高磊 張帆 王毅飛 葉景潤 王致鵬 馬巖 陳偉
摘要 銀耳多糖成為新近研究熱點領(lǐng)域之一,其具有獨特的生物學(xué)活性,市場應(yīng)用前景廣闊。伴隨著市場需求的日益增加,國內(nèi)醫(yī)療健康、膳食添加、天然化妝品行業(yè)的興起,其制備工藝及功能研究需要進一步深度發(fā)展,形成產(chǎn)業(yè)化體系。通過總結(jié)和比較近幾年關(guān)于銀耳多糖的相關(guān)研究,概括了銀耳多糖的重要生物學(xué)功能、銀耳的選材、不同種類的提取和純化方法以及應(yīng)用和產(chǎn)品開發(fā)的進展,重點指出對銀耳選材研究的重要性,為銀耳多糖深度研究提供一定的理論基礎(chǔ),逐步構(gòu)建并完善產(chǎn)業(yè)化體系,促進其制備工藝和功能應(yīng)用的開發(fā)。
關(guān)鍵詞 銀耳多糖;功能特性;選材;提取純化;應(yīng)用開發(fā)
中圖分類號 Q539文獻標識碼 A文章編號 0517-6611(2020)24-0013-04
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2020.24.004
開放科學(xué)(資源服務(wù))標識碼(OSID):
Research Advances of Tremella fuciformis Polysaccharides
GAO Lei, ZHANG Fan, WANG Yifeiet al
(College of Marine Science and Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao,Shandong 266237)
Abstract Tremella fuciformis polysaccharide has become one of the hot research fields recently. It has unique biological activity and has a broad market application prospect. With the increasing market demand and the rise of domestic medical and health care, dietary supplement and natural cosmetics industries, the research on its preparation process and function needs to be further developed to form an industrialization system. By summarizing and comparing the relevant research on Tremella fuciformis polysaccharides in recent years, the function of Tremella fuciformis polysaccharides, material selection, different kinds of extraction and purification methods, and their further application were summarized, the importance of the research on the material selection was pointed out,which provided certain theoretical basis for the indepth study of Tremella fuciformis polysaccharides, gradually constructed and improved the industrialization system, and promoted the development of its preparation process and functional application.
Key words Tremella fuciformis polysaccharides;Functional characteristics;Material selection;Extraction and purification;Application and development
銀耳(Tremella fuciformis Berk.)又稱白木耳、雪耳、銀耳子,具有滋陰潤肺、養(yǎng)胃生津的功效,對于治療肺熱咳嗽、胃炎、面部面斑、癌癥腫瘤等病癥均有作用,大部分的生物活性均與銀耳多糖相關(guān),是我國傳統(tǒng)的真菌食藥[1]。銀耳多糖(Tremella fuciformis polysaccharides,TFPS)具有調(diào)節(jié)免疫、降血糖、降血脂、抗輻射、抗腫瘤、抗衰老、抗氧化等作用。目前,銀耳多糖的提取純化工藝日漸成熟,但未形成工業(yè)化,提取效率及產(chǎn)品純度較低,存在一系列問題,產(chǎn)業(yè)化體系尚待完善。然而,銀耳多糖存在廣闊的研究空間,可以廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、美容等各個領(lǐng)域,具有巨大的市場價值。不過目前相關(guān)功能研究不深,應(yīng)用開發(fā)較少,市場產(chǎn)品不足,需要進一步開發(fā)其潛在價值?,F(xiàn)對銀耳多糖的相關(guān)研究進展進行了綜述。
1 銀耳多糖的功能
1.1 調(diào)節(jié)免疫作用
銀耳多糖可以通過調(diào)節(jié)體液免疫、細胞免疫和免疫因子來影響機體免疫。在進行動物活體學(xué)試驗和細胞試驗等研究中,發(fā)現(xiàn)TFPS可以顯著增加外周血中白細胞的數(shù)量[2],刺激脾淋巴細胞的增殖[3],逆轉(zhuǎn)調(diào)控T細胞對 CD4+T 細胞增殖和極化的影響[4],抑制炎癥發(fā)展[5]及治療銅綠假單胞菌感染[6]。此外,Jiang等[2]研究銀耳多糖分子質(zhì)量對環(huán)磷酰胺致大鼠白細胞減少癥恢復(fù)的影響,發(fā)現(xiàn)TFPS的分子量越小,活性越好。在臨床研究中,發(fā)現(xiàn)TFPS可以誘導(dǎo)人單核細胞產(chǎn)生免疫因子,提高腫瘤患者外周血T淋巴細胞水平,明顯改善腫瘤化療患者骨髓毒性反應(yīng),保護骨髓,提高白細胞數(shù)量[7]。但目前臨床研究相對較少。
1.2 降血糖、降血脂作用
侯建明等[8]研究發(fā)現(xiàn)銀耳多糖能阻抑鼠類腸道對脂類的吸收并能降低血脂,可以通過吸附和束縛血液中脂類從而促進膽固醇排出,阻斷其在肝腸循環(huán),以達到降低血脂的效應(yīng)。銀耳多糖可以作用于特定的酶,調(diào)節(jié)糖代謝酶的活性及相關(guān)蛋白的水平,達到降血糖的目的。Bach等[9]利用腹腔注射 STZ 構(gòu)建1型糖尿病大鼠模型,發(fā)現(xiàn)銀耳胞外多糖(EPS)能增加 HDL 水平,降低 TC、TG、GPT和Urea水平。
1.3 抗輻射作用
銀耳多糖對輻射損傷小鼠有保護作用,Xu等[10]研究放射線照射的小鼠用WTF-B處理,得出WTF-B有明顯的放射保護作用,可作為放射防護劑。王曉琳等[11]將磷酸酯化的銀耳多糖作用于模型小鼠,發(fā)現(xiàn)對輻射損傷小鼠的造血功能具有保護作用。韓英等[12]對銀耳多糖處理的輻射損傷模型小鼠進行觀察,發(fā)現(xiàn)其30 d的存活率明顯提高,外周血液學(xué)參數(shù)保持較高水平,表明銀耳多糖對輻射損傷小鼠具有保護作用。
1.4 抗腫瘤作用
銀耳多糖作為干擾素誘導(dǎo)劑具有抗腫瘤作用,或者通過激活機體的吞噬細胞,使之增殖加速,吞噬能力增加。Chen[13]研究發(fā)現(xiàn)銀耳多糖濃度的增加可使銀耳多糖的抗腫瘤活性從73.4%提高至92.1%,對治療自由基損傷和腫瘤疾病有一定的作用。韓英等[14]建立荷H22肝癌小鼠模型后觀察發(fā)現(xiàn)銀耳多糖腫瘤抑制率較高,抑瘤效果好,認為銀耳多糖抗腫瘤作用是多靶點、多因素的作用。
1.5 抗衰老、抗氧化作用
銀耳多糖具有抗衰老和抗氧化作用,可以有效保護皮膚,清除體內(nèi)自由基。Shen等[15]研究TFPS通過上調(diào)SIRT1的表達促進下游信號通路來減輕過氧化氫對皮膚成纖維細胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)和凋亡率,研究顯示TFPS可能是一種潛在的治療氧化應(yīng)激相關(guān)皮膚病和衰老的藥物。Chen[13]研究表明銀耳多糖可以有效清除超氧陰離子和羥基自由基,起到抗氧化的作用,在一定范圍內(nèi)隨著銀耳多糖濃度的增加,其清除能力不斷增強。Wang等[16]研究發(fā)現(xiàn)堿提銀耳多糖(ATP)和羧甲基化的銀耳多糖(CATP)均能提高O2·-和·OH的清除率,具有抗氧化活性,且CATP 的活性高于ATP。Yan等[17]對金銀耳多糖進行了抗氧化研究,結(jié)果表明多糖對過氧化氫誘導(dǎo)的大鼠紅細胞氧化損傷具有明顯的保護作用,可作為一種膳食營養(yǎng)補充劑使用。
2 銀耳多糖的制備
2.1 銀耳的選材
銀耳的選材工作是制備銀耳多糖的首要任務(wù),會對銀耳多糖提取產(chǎn)生影響,在今后的制備工藝中要尤為重視。銀耳發(fā)源于四川通江,分布地區(qū)廣泛,主產(chǎn)于四川、貴州、湖北、陜西、福建、浙江等省,主要栽培方式分為袋料和段木2種栽培方式。研究表明不同產(chǎn)地的氣候條件以及銀耳培養(yǎng)技術(shù)等差異對于銀耳多糖的積聚及活性也會產(chǎn)生影響。
近年來,許多學(xué)者對不同產(chǎn)地的銀耳多糖含量和部分生物學(xué)活性進行了初步研究。陳肖珍等[18]應(yīng)用水提法對8個不同地區(qū)的銀耳進行多糖提取,發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地銀耳多糖含量均較高,但具有一定差異性,以福建古田最高、甘肅康縣最低。張建軍等[19]對福建、河南、四川通江3個地區(qū)的5個銀耳樣本進行了比較,發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地的銀耳多糖含量及抗氧化活性存在一定差異,四川通江的多糖得率較高。茍興等[20]對12批通江段木培育銀耳樣品以及8批福建棉籽殼代料銀耳進行多糖的單糖組成分析,通過分析得出不同來源和培育方式的銀耳在甘露糖、葡萄糖、巖藻糖等單糖含量上存在著比較明顯的差異。
2.2 銀耳多糖的提取
由于銀耳原料的存在形式以及提取破壁方式的不同,銀耳多糖提取的方法有許多種。傳統(tǒng)方法主要有水浴浸提法[21]、酸浸提取法[22]、堿浸提取法[23]、酶解提取法[24],新型方法主要有超聲波提取法[25]、微波提取法[26]、超高壓提取法[27]等,另外還有一些在前者基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新的聯(lián)合輔助提取法和逆向提取法。
2.2.1 熱水提取法。
熱水提取法是最早研究和應(yīng)用于銀耳多糖提取的試驗方法,是最傳統(tǒng)的提取工藝,具備操作簡單、易于提取、比較節(jié)約等優(yōu)點,往往被選用作為基本提取工藝。但是,水的極性大能夠?qū)y耳多糖和非多糖組分一起浸提出來,從而加大后期多糖純化分離的難度。另外,提取效率低且耗費時間長。Chen[13]研究得出提取溫度為100 ℃,提取時間為4.5 h,溶劑與原料配比為1∶5時銀耳多糖的提取率最高(3.08%),得率很低。周帥飛等[21]獲得最佳工藝條件為40倍量水,90 ℃提取3 h,共提取2次,多糖提取率為16.81%。段超等[28]對試驗進行優(yōu)化,獲得較佳工藝條件為料液比1∶60、提取時間5.57 h、提取溫度97.18 ℃,多糖提取率為20.25%。陳麗娟[29]對銀耳進行濕法打漿處理,增加了銀耳多糖的產(chǎn)率,得出最佳優(yōu)化條件為料液比1∶50、打漿時間7 min,加水溫度80 ℃,在此最佳條件下銀耳粗多糖的提取率可達40.57%。高麗萍等[30]應(yīng)用亞臨界水提取銀耳多糖,得到最佳工藝條件為提取溫度138 ℃、提取時間30 min、料液比1∶30(g∶mL),得率可達34.58%,較傳統(tǒng)水提法有了很大的提升。
2.2.2 酸浸提取法。
酸法提取多糖時,要注意酸的用量,酸過多會在一定程度上破壞多糖的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致多糖的降解,從而影響多糖的提取率。王藝涵等[22]應(yīng)用酸提法,加入pH 20的檸檬酸溶液進行提取,得到酸提銀耳粗多糖,其水分和多糖含量較高。目前在提取銀耳多糖的試驗中采取此種方法較少,在提取仙人掌、菜籽多糖等其他植物中被采取,提取效率較水提法更高。
2.2.3 堿浸提取法。
堿浸提取法是多糖的另一種常用方法之一,銀耳多糖中的酸性多糖在中性條件下提取很少,在堿性條件可以使大部分酸性多糖被提取,從而大大提升多糖提取率。來吉祥等[31]對銀耳多糖提取工藝進行了優(yōu)化,較佳提取工藝為干銀耳與去離子水質(zhì)量比1∶100、pH=9.0、90 ℃下提取4 h,銀耳多糖提取率最高。任清等[32]得到較佳提取工藝條件:料水質(zhì)量比1∶50、pH=9.0、90 ℃提取6 h,最終的粗多糖得率為19.08%。鮑會梅[33]將銀耳磨碎成粉按體積比1∶100 加入1 mol/L氫氧化鈉溶液,80 ℃水浴中提取4 h,得到銀耳多糖。王藝涵等[22]應(yīng)用堿提法稱取銀耳粉30 g加入pH 9.0的NaOH溶液2 400 g,95 ℃下提取4 h,制備得到堿提銀耳多糖。吳瓊等[23]以食用菌銀耳子實體水提殘渣為試驗原料,采用一定濃度的堿溶液繼續(xù)提取難溶于水的酸性多糖,優(yōu)選出銀耳多糖的最佳提取條件為NaOH濃度0.76 mol/L、料液比1∶81.89、 提取時間3.56 h,最高得率為10.72%。
2.2.4 酶解提取法。
酶解提取法也是目前常用的提取方法,提取效果佳,提取效率高,提取質(zhì)量好且活性不受影響。孫晨雨等[24]應(yīng)用復(fù)合酶浸提法提取銀耳多糖,得到最適提取條件用浸泡前呈粉碎狀態(tài)的銀耳,復(fù)合酶添加量1.5%,80倍的加水量,提取溫度60 ℃,提取時間1 h,所獲到銀耳多糖含量最高。鮑會梅[33]優(yōu)化了酶解法提取銀耳多糖的提取條件,最佳條件為纖維素酶1.5%、纖維素酶0.5%、中性蛋白酶2.0%、溫度50 ℃、pH 4.5、時間60 min,最高提取率為15.36%。
2.2.5 新型提取技術(shù)。
銀耳新型提取技術(shù)主要有超聲波提取法[25]、微波提取法[26]、超高壓提取法[27](表1),主要利用物理機械作用,使銀耳快速破壁且破壁效果比較徹底,提取銀耳多糖的產(chǎn)率很高。通過表1分析可以得出,新型技術(shù)提取率都較高,提取時間較短,節(jié)省大量的試驗時間,可以有效提高試驗效率;另有純度的保證,可作為以后多糖生物學(xué)活性研究的配套提取技術(shù),有效提高試驗的準確性。
2.2.6 聯(lián)合提取法。
銀耳多糖有多種提取方法,其原理都很類似,都是通過進行破壁處理后加以提取,每種提取方法都有其優(yōu)缺點,有時可以采取幾種方法聯(lián)合(表2),獲得更高的提取效率。通過多種提取方法的聯(lián)合,可以明顯提高銀耳多糖提取率,可以利用多種方法的不同,探索最適的聯(lián)合提取工藝,應(yīng)用各種方法時注意平衡各個條件,讓每種方法達到其最大效力。
2.2.7 逆向提取法。
逆向提取法借助酶或其他生物技術(shù)去除銀耳脂肪、蛋白質(zhì)等其他成分,從而獲得銀耳多糖,提取效率較高,可以作為銀耳多糖提取工藝研究的重要方向。聯(lián)合其他高效的多糖提取技術(shù),可以較大程度地保證多糖提取率。劉春雷等[38]采用超臨界CO2萃取脫脂技術(shù)從銀耳中萃取油脂,然后對脫脂后的銀耳粉采用浸提方法提取銀耳多糖,得出油脂最佳萃取條件為萃取壓力30 MPa,萃取溫度40 ℃,萃取時間3 h,在此工藝下油脂萃取率為2.16%,脫脂后的銀耳總多糖提取率為20.5%,比未脫脂的銀耳多糖提取率高出了2.65%。侯建明等[39]利用酶法逆向提取工藝,采用胰蛋白酶、凝乳酶和胰脂酶,分解和清除非糖物質(zhì),最終銀耳多糖得率為55%。
2.3 銀耳多糖的分離純化
銀耳破壁后提取的產(chǎn)物大部分為多糖,但還有蛋白質(zhì)、脂肪、色素、無機鹽等以及一些小分子雜質(zhì),因此需要進一步純化,提高純度,進而研究其生物活性。目前常用的提純分離方法為乙醇等低分子有機溶劑沉淀—脫蛋白—脫色—脫鹽—多糖的各組分分離純化。另外,羅惠波等[40]初探超濾生產(chǎn)銀耳多糖工藝,脫除提取液中的雜質(zhì)進一步濃縮,較傳統(tǒng)生產(chǎn)的量和純度都有大幅度提高。
2.3.1 低分子有機溶劑沉淀粗提。
多糖溶于水而不溶于有機試劑,可分離大部分多糖。通過多次粗提,可以得到純度較高的多糖。不同醇沉終濃度以及醇沉?xí)r間會對銀耳多糖含量產(chǎn)生影響,孫東[41]通過單因素試驗得出最佳醇沉條件為醇沉終濃度75%、醇沉?xí)r間6 h。
2.3.2 脫蛋白處理。
目前多糖脫蛋白處理的方法有多種,包括三氯乙酸(TCA)法、鹽酸(HCl)法[36]、Sevage法、HCl+Sevage法[42]、酶法、酶法聯(lián)合Sevage法[39]、等電點除蛋白、酶法-等電點法除蛋白[29]等。彭云飛[36]通過TCA法、鹽酸法、Sevage法和酶法聯(lián)合Sevage法4種方法比較,得出Sevage法聯(lián)合酶法脫蛋白在保證蛋白質(zhì)大部分脫除的情況下,生物活性得到較好的保持且多糖損失率最低。吳振亞[42]分別使用Sevage法、Sevage改良法、HCl法和HCl+Sevage法進行脫蛋白處理,得出HCl+Sevage法除蛋白效率最高。陳麗娟[29]在對比等電點法、酶法、酶法-等電點法后,確定了木瓜蛋白酶法-等電點法為最合適的除去銀耳粗提液蛋白的方法。
2.3.3 各組分分離純化。
銀耳多糖各組分進行分離純化,以得到均一多糖,研究其生物活性。目前主要采用離子交換層析和凝膠過濾層析。離子交換層析常用的陰離子層析法填料的離子交換基團為二乙基氨基乙基(DEAE),基質(zhì)主要有葡聚糖、纖維素和瓊脂糖等,DEAE-Sepharose離子交換凝膠具有流速快、抗壓能力強。凝膠過濾層析根據(jù)凝膠孔徑和被分離化合物分子大小達到多糖按照分子量的大小進行分離,主要采用 Sephadex G-200 進行純化。顏軍等[43]采用DEAE-纖維素和SephadexG-200進行純化得到均一酸性多糖TPP2。
3 銀耳多糖的應(yīng)用及產(chǎn)品開發(fā)
3.1 在醫(yī)藥保健方面
銀耳多糖可以調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)與非免疫系統(tǒng),可用于生產(chǎn)抗腫瘤、抗血栓、抗凝血、抗?jié)?、抗突變等多種藥物和一些保健品開發(fā)。市面上開發(fā)的銀耳多糖藥物類相關(guān)產(chǎn)品不多,有銀耳孢糖膠囊、銀耳孢糖腸溶膠囊、川貝銀耳糖漿、復(fù)方銀耳魚肝油[44]等。
3.2 在食品加工方面
銀耳多糖可以代替部分強化劑、抗凝劑、乳化劑、增稠劑等,利用增稠性和乳化性生產(chǎn)的銀耳掛面、銀耳餅干、酸奶及果凍等產(chǎn)品,根據(jù)復(fù)水性研制的方便銀耳紅棗羹、奶粉、豆奶、銀耳燕麥片等產(chǎn)品[44]。銀耳多糖等為原料研制保健軟糖[45]、釀造營養(yǎng)型銀耳黃酒[46]、制作銀耳復(fù)合飲料[47]、開發(fā)新型卷煙[48]和銀耳啤酒[49]等。
3.3 在美容護膚方面
銀耳多糖的保濕效果與透明質(zhì)酸相當,其可以替代透明質(zhì)酸作為天然保濕劑[50]。銀耳多糖具有較好的保濕能力和抗氧化能力,可添加于化妝品中用于美容保濕[32]。銀耳多糖產(chǎn)品具有良好的酸堿穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性,保濕功效優(yōu)良且效果穩(wěn)定,明顯改善皮膚紋理度,增加皮膚彈性,可作為功效成分添加劑廣泛應(yīng)用于面膜、保濕乳等化妝品[31]。
3.4 在畜牧養(yǎng)殖方面
銀耳多糖能夠促進腸道內(nèi)乳酸桿菌和雙歧桿菌的增殖,可以促進雞生長,改善雞的腸道有益菌群,提高抗病毒能力和抗寄生蟲的能力,能改善畜禽生產(chǎn)性能[51]。在仔豬中應(yīng)用可以增強畜禽免疫力,添加到飼料中可以在一定程度上取代飼料添加的抗生素而不影響動物生產(chǎn)性能和食用安全性[52],因此,在畜牧生產(chǎn)中存在巨大應(yīng)用潛力。
4 展望
近幾年來,銀耳多糖的相關(guān)研究成為熱點研究領(lǐng)域之一,銀耳多糖存在廣闊的發(fā)展空間,需要進一步研究并開發(fā)其潛在生物資源價值。國內(nèi)外對于銀耳多糖功能性質(zhì)的研究報道很多,但是對其具體功能機制方面的研究仍有待于深入開展?,F(xiàn)今重在對其分子量、單糖組成、側(cè)鏈位置、結(jié)合方式以及生理功能研究,而具體到銀耳多糖的高級結(jié)構(gòu)及其藥理研究則較少。對于免疫調(diào)節(jié)、降糖和調(diào)脂、抗氧化和衰老、抗輻射、抗腫瘤等作用研究較為集中和深入,其他功能作用研究較為分散,以及功能作用機制之間的相互聯(lián)系和影響等研究尚未明確闡述。另外,研究對象大多停留在動物或細胞層次上,臨床研究較少。
綜合近幾年大家對于銀耳的選材,發(fā)現(xiàn)對于銀耳的選取不夠重視,銀耳的來源不明確,購買的渠道多樣,有的購于超市或市場等,沒有形成對于銀耳選材概念的認識。實際上,銀耳因其不同產(chǎn)地的氣候條件以及銀耳培養(yǎng)技術(shù)等差異會對銀耳多糖的積聚及活性也產(chǎn)生影響。因此,實驗者在選取銀耳多糖進行提取試驗時要綜合考慮來自不同產(chǎn)地的銀耳,注意和重視選取銀耳的品種,盡量避免在周邊市場隨意選取存放時間過長或者來源不明的銀耳,消除由于銀耳本身因素導(dǎo)致銀耳多糖提取率差異較大的影響。關(guān)于銀耳多糖的制備工藝,傳統(tǒng)的提取方法提取效率低、產(chǎn)率低且耗費時間。面臨銀耳多糖的巨大市場需求,亟需探索工業(yè)規(guī)?;a(chǎn)的提取和純化方法。其中,生物酶催化破壁提取技術(shù)可以作為主要攻克方向進行重點研究。對純度要求較高的藥理學(xué)研究試驗可以采取新型輔助提取方法和聯(lián)合提取法,另外可以結(jié)合超濾工藝,優(yōu)化提取純化工藝,提高提取產(chǎn)率及純度。
針對銀耳多糖的應(yīng)用及產(chǎn)品開發(fā),未能將其藥用價值很好地利用,醫(yī)藥產(chǎn)品領(lǐng)域開發(fā)有待深入。銀耳多糖在畜牧生產(chǎn)研究等領(lǐng)域雖處于起步階段,但存在巨大應(yīng)用潛力。此外,在食品加工、美容護膚等領(lǐng)域已經(jīng)展現(xiàn)出良好的市場價值和前景方面。
綜上所述,未來要繼續(xù)加強對銀耳多糖功能及作用機理相關(guān)的研究,不斷優(yōu)化銀耳多糖的提取純化工藝,為銀耳多糖在食品、化妝品、藥品和保健品領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)提供理論指導(dǎo),最終實現(xiàn)大規(guī)模、大范圍的銀耳多糖產(chǎn)品多樣化和市場化。
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