白芨多糖提取工艺的研究进展及其在食品中的应用

◎ 商 晋

（陕西中医药大学，陕西 咸阳 712046）

白芨为多年生草本植物，是温带地生兰科植物中最具有经济价值的类群之一，不仅具有较高的观赏价值，亦是我国常用的一种中药材，药用历史已有上千年。中药白芨是白芨的干燥块茎。研究证明，白芨属的几个种均具有药用价值，但目前我国药典收载的仅一种，即白芨[Bletilla striata (Thunb.) Reichb.f.]。发挥药效的主要成分为白芨胶质[1-3]。研究证实，白芨胶质主要成分为大分子杂多糖，由葡萄糖和甘露糖按照一定比例以β-糖苷键聚合而成，结构复杂，具有抑菌[4]、促进创面愈合[5]、抗肿瘤[6]、调节抗氧化能力、免疫调节[7]、止血[8]等生物学活性，作为一种廉价易得的天然高分子材料，在医药、化妆品领域有较广泛的应用。由于白芨多糖口服毒性较小[9]，对皮肤无刺激无变态反应[10]，因而在食品领域具有较大的应用潜力。本文从白芨粗多糖的提取工艺、精制工艺、白芨在食品中的应用3方面进行综述。

1 白芨粗多糖的提取工艺

1.1 水提-醇沉法

水提-醇沉法是多糖提取常用的方法，操作比较简单。首先将白芨饮片粉碎、过筛后，置50 ℃烘箱中干燥，加入蒸馏水搅拌均匀后放置过夜。次日加水并60 ℃水浴搅拌提取后，将滤液60 ℃下减压浓缩至黏稠，此时加入乙醇，静置过夜。过滤收集沉淀，并将沉淀溶于少量蒸馏水中即得白芨粗多糖。经测定，此法的白芨粗多糖提取率为34.70%[11]。

1.2 醇提法

白芨块茎粉碎，过筛，加入2倍质量体积的80%乙醇浸泡4 h，沥干乙醇后，加入原料质量的20倍去离子水进行提取，温度60 ℃，搅拌浸提4 h，过滤，滤液离心后取上清液，旋转蒸发浓缩至原体积的1/3，加入95%乙醇，4 ℃静置沉淀8 h，过滤、洗涤的白芨粗多糖。实验测定，本法得到的白芨多糖纯度为74.0%，远高于直接水提-醇沉工艺。但是，提取物中可能有残余溶剂，与水提-醇沉法相比，成本较高[12]。

1.3 逆流提取法

逆流提取法适合规模化的白芨多糖提取。单罐容量500 L，每批投料30 kg，因白芨多糖黏度较大，推动溶液流动需要较大能量，故水、能源的消耗较大。称取白芨粉，加一定体积的水，60 ℃水逆流提取。提取液过滤，取上清液，真空浓缩，加90%乙醇沉淀，经多次洗涤后真空干燥，得多糖粗品。通过对工艺参数的优化，在最优制备工艺即料液比1∶14、提取时间3 h、提取温度60 ℃下，通过此法制得的白芨多糖取得率可达90.5%。

在实验室研究中，逆流提取也可通过小型回流装置实现。称取一定量的白芨干粉，分别以蒸馏水、草酸为提取剂，一定温度下水浴回流4 h，抽提液离心取上清，70 ℃真空浓缩之后，加入3倍体积的95%乙醇，4 ℃静置过夜，抽滤收集沉淀，冷冻干燥，得粗多糖。从实验结果看，热水处理提取白芨粗多糖，多糖的提取率超过40%，纯度高于30%。用草酸溶液提取，尽管粗多糖提取率高于60%，但多糖含量却低于20%，这是由于酸对多糖有一定的分解作用[13-14]。

1.4 碱水提法

白芨多糖本身黏度较大，在碱性环境中黏度会进一步提高，因而此法应用并不多。具体操作方法为首先制备氢氧化钠溶液（pH=10）。称取白芨粉，加20倍量体积的氢氧化钠溶液，80 ℃浸提4 h。提取液滤过之后取上清，旋转蒸发浓缩至稠膏状，加95%乙醇沉淀，抽滤，55 ℃真空干燥，得粗多糖。此法制得的粗多糖中的多糖含量为70.2%[15]。

1.5 超声波法

超声波是一种高频率高能量的机械波，可造成植物细胞的破裂，超声波处理有利于细胞内成分的有效溶出，与传统浸提方法相比具有高效、简便等优点。近年来，利用超声波提取白芨多糖受到部分研究者的关注。通常先对白芨粉先进行脱脂处理。称取白芨粉末，石油醚（沸程60～90 ℃）脱脂后，于三角烧瓶中加蒸馏水适量搅拌均匀，进行超声提取（超声频率20 kHz）、离心上清液浓缩到黏稠状，冷却后加95%乙醇，边加边缓慢搅拌，使含醇量达80%，即析出大量白色絮状沉淀，4 ℃静置过夜，离心，将沉淀物加95%乙醇搅拌，静置，使之充分脱水，离心，挥干即得白芨粗多糖。研究发现，最佳制备工艺为超声时间50 min、超声温度60 ℃、超声波功率400 W、液固比（mL/g）50∶1，白芨多糖得率为（26.023±0.076）%[16-18]。

蔡锦源等[18]在前人研究基础上引入了微波工艺，对白芨多糖的超声提取工艺进行改良。称取一定量白芨粉末，脱脂脱色（石油醚脱脂为2倍体积回流提取2 h，脱色为2倍体积80%乙醇，常温浸泡3 h后干燥）后粉碎过筛。超声-微波协同提取（超声功率为50 W）后的溶液过滤，滤液经浓缩、醇沉（加4倍体积的95%乙醇）、离心（3 000 r/min，20 min）后，得粗多糖。此法制备的白芨多糖得率可达（6.98±0.19）%。超声-微波协同提取的相互作用方式研究表明，超声-微波协同提取优于各自的单独提取，具有优势互补、相互协同的作用。

1.6 酶解法

传统水提-醇沉法、碱水提法得到的白芨粗多糖往往色泽偏黄，而酶解法在有效提高得率、利于除杂的同时并不会引起多糖色泽以及天然产物化学结构的变化。韩丹等[15]利用纤维素酶提取白芨多糖，具体操作为称取纤维素酶并溶于少量水中，40 ℃活化。称取白芨粉末，加1倍体积水浸泡30 min，将浸泡好的白芨及活化好的酶同时倒入磷酸盐缓冲液（pH=5）中，50 ℃酶解。然后加20倍量体积水，在80 ℃下浸提，提取液经滤过、浓缩后，加95%乙醇沉淀，抽滤，真空干燥，得粗多糖。研究表明，此法制备的白芨粗多糖中多糖含量约为42.9%。为了进一步提高多糖的得率和纯度，吴威等[19]采用酸性蛋白酶、果胶酶和纤维素酶相继对白芨块茎中的天然成分进行酶解提取，发现与水提、醇提方法相比，水溶性成分提取率提高了。

2 白芨多糖的精制工艺

提取得到的白芨粗多糖制品纯度一般低于80%，色泽略黄并带有药味，作为添加剂或应用于医药材料往往需要进一步精制。精制的目的在于进一步去除多糖中的杂质——蛋白质。

2.1 三氯乙酸法（TCA法）

白芨粗多糖中加10%的三氯乙酸，将pH调至3.0，搅拌均匀后放置过夜，次日离心，取上清液透析，然后干燥。除蛋白前后白芨多糖的平均得率分别为（34.70±1.10）%、（28.20±0.50）%。此法除蛋白效果明显，多糖损失较少[11]。

2.2 Sevage法

Sevage法是常用的一种除去游离蛋白的方法，操作比较简单。白芨粗多糖溶液中加入Sevage试剂（氯仿-正丁醇=4∶1），剧烈震荡，离心，分取水层[20]，干燥，即得白芨多糖。此法容易造成多糖的损失，与糖结合紧密的糖蛋白很难用此法去除。

2.3 酶法精制

孔俊豪等[12]考察了中性蛋白酶、糜胰蛋白酶、Amano蛋白酶A、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶对白芨粗多糖的精制效果。基本水解条件设定为白芨粗多糖浓度2%，蛋白酶加入量5 mg/g底物，水解时间180 min，水解体系pH、水解温度依酶活发挥的最适条件进行调节。酶解完成后在水解液中加入3倍体积的95%乙醇，于4 ℃冰箱静置沉淀8 h，过滤，并用75%乙醇洗涤沉淀，沉淀干燥后测定发现，得到的白芨多糖纯度高达91.2%，5种酶中木瓜蛋白酶的精制效果最好。

2.4 碱液精制

白芨粗多糖制成溶液，经LSA-21柱分离，收集液用pH 8.5的碳酸铵除去钙离子，过滤后盐酸脱蛋白，再次过滤后加入0.5%的活性炭进行脱色。第3次过滤，滤液用4倍量的乙醇沉淀3次，真空干燥，研磨得白色松散状粉末。结果显示，此法精制后多糖含量提高到81.37%[21]。

3 白芨多糖在食品领域的应用

白芨毒性很小，作为一种天然成分应用于食品领域具有较高的安全性。白芨多糖具有较高的黏度，可作为食品配料或添加剂使用。陈宝和[22]在其专利中指出，白芨可用来酿酒，也可炖汤做药膳，香味独特，有较强的可食性。为了解决新鲜芒果贮藏和运输困难的问题，李晓璐等[23]利用白芨制备了复合保鲜液，涂于芒果表面，发现能有效延缓芒果的失重、转黄、腐烂，降低芒果呼吸强度，抑制可滴定酸、维生素C、可溶性总固形物含量的下降，保持果实的良好品质，延长果实的贮藏寿命。利用丹皮酚和白芨多糖制备成包合物用于葡萄的保鲜，能有效保持贮果的好果率和降低贮果的失重率，较大程度上维护贮果细胞中超氧物歧化酶的活性，并且白芨多糖包合物在贮果表面可形成保护性薄膜[24]。白芨多糖制成溶液可以作为樱桃番茄的涂膜保鲜剂。研究发现，白芨多糖涂膜能抑制番茄体内营养物质的消耗，降低失重率和呼吸强度，延缓果实的衰老过程[25]。白芨多糖为多羟基天然大分子，具有一定的极性，可以添加到油脂当中作为稳定剂。研究发现，应用于花椒油中，白芨多糖与精油微滴表面能够以范德华力的形式相互结合，在微滴表面形成良好的亲水胶体膜，防止微滴之间的聚合，从而增强体系的乳化能力和稳定性，并提高产品的表观稠度和口味的厚重感[26]。

4 结语

白芨多糖具有显著的生物活性、较好的生物相容性、较低的毒性，已广泛应用于医药领域。尽管对于白芨多糖应用的研究近年来逐渐得到重视，但仍然有亟待进行探索的问题，如白芨多糖的安全限量、白芨多糖结构的阐明、白芨挥发性成分的鉴别以及去除、白芨多糖作为食品辅料的应用，等等。作为一种具有应用潜力的多糖，值得更多科研工作者的关注，通过多角度的探索使其在食品领域发挥更大作用。

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