黄精多糖抗衰老作用及其食品应用研究进展*

衡银雪， 刘丹丹， 边凤霞， 殷钟意， 郑旭煦

(重庆工商大学 环境与资源学院，重庆 400067)

黄精多糖抗衰老作用及其食品应用研究进展*

衡银雪， 刘丹丹， 边凤霞， 殷钟意， 郑旭煦**

(重庆工商大学 环境与资源学院，重庆 400067)

从衰老的定义和衰老学说中的自由基学说、端粒学说、线粒体 DNA 损伤学说、神经内分泌学说角度出发，综述了黄精多糖在清除自由基、增强端粒酶活性、改善线粒体能量代谢、改善神经内分泌功能等方面的作用机理，总结了黄精多糖的提取方法以及在健康食品和日常膳食的研发和应用进展，展望了黄精及黄精多糖的未来研发方向，指出黄精必将成为人们健康生活不可或缺的一部分。

黄精多糖；抗衰老作用机理；食品；应用

黄精(Polygonatum sibiricum)是属于植物界被子植物门百合科的多年生草本植物，以根茎入药，味道甘甜，具有宽中益气、生津补脾、滋补强身的养生功效，对脾胃虚弱、肾虚精亏人群具有较好疗效。

黄精的化学成分中，糖类成分较多，主要是黄精多糖和黄精低聚糖。研究发现[1-2]，黄精多糖由葡萄糖、果糖、半乳糖等组成，且由于其生长环境和气候差异，各地黄精的多糖含量差异较大。张静等[3]测定的九华山黄精多糖含量高达21．89%，而温州黄精多糖含量仅为12．54%。同时，皂苷也是黄精含量较多的成分，目前已探知结构的黄精三萜皂苷类化合物和甾体皂苷类化合物就多达七十余种[4]。

此外，黄精中还含有多种微量元素和必需氨基酸。黄精多糖是黄精中主要活性成分[5]，具有抗衰老[6]、降血糖、降血脂及抗动脉粥样硬化、治疗糖尿病[7]等药理作用。近年来，国内外学者对黄精多糖的抗衰老作用机理及其在食品中的应用进行了较为广泛而深入的研究。针对黄精多糖的抗衰老药理作用，从自由基学说、端粒学说、线粒体DNA损伤学说等衰老学说的角度汇报了黄精多糖的抗衰老作用，同时，从黄精多糖的提取、健康食品、日常膳食的应用角度汇报了黄精多糖在食品行业中的应用进展。

1 黄精多糖的抗衰老作用机理研究

1．1 衰老和衰老学说

衰老是机体内各组织器官因再生性细胞的减少和机体内自由基的增加而造成的功能随着年龄的增长而发生退变性的过程[8]，是由体内外许多因素共同作用的结果。研究认为，机体衰老分为生理性衰老和病理性衰老。生理性衰老是指机体在生理学和解剖学方面出现的衰退变化现象；而病理性衰老是与临床上如肿瘤、炎症、心脑血管疾病等的发生相关，而与年龄无关的退变变化。

关于机体衰老的机理，众说纷纭，其主要学说有自由基学说、端粒学说、线粒体DNA损伤学说、TOR分子理论、免疫学说、神经内分泌学说等。

(1) 自由基学说。陈瑾等[9]认为，随着年龄的增长，机体内自由基水平不断增加或抗氧化剂的缺乏而引起的脂质过氧化反应，并对生物膜结构造成极大的破坏，使细胞膜功能受损以及细胞器的功能产生障碍。细胞在受到不可逆改变损伤的伤害后，羟自由基等过氧化因子能够触发生理性信号，诱导细胞内出现过氧化反应或使细胞发生凋亡，从而导致机体产生衰老以及和衰老相关的退行性疾病。

(2) 端粒学说。端粒学说也称细胞有限分裂学说。Atzmon等[10]的研究发现，端粒长度与细胞分裂次数以及与寿命极限有着密切关系。每一次细胞分裂，都会使染色体丢失一部分端粒DNA序列，当其缩短到末端限制性片段的长度时，细胞不再继续分裂，逐渐衰老直至死亡。而端粒上的端粒酶是一种逆转录酶，它可以延长DNA的片断，维持端粒的长度[11]。

(3) 线粒体DNA损伤学说。线粒体是细胞自由基代谢和细胞凋亡控制中心，在细胞中无组蛋白包裹、裸露在外，容易受氧自由基攻击而造成损伤，且损伤后不易被修复，这种由于线粒体DNA突变缺失而引起的能量危机和细胞损失也会造成细胞的衰老与死亡[12]。限食及增强运动可以有效的改善线粒体功能，以此延缓衰老。

(4) TOR分子理论。TOR是Rapamycin(抗真菌药物雷帕霉素)的目标蛋白，最先发现于酵母细胞中，在机体发展和成长过程中属于必不可少的一种物质，早期促进机体成长完全，后期又会导致机体的衰老，引发相关疾病。mTOR(Target of rapamycin，雷帕霉素靶蛋白)存在于真核细胞，是细胞生长过程中重要的中央控制器之一。近现代研究发现，控制真核细胞的mTOR增长成为延缓衰老最主要的目标之一。此外，已有学者通过酵母、线虫、果蝇[13]和小鼠[14]等模型证实抑制TOR通路能够延长模型动物的寿命。

(5) 神经内分泌学说。芬奇(iFnch)1977年提出神经内分泌学说及免疫学说神经系统和内分泌系统共同控制人体衰老，下丘脑和垂体是调控衰老的中枢。“神经内分泌轴”就是指：下丘脑→垂体→内分泌器官，控制着很多生理功能，包括人体的衰老。随着研究的深入，人们发现在衰老和神经退行性疾病过程中大脑也存在着自我维持和修复过程，但这种可塑性随衰老过程下降。也就是说，神经内分泌功能与人体衰老密不可分，神经内分泌功能失调会表现大脑工作能力降低、记忆力减退、反应迟钝等现象。

总之，随着人们对衰老的认识逐步加深，关于机体衰老的机理已有近300种学说，但至今仍没有一种学说可以全面而深刻的解释衰老的机理。

1．2 黄精多糖的抗衰老作用

关于黄精多糖的抗衰老研究，最早可以追溯到20世纪90年代，实验对象大多为繁殖较快、容易存活的果蝇，主要以饲养结果为评价依据。随着科学技术的发展，现通常以血液中超氧化物歧化酶(SOD)、B型单胺氧化酶(MAO-B)等老化相关酶的指标为评价依据。

早期，国内多个研究组采用黄精水提液或黄精多糖饲喂果蝇，验证了黄精多糖对果蝇具有延寿功效，提示黄精多糖具有延缓衰老作用。随后，任汉阳等[15]以龄期相同、生长整齐的三眠蚕为实验对象，采用喷雾法将黄精多糖水溶液喷于新鲜桑叶上喂食，结果发现，黄精多糖可在不同程度上延长家蚕幼虫期、雌蛹期、雌蛾期和全生存期的时间。刘萍[6]等人用黄精多糖以灌胃给药的方式连续喂养老龄SD大鼠，通过分析检测老龄大鼠血液中的SOD、MAO-B等老化相关酶，发现灌胃了黄精多糖的老龄大鼠的SOD水平显著提高，而MAO-B、过氧化脂质(LPO)和脂褐质(LF)水平明显下降，由此得出黄精多糖具有较明确的延缓衰老作用。除此之外，郑凌君[16]等人用长梗黄精多糖喂养果蝇，发现食用长梗黄精组的果蝇，其飞翔能力、抗高温能力较强；半数死亡时间、平均寿命和平均最高寿命均被延长，且长梗黄精多糖中剂量组与对照组相比，差异极显著；此外，雌蝇的寿命延长率均比雄蝇长，表明对雌蝇延缓衰老作用优于雄蝇，提示长梗黄精多糖具有一定的延缓衰老的作用。

1．3 黄精多糖的抗衰老作用机理

关于黄精多糖的抗衰老机理研究，国内外学者从衰老学说的不同方面给予了阐释。

(1) 清除自由基，增强抗氧化酶活性，提高抗氧化能力。黄精多糖因其可以抑制自发或诱导的脂质过氧化反应产物丙二醛的生成而具有抗脂质氧化，同时，黄精多糖也可以清除化学体系产生的羟自由基和超氧阴离子，具有抑制体外脂质过氧化作用。此外，王玉勤等[17]用黄精多糖连续喂养成年健康大鼠30 d，发现黄精多糖能明显降低大鼠骨骼肌中丙二醛含量，提高大鼠血清内源性超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性以及骨骼肌内源性超氧化物歧化酶活性，尤其增强了骨骼肌的抗氧化能力，提示黄精多糖具有抗氧化能力，促进机体损伤、衰老的修复等功效。有实验发现，黄精多糖在增强老龄小鼠血液中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性的同时，也能提高小鼠脑细胞中Na+-K+-ATP酶及Ca2+-ATP酶的活性，从而达到防止细胞衰老的功效[18]，提示黄精多糖可以通过调节氧化防御相关酶活性而起到抗氧化和抗衰老的作用。

(2) 增强端粒酶活性。早期，李友元等[19]在探究黄精多糖对衰老模型小鼠的脑、肝及性腺组织端粒酶活性的干预作用时发现，黄精多糖能显著提高衰老小鼠脑及性腺组织端粒酶活性。后期，又在探究黄精多糖对App转基因小鼠大脑组织端粒酶的影响时发现，经过黄精多糖治疗后的App转基因小鼠的大脑组织端粒酶活性有显著提高，且提高效果优于维生素E。说明黄精多糖确有增强端粒酶活性的功效，推测黄精多糖具有延缓神经细胞衰老作用。

(3) 改善线粒体能量代谢，抑制线粒体功能性异常。张涛等[20]在探究黄精多糖对D-半乳糖所致衰老模型小鼠干预作用的实验时发现，黄精多糖具有延缓衰老作用的机理是通过改善肝线粒体能量代谢，影响DNA聚合酶γmRNA表达，使呼吸链酶复合体的活性提高，保证了细胞的能量需求，维持其正常的生理功能。随后，Zhang等[21]在探究黄精多糖对Aβ25-35诱导PC12细胞神经毒性的干预过程中发现，黄精多糖能抑制线粒体功能性异常、增强PC12细胞中的磷酸化蛋白质水平从而抑制细胞凋亡，论证了黄精多糖对PC12细胞的保护作用与PI3K/Akt信号通路的增强有关。

(4) 改善神经内分泌功能，延缓大脑衰老。未小明等[22]用黄精水煎对AD模型大鼠连续6周灌胃治疗，采用Morris水迷宫测试法测试大鼠的空间学习和记忆能力，免疫组织化学技术检测大鼠前额叶皮质和海马α7nAChR的表达，结果发现黄精可以通过调节α7nAChR表达，改善AD模型大鼠的空间学习记忆能力。与此同时，王威等[23]发现黄精多糖通过减轻细胞结构紊乱，降低慢性脑缺血大鼠前额皮质和影响海马区PS-1的蛋白表达，来改善慢性脑缺血大鼠的一般学习记忆能力。

(5) 辅助治疗病理性衰老的机理。黄精多糖具有抗肿瘤、抗动脉粥样硬化、健骨等药理作用，对机体病理性衰老具有一定抑制作用。有实验研究推测，黄精多糖可能可以通过影响细胞周期分布，将肿瘤细胞阻滞于G0/G1期，并通过激活Caspase系统诱导肿瘤细胞开始凋亡[24]。同时，黄精多糖能通过降低血脂、改善主动脉形态、减少细胞泡沫数和内皮损伤等来起到抗动脉粥样硬化的作用。有学者探究了黄精多糖对骨间充质干细胞成骨分化的影响，发现黄精多糖使小鼠骨内碱性磷酸酶、骨钙素、骨形态发生蛋白2的表达水平显著提高[25]。此外，黄精多糖还能降低骨质疏松性骨折大鼠IL-1和IL-6的表达，降低成骨细胞的凋亡率，促进大鼠骨折的愈合[26-27]。提示黄精多糖可以成为骨质疏松在临床的潜在治疗。在临床应用方面，已发现黄精多糖可增强哮喘患儿的红细胞免疫功能，预防哮喘复发；黄精百部合剂对66例骨结核病人进行治疗，有效率达98．5%；用“玉竹黄精饮”治疗萎缩性胃炎58例，总有效率达87．9%。但是，目前尚未见到直接应用黄精多糖治疗衰老的临床研究报道。

2 研究进展分析

黄精是一种药食同源物，除在医药上的应用外，黄精也在食品领域中得到广泛应用。黄精多糖作为黄精中活性成分含量最多的物质，受到了普遍关注。然而，由于黄精呈固体型态，在实际应用过程中存在黄精多糖的溶出率较低等问题。为改善这种情况，人们通常先将黄精多糖从黄精中提取出来再进行应用，而且这种提取黄精多糖的方法业已成为增加黄精附加值和开拓黄精在食品等领域中应用的一种方式。

2．1 黄精多糖的提取方法

通常需要经过提取、醇沉、纯化等步骤才能得到纯度较高的黄精多糖固体，其中提取步骤是最关键的一步，也是人们研究最多的领域。文献报道的黄精多糖提取方法主要有热水浸提法、酶解提取法、超声波提取法、碱液提取法、微波辅助提取法等。表1比较了黄精多糖的不同提取方法的基本原理、主要影响因素和优缺点等。

除表1列举的提取方法外，对黄精多糖的提取方法还有超高压提取、膜分离提取、双水相萃取等。目前这些提取方法大多还停留在实验室阶段的实验研究，尚未完全发展为工业应用。需强调的是，人们在研究黄精多糖的提取时，均采用了较为温和的条件，以减少对多糖结构的破坏和对其活性的影响，并且根据所制取的黄精多糖纯度高低，依次应用于药品、保健品、食品等行业中。

2．2 黄精多糖在健康食品中的应用

随着人们对黄精多糖抗衰老作用机理研究的深入，黄精多糖的应用受到了食品行业的广泛关注，他们希望将黄精安全、有效地做成便于大家携带食用、健体强身、美味营养的功能食品。大量文献显示，很多研究者或企业将黄精多糖提取液与食材组合，或是经过发酵制成黄精米酒和黄精醋，或是经过简单混合制成富含黄精多糖的黄精面条、黄精酸豆奶、黄精饮料、黄精食品添加剂等。富含黄精多糖的健康食品。表2列出了富含黄精多糖的功能食品的有关信息，包括黄精参与形态、黄精多糖提取方法、主要活性成分、口感氛围等。

表2 富含黄精多糖的功能食品

由表2可知，黄精食品大多是将经热水浸提法得到的富含黄精多糖的提取液与其他食品原料混合制作的食品。这种加工方法优点是，可以方便地在相关食品中引入黄精多糖等营养成分，也方便功能食品的加工制作；但存在黄精残渣资源的浪费等问题。因此，将黄精的完全利用，是广大研究者和功能食品生产商关注的一个方向。

随着人们生活品质的提高，市场对于健康食品的需求也越来越大，而黄精具有的抗衰老、抗氧化、提高免疫力等功效与人们的生活紧密联系，让一些保健行业也窥得商机，相继研发出一系列以黄精为主的具有抗衰老、强身健体、补肾养生的功能性食品或保健品。例如，“富硒黄精果脯加工工艺”(专利申请号：CN201410163925．8)在溶化后的甘露醇中投入烫漂过的黄精丁，待黄精丁煮至橘黄色、酸甜可口时即可，这使黄精既适合于药用又适合于食用。“一种含黄精、积雪草的增强免疫力的功能性食品”(专利申请号：201210117216.7)具有补气益肾、增强免疫力、抗衰老作用。汪程远等用黄精、牡丹花及一些药食同源物与葡萄一起发酵制成的葡萄酒(专利申请号：201410776047．7和201410811014．1)，具有养肾补肾、抗衰抗疲、降低血压等功效。“黄精一味饮料”(专利申请号：CN201410731754．4)采用特定的加工工艺使黄精多糖等有益成分能迅速而充分地被人体吸收，更好地达到延缓衰老、预防心血管疾病和亚健康的目的。“黄精食品添加剂及其保健品的生产工艺”(专利申请号：CN200310122648．8)将鲜黄精经真空干燥后粉碎成黄精食品添加剂，再以黄精食品添加剂为主料，添加其他中药粉制成冲剂、胶囊等多种产品，具有降血压、血脂、血糖，防动脉硬化、冠心病等辅助功能，方便人们使用。

2．3 黄精多糖在膳食中的应用

在民间，人们也将黄精作为一种食材，制成具有特殊疗效的药膳，使之具有养阴益肾、延年益寿的养生功效。例如，以黄精为主料的黄精炖母鸡和黄精炖乳鸽，常常是男科临床常见多发病的食疗方法。益寿鸽蛋汤是将黄精、枸杞子、龙眼肉洗净切碎加清水煮沸后，再加鸽蛋、冰糖煮熟而成，常常用来作为年老体衰者的保健膳食。黄精牛肉汤是以黄精、牛肉、胡桃肉、生姜为主料熬制而成，具有治疗虚损，气血不足的功效，也可提高免疫力、健体强身。“一种黄精保健锅巴”(专利申请号：CN201310550816．7)采用米饭、黄精和具有滋阴润燥、益胃生津功效的麦冬为主料，经烘烤等工艺，制成淡黄色的锅巴成品，具补气养阴、润燥生津、开胃消食的保健功效。此外，民间还有常用的党参黄精猪肚、黄精蒸鸡、黄精瘦肉粥和黄精炖排骨等膳食，都具有补气养生、补益强身等功效。

与此同时，黄精多糖还具有美容养颜的功效。黄精与当归等药食同源物制成的九转黄精膏，就具有黑发的功效；将黄精与玉竹、枸杞子等原料泡于黄酒中，取酒饮用也有美容养颜之效。

3 展 望

综上所述，黄精多糖具有较好的抗衰老作用，其作用机理可能是由于黄精多糖具有清除自由基、增强端粒酶活性、改善线粒体能量代谢等作用。尽管这些研究还不够多，也不够完善，但是人们对黄精多糖抗衰老作用机理的研究，佐证了黄精多糖在健体强身、延年益寿上的功效，使其具有科学性，这为黄精多糖在食品领域中的应用提供了理论依据。目前，黄精和黄精多糖的理论和应用研究也不完善，还缺乏对黄精中其他活性成分的理论研究以及黄精的完全利用研究，这在某种程度上限制了黄精的进一步开发利用。随着黄精活性成分药理作用及其机理研究的进一步深入以及黄精功能食品、保健食品的开发利用技术的日益成熟，黄精必将成为人们健康生活中不可或缺的一部分。

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The Progress on Mechanism of Anti-aging Effect of PolygonatumPolysaccharide and Its Application in Food

HENGYin-xue，LIUDan-dan，BIANFeng-xia，YINZhong-yi，ZHENGXu-xu

(Chongqing Technology and Business University， College of Environment and Resources， Chongqing 400067， China)

In order to introduce the mechanism of anti-aging effect of Polygonatum polysaccharides and its application in food， firstly the effect mechanisms of Polygonatum polysaccharides on scavenging free radicals， enhancing telomerase activity， improving mitochondrial energy metabolism and improving neuroendocrine function were reviewed from the definition of aging and the theory of anti-aging such as free radical theory， telomere theory， mitochondrial DNA damage theory and neuroendocrine theory， then the progress of extraction methods of Polygonatum polysaccharides and its development and application in healthy food and daily diet were summarized， finally the future research direction of Polygonatum sibiricum and Polygonatum polysaccharide were prospected． It is clear that the essence of Polygonatum sibiricum will become an indispensable part of people’s healthy life．

Polysaccharides from Polygonatum sibiricum； anti-aging mechanism； food； application

TS201．4

A

2017-04-10；

2017-05-18.

重庆市教委科学技术研究项目(KJ1706169)．

衡银雪(1993-)，女，新疆乌鲁木齐人，硕士研究生，从事生物化工研究．

**通讯作者：郑旭煦(1964-)，女，重庆长寿人，教授，博士，从事生物资源与天然药物研究．

责任编辑：田静