苦瓜多糖提取工艺及功能活性研究进展.pdf

62 I FOOD INDUSTRY I解读INTERPRETATION苦瓜多糖提取工艺及功能活性研究进展1.1.3微波辅助提取法以苦瓜为原材料，利用微波辅助提取法提取苦瓜多糖。高频微波作用会加速溶剂分子对样品基体的渗透，使待萃取成分快速溶剂化，萃取效率高，且待萃取物分子不会被破坏。影响微波辅助提取法提取苦瓜多糖的因素有料液比、微波提取时间、微波功率等。张伟丰等利用正交实验优化了提取工艺。研究发现，当液料比为、微波功率、提取时间分别是：50:1(mL/g)、60W、20min时，苦瓜多糖的提取率高达10.05%。1.1.4超声表面活性剂提取法超声波提取的原理是通过提高传质效率提升提取率。表面活性剂可以气液两相界面吸附，从而降低水的表面张力，故具有良好的增溶效果。研究发现，将超声波提取法与表面活性剂有机结合可以提高苦瓜多糖的提取效率。巢秦等以多糖提取率为指标，研究超声波辅助表面活性剂提取苦瓜多糖，研究发现，功率70%、9L吐温80提取苦瓜多糖效果良好。在提取过程中提取温度、溶液的pH、温度等因素在一定程度影响苦瓜多糖的结构，进而影响苦瓜多糖的生物活性。所以，在提取过程中尽可能选择温和的条件作为提取条件，可最大程度上保护苦瓜多糖的生物活性。苦瓜原产于印度，属于一年生葫芦科苦瓜属草本植物，广泛栽培于热带到温带地区，中国南北均普遍栽培。苦瓜是药食同源的植物。研究发现，苦瓜具有清热解毒、明目、抑菌、降低血糖和提升免疫力等功能特性。苦瓜中含有苦瓜多糖、苦瓜皂苷、生物碱等有生物活性的成分。随着“三高”等亚健康人群的增多，关于苦瓜多糖的研究也逐渐深入。本文主要基于近年来关于苦瓜多糖的提取、分离纯化及功能活性的研究成果，进行较为全面、系统的整理、分析、提炼，并结合食品行业未来的发展趋势展望苦瓜多糖的研究前景，以期为苦瓜多糖提取、纯化等深入研究做参考。1.苦瓜多糖的提取及分离纯化1.1苦瓜多糖的提取苦瓜多糖的提取方法多样，但是都有共同的前提预处理。苦瓜多糖提取工艺的预处理包括：清洗去瓤切片干燥粉碎过筛，得颗粒度适中的苦瓜粉。到目前为止，苦瓜多糖的提取方法主要有生物酶提取法、水提醇沉法、微波辅助提取法、超声表面活性剂提取法等。不同的提取方法会对苦瓜多糖的得率和品质产生影响。研究人员通过优化提取工艺参数，如提取温度、提取时间、溶剂浓度等，来提高苦瓜多糖的得率和纯度。1.1.1生物酶提取法酶活性的表达需要特定的温度、pH等温和的条件。生物酶提取法是比较温和的，酶的提取不仅耗能低，还高效。迟宗磊等研究发现，将新鲜苦瓜清洗干净，晾干并粉碎后过40-80目筛得苦瓜粉；苦瓜粉经木瓜蛋白酶、中性蛋白酶酶解，酶解液经浓缩、冷冻干燥得到可溶性多糖。杨税研究了用酶规模化提取苦瓜多糖的工艺，优化了酶的添加量、液料比等影响因素，苦瓜多糖的纯度达到94.6%，且提取率可以达到2.92%，比较接近新鲜苦瓜中碳水化合物的含量（2.6-3.5%）。1.1.2水提醇沉提取法苦瓜多糖提取工艺中最常见的一种方法是水提醇沉法，主要通过调解水与苦瓜的比例、提取时间及提取温度，从而确定苦瓜多糖的最优提取条件。然后，利用多糖的溶解性特点，选择多糖醇沉的乙醇体积分数，得粗多糖。影响苦瓜多糖提取率的因素有料液比、浸提时间和温度等。针对以上影响因素，李士杰利用正交试验优选出最佳的浸提和最佳醇沉体系，苦瓜多糖的浸出率最高可达3.58%；水提醇沉后，苦瓜粗多糖的提取率达3.12%。文 张瑜 王安杏 安徽职业技术学院I FOOD INDUSTRY I 63FOOD INDUSTRY I INTERPRETATION以上简单筛选了近年来关于苦瓜多糖的提取研究成果，在实际运用中，有时会采用多种方法联合使用，确保在不破坏苦瓜多糖生物活性的同时，最大限度获得最大提取率。1.2苦瓜多糖的分离纯化通过提取工艺得到粗苦瓜活性多糖。粗苦瓜活性多糖中还含有大量杂质，比如，无机盐、色素、蛋白质等，经分离纯化将这些杂质剔除才能得到纯度较高的苦瓜多糖。植物多糖是杂多糖，组成单元复杂且种类繁多，而且分子量较大，导致多糖的分离提纯比较困难。陈红漫等用Sephadex G-100柱层析研究苦瓜小分子多糖的纯化，多糖组分（MCP）纯化得率42.34%。严学迎等利用热水浸提法提取苦瓜中的多糖，然后经离子交换树脂DEAE-52分离纯化得到苦瓜多糖MCP-1和MCP-2，它们由7种相同的单糖构成，但是各个单糖的相对含量不同，MPC-1的分子质量是5.6210-4Da，MPC-2的分子质量是4.1310-4Da。庄培荣利用DEAE-cellulose DE52柱对苦瓜多糖进行分离，再用Sephadex G-75进行纯化，两者结合分离纯化苦瓜多糖，可得到纯度高达96%的苦瓜多糖。2.苦瓜多糖的功能活性苦瓜多糖的功能活性是近年来功能性食品领域的重点研究对象。苦瓜多糖具有多种生物活性，包括抗氧化、抗肿瘤、抗疲劳、降血糖等。这些功能活性与苦瓜多糖的化学结构和分子量密切相关。2.1降血糖作用苦瓜多糖可以通过多种方式对降低血糖水平产生积极影响。目前，研究发现了苦瓜多糖降血糖作用的几种可能机制：提高胰岛素敏感性、抑制糖的吸收、抑制糖原的分解、提高胰岛素分泌等。动物模型实验研究表明，苦瓜多糖可使高血糖患者的血糖浓度明显下降。杨税用小鼠糖尿病动物模型，研究苦瓜多糖提取物对糖尿病的治疗效果。试验结果显示，与对照组相比，经苦瓜多糖提取物治疗组的糖尿病小鼠血糖显著下降、胰岛素水平上升且抗糖指数显著升高。严学迎等进一步探究了苦瓜多糖降血糖的作用机理。研究发现，苦瓜多糖通过提高己糖酶、丙酮酸激酶的活力增机体消耗葡萄糖的量，从而达到降血糖的效果。2.2抗氧化作用自由基是一种具有高度活性的分子，当其在体内累积过多时，会引起细胞损伤、炎症反应和氧化应激等不良影响。某些多糖可以有效清除自由基，对抗由自由基引起的氧化应激。研究发现，苦瓜多糖不仅可以有效清除氧自由基，还可以减少丙二醛(脂质过氧化产物)的生成量以及增加超氧化物歧化酶等的活性，抗氧化作用显著。周锐等分离纯化了苦瓜多糖并64 I FOOD INDUSTRY I解读INTERPRETATION研究了其抗氧化活性，结果表明，经纯化的苦瓜多糖对自由基（超氧阴离子）的清除率达82%，抗氧化作用显著。张伟丰等研究证实，苦瓜多糖具有较强的清除自由基能力。比如，羟基自由基，而且多糖浓度与自由基清除能力呈正相关。2.3抑菌作用苦瓜多糖可以通过多种机制抑制细菌的生长和繁殖，从而发挥抑菌作用。张文波等研究了苦瓜多糖对于大肠杆茵、米曲霉腐败菌的抑菌效果。研究发现，在一定浓度范围内，多糖提取物浓度越高抑菌效果越好。2.4提升免疫力作用研究发现，苦瓜多糖提取物有利于细胞增殖，能增强巨噬细胞的吞噬能力，提高机体免疫功能。阿尔祖古丽阿卜力米提等研究发现，小鼠腹腔巨噬细胞随着苦瓜多糖浓度的增加，细胞增殖指数呈倍数增长，显著提升吞噬细胞的吞噬活性，提高机体免疫功能。罗天池等研究发现，苦瓜多糖可以通过修复被右旋糖酐硫酸钠损伤的结肠组织、抑制右旋糖酐硫酸钠诱导的炎症因子，从而改善免疫系统紊乱，缓解小鼠的结肠炎。2.5抗肿瘤作用研究发现，多糖有抑制癌细胞转移功能。赵瑞超等研究了经树脂纯化的苦瓜多糖的细胞增殖抑制，发现纯化后的苦瓜多糖对人乳腺癌细胞MCF-7的最大抑制率可达46.5%。袁华等进一步研究发现，增加苦瓜多糖的添加剂量时，人乳癌症MDA-MB-231细胞的增值率及迁移能力下降，凋亡率及凋亡小体数量升高，证明苦瓜多糖提取物可以通过调控细胞周期、凋亡、迁移，侵袭相关蛋白及基因表达，调控人乳腺癌MDA-MB-231细胞的增值和凋亡等生物学行为，达到抗肿瘤的效果。徐君懿等研究发现，在一定范围内，苦瓜多糖浓度的增加与人食管癌EC-109细胞的生长抑制呈相关性，浓度越大抑制效果越好。2.6减肥作用研究表明，脂肪量的增加是导致肥胖的主要原因，脂肪细胞的增生、肥大会导致脂肪组织功能障碍，胰脂肪酶活性可以调控脂肪的存储。脂肪酶的活性被抑制，则可抑制机体内脂肪组织的增生和肥大，从而达到控制体脂率的效果。安欢等研究了苦瓜多糖对脂肪酶活性的影响。研究发现，当苦瓜多糖浓度、pH值、反应温度分别为：30mg/mL、7.5、37时，胰脂肪酶的抑制率达到最佳值51.24%。胰脂肪酶活性被抑制可以有效抑制酶促反应速率，从而抑制脂肪的存储，间接控制体脂率。作为药食两用的植物，苦瓜有被开发成具有减肥功效的功能性食品或药品的潜在价值。2.7抗疲劳作用在某个特定的环境中，当机体的机能不能维持预定的运动强度时会感觉疲劳。研究发现，清除自由基可以解除自由基对机体的氧化损失，提升机体的抗氧化能力，由高强度运动诱发的疲劳可以得到有效延缓和预防。于志江通过模拟动物模型研究了苦瓜多糖对小鼠抗疲劳的影响。研究发现，苦瓜多糖提取物可以提高机体糖原水平，减少运动后机体内乳酸和尿素氮的量，减轻由高强度运动引起的自由基氧化损失，有利于延缓机体疲劳和机体功能恢复。3.结语与展望苦瓜多糖的多种功能活性赋予了苦瓜丰富的用途。未来，在食品工业中，苦瓜多糖可以作为功能性食品添加剂，用于增强食品的营养价值和保健功效。在医药领域，苦瓜多糖可以作为药物原料，开发治疗炎症、肿瘤等疾病的药物。目前，关于苦瓜多糖提取、分离纯化及功能活性的研究颇多。但是，苦瓜多糖以杂多糖居多，目前关于多糖的分子结构、特性的研究还有待深入。另外，苦瓜多糖具有降血糖、抗氧化、抑菌、提升免疫力、减肥、抗肿瘤及抗疲劳等作用，但具体的作用机制还需要进一步研究和证实。下一步，研究人员可以通过体外实验和动物实验，探索苦瓜多糖的功能机制和药理学特性，为其在食品和药物领域的应用提供科学依据。基金项目：1.全国食品产业职业教育指导委员会课题（SHK2022002）2.2022年度省级高校科学研究项目（2022AH052061）3.安徽省2023年省级质量工程项目（2022cxtd076）作者简介：张瑜，女，汉族，安徽人，硕士研究生，助教；研究方向：植物源功能性食品研发与教学。