铁皮石斛多糖的研究进展

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摘要：以系统的文献调研为基础,对兰科石斛属植物铁皮石斛多糖的含量、药理作用、提取方法和组成加以综述。该文对其多糖的含量、药理作用、提取方法和组成等方面做了详细而全面的总结,为今后铁皮石斛药用资源的更好的开发利用提供参考。

关键词: 铁皮石斛 多糖 药效 药用资源

1 引言

铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo),是兰科(Orchidaceae)石斛属(Dendrobium)多年生附生草本植物[1],一种名贵珍稀濒危的中药材。自古以来就有“植物熊猫”、“救命仙草”的美誉。其主要分布于安徽西南部（大别山）、浙江东部（鄞县、天台、仙居）、福建西部（宁化）、广西西北部（天峨）、四川（地点不详）、云南东南部（石屏、文山、麻栗坡、西畴）。生于海拔达1600米的山地半阴湿的岩石上[2]。铁皮石斛具有滋阴清热、生津益胃、润肺止咳等功效,位列“中华九大仙草之首” ,被录入2010版药典[3]。由于铁皮石斛在自然条件下生长的环境较为苛刻，加上人们过度采挖，导致野生的铁皮石斛资源濒临灭绝。目前铁皮石斛已经实现了人工栽培，但一般也不易成活。铁皮石斛主要含有多糖、生物碱、氨基酸、酚类化合物等化学成分。现代药理研究表明铁皮石斛在增强免疫力、抗肿瘤、抗氧化、抗疲劳、降血糖、生津、镇咳等方面有多种功效[4]。本文就铁皮石斛多糖的含量、药理作用、提取方法和组成等方面研究工作进行概述。

2 铁皮石斛多糖含量的研究

近年来,铁皮石斛多糖的研究得到了人们越来越多的关注。由于铁皮石斛多糖是铁皮石斛的主要成分，其含量较高,还具有提高免疫力、抗氧化、抗肿瘤等功效,使得铁皮石斛在医学上具有极大的应用前景。

多糖的含量测定方法有苯酚-硫酸法[5]、3,5-二硝基水杨酸法[6]、分子光谱法[7]等。

不同器官组织、不同生长期多糖含量不同

无论是野生苗还是人工栽培苗，都是茎中多糖含量最高，又尤以二年生的茎中多糖含量最高。

何铁光[8]发现，野生铁皮石斛茎中的多糖含量随年份不同含量差异较大，多年生茎中的多糖含量最高，其次是叶。华允芬[9]也发现铁皮石斛的多糖含量是茎>根；尚喜雨[10]对铁皮石斛的组培苗、野生植株、栽培植株中多糖的含量及分布进行了系统的分析和研究，也发现铁皮石斛的多糖含量很高，尤以茎段为最；不同部位的含量存在一定差异，茎部的差异要大于根、叶。这说明传统用药上铁皮石斛以茎为入药部分在主要化学成分分析上是合理的。

何铁光[11]对铁皮石斛的组培产物原球茎的多糖含量进行了测定，发现原球茎与野生品的多糖和总氨基酸含量相近。初步证明以组织培养获得的铁皮石斛原球茎代替其野生品是解决铁皮石斛资源紧缺的有效途径。 不同品种铁皮石斛的多糖含量不同

不同品种的铁皮石斛中，多糖含量又存在差异.毛灵芝[12]对铁皮石斛的三个品种：进行了比较，发现各品种均以二年生茎的多糖含量最高，宽叶石斛>窄叶石斛>青梗石斛。故在铁皮石斛的栽培中，应增加对宽叶品种的引种栽培。

在不同生长条件下，多糖含量不同

不同的生长条件，会对铁皮石斛的代谢产生影响，从而影响多糖等代谢产物的含量。影响因素有光照、水分、矿质元素等。这些因素通过影响光合作用等代谢活动的强度，从而对多糖等有机成分的含量产生影响。

毛灵芝[12]通过在不同季节对最佳石斛品种进行四个不同的遮阴条件(遮阴强度：A>B>C>D)处理,发现二年生茎以B遮阴下的石斛多糖含量最高。这说明适宜的光照强度有利于多糖的积累。

徐琳娜[13]在对野生铁皮石斛在石生生境和树生生境条件下生长对比研究发现，通过调节人工大棚种植的各项生境因子，达到了最好的种植效果。人工栽培铁皮石斛，水分利用效率较高，产量最高，干重率较高，多糖含量较高，约为%，微量元素含量丰富，可以作为优质中药材铁皮枫斗的原料，有较好的生态效益和经济效益。说明适宜的水分以及矿质元素有利于多糖的形成。

野生和人工栽培铁皮石斛多糖含量存在差异。尚喜雨[10]采集云南绿春的野生植株、云南蒙自的组培苗以及购自云南屏边一年生和两年生栽培植株，用微波辅助法提取石斛多糖,发现野生型铁皮石斛多糖含量多于栽培型。黎万奎等[14]发现人工栽培铁皮石斛总多糖含量与铁皮枫斗相近。诸燕等[15]发现全国人工栽培骨干基地生产的铁皮石斛，其多糖质量分数普遍高于野生药材，且种质与生长年限显著影响多糖质量分数。铁皮石斛品种选育与采收年限的控制可提高多糖质量分数，浙江产区铁皮石斛最佳采收时间为两年生冬季至三年生开花前。

综上，如果条件控制得当。人工栽培铁皮石斛的多糖含量是可以接近甚至超过野生型的。姜殿强等[16]岩溶生态环境条件下不同生境铁皮石斛多糖含量的比较研究结果也说明了这一点，并且他通过长期野外监测发现，石生、树生和棚生铁皮石斛的温度、湿度和光照都非常接近，这也是不同生境中铁皮石斛多糖含量相同的主要原因。

3 铁皮石斛多糖的药理作用

增强机体免疫力

多糖能促进机体体液免疫、细胞免疫和诱生多种细胞因子，具有免疫增强效果。铁皮石斛多糖能够显著提升小白鼠外周白细胞数和促进淋巴细胞产生移动抑制因子，强有力的消除实验条件下免疫抑制剂环磷酰胺的加入所引发的副作用[17]。铁皮石斛多糖对S180肉瘤小鼠T淋巴细胞转化功能、NK活性、巨噬细胞吞噬功能及溶血素值均有明显提高作用，进一步表明铁皮石斛多糖具有增强免疫功能的作用[26]。

抗肿瘤

铁皮石斛多糖对S180实体瘤均有一定的抑制作用，其抑瘤率为%~%[18]。铁皮石斛原球茎的多糖DCPP1a-1对小鼠肝癌H22抑制效果与剂量的关系研究表明，多糖DCPP1a-1可能在一个较低的剂量范围内才具有免疫调节活性[19]。铁皮石斛水提物对人宫颈癌HelaS3和肝癌HepG2细胞株均有不同程度地抑制作用[20]。

抗氧化

铁皮石斛多糖具有很强的抗氧化能力，且随着浓度的增大清除率也逐渐增强，并与其相对分子质量大小有关[21]。铁皮石斛原球茎多糖粗品DCPP和纯品DCPP1a-1、DCPP3c-1均能有效地清除·OH和氧自由基,且呈现良好的量效关系[22-23]。

4 铁皮石斛多糖的提取方法

水提法

赵纪峰等[24]认为，水提法是用来提取多糖的最常用方法之一，可以热水浸提，也可冷水浸提。用得较多的是热水浸提。该法所得多糖提取液可直接或离心除去不溶物；也可利用多糖不溶于高浓度乙醇的性质，用高浓度乙醇沉淀提纯多糖。同时由于不同性质或不同相对分子质量的多糖沉淀所需乙醇浓度不同，它也可以用于样品中不同多糖组分的分级分离。在粗分阶段还可利用混合溶剂提取法对植物中不同的多糖成分进行分离。

熊丽萍等[25]运用正交实验设计对水煎提取石斛中的石斛多糖工艺进行优选，得出了最佳的工艺条件。何铁光等[26]对铁皮石斛悬浮培养原球茎多糖的提取、纯化条件进行优化研究，正交试验结果表明，提取的最佳工艺为80℃热水中浸提2 h，加水量20倍，提取3次，醇析时乙醇的浓度为80%。粗多糖脱蛋白时，氯仿/正丁醇(v/v)为1:0.

4，粗多糖样品/氯仿+正丁醇(v/v)为1:，萃取时间采用5 min最佳。 周术涛等[27]采用均匀设计与正交设计联用的方法对铁皮石斛多糖的提取工艺进行优选。优选出来的铁皮石斛最佳提取工艺条件为温度85℃，提取时间3 h，液料比20倍时,提取的总多糖得率最高为%。

由此看来，经正交设计等方法所优选的工艺，均较合理，提取率高，适用于工业生产。

超声提取法

超声提取法主要是超声波破坏植物细胞组织，使之变形、破裂并释放出内含物，同时加速植物有效成分在溶剂中的扩散释放，促进植物有效成分与溶剂混合，有利于萃取[24]。

叶余原[28]进行了超声法提取铁皮石斛多糖工艺的研究，考察了提取温度、固液比、提取时间和超声频率4个因素对铁皮石斛多糖提取得率的影响。在单因素实验的基础上，通过正交试验优化提取工艺。综合确定的优化提取工艺条件为：1: 30的料液比，50℃超声水浴，45 kHz超声频率，提取 h，铁皮石斛多糖的平均提取得率为%。超声提取法的多糖得率大于常规水提法，更加高效。具有提取时间短、方法简单、收率高且无需加热等优点[29]。

微波提取法

微波具有穿透力强、选择性高、加热效率高等特点，故应用微波技术破碎细胞壁并提取有效成分，可以显著提高提取效率[24]。

尚喜雨[30]以水为提取剂，在不同微波功率、固液比、浸提时间及pH等条件下进行正交实验，来确定各因素不同水平对石斛多糖提取量的影响。结果表明:在微波功率400W，pH为8，微波作用时间6min；1:50的条件下多糖提取量为%。说明微波辅助提取铁皮石斛多糖，多糖得率较高。

酶提法

尚喜雨[31]分别以水提法和酶法提取石斛多糖，通过正交试验，比较石斛多糖的提取率，找出了水提法的最佳条件，且在此条件下多糖的平均提取量为%；而在酶提法中，使用4%的酶量、在40℃水温和pH为6的环境下酶解3h，多糖含量测得为%，比水提法提高了119%，由此他认为酶法提取石斛多糖优于水提法。张萍等[32]也采用正交实验确定了酶解的最佳条件，使多糖含量增加至%，比水煮法提高了2倍。酶提取能够提高多糖的提取率及多糖含量，可能是因为酶对铁皮石斛中游离蛋白质具有水解作用，提取液中只含少量蛋白质，同时降低了它们与原料的结合力，有利于多糖的浸出。所以酶法是一种理想的提取方法[32]。

在众多的提取方法中，均匀设计和正文试验联用法适宜工业化生产，超声波和微波提取法、简便易行，多糖得率较高；酶提法大大提高多糖得率，但要求严格，是发展的方向。

5 铁皮石斛多糖的组成

多糖是铁皮石斛的主要成分，水溶性多糖含量一般可达40%。铁皮石斛生理活性的强弱与其多糖含量密切相关。多糖含量越高，质越重，嚼之越有黏性，质量更优。

从上个世纪开始,研究人员便对铁皮石斛多糖的组成进行了研究。目前研究人员已经从铁皮石斛中分离的并鉴定结构的多糖有八个。多糖I、多糖Ⅱ、多糖Ⅲ为O-乙酰葡萄甘露聚糖型[33]，主链由几个β-（1→3）-甘露吡喃糖基和一个β-（1→4）-D-葡萄吡喃糖基重复构成，支链可能由β-（1→4）-D-葡萄糖基和其他戊糖基组成，并连接在主链葡萄糖基的2、3或6位上，分子量(MW)分别为1×106(I)、5×105(Ⅱ)、×105(Ⅲ)；多糖DT2、DT3，结构主要以α-（1→4）-D-葡萄糖缩合而成[34]，末端糖为半乳糖、葡萄糖及阿拉伯糖，葡萄糖和半乳糖上含有少量分支，并含有少量的木糖、阿拉伯糖、甘露糖，分子量(MW)分别为×105和×10；多糖DOPP-1-A1也为O-乙酰葡萄甘露聚糖型[35]，主链由β-D-甘露型吡喃糖基和β-D-吡喃葡萄糖基以（1→4）连接重复构成，支链可能由（1→3）-甘露糖基、（1→3）-葡萄糖基和少量的阿拉伯呋喃糖基组成，支链连接在主链末端糖基的6位上，（1→4）-甘露糖基和葡萄糖基的2位被乙酰化，单糖组成为甘露糖、葡萄糖和阿拉伯糖，物质的量之比为::1；多糖DCPP1a-1[36]由甘露糖和葡萄糖按物质的量7:1组成，分子量为×105；DCPP3c-1[37]由甘露糖、鼠李糖、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖组成，其分子物质的量之比为:1::::，分子量为×104。

6 结语

铁皮石斛多糖具有增强免疫力，抗氧化活性及能抑制肿瘤，因此在增强机体免疫力和治疗癌症、抗衰老等方面有着广泛的用途。进一步对多糖进行深入研究具有重要的理论意义和临床应用价值。

参考文献：

[1] 李桂锋, 李进进, 许继勇, 等. 铁皮石斛研究综述[J]. 中药材, 2010, 33(1):

150-153.