黄精多糖提取方法及其对运动机能的作用研究进展

摘 要：黄精是一种药食两用植物资源，黄精多糖是黄精中的重要活性成分之一，现代医学证实黄精多糖具有抗氧化、抗疲劳、抗炎等多种活性功效。本文综述了黄精多糖的主要提取方法，着重分析了黄精多糖对运动机能的保护作用，旨在为提升黄精资源利用率和扩大运动食品原料选用范围提供参考。

关键词：黄精多糖；提取方法；运动机能；抗疲劳

Abstract： Polygonatum sibiricum is a kind of plant resource with dual functions of medicine and food. Polygonatum sibiricum polysaccharide is one of the important active components in Polygonatum sibiricum. Modern medicine shows that Polygonatum sibiricum polysaccharide has many active effects such as antioxidation， anti-fatigue and anti-inflammation. In this paper， the main extraction methods of Polygonatum sibiricum polysaccharide were summarized， and the protective effect of Polygonatum sibiricum polysaccharide on sports function was emphatically analyzed， in order to provide reference for improving the utilization of Polygonatum sibiricum resources and expanding the selection range of sports food raw materials.

Keywords： Polygonatum sibiricum polysaccharide; extraction methods; motor function; antifatigue

黄精是百合科植物滇黄精Polygonatum kingianum Collett & Hemsl.、黄精Polygonatum sibiricum Red.的干燥根茎，是一种药食两用的农产品。黄精富含多糖、甾体皂苷、植物甾醇、黄酮、三萜和生物碱等活性成分[1]，具有增强免疫力、抗疲劳、抗菌消炎等多重功效[2]，在药品、食品及新资源食品研发等领域有着广阔的应用前景和良好的经济价值。多糖是黄精的主要活性成分之一，现代研究表明黄精多糖具有免疫调节、抗肿瘤、抗炎杀菌、保护心血管疾病等功效[3]。因此，利用黄精多糖的活性功效可提升运动机体抗氧化、抗炎能力，促进机体实现能量平衡以消除疲劳，为运动后快速挥恢复机能提供营养，从而提高运动成绩。黄精多糖的提取方法直接影响了黄精多糖的提取率、纯度及活性功效，通过优化筛选适合的提取方法，可提升黄精多糖的提取率，减少黄精资源的废弃。因此，本文对黄精多糖的提取方法以其对运动机能的作用进行综述，旨在为促进我国黄精资源利用和开发提供参考，为运动食品开发原料选择提供支撑。

1 黄精多糖的提取方法

黄精多糖的提取方法主要有溶剂提取[4]、超声波辅助提取[5]、超高压提取[6]、多种方法联合提取（如复合酶辅助超声提取）[7]等。不同黄精提取方法的提取率存在一定的差异，覃引等[8]采用水提法、酶解法、超声辅助法提取黄精多糖，发现3种方法多糖提取率分别为4.41%、8.11%和5.41%；总糖含量分别为40.22%、52.79%、33.25%；蛋白含量分别为3.56 mg·g-1、3.29 mg·g-1、4.03 mg·g-1。在进行提取实验之前，可根据需要筛选及优化合适的提取方法，以提高黄精多糖的提取率及生物活性。

1.1 溶剂提取

溶剂提取法是一种应用较广的提取方法，是将待提取的物质与适当的溶剂混合在一起，所使用的溶剂通常具有很强的溶解能力，可以将多种不同的物质溶解，利用溶解度的不同来分离物质。溶剂提取存在较多缺点，如溶剂损耗较多、耗时较长、气味有毒等，因此溶剂提取的提取剂发展为低共熔溶剂（Deep Eutectic Solvents，DESs），DESs具有制备简单、毒性较低、生物降解性高等优点[9]，是多糖提取中常见的提取剂[10]。刘旭等[11]研究了DESs（氯化胆碱和草酸按摩尔比1∶1加热混合形成）提取对黄精多糖性质的影响，结果表明，相比于传统水提醇沉法，采用DESs法提取黄精多糖70 ℃时得率为18%，提高了36%，所得多糖的相对分子量变小且半乳糖含量升高。唐兰芳等[12]以多花黄精为原料，采用DESs（氯化胆碱与尿素按摩尔比1∶2进行混合，含水量为30%，60 ℃水浴搅拌至完全溶解得到）和热水提取黄精多糖，实验表明DESs比热水具有更强的黄精多糖溶出能力，DESs提取黄精多糖的提取率高达28.50%，是热水提取的3.40倍，但DESs提取的黄精多糖纯度显著低于热水提取的黄精多糖。汪涛等[13]采用不同离子组合（将乙二醇-氯化胆碱、柠檬酸-氯化胆碱、丙三醇-氯化胆碱、尿素-氯化胆碱、草酸-氯化胆碱分别按氢受体与氢供体物质的量比2.0混匀，在100 ℃水浴至溶解制备）的DESs提取黄精多糖，实验表明尿素-氯化胆碱DESs提取黄精多糖的效果最好，最佳工艺参数为温度70 ℃、尿素-氯化胆碱物质的量比1.19、时间42.30 min、液料比20.75（mL∶g），此条件下的多糖提取率为18.55%，比传统的热水浸提法增加了139.97%。

黄精多糖提取率、纯度与提取溶剂的选择具有较大关联，不同提取溶剂提取得到的多糖类型和活性功效也存在较大差异[14]。可根据实际需要选择合适的提取溶剂，并在不同条件下优化最佳提取条件，提高黄精多糖的得率。

1.2 超声提取

超声提取技术是利用超声波具有的机械效应、空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度及介质的穿透力以提取化学成分的一项新的提取技术[15]。超声波提取技术具有节能、高效等优点[16]，已应用于黄精多糖[17]、川明参多糖[18]和山药多糖[19]等多糖的提取中。董琪等[5]采用超声波辅助提取黄精多糖，得到黄精最佳提取条件为超声波功率180 W、提取温度60 ℃、超声波时间70 min、料液比1∶15（g∶mL），该条件下黄精多糖提取率为10.48%。

超声波可辅助多种提取法提取黄精多糖。例如，刘日斌等[20]采用超声波辅助酶法提取黄精多糖，得到最佳提取条件为复合酶添加量6%、酶解温度65 ℃、酶解时间55 min、料液比1∶30（g∶mL），在最佳提取条件下黄精多糖的提取率为25.63%；周桃英等[21]采用超声-微波协同法提取黄精多糖，得到最佳提取条件为超声功率50 W、超声频率40 kHz、料液比为1∶32（g∶mL）、微波功率300 W、提取时间为80 s，在最佳提取条件下黄精多糖提取率为11.19%。

综上所述，超声波辅助多种提取法提取黄精多糖的提取率较高，可利用超声波提取的优势，进一步增加超声波辅助提取法的选择范围，进一步筛选适合黄精多糖的提取方法，提高黄精多糖的提取率和纯度。

1.3 超高压提取

超高压提取技术是一种新型提取技术，具有提取温度低、快速、高效、能耗少、操作简单等特点，在植物多糖提取方面应用较广。魏炜等[22]采用超高压提取黄精多糖，实验表明在压力255 MPa、物料粒径40目、固液比1∶179（g∶mL）、保压时间9.5 min、提取剂为水、常温等条件下，黄精多糖提取率为25.01%。张士凯等[6]研究超高压技术提取黄精多糖的最佳工艺发现，在液料比23 （mL：g）、保压时间6.73 min、压力强度293 MPa条件下黄精多糖得率为13.46%，并发现提取到的黄精多糖能显著提高运动耐力。

1.4 酶法提取

酶法提取是利用酶反应的高度专一性，将细胞壁的组成成分水解或降解，破坏细胞壁，从而减小多糖从胞内向提取介质扩散的传质阻力，提高多糖的提取率。苑璐等[23]采用酶解法提取黄精多糖，实验结果表明，复合酶提取优于单酶提取和普通水提，酶用量配比为纤维素酶∶木瓜蛋白酶=3∶7；酶解最佳条件为pH值5.0、温度50 ℃、料液比1∶20（g∶mL）、加酶量1.5 g·dL-1，酶解2 h后沸水浸提2 h，在最佳条件下黄精多糖提取率为21.55%，是普通水提法得率的2.75倍，比单酶水解高出12.06%。方如银等[24]探索复合酶法提取黄精多糖的最佳工艺，发现混合酶法（果胶酶∶纤维素酶∶甘露聚糖酶=1∶1∶1）提取黄精多糖最优工艺为加酶量5.5%、溶媒倍数25倍、反应体系pH值4.5、酶反应温度45 ℃及酶反应时间300 min时，黄精多糖提取率在2.34%左右。

1.5 其他提取法

包智影等[25]采用微生物法提取黄精多糖，得出最佳条件为发酵时间26 h、原料添加量4%、葡萄糖添加量0.4%、接种量7%，此时黄精多糖的提取为33.11%。徐蔚等[26]探索闪式提取黄精多糖的最佳工艺，实验表明最佳提供条件为黄精粉末粒径40目、固液比1∶10（g∶mL）、提取时间1 min，提取率随粉末粒径减小而提高。

综上可以发现，对黄精多糖提取的研究较多，但黄精作为一种农产品和中药材，产地和品种的不同对黄精的影响较大，也影响了黄精多糖的提取率和生物活性功效。在提取黄精多糖时，建议多种提取方法联用，利用提取率、分子量、纯度、活性功效等参数多方对比黄精多糖提取方法的优劣势，为黄精多糖提取方法的选择提供参考。

2 黄精多糖对运动机能的作用

2.1 抗疲劳作用

运动疲劳指训练和比赛负荷超过于机体承受的能力，而产生的暂时的生理机能减退现象，是运动员为了提高运动成绩而进行大运动量、大强度训练所引起的机体机能的变化。高蔚娜等[27]研究辣木叶黄精多糖组合物的抗疲劳作用发现，小鼠灌胃辣木叶黄精多糖混合物后力竭游泳时间较对照组显著延长，小鼠血糖和肝糖原含量显著增加，血清谷胱甘肽（Glutathione，GSH）水平、肝脏超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）活性增加，肝脏乳酸脱氢酶活性（Lactate Dehydrogenase，LDH）增强、血清血尿素氮（Blood Urea Nitrogen，BUN）降低，表明辣木叶黄精多糖组合物具有抗疲劳作用。SHEN等[28]研究纯化后多花黄精多糖的抗疲劳活性及其潜在机理发现，黄精多糖可显著延长小鼠的力竭游泳时间，同时可降低血清乳酸（Lactate，LA）、BUN、SOD、谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione Peroxidase，GSH-Px）和丙二醛（Malonaldehyde，MDA）的水平，并增加肝糖原、肌肉糖原，表明多花黄精多糖具有良好的抗疲劳功效，并推测多花黄精多糖是通过调节骨钙素信号转导来抵抗疲劳。LI等[29]发现黄精多糖可以增强骨钙素介导的骨骼和肌肉之间的关联，骨钙素可上调骨钙素释放和GPRC6A蛋白表达，显著增强成肌细胞能量代谢，从而对抗运动过程中的疲劳。XIAN等[30]研究发现，小鼠经灌胃黄精多糖后，力竭游泳时间增加、MAD水平增加、LA和BUN水平降低；与模型组相比，小鼠肠道内Akkermansia、Lactobacillus和Faecalibacterium的丰度显著提高，而Streptococcus和Bacteroides的丰度降低，表明黄精多糖可以通过潜在调节肠道菌群来有效缓解过度运动引起的疲劳。