枸杞多糖提取、生物活性及在饮料中的应用研究进展.pdf

饮 料 工 业2024，Vol.27，No.1综述摘要：枸杞是药食同源植物，富含多种活性成分。枸杞多糖是枸杞主要活性成分，具有抗氧化、抗炎、抗菌等功效，在食品饮料、保健医药等领域有着广阔的应用前景。本文综述了枸杞多糖提取工艺及生物活性的研究进展，重点探讨了枸杞多糖在食品饮料领域的应用潜力，并展望了今后的发展趋势。关键词：枸杞；多糖；提取工艺；生物活性Research Progress on Extraction，Biological Activity and Application of Chinese wolfberryPolysaccharides in BeverageLI Guan-jie1MIAO Qiao-wei1WANG Xiao-li1LIU Jun-hai2*（1 School of Chemistry and Environmental Science，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723001，China；2 Key Laboratory of Fundamentals and Applications of Catalysis，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723001，China）Abstract:Chinese wolfberry（Lycium barbarum）is a medicinal and edible plant，riching in a variety of activeingredients.Polysaccharide is one of the main active components of Lycium barbarum.It shows antioxidant，anti-inflammatory，antibacterial and otheractivities，so it has broad application in the field of food.The paper introducedthe research progress of the extraction process of Lycium barbarum polysaccharide，summarized its activities，applicationand future development trend.Key words:Chinese wolfberry；polysaccharide；extraction process；biological activity中图分类号：TS202.1文献标志码：A文章编号：1007-7871（2024）01-0076-04收稿日期：2023-05-09项目基金：陕西省重点研发计划项目（2023-YBSF-017）；秦巴生物资源与生态环境国家重点实验室（培育）“市校共建”科研专项（SXC-2110）作者简介：李冠杰（2005），男，本科，研究方向为天然产物提取与深加工。E-mail：通讯作者：刘军海（1972），男，副教授，硕士，研究方向为天然产物提取与深加工。E-mail：枸杞属茄科落叶灌木，具有很高的经济价值与营养价值。我国主要有宁夏、河北、内蒙古、新疆四大枸杞产区。枸杞是传统中药材，是“药食同源”的代表，富含多种活性成分。研究发现，枸杞多糖（LBP）不仅具有抑制酪氨酸酶活性的功效1，也具有很强的抗氧化活性2、抗疲劳功效3、抗炎症活性4以及抑菌作用5等，这些生物活性使枸杞在食品饮料、保健医药等领域有着广阔的应用前景。本文对枸杞多糖的提取工艺和生物活性进行了综述，探讨了其在食品饮料领域的应用前景，并展望了今后的发展趋势，旨在为枸杞多糖及生物活性的进一步开发及应用提供参考。1 1枸杞多糖的提取枸杞多糖的提取目前枸杞多糖的提取工艺主要有热水浸提法、碱液提取法、超声波辅助提取法、酶解提取法等。枸杞多糖提取、生物活性及在饮料中的应用研究进展李冠杰，苗侨伟1，王晓丽1，刘军海2*（1 陕西理工大学，化学与环境科学学院，陕西汉中723000；2 陕西理工大学，陕西省催化基础与应用重点实验室，陕西汉中723000）762024，Vol.27，No.1饮 料 工 业综述1.1热水浸提法热水浸提提取多糖是传统方法，其原理是借助于热力作用使细胞发生质壁分离，水渗入细胞壁和细胞质中并溶解液泡中的物质使其穿过细胞壁扩散到外部溶剂中。热水浸提法的特点是提取成本低，安全性高，但消耗时间很长，提取效率也低。热水浸提法提取多糖是近年来的研究热点，相关的研究报道很多。热水浸提法提取枸杞多糖时，提取温度、提取时间、料液比等因素都会影响多糖的提取率。提取过程需要耗费较长的时间，可能会对多糖的化学结构有影响，进而影响枸杞多糖的活性6。热水浸提多糖之后，还需乙醇沉淀，可得到固体多糖，一般称为水提醇沉法。增加水溶醇沉的次数，并选用高活性蛋白质水解酶将提取液中的蛋白质水解，可很好地提高产品纯度7。采用酶法辅助热水浸提8、超声辅助热水浸提9、微波辅助热水浸提等多种技术联用，可弥补热水浸提法中存在的诸多不足。1.2超声波提取法超声波提取法是指运用超声波的空化效应、机械效应和热效应等，促进细胞内有效化学物质的释放、扩散和溶解，从而显著提高提取效率。优点是提取效率高，耗时少，提取温度低等。超声波主要打破了枸杞细胞壁果胶多糖网络结构，尤其是螯合性果胶网络结构，使多糖游离出来10。与传统的热水浸提法进行比较，超声波辅助浸提法提取红枸杞多糖，可大幅度缩短提取时间，降低能量消耗，提高多糖提取率，操作简单11。随着研究工作的不断深入，研究人员发现将超声波提取技术与其他技术联用，可以优化超声法提取多糖的提取率。如超声可以与微波协同使用，效果较热水浸法和单一处理要高，可进一步缩短提取时间，提高提取率12。也可采用表面活性剂协同超声提取13等。超声波提取法是比较成熟的技术，在工业上采用较多，今后的研究应更多关注与其他技术的联用，以进一步拓展其在工业上的应用。1.3微波辅助提取法微波提取法是在微波反应器中通过溶剂从样品中提取各种化学成分的技术，其特点是设备简单、萃取效率高、节省时间、污染小等。微波辅助提取法提取枸杞多糖近几年的研究不多，一般来说，将微波辅助提取与其他技术联用，可取得较好的效果。如庞亚茹等14提取枸杞多糖的最佳提取工艺为：温度为 85、时间 45min、功率 200W，料液比 1 20（g/mL）。微波与超声协同使用，极大地提高了提取效率。邢炎华等15对 1 1 配伍的黄芪枸杞子中总多糖的工艺进行研究，发现与传统水煎煮相比，微波辅助提取优势为提取温度低、提取效率高，可大大降低生产成本，提高生产效率。微波提取法有着一定的局限性，因为微波加热升温很快，可能会局部温度过高，使得热敏性物质化学结构遭到破坏，变性或失活，因此，微波辅助提取法可用于热稳定性物质的提取。同时，微波提取的设备成本很高，不利于工业上大量提取。1.4酶解提取法酶解提取是通过酶对细胞壁的破坏作用，使细胞内多糖成分有效释放。其特点是反应条件温和、提取效率高、成本低、环保等。为优化酶解法提取多糖的提取率，可以采用响应面法优化酶解提取、超声波-酶解提取等方法。酶解提取法由于酶的活性还会受温度、浓度、pH 等因素影响，会一定程度上影响提取多糖的提取率。梅丽等16采用果胶酶辅助提取海西黑枸杞多糖，工艺高效、简单，且提取得到的多糖具有较好的体外抗氧化活性。李晶等17研究发现，黑果枸杞粗多糖得率为酶法超声辅助法热水浸提法。经 UPLC-MS/MS 分析酶法提取阿拉伯糖较多，超声辅助法提取出葡萄糖较多，而热水浸提法能提取出少量蔗糖，热水浸提法提取出的糖类组分多于酶提取法和超声辅助提取法。罗志锋等18优化了超高压辅助复合酶提取枸杞多糖工艺，获得的枸杞多糖可显著抑制LPS 诱导 RAW264.7 细胞上清液中 NO、TNF-、IL-1 和IL-6 含量，具有较好的抗炎效果。唐坤等19采用胶体磨复合酶法提取香菇多糖，提取效率较单一方法都有着明显提升。1.5碱液提取法碱液提取法是在碱性的条件下，溶剂能溶解酸性多糖。采用碱液提取法提取枸杞多糖的相关报道不多。胡仲秋等20采用碱液提取法，得到最佳提取工艺为，料液比为1 70，浸提液 pH 值为 10，提取温度 65，浸提时间3.5h，提取率为 7.46%，较热水浸提法高，表明碱液提取工艺优于传统水提工艺。由于碱液提取容易使多糖的糖苷键断裂，破坏多糖的结构，因此需用其他提取方法进行优化，可以采用超声辅助碱液提取、微波辅助碱液提取等方法。由于碱液的浓度不好控制，因此，难以进行多糖的提取。2 2枸杞多糖枸杞多糖的的生物活性生物活性及在饮料中的应用及在饮料中的应用2.1抗氧化性大部分氧化损伤是由于自由基攻击机体细胞和组织所造成的，因此氧化是导致衰老、心脑血管等多种疾病的主要原因。抗氧化物质就是可以清除或抑制自由基的物质，提供减少自由基对细胞、组织的攻击，来提高抗氧化能力。枸杞多糖对 DPPH 自由基、羟自由基和超氧阴离子自由基都有着清除抑制作用，其对 DPPH 和 OH 的抑制清除能力为 DPPH 自由基羟基自由基21。贾庆超等22以枸杞和77饮 料 工 业2024，Vol.27，No.1综述鸡枞菌为主要原料制备枸杞鸡枞菌复合饮料，研究表明，枸杞鸡枞菌 DPPH 自由基最大清除率为 89.9%，表明该复合饮料具有一定的抗氧化能力。邢紫娟23制备了保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌组合发酵枸杞饮料，分析了发酵过程中理化指标的变化趋势及风味物质成分，验证了其抗氧化能力。发现枸杞发酵饮料对羟基自由基、超氧自由基、还原力、DPPH 自由基具有一定的清除能力。朱梅琴等24以武威市民勤县特产红枣、黑枸杞和人参果为主要原料，研制一种复合果汁饮料。抗氧化性实验表明复合饮料对 DPPH 自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基的清除率分别达到 56.19%、43.87%和 62.42%。制得的复合饮料口感细腻、香气协调、品质稳定。枸杞多糖具有良好的抗氧化能力，近年来，枸杞多糖用于饮料工业的研究报道很多，很多研究已经工业化生产，今后的研究重点应是纯化枸杞多糖，因为纯化的枸杞多糖具有更好的生物活性，在食品饮料领域具有更为广泛的应用。2.2抗炎炎症是抵御有害物质入侵的一种防御机制，让受到损害的组织得以修复和愈合。当细胞因子由于某种原因过量生成，并激活大量的免疫细胞，会在短期内引起广泛的炎症反应，而炎症也可能会为人体带来一系列的损伤，严重的甚至危及生命。张金兰等25采用鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamno-sus）LGG 对枸杞果汁进行发酵，评估发酵对枸杞果汁体外抗氧化、抗炎活性的影响。乳酸菌发酵提升了枸杞果汁抗氧化活性和抗炎活性，其有望成为具有商业价值的健康饮料。多糖具有良好的抗炎活性，但有关的研究报道不多。目前在食品饮料领域，仍以食品方面的应用为主，如马琴26研制了针对胃黏膜损伤具备保护作用的新型枸杞功能性调和油，可有效改善胃黏膜损伤宏观表征，下调相关细胞因子、炎性因子水平，维持氧化还原稳态，在一定程度上降低了乙醇致胃黏膜溃疡指数。今后应该加大枸杞多糖在饮料领域的研究，不断拓展应用空间。2.3抑菌微生物感染会诱导许多疾病，其中有一些会危及生命。枸杞多糖对铜绿假单胞菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌等都有着抑制作用。黄宁馨27以建始县种植的湖北杂交枸杞为研究对象，发现复合乳酸菌发酵也显著提高了枸杞汁的抗氧化活性和抑菌性能，增加了产品的贮藏稳定性。臧凯28采用冬凌草复配其他物质进行保健饮料的配制，如用冬凌草、菊花、甘草配制，用冬凌草、牛磺酸、枸杞多糖、黄芪多糖、甘草复配，进行保健饮料的配制，饮料对 DPPH 和羟基自由基有较好的清除率，有清除超氧阴离子的能力。制得的饮料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有抑菌作用，且对金黄色葡萄球菌的抑菌作用大于对大肠杆菌的抑制作用。郭巍29以山楂、枸杞为研究对象，采用复合乳酸菌发酵法，制备一种富含活性乳酸菌及乳酸菌胞外多糖的果汁饮料，通过动物实验确定该产品具有较好的调节肠道菌群、增强免疫力和抑制结肠癌细胞生长的作用。2.4抗疲劳及抗衰老疲劳是一种主观不适感觉，但客观上会在同等条件下，失去其完成原来所从事的正常活动或工作能力。用眼过度、缺乏运动、睡眠问题等都是疲劳所带来的。衰老是指随着年龄增长，机体逐渐出现的退行性变化。卓长清等30以枸杞、刺五加提取液为原料，研制枸杞刺五加运动饮料，有助于增长小鼠运动时间，提高其体内肝糖原与肌糖原含量，同时减少乳酸生成，具有较好的抗疲劳作用。韩晓虎等31研究发现，猴头菇枸杞复合饮料可以有效降低静息心率，有效降低血液中血乳酸和肌酸激酶含量，高剂量效果更佳。能够有效减少受试人员的疲劳感，有助于运动疲劳的恢复。研究表明，枸杞多糖具有抗衰老作用，并表明酵母发酵法提取的枸杞多糖比传统的热水浸提法效果更为明显。张钱伟32以毛酸浆和枸杞为主要原料，发现毛酸浆枸杞液体营养饮料具有抗疲劳的功效，可以作为健康的运动饮料推广。3 3结论结论枸杞多糖含有多种活性成分，具有抗氧化、抑菌及抗炎等多种生物活性，在食品饮料领域有着很大的应用潜力。目前，枸杞多糖的应用仍以实验研究为主，工业化应用于食品饮料中的研究报道还不是很多，未形成成熟的加工生产。目前，枸杞的精深加工仍以活性成分的提取以及在食品、饮料、保健品等领域的研发为主。在提取工艺方面，常用的酶解法、微波法、超声波法均有各自的优缺点。而枸杞多糖的生物活性与提取方法有着一定的关联，提取方法的不同会使枸杞多糖的组成存在一定的差异，并对枸杞多糖的化学结构和生物活性产生影响。今后的研究中，如何优化提取工艺条件，增加提取率、不破坏成分、降低成本有着重要的研究意义。采用两种提取工艺协同提取，如超声辅助酶解提取要比采用单一提取工艺具有更好的效果，这将是今后的研发方向之一。在食品饮料领域，多糖的应用已经很多，但枸杞多糖的应用还不是很多，且主要集中在抗氧化性及其应用方面。随着研究工作的不断深入，以及人们对绿色健康食品饮料需求的不断提升，枸杞的深加工技术将不断进步，枸杞多糖的提取、分离、纯化、质量标准的制定，以及临床782024，Vol.27，No.1饮 料 工 业综述功效测试等，将成为未来的重点研究内容，这些研究将推动枸杞多糖在食品饮料领域更广泛的应用。参考文献：1刘艺，郭俞辰，蔡林军，等.枸杞多糖面膜的制备与性能评价J.日用化学工业，2018，48（11）：637-642.2杜丁.黑果枸杞多糖的分离纯化及抗氧化活性研究D.西安：陕西科技大学，2017.3周秀蓉.不同方法提取枸杞多糖的化学性质及其对运动疲劳的影响J.基因组学与应用生物学，2019，38（11）：5352-5356.4乔西凤，马丛伟，张颖，等.枸杞多糖的分离纯化及其体外抗增殖和抗炎活性分析J.现代食品科技，2023，39（2）：125-134.5史蓉，周丽，曾文锦，等.酒泉枸杞中枸杞多糖对肠道致病菌抑制作用的研究J.甘肃科技，2018，34（10）：46-48.6王丽娟，李慧，李宏漫，等.枸杞多糖提取工艺条件的优化J.沈阳师范大学学报（自然科学版），2022，40（1）：59-63.7麻淑珍，马正创.柴达木枸杞多糖产业化生产工艺技术研究J.青海科技，2021，28（5）：87-89.8唐健波，吕都，彭梅，等.酶法辅助热水浸提刺梨多糖工艺优化及其抗肿瘤活性研究J.食品工业科技，2021，42（18）：98-105.9胡玲玲，乌雪燕.枸杞多糖的水提醇沉法工艺优化J.贵州农业科学，2021，49（7）：128-133.10郭佳.超声波辅助提取对枸杞细胞壁多糖解聚规律的研究D.银川：宁夏大学，2022.11王菲，张艳珍.超声波辅助提取红枸杞多糖的工艺研究J.青海农林科技，2018，112（4）：82-85.12李湘利，刘静，邓英立，等.超声-微波协同提取鸡枞菌多糖的工艺优化及抗氧化性J.食品科技，2022，47（1）：184-189.13周语桐，杨英，李卫华，等.表面活性剂增强超声法提取污泥胞外聚合物J.湖北理工学院学报，2023，39（1）：55-59.14庞亚茹，朱风涛，吴茂玉，等.微波辅助提取枸杞多糖工艺条件优化J.食品研究与开发，2016，37（11）：50-53.15邢炎华，陈玉凤，杨敏，等.微波辅助提取黄芪枸杞子中总多糖的工艺研究J.陕西农业科学，2021，67（9）：65-68.16梅丽，舒远，傅小红，等.海西黑枸杞多糖酶法提取工艺研究及其体外抗氧化性分析J.西昌学院学报（自然科学版），2021，35（2）：15-22.17李晶，王远，罗瑞峰，等.不同提取工艺对黑果枸杞糖类物质的影响J.食品科技，2021，46（9）：175-182.18罗志锋，陆思名，黎攀，等.遗传算法优化超高压辅助复合酶提取枸杞多糖工艺及其抗炎活性研究J.粮食与油脂，2021，34（1）：114-122.19唐坤，龙欢，尚校兰.胶体磨复合酶法浸提香菇多糖的工艺优化J.食品工业，2023，44（3）：86-90.20胡仲秋，刘建党，王保玲.枸杞多糖的碱液提取工艺研究J.西北农林科技大学学报（自然科学版），2008（10）：173-178.21胡佳坤.蒙古黑果枸杞果实多糖的分离工艺、抗氧化活性及其益生元应用D.西安：西北农林科技大学，2021.22贾庆超，梁艳美.模糊数学评价结合响应面法优化枸杞鸡枞菌复合饮料配方J.中国酿造，2021，40（4）：115-121.23邢紫娟.枸杞发酵饮料的制备工艺与其抗氧化性研究D.天津：天津科技大学，2018.24朱梅琴，郭鹏，任学花，等.响应面法优化红枣黑枸杞人参果复合饮料的研制J.食品科技，2021，46（4）：87-95.25张金兰，魏巍，杨云，等.乳酸菌发酵对枸杞果汁体外抗氧化和抗炎活性的影响J.中国酿造，2023，42（2）：76-82.26马琴.枸杞功能性调和油研制及其胃黏膜保护作用研究D.银川：宁夏大学，2022.27黄宁馨.复合乳酸菌发酵枸杞汁的工艺优化及其营养品质变化研究D.武汉：华中农业大学，2021.28臧凯.冬凌草系列保健饮料的制备及其功能性设计D.郑州：郑州大学，2019.29郭巍.山楂枸杞乳酸菌发酵饮料的研制及其功能特性的研究D.哈尔滨：东北农业大学，202230卓长清，赵欣，栾朝霞.枸杞刺五加运动饮料研制及抗疲劳作用研究J.中国食品添加剂，2019，30（12）：131-13631韩晓虎，孙振和，黄嘉欣.猴头菇枸杞复合饮料研制及其运动抗疲劳作用分析J.中国食用菌，2020，39（9）：223-225，22932张钱伟.毛酸浆枸杞液体营养饮料研制及其对运动抗疲劳作用的研究J.食品研究与开发，2020，41（9）：161-165.79