玉婷等纖維素酶55
2009 趙希等堿性蛋白酶45
2009 張衛(wèi)明等α-淀粉酶55
2009 毛磊等中性蛋白酶90
2009 劉小麗等中性蛋白酶50
2010 汪財生等纖維素酶40
2 純化與鑒定
研究中常用DEAE-52 纖維素柱層析、Sephadex
G-100 柱層析、Sephadex G-75 柱層析、葡聚糖
凝膠柱層析、高效液相層析、微晶纖維素柱層析、
DEAE-SepharoseCL-6B 柱層析和透析法等方法純
化山藥多糖，然后利用層析法鑒定純度， HPLC 測
定分子質(zhì)量， GC-MS 測定單糖摩爾比， IR 和NMR
分析其結(jié)構(gòu)。何書英等[17J 純化得山藥多糖RP ，相
對分子質(zhì)量81 000 ，摩爾比1 1. 24 : 6. 42 (巖藻
糖:丙三醇:赤薛醇) ，主要由帶有分枝的1 →4 連接
的毗喃糖昔骨架構(gòu)成，同時含有少量1 → 3 鍵型的
巖藻糖。Zhao 等問純化得白色粉末狀山藥多糖
RDPS-I ，相對分子質(zhì)量42 000 ，比旋光度+ 188.4。
(cO. 80 , H 2 0) ，特性粘度[碼= 16. 48 X 10-3 (mL/
g) ，摩爾比1 O. 37 : O. 11 (葡萄糖:甘露糖:半乳
糖) ，以α-D-(1→ 3)-Glcp 為主鏈，在6-0 位有αD
(1? 2)-Manp-?-D-1 )-Galp 支鏈。喬善義等純化得
到兩個均一多糖Sl 和S2 ，相對分子質(zhì)量分別為63
000 和7 400 ，它們均為〔α-D-Glc (1→ 4)- Jn 型葡聚
糖。聶凌鴻等[四]純化得淮山藥多糖DFPN- 1 ，比
旋光度+ 165. 50 。徐琴等[叫純化得淮山藥多糖
RDP ，具有伊糖昔鍵，組成為葡萄糖、D-甘露糖、b
半乳糖。蔡炯娜等純化得單一多糖DTA ，摩爾比為
1 : 26. 36( 果糖:葡萄糖)。顧林等[21- 22J 純化得到一
種中性和兩種酸性多糖，中性多糖比旋光度十
時間/ 酶質(zhì)量料水比/ 得率/
h
pH
分?jǐn)?shù)/% (g: mL) %
1. 0 5.5 0.8 1: 20 6. 792
3 7.0 0.2 L 20 8.10
1. 5 9.5 0.7 1: 10 1. 04
4 7.0 1: 20 3. 53
8.0 2 1: 40 0.476
0.66 8.0 2 L 40 5.46
2.6 5.0 O. 5 L 60 8.51
162.5 0 ，摩爾比0.56 : O. 44( 葡萄糖:甘露糖) ，有α
異構(gòu)體毗喃己糖環(huán)，歸屬為α-D-葡萄糖和α- D-甘露
糖;酸性多糖1 是由葡萄糖、半乳糖、甘露糖組成;
酸性多糖2 是由阿拉伯糖、木糖、阿卓糖、葡萄糖、
甘露糖組成。王剛[23J 等純化得兩個均一多糖Sl 和
S2 ，組成均為葡萄糖，相對分子質(zhì)量分別為62 000
和7 300 。從各學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)山藥多糖的種類較
多，分子質(zhì)量差異大，單糖組成多樣，糖昔鍵連接方
式多。這是由于山藥的品種繁多，山藥生長環(huán)境不
同，產(chǎn)生的山藥多糖也多種多樣，不同結(jié)構(gòu)組成的
功能活性及其作用機理將成為未來探討的方向。
3 生理活性
3. 1 促進腸胃功能
中醫(yī)認(rèn)為"脾虛"時消化系統(tǒng)功能處于紊亂狀
態(tài)，機體的細(xì)胞免疫和體液免疫狀態(tài)均有不同程度
的降低，以細(xì)胞免疫功能最為明顯，而且脾虛證機
體免疫功能的下降與胸腺和脾臟明顯相關(guān)。傅紫
琴等研究發(fā)現(xiàn)山藥粗多糖能抑制脾虛小鼠胃排空
及小腸推進，同時脾臟指數(shù)與胸腺指數(shù)均有增加，
促進小鼠腸胃功能恢復(fù)，初步推測調(diào)節(jié)免疫可能是
其作用機制之一。
3.2 保護肝臟
肝臟是人體重要的解毒器官，保肝護肝意義重
大。山藥粗多糖能降低小鼠血清中ALT 、AST 活
性和MDA 的含量，提高肝細(xì)胞中GSH 的含量及
324 食品與生物技術(shù)學(xué)報第30 卷
SOD 活性，具備保護肝臟作用。孫設(shè)宗等問陳培
技等，劉偉萍等均發(fā)現(xiàn)山藥粗多糖可減輕化學(xué)性肝
損傷所致炎性反應(yīng)，降低肝體指數(shù)，孫設(shè)宗還發(fā)現(xiàn)
與鏡離子聯(lián)合作用效果更佳。孫延鵬等發(fā)現(xiàn)山藥
粗多糖對BCG 和LPS 誘導(dǎo)的小鼠免疫性肝損傷有
保護作用。
3.3 降血糖
糖尿病由人的膜島素薩細(xì)胞合成和分甜、膜島
素的功能均下降或障礙引起。山藥多糖能促進膜
島素分泌，提高與膜島素相關(guān)酶的活性，從而降低
血糖。部紅利等[町、何云等推測山藥粗多糖的降血
糖機制可能與增加膜島素分泌、改善受損壞的膜島
廬細(xì)胞功能及清除過多自由基等有關(guān)。楊宏莉等發(fā)
現(xiàn)山藥粗多糖使大鼠血糖顯著性降低，提高己糖激
酶(HK) 、境E自酸脫氫酶(SDH) 及蘋果酸脫氫酶
(MDH) 活性，從而推測其機制可能是直接或間接
地提高了糖代謝或關(guān)鍵酶的酶活性。
3.4 抗衰老
抗衰老是當(dāng)今人類重點關(guān)注的課題，研究發(fā)現(xiàn)
山藥多糖能提高谷脫甘膚過氧化物酶、過氧化氫
酶、超氧化物歧化酶和腦Na+ /K+-ATP 酶的活性，
降低單膠氧化酶B 活性及過氧化脂質(zhì)和脂褐質(zhì)含
量;還可拮抗免疫器官組織的萎縮，使皮質(zhì)厚度增
加，皮質(zhì)細(xì)胞數(shù)增加，淋巴細(xì)胞數(shù)增加，達到抗衰老
的效果。詹彤等[叫從代謝角度證實了懷山藥粗多
糖的抗衰老作用與清除代謝過程中產(chǎn)生的自由基
有關(guān)。蔣艷玲等[27J 推測其抗衰老機制可能與興奮
免疫器官，增強免疫細(xì)胞功能有關(guān)。
3.5 抗突變
抗突變就是指通過某些化學(xué)或食品成分有效
降低細(xì)胞或生物體基因的突變[28J 。研究中常用化
學(xué)(如黃曲霉素Bl 、苯并由B[aJP ， 2-氨基藥等) ，生
物(如乙型肝炎病毒、愛潑斯坦巳爾癥彥病毒(EB
病毒)、乳頭狀瘤病毒(HPV) 等) ，物理(如紫外線、
x-射線、核輻射等)致突變物與山藥多糖同時作用
于細(xì)胞，觀察效果驗證其抗突變作用。闡建全等[叫
進行山藥多糖的體外抗突變試驗，發(fā)現(xiàn)抗突變作用
主要是通過抑制突變物對菌株的致突變作用而實
現(xiàn)的，但也不排除去突變作用。
3.6 抗腫瘤
活性多糖抗腫瘤的機理有兩種:一是細(xì)胞毒性
直接殺死癌細(xì)胞，二是生物免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)間接抑制
或殺死癌細(xì)胞[叫。趙國華等[31-32J 發(fā)現(xiàn)山藥多糖
RDPS-l 在體內(nèi)能顯著抑制荷瘤小鼠B16 黑色素瘤
和Lewis 肺癌，提高T 淋巴細(xì)胞增殖能力、NK 細(xì)
胞活性、脾臟細(xì)胞產(chǎn)生IL-2 的能力和腹腔巨噬細(xì)胞
產(chǎn)生TNF-α 的能力，推測山藥多糖通過增強機體免
疫功能實現(xiàn)抗腫瘤。并發(fā)現(xiàn)化學(xué)改性(低度竣甲基
化、低度甲基化和中度乙酷化)后抗腫瘤活性顯著
提高。
3.7 抗氧化
自由基(活性氧)對細(xì)胞膜上多價不飽和脂肪
酸的過氧化作用，生成脂質(zhì)過氧化物影響細(xì)胞膜結(jié)
構(gòu)與功能。山藥多糖能清除超氧自由基(0-2 ? )、起
自由基( ? OH) 和自由基(R ? )。何書英等[17J 發(fā)現(xiàn)
山藥多糖RP 能降低維生素C-NADPH 及Fe2+半
脫氨酸誘發(fā)的微粒體過氧化脂質(zhì)的含量，并清除自
由基。聶凌鴻等[時發(fā)現(xiàn)淮山藥多糖具有清除氧自
由基活性，粗多糖活性優(yōu)于純多糖。舒援等〔叫也發(fā)
現(xiàn)山藥粗多糖清除自由基能力較強。王麗霞等發(fā)
現(xiàn)山藥蛋白多糖對活性氧自由基(H 2 O2 、O2 .、
.OH) 具有良好的清除作用。苗明三[叫發(fā)現(xiàn)懷山
藥粗多糖能明顯提高血紅細(xì)胞中SOD 活力及血
CAT 活力，從而提高機體抗氧化活性。柳愛蓮等還
發(fā)現(xiàn)懷山藥粗多糖與牛血清蛋白相互作用，推測其
在蛋白質(zhì)表面形成絡(luò)合物，使蛋白質(zhì)免遭或減少自
由基的攻擊。
3.8 提高免疫力
免疫是重要的人體自身防御機制。很多文獻
報道山藥多糖在小鼠、大鼠和雞體內(nèi)進行的免疫試
驗，發(fā)現(xiàn)山藥多糖可明顯提高巨噬細(xì)胞， T 淋巴細(xì)
胞的增殖能力、NK 細(xì)胞活性、血清溶血素活性、血
清IgG 含量，具有非特異性免疫和特異性免疫功
能。苗明三[35J 發(fā)現(xiàn)懷山藥粗多糖明顯提高正常小
鼠外周血T 細(xì)胞百分比，促進淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化。趙國
華等問發(fā)現(xiàn)山藥多糖RDPS- 1 既具有非特異性免
疫功能又具有提高特異性細(xì)胞免疫和體液免疫功
能。Choi[37J 等在體外試驗中發(fā)現(xiàn)山藥蒙古多糖可增
強小鼠脾細(xì)胞對白血病細(xì)胞的細(xì)胞毒性，可誘導(dǎo)細(xì)
胞介導(dǎo)免疫反應(yīng)，并增加腹腔巨噬細(xì)胞活性。眾多
研究只是證實了山藥多糖具有提高免疫力的活性，
作用機理探討較少，是值得深入研究的課題。
4 結(jié)1;吾
山藥是衛(wèi)生部認(rèn)定的藥食兼用植物，具有極高
的營養(yǎng)價值與醫(yī)療保健作用。目前，山藥粗多糖研
究較多，山藥純多糖的提取分離、純化工藝、構(gòu)效關(guān)
系、生理活性、藥理作用和毒理試驗等仍需大量研
究。部分研究發(fā)現(xiàn)粗多糖比純多糖更具活
性。9. 24. 叫，日本學(xué)者傾向研究山藥多糖蛋白[38 叫，
第3 期王洪新等:山藥多糖研究進展325
多糖蛋白聚合物的制取工藝，結(jié)構(gòu)特性和生理活性
將會成為新的研究熱點。山藥種類繁多、種植廣
泛、原料豐富，現(xiàn)在的研究僅限于實驗室理論探討，
而規(guī)?；奶崛 ⒕?、純化工藝及其應(yīng)用開發(fā)等
都需要深入的研究和探討。
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