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摘要
铁皮石斛是我国传统的名贵中药，为兰科石斛属植物铁皮石斛（D. officinale Kimura et Migo）的新鲜或干燥茎，其主要化学成分有多糖类、生物碱类和多酚类物质等，石斛多糖是主要成分之一。在此概述近年来国内外在铁皮石斛多糖的含量、分离提取、结构分析及生物活性等领域的研究进展，为铁皮石斛多糖的进一步研究及其产业化应用提供理论依据。
关键词 铁皮石斛；多糖；含量；提取方法；结构；生物活性
中图分类号 S567 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）15-078-03
Research Advances in Polysaccharides of Dendrobium officinale
HU Xianchun1， GUO Yongbing2*， XIANG Jinsong2 et al
（1. College of Horticulture and Gardening， Yangtze University， Jingzhou， Hubei 434025； 2. Shennongjia Forestry Research Institute， Shennongjia， Hubei 442400）
Abstract Dendrobium officinale Kimura et Migo， is widely used in tradional Chinese herbal medicine， contains a variety of chemical constituents， such as polysaccharides， alkaloids， polyphenols and so on. In this paper， the recent progresses of polysaccharide from D. officinale on content， separation and extraction， structure analysis， and biological activity were summarized， which will benefit for the further study and industrial applications of D. officinale polysaccharides.
Key words Dendrobium officinale； Polysaccharides； Content； Extraction method； Structure； Biological activity
铁皮石斛为兰科（Orchidaceae）石斛属（Dendrobium SW.）植物铁皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo）的新鲜或干燥茎[1]，干品称为铁皮枫斗，是石斛中的极品。铁皮石斛具有益胃生津、滋阴清热、免疫调节、延缓衰老等功效，用于阴伤津亏、口干烦渴、食少干呕、病后虚热、目暗不明[2]。现代药理和临床研究证明，铁皮石斛具有抗肿瘤、抗衰老、降低血糖和提高免疫力等作用，在恶性肿瘤的辅助治疗以及慢性咽炎、慢性胃炎、糖尿病和久病体虚免疫功能低下等方面有广泛的应用[3]。植物化学成分分析和药理学等研究表明铁皮石斛中生物活性物质主要是多糖类化合物，且含量较高[4-7]。随着人们对多糖功效认识的增多，近年来对铁皮石斛多糖的研究也逐渐增多，笔者在此对铁皮石斛多糖的含量、提取方法、结构以及生物活性等方面的研究进展进行了综述。
1 铁皮石斛多糖的含量
铁皮石斛中多糖含量比较高，但不同品种、不同生长期、不同部位、不同产地的铁皮石斛中多糖的含量不一样，人工栽培和野生铁皮石斛多糖的含量也有差别，不同采后加工对铁皮石斛中多糖的含量也有较大的影响。
毛灵芝研究发现各品种石斛多糖含量不同，其中宽叶铁皮石斛>窄叶铁皮石斛>青梗铁皮石斛[8]。徐云燕等分析指出1、2、3 年生长期铁皮石斛多糖含量分别为40.40%、30.96%、48.87%[9]。周桂芬等研究表明茎中多糖含量是叶中多糖含量的3倍[10]。采收时间也显著影响铁皮石斛多糖和浸出物含量，如铁皮石斛5月采样多糖含量高于2月[11]。此外，铁皮石斛开花显著消耗铁皮石斛药材中的多糖，因此，在开花前采收能显著提高多糖含量[12]。
诸燕等研究发现人工栽培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2年生冬季至3年生开花前[13]。
李聪等研究了不同采后加工对铁皮石斛多糖的影响，结果表明4种采后加工方法（直接烘干、烫后烘干、烫后边搓边烘、边搓边烘）得到的铁皮石斛多糖质量分数为26.59%～32.70%，边搓边烘100 ℃和80 ℃处理的铁皮石斛多糖含量最高[14]。
2 铁皮石斛多糖的提取方法
2.1 热水提取法
热水提取法是传统的多糖提取方法，通过提取条件的优化，可以提高铁皮石斛多糖的得率[15-18]。这种提取方法成本较低、取材方便，在工业化提取铁皮石斛多糖上具有广阔的应用前景，为了获得更高的提取率，往往结合其他辅助方法。
2.2 酶解提取法
酶解法提取多糖条件温和，可以有效地破坏植物细胞壁的影响，水解植物细胞中的胶质体、蛋白质，促进多糖等物质的溶出，在一定程度上提高了石斛多糖的收率[19-21]。另外，该方法过程条件温和、对环境无污染，也有利于工业化生产提取铁皮石斛多糖。常使用的酶有半纖维素酶、纤维素酶、果胶酶等。
唐政等以铁皮石斛为材料，采用纤维素酶与果胶酶的等量混合提取法，研究了pH、酶浓度、酶解时间、酶解温度等因素对石斛多糖提取效率的影响，获得最佳提取工艺为pH 6.5、1%浓度的纤维素酶和果胶酶1∶1等量混合、50 ℃下提取135 min，提取率为41.33%[19]。 2.3 超声波辅助提取法
超声技术是近些年来普遍用于中药材有效成分提取的方法，它通过机械、热学以及空化等作用加速目标成分进入溶剂，从而大大提高提取效率[22]。
叶余原研究了铁皮石斛多糖的超声波提取工艺条件，结果表明，优化提取工艺条件为料液比1∶30、超声水浴50 ℃、超声频率45 kHz、提取1.5 h，在此条件下铁皮石斛多糖的平均提取得率为15.3%，超声提取的多糖得率大于同等条件下常规水提（平均得率为10.2%）[23]。
2.4 微波辅助提取法
由于在微波电磁场作用下，有利于铁皮石斛多糖物质的迅速浸出、扩散，因此，利用微波提取铁皮石斛多糖具有提取量高、快速、预处理和操作成本低及對环境无污染等优点。
尚喜雨等以水为提取剂，在不同微波功率条件、固液比、浸提时间及提取剂的pH等条件下进行正交试验，研究了各因素不同水平对石斛多糖提取量的影响，结果表明，最佳提取条件为微波功率400 W、pH为8、微波作用时间6 min、1∶50的条件下多糖提取量为17.48%，微波辅助提取铁皮石斛多糖的方法得到了较高的多糖提取率[24]。
2.5 超高压提取法
以超高压提取石斛多糖，利用超高压作用可破坏铁皮石斛细胞的细胞壁，促进细胞内多糖溶出，具有提取时间短、能力消耗少等优点。
纵伟等采用超高压方法提取铁皮石斛中的多糖成分，在单因素试验的基础上，选取压力、时间、粉碎度和固液比4个影响因素，以石斛多糖为指标，通过正交试验优化超高压方法提取石斛多糖的工艺条件，结果表明，将石斛粉碎到80目后，按固液比1∶20、采用300 MPa的压力提取6 min后，石斛多糖的得率达19.27%，表明超高压方法是有效提取石斛多糖的一种方法[25]。
2.6 闪式提取法
闪式提取石斛多糖依靠高速机械剪切力和超动分子渗滤技术，在室温及溶剂存在下数秒内把物料粉碎至细微颗粒，并使有效成分迅速达到组织内外平衡，通过过滤达到提取之目的，具有溶剂用量少、提取时间短、效率高等优点。
李娇等比较了水提法、超声法和闪式提取铁皮石斛多糖的效果，并用正交试验法对最优方法进行条件优化，结果，水提法多糖提取率为10.90%，提取时间为120 min；超声法多糖提取率为18.75%，提取时间为60 min；闪式提取法多糖提取率为24.05%，提取时间为2 min；进一步通过正交法对闪式提取条件进行优化，确定最优条件为固液比1∶15、闪提时间2 min、闪提转速4 000 r/min，与传统水提法和超声法相比，闪式提取具有明显的优越性[26]。
目前，铁皮石斛多糖一般采用热水提取后再通过醇沉制备，在提取过程中，为强化多糖的提取率，往往采用超声波、微波等方法进行辅助提取，但超声、微波等方法提取时间比较长，且提取过程中能量消耗大，因而，酶解提法、超高压提取等方法是发展的方向。
3 铁皮石斛多糖的结构分析
多糖的化学结构包括单糖残基组成、单糖残基排列顺序、相邻糖残基连接方式及糖链分支等，以及由此形成的空间结构，它是铁皮石斛多糖发挥生物活性的基础。铁皮石斛多糖是一大类物质，由于受到种质资源、栽培管理、气候环境等因素影响，铁皮石斛多糖中各单糖的组成和比例也有所不同。
龚庆芳等研究表明铁皮石斛多糖主要由D甘露糖、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖（摩尔比为3.28∶31.83∶1.51∶1.00）组成的杂多糖[27]。Pan等通过GCMS研究指出铁皮石斛多糖中的单糖组分主要有阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和甘露糖（摩尔比为0.04∶0.12∶1.00∶0.13）[28]。周桂芬等研究表明铁皮石斛茎与叶多糖的单糖组成不同，铁皮石斛叶多糖是一种酸性杂多糖，主要由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖和半乳糖醛酸组成，而铁皮石斛茎多糖主要由葡萄糖和甘露糖组成，叶与茎多糖中均有甘露糖和葡萄糖，茎中甘露糖和葡萄糖含量均比叶中高[10]。Meng等研究表明不同产地的铁皮石斛多糖中单糖组成比例也差异较大，产自云南的铁皮石斛多糖分子量有2个峰，分子量分别为1.5×106和7.1×104 Da，单糖组成为甘露糖、葡萄糖、半乳糖，摩尔比为100∶206∶5；产自安徽的铁皮石斛多糖分子量为1.2×105 Da，单糖组成为甘露糖、葡萄糖、半乳糖，摩尔比为100∶44∶2；产自浙江的铁皮石斛多糖分子量为4.9×104 Da，单糖组成为甘露糖、葡萄糖、半乳糖，摩尔比为100∶38∶1[29]。
林宏等对一个从铁皮石斛原球茎中分离的均一多糖D02C进行了结构解析，结果表明D02C为一含有56.36%半乳糖醛酸的分子量为1.55×104 Da的半乳聚糖，其中半乳糖以D半乳糖存在，主链由1，4Galp与1，4GalAp组成，另外，连有少量的鼠李糖，其中部分半乳糖醛酸在C6位上产生了甲酯化[30]。杨虹等研究了铁皮石解多糖DT2、DT3的化学结构，结果表明DT2、DT3的平均分子量分别为7.4×105、5.4×105 Da，含有的单糖主要有葡萄糖、半乳糖、木糖及少量阿拉伯糖和甘露糖，摩尔比分别为5.9∶1.0∶1.0∶0.8∶0.5和7.9∶1.3∶1.0∶0.5∶0.7；经过GCMC和NMR分析，确定了DT2、DT3多糖主要含有α（1→4） –DGlc为主链，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的分支，并含其他少量木糖、阿拉伯糖、甘露糖，两者的差别主要在于支链的长短和连接位置的不尽相同[31]。
铁皮石斛多糖的单糖组成是以葡萄糖、甘露糖、半乳糖和阿拉伯糖为主，其单糖种类基本相同，但其分子量及摩尔比差异显著，这与铁皮石斛原料及其分离纯化的方法有关。因此，要准确分析铁皮石斛多糖的相对分子量、组成、化学结构和生物活性等方面，仍有必要进一步分离、纯化和分析结构。 4 铁皮石斛多糖的生物活性
4.1 抗氧化活性
铁皮石斛多糖具有明显的抗氧化活性，何铁光等研究了铁皮石斛原球茎的多糖DCPPla1的体外抗氧化活性，结果发现多糖DCPPla1对超氧阴离子和羟基自由基均有明显的清除作用或抑制作用，其IC50分别为0.727和1.181 mg/ml，并能抑制小鼠肝匀浆及肝线粒体MDA的生成和减轻肝线粒体肿胀，表明了原球茎多糖在细胞器和组织水平上有较好的体外抗氧化能力[32]。
鲍素华等分别采用清除活性氧和DPPH自由基体系、金属离子鳌合体系、还原力体系、Fe2+Vc诱导的小鼠肝匀浆脂质过氧化体系、ABTs法测总抗氧化能力体系、抑制H2O2诱导红细胞氧化溶血能力体系和对羟基自由基介导的DNA损伤的保护体系，对铁皮石解多糖DSP（总多糖）、DSP1、DSP2、DSP3的体外抗氧化活性进行测定，结果表明，除在清除超氧阴离子自由基体系中4种多糖无抗氧化作用外，在其他体系中均表现出较强的抗氧化能力，且抗氧化能力与其相对分子量大小有关[33-34]。
查学强等研究了铁皮石斛多糖和霍山石斛对超氧阴离子自由基和羟基自由基的清除作用及对烷基自由基引发的亚油酸氧化体系的抑制作用，结果表明，2种石斛多糖对超氧阴离子自由基和羟基自由基具有不同程度的清除作用，对烷基自由基引发的亚油酸氧化体系有显著的抑制作用，但作用效果差异显著，其中霍山石斛多糖的抗氧化活性明显强于铁皮石斛，原因可能是2种石斛多糖在结构上存在很大差异[35]。
4.2 免疫调节作用
铁皮石斛多糖具有增强机体免疫力的作用，张红玉等研究了铁皮石斛多糖对S180肉瘤小鼠免疫功能的影响，发现铁皮石斛多糖（剂量分别为400、800和1 600 mg/kg）对S180实体瘤均有一定的抑制作用，其抑制率为97%～26.8%，显著提高荷瘤小鼠的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，表明铁皮石斛多糖具有增强免疫功能的作用[36]。
铁皮石斛多糖能显著刺激脾淋巴细胞的增殖并促进脾淋巴细胞中γ干扰素和白细胞介素2的分泌[37]，增强自然杀伤细胞介导的淋巴细胞毒性，增加巨噬细胞的吞噬作用和一氧化氮产量[38]。刘亚娟等研究了铁皮石斛多糖的免疫活性，发现铁皮石斛多糖在25～200 μg/ml的浓度范围内可以显著促进小鼠免疫脾细胞的增殖，表明石斛多糖可以在一定程度上提高小鼠的免疫活性[39]。
蔡海兰等研究了铁皮石斛多糖（DOP）对RAW264.7细胞分泌TNFα的影响，通过检测DOP作用后RAW264.7的TNFα分泌增加，证实了DOP具有促进TNFα分泌的作用，与此同时，DOP增加TNFα mRNA表达和IκBα蛋白表达，因此，DOP通过诱导TNFα的分泌说明其具有增强免疫的功能[40]。
此外，葛穎华等研究表明鲜铁皮石斛多糖（5、10和20 g/kg）对Lewis肺癌小鼠有明显的免疫调节作用[41]。铁皮石斛多糖预处理可以显著抑制TNFα诱导的细胞凋亡因子[42] ，也可以显著增加小鼠脾细胞的IFNγ产量，因而，可以显著增强小鼠的细胞免疫和非特征免疫[43]。
4.3 抗肿瘤活性
何铁光等研究了铁皮石斛原球茎的多糖DCPP1a1对小鼠肝癌H22抑制作用，结果表明，多糖DCPP1a1的3个剂量组（50、150、250 mg/kg）对H22肝癌小鼠有不同程度的抑瘤作用，抑瘤率分别为28.6%、19.3%和15.7%，其中低剂量组（50 mg/kg）的抑瘤效果最好（P<0.05）[44]。
刘亚娟等研究了铁皮石斛多糖的抗癌活性，试验结果初步证实铁皮石斛多糖在25～200 μg/ml的浓度范围内可以抑制癌细胞HepG2、A549、F9、NCCIT的生长，具有一定的抗癌活性[39]。
4.4 降血糖作用
李秀芳以四氧嘧啶为诱导剂建立糖尿病小鼠模型，比较研究了霍山石斛、铁皮石斛、金钗石斛、流苏石斛和鼓槌石斛粗多糖的降血糖活性，结果显示，5种石斛粗多糖（50、100和200 mg/kg）均能在一定程度上平衡血脂水平，并可能通过降低血液中TC、TG含量，增加HDLC含量来调节血糖水平[45]。
铁皮石斛多糖（100、200 和400 μg/ml）处理细胞48 h能促进胰岛β细胞胰岛素分泌，提高胰岛β细胞活性，减少胰岛β细胞的凋亡；铁皮石斛多糖能明显抑制高糖刺激下胰岛β细胞 NFκB及iNOS的蛋白表达和NO分泌增加；因此，铁皮石斛多糖保护胰岛β细胞可能与NFκBiNOSNO通路有关[46]。
4.5 其他作用
铁皮石斛多糖对高糖诱导的血管内皮细胞（ECV304）NFκB因子的过量表达有较好的抑制作用，说明铁皮石斛活性成分可以干预和保护糖尿病血管的病变[47]。铁皮石斛多糖也可以通过提高AQP5的表达和保护细胞免受细胞凋亡而治疗Sjogren’s综合症[48]。此外，铁皮石斛多糖还具有抑菌[49]、促进毛发生长[50]、抗衰老[51]、降血压[52]等作用。
5 小结与展望
多糖提取技术的研究与开发为铁皮石斛多糖的结构分析、生物活性以及结构修饰等打下了基础，为铁皮石斛多糖成分的应用提供进一步的科学依据，为尽早实现其产业化提供理论依据和技术支持。现代药理学研究表明，铁皮石斛多糖具有抗氧化、增强免疫力和抑制肿瘤等活性，因此，铁皮石斛多糖在治疗癌症和增强机体免疫力、抗衰老等方面有广泛用途，但研究结果多局限于试验阶段，对其化学成分和活性之间的关系缺乏深入研究，其益胃生津、滋阴清热的功效与抗氧化、抗肿瘤等的真正活性物质基础尚未阐明，确切的作用机制有待于进一步研究。
安徽农业科学 2015年
参考文献
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铁皮石斛是我国传统的名贵中药，为兰科石斛属植物铁皮石斛（D. officinale Kimura et Migo）的新鲜或干燥茎，其主要化学成分有多糖类、生物碱类和多酚类物质等，石斛多糖是主要成分之一。在此概述近年来国内外在铁皮石斛多糖的含量、分离提取、结构分析及生物活性等领域的研究进展，为铁皮石斛多糖的进一步研究及其产业化应用提供理论依据。
关键词 铁皮石斛；多糖；含量；提取方法；结构；生物活性
中图分类号 S567 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）15-078-03
Research Advances in Polysaccharides of Dendrobium officinale
HU Xianchun1， GUO Yongbing2*， XIANG Jinsong2 et al
（1. College of Horticulture and Gardening， Yangtze University， Jingzhou， Hubei 434025； 2. Shennongjia Forestry Research Institute， Shennongjia， Hubei 442400）
Abstract Dendrobium officinale Kimura et Migo， is widely used in tradional Chinese herbal medicine， contains a variety of chemical constituents， such as polysaccharides， alkaloids， polyphenols and so on. In this paper， the recent progresses of polysaccharide from D. officinale on content， separation and extraction， structure analysis， and biological activity were summarized， which will benefit for the further study and industrial applications of D. officinale polysaccharides.
Key words Dendrobium officinale； Polysaccharides； Content； Extraction method； Structure； Biological activity
铁皮石斛为兰科（Orchidaceae）石斛属（Dendrobium SW.）植物铁皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo）的新鲜或干燥茎[1]，干品称为铁皮枫斗，是石斛中的极品。铁皮石斛具有益胃生津、滋阴清热、免疫调节、延缓衰老等功效，用于阴伤津亏、口干烦渴、食少干呕、病后虚热、目暗不明[2]。现代药理和临床研究证明，铁皮石斛具有抗肿瘤、抗衰老、降低血糖和提高免疫力等作用，在恶性肿瘤的辅助治疗以及慢性咽炎、慢性胃炎、糖尿病和久病体虚免疫功能低下等方面有广泛的应用[3]。植物化学成分分析和药理学等研究表明铁皮石斛中生物活性物质主要是多糖类化合物，且含量较高[4-7]。随着人们对多糖功效认识的增多，近年来对铁皮石斛多糖的研究也逐渐增多，笔者在此对铁皮石斛多糖的含量、提取方法、结构以及生物活性等方面的研究进展进行了综述。
1 铁皮石斛多糖的含量
铁皮石斛中多糖含量比较高，但不同品种、不同生长期、不同部位、不同产地的铁皮石斛中多糖的含量不一样，人工栽培和野生铁皮石斛多糖的含量也有差别，不同采后加工对铁皮石斛中多糖的含量也有较大的影响。
毛灵芝研究发现各品种石斛多糖含量不同，其中宽叶铁皮石斛>窄叶铁皮石斛>青梗铁皮石斛[8]。徐云燕等分析指出1、2、3 年生长期铁皮石斛多糖含量分别为40.40%、30.96%、48.87%[9]。周桂芬等研究表明茎中多糖含量是叶中多糖含量的3倍[10]。采收时间也显著影响铁皮石斛多糖和浸出物含量，如铁皮石斛5月采样多糖含量高于2月[11]。此外，铁皮石斛开花显著消耗铁皮石斛药材中的多糖，因此，在开花前采收能显著提高多糖含量[12]。
诸燕等研究发现人工栽培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2年生冬季至3年生开花前[13]。
李聪等研究了不同采后加工对铁皮石斛多糖的影响，结果表明4种采后加工方法（直接烘干、烫后烘干、烫后边搓边烘、边搓边烘）得到的铁皮石斛多糖质量分数为26.59%～32.70%，边搓边烘100 ℃和80 ℃处理的铁皮石斛多糖含量最高[14]。
2 铁皮石斛多糖的提取方法
2.1 热水提取法
热水提取法是传统的多糖提取方法，通过提取条件的优化，可以提高铁皮石斛多糖的得率[15-18]。这种提取方法成本较低、取材方便，在工业化提取铁皮石斛多糖上具有广阔的应用前景，为了获得更高的提取率，往往结合其他辅助方法。
2.2 酶解提取法
酶解法提取多糖条件温和，可以有效地破坏植物细胞壁的影响，水解植物细胞中的胶质体、蛋白质，促进多糖等物质的溶出，在一定程度上提高了石斛多糖的收率[19-21]。另外，该方法过程条件温和、对环境无污染，也有利于工业化生产提取铁皮石斛多糖。常使用的酶有半纖维素酶、纤维素酶、果胶酶等。
唐政等以铁皮石斛为材料，采用纤维素酶与果胶酶的等量混合提取法，研究了pH、酶浓度、酶解时间、酶解温度等因素对石斛多糖提取效率的影响，获得最佳提取工艺为pH 6.5、1%浓度的纤维素酶和果胶酶1∶1等量混合、50 ℃下提取135 min，提取率为41.33%[19]。 2.3 超声波辅助提取法
超声技术是近些年来普遍用于中药材有效成分提取的方法，它通过机械、热学以及空化等作用加速目标成分进入溶剂，从而大大提高提取效率[22]。
叶余原研究了铁皮石斛多糖的超声波提取工艺条件，结果表明，优化提取工艺条件为料液比1∶30、超声水浴50 ℃、超声频率45 kHz、提取1.5 h，在此条件下铁皮石斛多糖的平均提取得率为15.3%，超声提取的多糖得率大于同等条件下常规水提（平均得率为10.2%）[23]。
2.4 微波辅助提取法
由于在微波电磁场作用下，有利于铁皮石斛多糖物质的迅速浸出、扩散，因此，利用微波提取铁皮石斛多糖具有提取量高、快速、预处理和操作成本低及對环境无污染等优点。
尚喜雨等以水为提取剂，在不同微波功率条件、固液比、浸提时间及提取剂的pH等条件下进行正交试验，研究了各因素不同水平对石斛多糖提取量的影响，结果表明，最佳提取条件为微波功率400 W、pH为8、微波作用时间6 min、1∶50的条件下多糖提取量为17.48%，微波辅助提取铁皮石斛多糖的方法得到了较高的多糖提取率[24]。
2.5 超高压提取法
以超高压提取石斛多糖，利用超高压作用可破坏铁皮石斛细胞的细胞壁，促进细胞内多糖溶出，具有提取时间短、能力消耗少等优点。
纵伟等采用超高压方法提取铁皮石斛中的多糖成分，在单因素试验的基础上，选取压力、时间、粉碎度和固液比4个影响因素，以石斛多糖为指标，通过正交试验优化超高压方法提取石斛多糖的工艺条件，结果表明，将石斛粉碎到80目后，按固液比1∶20、采用300 MPa的压力提取6 min后，石斛多糖的得率达19.27%，表明超高压方法是有效提取石斛多糖的一种方法[25]。
2.6 闪式提取法
闪式提取石斛多糖依靠高速机械剪切力和超动分子渗滤技术，在室温及溶剂存在下数秒内把物料粉碎至细微颗粒，并使有效成分迅速达到组织内外平衡，通过过滤达到提取之目的，具有溶剂用量少、提取时间短、效率高等优点。
李娇等比较了水提法、超声法和闪式提取铁皮石斛多糖的效果，并用正交试验法对最优方法进行条件优化，结果，水提法多糖提取率为10.90%，提取时间为120 min；超声法多糖提取率为18.75%，提取时间为60 min；闪式提取法多糖提取率为24.05%，提取时间为2 min；进一步通过正交法对闪式提取条件进行优化，确定最优条件为固液比1∶15、闪提时间2 min、闪提转速4 000 r/min，与传统水提法和超声法相比，闪式提取具有明显的优越性[26]。
目前，铁皮石斛多糖一般采用热水提取后再通过醇沉制备，在提取过程中，为强化多糖的提取率，往往采用超声波、微波等方法进行辅助提取，但超声、微波等方法提取时间比较长，且提取过程中能量消耗大，因而，酶解提法、超高压提取等方法是发展的方向。
3 铁皮石斛多糖的结构分析
多糖的化学结构包括单糖残基组成、单糖残基排列顺序、相邻糖残基连接方式及糖链分支等，以及由此形成的空间结构，它是铁皮石斛多糖发挥生物活性的基础。铁皮石斛多糖是一大类物质，由于受到种质资源、栽培管理、气候环境等因素影响，铁皮石斛多糖中各单糖的组成和比例也有所不同。
龚庆芳等研究表明铁皮石斛多糖主要由D甘露糖、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖（摩尔比为3.28∶31.83∶1.51∶1.00）组成的杂多糖[27]。Pan等通过GCMS研究指出铁皮石斛多糖中的单糖组分主要有阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和甘露糖（摩尔比为0.04∶0.12∶1.00∶0.13）[28]。周桂芬等研究表明铁皮石斛茎与叶多糖的单糖组成不同，铁皮石斛叶多糖是一种酸性杂多糖，主要由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖和半乳糖醛酸组成，而铁皮石斛茎多糖主要由葡萄糖和甘露糖组成，叶与茎多糖中均有甘露糖和葡萄糖，茎中甘露糖和葡萄糖含量均比叶中高[10]。Meng等研究表明不同产地的铁皮石斛多糖中单糖组成比例也差异较大，产自云南的铁皮石斛多糖分子量有2个峰，分子量分别为1.5×106和7.1×104 Da，单糖组成为甘露糖、葡萄糖、半乳糖，摩尔比为100∶206∶5；产自安徽的铁皮石斛多糖分子量为1.2×105 Da，单糖组成为甘露糖、葡萄糖、半乳糖，摩尔比为100∶44∶2；产自浙江的铁皮石斛多糖分子量为4.9×104 Da，单糖组成为甘露糖、葡萄糖、半乳糖，摩尔比为100∶38∶1[29]。
林宏等对一个从铁皮石斛原球茎中分离的均一多糖D02C进行了结构解析，结果表明D02C为一含有56.36%半乳糖醛酸的分子量为1.55×104 Da的半乳聚糖，其中半乳糖以D半乳糖存在，主链由1，4Galp与1，4GalAp组成，另外，连有少量的鼠李糖，其中部分半乳糖醛酸在C6位上产生了甲酯化[30]。杨虹等研究了铁皮石解多糖DT2、DT3的化学结构，结果表明DT2、DT3的平均分子量分别为7.4×105、5.4×105 Da，含有的单糖主要有葡萄糖、半乳糖、木糖及少量阿拉伯糖和甘露糖，摩尔比分别为5.9∶1.0∶1.0∶0.8∶0.5和7.9∶1.3∶1.0∶0.5∶0.7；经过GCMC和NMR分析，确定了DT2、DT3多糖主要含有α（1→4） –DGlc为主链，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的分支，并含其他少量木糖、阿拉伯糖、甘露糖，两者的差别主要在于支链的长短和连接位置的不尽相同[31]。
铁皮石斛多糖的单糖组成是以葡萄糖、甘露糖、半乳糖和阿拉伯糖为主，其单糖种类基本相同，但其分子量及摩尔比差异显著，这与铁皮石斛原料及其分离纯化的方法有关。因此，要准确分析铁皮石斛多糖的相对分子量、组成、化学结构和生物活性等方面，仍有必要进一步分离、纯化和分析结构。 4 铁皮石斛多糖的生物活性
4.1 抗氧化活性
铁皮石斛多糖具有明显的抗氧化活性，何铁光等研究了铁皮石斛原球茎的多糖DCPPla1的体外抗氧化活性，结果发现多糖DCPPla1对超氧阴离子和羟基自由基均有明显的清除作用或抑制作用，其IC50分别为0.727和1.181 mg/ml，并能抑制小鼠肝匀浆及肝线粒体MDA的生成和减轻肝线粒体肿胀，表明了原球茎多糖在细胞器和组织水平上有较好的体外抗氧化能力[32]。
鲍素华等分别采用清除活性氧和DPPH自由基体系、金属离子鳌合体系、还原力体系、Fe2+Vc诱导的小鼠肝匀浆脂质过氧化体系、ABTs法测总抗氧化能力体系、抑制H2O2诱导红细胞氧化溶血能力体系和对羟基自由基介导的DNA损伤的保护体系，对铁皮石解多糖DSP（总多糖）、DSP1、DSP2、DSP3的体外抗氧化活性进行测定，结果表明，除在清除超氧阴离子自由基体系中4种多糖无抗氧化作用外，在其他体系中均表现出较强的抗氧化能力，且抗氧化能力与其相对分子量大小有关[33-34]。
查学强等研究了铁皮石斛多糖和霍山石斛对超氧阴离子自由基和羟基自由基的清除作用及对烷基自由基引发的亚油酸氧化体系的抑制作用，结果表明，2种石斛多糖对超氧阴离子自由基和羟基自由基具有不同程度的清除作用，对烷基自由基引发的亚油酸氧化体系有显著的抑制作用，但作用效果差异显著，其中霍山石斛多糖的抗氧化活性明显强于铁皮石斛，原因可能是2种石斛多糖在结构上存在很大差异[35]。
4.2 免疫调节作用
铁皮石斛多糖具有增强机体免疫力的作用，张红玉等研究了铁皮石斛多糖对S180肉瘤小鼠免疫功能的影响，发现铁皮石斛多糖（剂量分别为400、800和1 600 mg/kg）对S180实体瘤均有一定的抑制作用，其抑制率为97%～26.8%，显著提高荷瘤小鼠的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，表明铁皮石斛多糖具有增强免疫功能的作用[36]。
铁皮石斛多糖能显著刺激脾淋巴细胞的增殖并促进脾淋巴细胞中γ干扰素和白细胞介素2的分泌[37]，增强自然杀伤细胞介导的淋巴细胞毒性，增加巨噬细胞的吞噬作用和一氧化氮产量[38]。刘亚娟等研究了铁皮石斛多糖的免疫活性，发现铁皮石斛多糖在25～200 μg/ml的浓度范围内可以显著促进小鼠免疫脾细胞的增殖，表明石斛多糖可以在一定程度上提高小鼠的免疫活性[39]。
蔡海兰等研究了铁皮石斛多糖（DOP）对RAW264.7细胞分泌TNFα的影响，通过检测DOP作用后RAW264.7的TNFα分泌增加，证实了DOP具有促进TNFα分泌的作用，与此同时，DOP增加TNFα mRNA表达和IκBα蛋白表达，因此，DOP通过诱导TNFα的分泌说明其具有增强免疫的功能[40]。
此外，葛穎华等研究表明鲜铁皮石斛多糖（5、10和20 g/kg）对Lewis肺癌小鼠有明显的免疫调节作用[41]。铁皮石斛多糖预处理可以显著抑制TNFα诱导的细胞凋亡因子[42] ，也可以显著增加小鼠脾细胞的IFNγ产量，因而，可以显著增强小鼠的细胞免疫和非特征免疫[43]。
4.3 抗肿瘤活性
何铁光等研究了铁皮石斛原球茎的多糖DCPP1a1对小鼠肝癌H22抑制作用，结果表明，多糖DCPP1a1的3个剂量组（50、150、250 mg/kg）对H22肝癌小鼠有不同程度的抑瘤作用，抑瘤率分别为28.6%、19.3%和15.7%，其中低剂量组（50 mg/kg）的抑瘤效果最好（P<0.05）[44]。
刘亚娟等研究了铁皮石斛多糖的抗癌活性，试验结果初步证实铁皮石斛多糖在25～200 μg/ml的浓度范围内可以抑制癌细胞HepG2、A549、F9、NCCIT的生长，具有一定的抗癌活性[39]。
4.4 降血糖作用
李秀芳以四氧嘧啶为诱导剂建立糖尿病小鼠模型，比较研究了霍山石斛、铁皮石斛、金钗石斛、流苏石斛和鼓槌石斛粗多糖的降血糖活性，结果显示，5种石斛粗多糖（50、100和200 mg/kg）均能在一定程度上平衡血脂水平，并可能通过降低血液中TC、TG含量，增加HDLC含量来调节血糖水平[45]。
铁皮石斛多糖（100、200 和400 μg/ml）处理细胞48 h能促进胰岛β细胞胰岛素分泌，提高胰岛β细胞活性，减少胰岛β细胞的凋亡；铁皮石斛多糖能明显抑制高糖刺激下胰岛β细胞 NFκB及iNOS的蛋白表达和NO分泌增加；因此，铁皮石斛多糖保护胰岛β细胞可能与NFκBiNOSNO通路有关[46]。
4.5 其他作用
铁皮石斛多糖对高糖诱导的血管内皮细胞（ECV304）NFκB因子的过量表达有较好的抑制作用，说明铁皮石斛活性成分可以干预和保护糖尿病血管的病变[47]。铁皮石斛多糖也可以通过提高AQP5的表达和保护细胞免受细胞凋亡而治疗Sjogren’s综合症[48]。此外，铁皮石斛多糖还具有抑菌[49]、促进毛发生长[50]、抗衰老[51]、降血压[52]等作用。
5 小结与展望
多糖提取技术的研究与开发为铁皮石斛多糖的结构分析、生物活性以及结构修饰等打下了基础，为铁皮石斛多糖成分的应用提供进一步的科学依据，为尽早实现其产业化提供理论依据和技术支持。现代药理学研究表明，铁皮石斛多糖具有抗氧化、增强免疫力和抑制肿瘤等活性，因此，铁皮石斛多糖在治疗癌症和增强机体免疫力、抗衰老等方面有广泛用途，但研究结果多局限于试验阶段，对其化学成分和活性之间的关系缺乏深入研究，其益胃生津、滋阴清热的功效与抗氧化、抗肿瘤等的真正活性物质基础尚未阐明，确切的作用机制有待于进一步研究。
安徽农业科学 2015年
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