喻明军，向 敏，夏 勇，刘西岭，李 涛，徐 娟

（1.亳州学院中药学院，安徽亳州 236800；2.亳州学院生物与食品工程系，安徽亳州 236800；3.庐江县天地禾生物技术有限公司，安徽庐江 231500）

0 引言

铁皮石斛（Dendrobium officinale）属于兰科植物，在我国主要分布在安徽、浙江和广西等地，自古被奉为“仙草”，药用价值较高。多糖是铁皮石斛的主要活性成分，具有抗氧化[1]、增强免疫[2]、降血糖[3]、降血压[4]、抗炎[5]和抗癌[6-7]等功能。铁皮石斛多糖含量高低是判断铁皮石斛品质的主要依据。近年来，对铁皮石斛多糖的提取工艺和生物活性研究的报道日益增多，综述近年来铁皮石斛多糖提取工艺研究，为铁皮石斛多糖的提取工艺研究方向提供参考。

1 铁皮石斛多糖

铁皮石斛多糖的含量与产地、加工方式和生长年限密切相关，不同部位的多糖含量差异性较大，其中茎的多糖含量最高，叶次之，花中含量最低[8]。有文献研究表明，具有生理活性的铁皮石斛多糖大多为O-乙酰化葡甘露聚糖，单元骨架通常为（1→4）、（1→3）或（1→6）连接的糖基残基[9]。

O-乙酰化葡甘聚糖的结构见图1。

图1 O-乙酰化葡甘聚糖的结构

2 铁皮石斛多糖提取

2.1 浸渍法

浸渍法是一种常用的提取方法，将药材浸泡在溶剂中，在常温或加热条件下使所含有的有效成分被浸出。刘静平等人[10]研究了热水浸提铁皮石斛多糖工艺，通过正交试验得出的最佳提取条件为料液比1∶20，提取次数3次，提取温度80℃，提取时间2 h。王培培等人[11]通过正交试验得出最佳提取条件为料液比1∶40，提取温度降低到70℃，提取次数2次，每次2 h，多糖提取率为31.6%。黄晓君等人[12]通过响应曲面法优化得到的最佳提取条件为料液比1∶30，提取温度90℃，提取时间2 h，多糖提取率为30.56%。王建明等人[13]通过响应面法优化了浸取工艺，通过二次回归模型响应面分析，得到铁皮石斛多糖提取最佳工艺条件为料液比1∶75，常温提取3次，每次2 h，铁皮石斛多糖提取率为34.96%。肖胤等人[14]运用超声粉碎-热水浸提法提取铁皮石斛多糖，正交试验确定提取工艺最佳参数为料液比1:20，提取次数8次，每次0.5 h，提取率与王培培等人[11]试验结果相似。影响浸渍提取收率的主要因素为料液比、提取温度、提取时间和提取次数，其中料液比为关键因素。浸提法虽然简单，但是提取次数较多，时间较长。

2.2 回流法

多糖回流提取以水为溶剂，在回流条件下进行提取。提取效率高于浸渍法，但温度高可能会破坏有效成分。王琳等人[15]研究了回流法提取石斛鲜条的多糖工艺，通过响应面法优化得出最佳提取工艺条件为料液比1∶31.28，提取次数3次，提取时间3 h，多糖提取率为30.83%。黄丽等人[16]通过三因素正交法优化了得到最佳提取工艺条件为料液比1∶40，回流提取3次，提取时间2 h。

2.3 超声法

超声法是通过机械、热学及空化等作用，加速有效成分进入溶剂，从而提高提取效率，节约了溶剂。叶余原[17]报道了超声法提取铁皮石斛多糖，通过正交试验得到了最佳的超声提取工艺为超声频率45 kHz，料液比10∶30，提取温度50℃，提取时间1.5 h，多糖提取率为15.3%。韩冉等人[18]研究表明，超声提取的最佳条件为超声频率24 kHz，25℃下超声提取20 min，提取率为15.78%±0.072%，与叶余原报道的收率相似。邱现创等人[1]研究了低超声波提取铁皮石斛多糖，研究结果显示，在超声波功率250 W，料液比1∶50.26，在41.74℃下超声28.65 min，铁皮石斛多糖得率提高到25.39%，高于传统热水浸提法的18%。金蓉等人[19]的研究表明，常温下100 W超声提取3 min的铁皮石斛多糖提取率高于传统浸渍提取2 h的提取率，而在100℃，500 W下超声提取3 min的提取率与回流提取2 h相当。Cui H Y等人[20]研究表明，铁皮石斛超声提取物的抗氧化活性弱于热水提取法。这些研究表明超声提取法的提取效率远高于传统浸渍法和回流提取法，但可能会降低提取物的生物活性。

2.4 微波法

微波能将能量穿透固体材料，直接作用植物细胞内，使细胞内温度迅速上升，导致细胞壁破裂，加速有效成分转移到溶剂中。因此，微波辅助提取是一种以较短的时间、较低的溶剂和能耗提取高产多糖的创新提取系统[21]。陈盛余等人[22]报道了微波辅助提取铁皮石斛多糖的研究，对料液比、微波功率、提取时间和提取温度因素进行了四因素三水平正交设计试验，得到最佳提取工艺参数为料液比1∶45，微波功率900 W，提取温度95℃，提取时间30 min，铁皮石斛多糖的提取率为9.77%。尚喜雨等人[23]研究表明，在微波功率400 W，pH值8，料液比1∶50条件下，微波提取6 min，铁皮石斛多糖提取率为17.48%。

2.5 酶法

在植物多糖的提取过程中，细胞壁和细胞间质是影响提取率和速率的关键因素。酶可以有效地破坏植物细胞壁，从而提高多糖的提取效率[24]。韩冉等人[18]研究了酶解提取石斛多糖工艺，最优提取条件为在60℃控制提取液pH值6.0，果胶酶质量浓度1 500 U/L下，石斛多糖得率为14.89%±0.053%。谢集照等人[25]研究了果胶酶、中性纤维素酶、β-葡聚糖酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、半纤维素酶和中温α-淀粉酶对铁皮石斛多糖提取率的影响，结果表明木瓜蛋白酶与α-淀粉酶按1∶2混合使用效果最好，控制酶解温度55℃，pH值7，酶解时间3 h，铁皮石斛多糖的提取率与《中国药典》规定的铁皮石斛多糖含量测定方法提取率基本一致。薛燕等人[26]也报道了使用复合酶提取铁皮石斛多糖，将果胶酶、中性蛋白酶和纤维素酶两两组合来研究复合酶对铁皮石斛多糖提取率的影响，结果表明中性蛋白酶与纤维素酶按照2∶1混合效果最佳，通过正交试验得出最佳提取条件为复合酶浓度10%，料液比1∶120，pH值6.0，酶解温度55℃，酶解时间3 h，多糖提取率为43.85%±1.8%。杨岩等人[27]报道了利用α-L-鼠李糖苷酶辅助提取铁皮石斛多糖，在酶添加量为2.5%时多糖提取率达到最大值38.4%，优于不加酶处理的21.7%。唐政等人[28]研究表明，纤维素酶和果胶酶按照1∶1混合得到的复合酶，复合酶添加量1%，酶解液pH值6.5，在50℃下提取135 min,提取率达到41.33%。酶的种类、用量、酶解pH值、酶解温度和时间都能影响多糖的提取率，其中酶种类为关键因素。

2.6 闪式提取法

闪式提取通过高速搅拌、振动和渗滤，将植物组织中的有效成分有效转移出来，其具有溶剂用量小、提取时间短、提取效率高且不会破坏成分，目前在多糖提取中应用较多[29]。李贝贝等人[30]研究了闪式提取法提取铁皮石斛多糖，正交法优化后的最佳工艺条件为料液比1∶30，浸泡30 min后，常温提取3次，每次2 min，闪式提取器电压控制在120 V左右，提取率达到31.45%。李娇等人[31]研究表明，闪式提取2 min，铁皮石斛多糖的提取率为24.05%，高于超声提取20 min的18.75%和水提2 h的10.90%。闪式提取法提取石斛多糖具有时间短、收率高的特点，适合实验室制备样品。

2.7 冻融提取

冻融法是分解植物组织和细胞膜的一种有效且廉价的物理技术。植物样品经冻融后，能够增加细胞膜通透性，使细胞里的物质更快更彻底地流出[32-33]。谭青云等人[34]研究了冻融法提取铁皮石斛多糖工艺，冻融3次，多糖提取率达到40%以上。Lian H等人[35]也报道了冻融法提取铁皮石斛多糖，多糖提取率达到20.33%，高于热水提取、微波热水提取和酶辅助热水提取，略低于超声热水提取的20.55%。

2.8 多种技术联合提取法

在提取过程中常将多种提取方法联合使用以提高提取率。廖霞等人[36]研究了酶提取法联合微波辅助提取法提取铁皮石斛多糖。将铁皮石斛和果胶酶（2 500 U/g）在常温下反应2 h，然后在微波辅助下提取铁皮石斛多糖，在最佳条件下，铁皮石斛的多糖提取率为29.40%，高于单独酶法或微波辅助提取。

从植物中提取多糖需要遵循一系列程序，包括溶剂渗透、多糖溶解和扩散。溶剂渗透进入细胞和溶质扩散的改善是促进提取效率和提取率的关键因素。热水提取可以很容易地加速多糖的扩散速率，一般提取率随水温度升高而提高。微波提取、超声提取、酶法提取、闪式提取和冻融提取可以通过生物降解或机械破坏植物细胞壁，可以很大程度上促进多糖的溶解和扩散。

多糖提取机理见图2，不同提取方法铁皮石斛多糖提取率见图3。

图2 多糖提取机理

图3 不同提取方法铁皮石斛多糖提取率

图3总结了不同提取方法铁皮石斛多糖的提取率，从图3中可以看出，酶法提取、冻融提取和闪式提取的收率相对较高；同种提取方法提取率的差异性可能是原料来源不同。

3 提取方式对铁皮石斛多糖生物活性影响

不同提取方式提取的铁皮石斛多糖生理活性有一定的差异性。谭青云等人[34]比较了传统热水提取法、超声提取法、酶法提取、闪式提取法和冻融提取法提取的铁皮石斛多糖对α-葡萄糖苷酶抑制活性影响，结果表明冻融提取的铁皮石斛多糖活性最高，闪式提取次之，再次是超声提取，酶法提取与传统热水提取活性相近。可能的原因是冻融提取是在低温条件下进行，不经过加热和机械等物料处理，以及酶解等化学处理，多糖的结构保持较好。Lian H等人[35]比较了热水提取法、超声提取法、微波热水提取法、酶辅助热水提取法、冷压法和冻融法提取的铁皮石斛多糖的抗氧化性能。冻融法提取的铁皮石斛多糖的ABTS自由基去除性能和清除H2O2的能力最强，冷压法次之，超声提取的多糖略高于热水提取，而微波提取的多糖抗氧化能力最弱。邱现创等人[1]的研究也表明超声提取比热水提取的多糖提取率提高了18%，时间缩短了75%，且没有降低对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基和羟自由基去除能力。

4 结语

铁皮石斛多糖具有多种生理、药理活性，具有降血糖、降血压、抗氧化、调节免疫等作用，但是不同的提取方式对铁皮石斛多糖提取率及活性影响较大。微波提取虽然速度快、提取率高，但多糖活性相对较低。酶法和超声提取效率和得率相近，抗氧化活性能力也相似。冻融法提取的多糖能够很好地保持原有结构，活性较好，是一种新的研究方向，但是冻融提取作为一种新的提取方式，目前还处在实验室阶段。闪式提取也能很好地保证铁皮石斛多糖的活性，多糖提取率和速率也较超声提取高，但该方法只适合实验室使用。2种提取方法，如酶法-微波，联合提取铁皮石斛多糖比单一方法提取的提取率高。在研究铁皮石斛多糖提取时，不仅要考虑提取率，更要考虑多糖的生理活性。