大蒜多糖的作用功效

大蒜多糖的作用功效 广东饲料第21卷第1期2012年1月 大蒜多作用磅鼓 叶雪芳崔志英 (天科国际产业机构,广州天科510) [中图~.e-]s816.7【文献标识码】A【文章编~]1005—8613(2012)01—0027—04 大蒜(AlliumsativumL)为百合科葱属植物的 鳞茎,营养丰富,不仅是人们日常生活中常用的香 辛蔬菜和调味佳品,而且具有很强的防病治病保健 功能(臧至清等,1998),历来被视为药食兼用佳品. 传统中医认为大蒜有开胃健脾,祛寒除湿和消肿散 毒等功fl~(Rivlin等,2011).现代医学,营养学,预 防医学的研究证明:大蒜有降血脂,预防动脉硬化, 防治冠心病,脑血栓,消炎杀菌,抗肿瘤,提高机体 免疫力,保护肝脏,降血压,降血脂和延缓衰老等作 用(陈能煜等,2000).大蒜多糖是大蒜中重要的营 养成分之一,具有抗氧化,抗病毒,保护心肌,防止 心肌纤维化等多种重要的生物活性(郑敏等,2005; 吴基良等,2005),由于该多糖兼具有多糖的普遍功 效与本身特有的性质,近年来人们对它的研究热度 越来越高. 1大蒜多糖的含量 大蒜富含蛋白质,碳水化含物,矿物质,维生素 等营养元素,其中,碳水化合物的含量为22% , 26%,占其总干物质含量的80%以上.碳水化合物 主要为菊糖类多糖(见表1). 表1常见植物中菊糖的含量 从表1可以看出,在目前所发现含有菊糖的植 物中,大蒜中的菊糖含量是比较高的,是良好的菊 糖资源植物. 2大蒜多糖的结构和理化性质 [收稿151期]2011-12-07 对于大蒜多糖的结构和理化性质,国内外也有 为数不少的研究和结果,但由于材料不同,提取方 法不同,各结果也有较大的差异,但一般认为,大蒜 多糖属于菊糖类的果聚糖. Barmgartner(2000)报道大蒜多糖为果聚糖(含 少量的葡萄糖),分子量900010000道尔顿,分支 度为9.13C—NMR核磁共振证明大蒜多糖的果聚 糖结构以JB一2—1连接为主,带小量的2-6支链的 短片段聚糖.聚合度一般平均为58.属于新蔗果三 糖类果聚糖,其终端为葡萄糖单位,分子式为GFn. JackN.Losso(1997)用水和乙醇提取了大蒜中 的低聚果糖和多聚果糖,并对其分子量和单糖的组 成进行了分析,结果表明二者的分子量范围是 10004500,主要由果糖和葡萄糖按大约15:1的 比例组成. N.N.Das等(1977)用水和0.5%草酸铵提取大 蒜中的多糖,并采用乙醇沉淀,透吸,DEAE纤维素 层析等分离方法获得到了多种大蒜多糖及其单糖 的组成及其含量,提出了大蒜多糖可能的重复结 构单元(见图1).N_N.Dasf1978)也获得了果聚糖 类的大蒜多糖. --- ~4)Gal-(14)?Gal一(1—4)Gal(1 1 1 Ga 图1大蒜多糖的半乳糖结构单元(Gal:半乳糖) 国内有关大蒜多糖分离,纯化与结构鉴定方面 的系统研究主要集中在暨南大学理工学院黄雪松 教授的研究室.该研究室将新鲜山东大蒜经提取, 过滤,去蛋白,DEAE纤维素层析,冷冻干燥获得了 纯度为98%的大蒜多糖,经HPLC,GC,核磁等多种 方法证实大蒜多糖是含有85%果糖,14%葡萄糖, ? 27? 广东饲料第21卷第1期2012年1月 1%半乳糖的杂多糖,分子量为7100道尔顿,结构 以口一2—1糖昔键连接为主,是目前所发现含有果 糖的植物中果聚糖含量最高的植物.通过分子结构 鉴定证实,大蒜多糖属于菊糖类的果聚糖,因此黄 雪松推论,大蒜多糖也应具有菊糖和其他果聚糖所 具有的调节血脂,降血糖,调节人体免疫力,促进矿 物质吸收,防治便秘,增加肠道有益菌,减少肠道毒 素吸收,预防肠癌等同样的生物活性.此外,根据大 蒜多糖的分子结构特征,他认为,大蒜多糖可能还 具有菊糖类果聚糖以外的生物活性,有必要进行深 入研究证实(王令玲等,2005;黄雪松等,2005). 黄雪松等(2009)测定大蒜多糖在不同溶剂的 溶解特性,并以酪蛋白,蛋清,甘油等为对照,测定 其吸油性,起泡性,吸湿性,保湿性等应用特性.结 果表明大蒜多糖可溶于水,微溶于乙醇,不溶于丙 酮,乙酸乙酯,正丁醇等有机溶剂.大蒜多糖吸油性 要好于酪蛋白,起泡性(50%)低于蛋清(70%),吸湿 性和保湿性均高于甘油.因此,作者认为,大蒜多糖 可广泛适用于饮料,肉制品,奶制品,代脂食品,化 学药品等产品中的主辅材料,将增加上述产品的保 健功能和加工适性. 3大蒜多糖的食品应用性质 3.1大蒜多糖的溶解性能 大蒜多糖可溶于水,室温条件下溶解较慢,随 水温的升高溶解速度有明显提高.大蒜多糖稍溶于 乙醇,不溶于丙酮,乙酸乙酯,正丁醇等高浓度有机 溶剂.大蒜多糖在不同的有机溶剂中呈现不同形 态.在乙醇中呈现凝结絮状,在丙酮中呈现白色颗 粒状,在乙酸乙脂和正丁醇中呈粉状(表2).大蒜 多糖可溶于水中,可用于水体系食品中. 3.2大蒜多糖的吸油性 大蒜多糖吸油性要好于酪蛋白,这是因为大蒜 多糖为亲水性强的果聚糖,其吸油性将高于有一定 亲脂结构的酪蛋白.大蒜多糖可以吸收相当于自身 体积1.6倍以上的植物油(表3),因此可将大蒜多 糖作为代脂食品添加剂应用于香肠,火腿,蛋黄酱, 奶酪等含脂肪食品中,减少食品热量并改善该类食 品的加工特性. 3.3大蒜多糖的起泡性和泡沫的持久性 大蒜多糖的起泡率为50%,其起泡性弱于蛋清 f起泡率=70%)(表4).大蒜多糖在10rain内泡沫 减少了80%,60min时泡沫完全消失;蛋清在l0 min后减少约57%,60rain时保持28.5%的泡沫. 可见虽不及蛋清,但大蒜多糖仍具有良好的起泡性 和泡持性.因此可将大蒜多糖应用于类似冰淇淋, 奶油等气泡可快速冻结的产品,而不宜用于像啤酒 类的饮料中和需长期维持泡沫的食品中. 3.4大蒜多糖的吸湿性和保湿性 在不同的相对湿度(RH=43%,RH=81%)环境 中,大蒜多糖的吸湿性要均好于甘油,这与大蒜多 表2大蒜多糖在不同溶剂中的溶解现象 ? 28? 广东饲料第21卷第1期2012年1月 糖的组成单糖一果糖具有强吸湿性能有关.这个特 性可以用于化妆品中取代甘油作为保湿剂. 在相对湿度RH=43%时,大蒜多糖保湿性略低 于甘油,差异不显着;但在较高湿度(RH=81%)下, 大蒜多糖的保湿性明显高于甘油,表现了较好的保 湿能力.该特性对于防止面包类的产品老化,提高 肉制品的持水性和嫩度,防止糖果类食品的腐败或 用作化妆品的保湿剂等有重要意义. 4大蒜多糖的功效 4.1类菊糖作用 大蒜多糖属于菊糖类的果聚糖,也应当与菊糖 一 样,具有类菊糖的一般作用. 4.1.1作为保健食品.暨南大学硕士学位论文 大蒜中三种生物活性物体提取与应用研究许多研 究已经表明,果聚糖具有抗癌,免疫调节,降低胆固 醇,调节肠道微生物生态的组成,增生双歧杆菌和 乳酸杆菌,预防龋齿,预防和治疗便秘,促进钙的吸 收等功能性作用. 4.1.2作为食品,化妆品等添加剂.果聚糖具有 较好的水溶性,强吸湿性,较强的热稳定性,较强的 粘性和特殊的凝胶特l生等.果聚糖的性质使其被广 泛应用于食品,化妆品等行业,如菊糖在食品,化妆 品领域中被用作质构改良剂,饮料的增稠剂和强化 剂,保湿剂;还可以通过降低食品,化妆品的水分活 度值,延长食品,化妆品的保质期等;近年来,果聚 糖的开发利用受到国际食品界的高度重视,并成功 应用在焙烤食品,糖果,乳制品,饮料以及调味料等 领域.果聚糖在食品中的主要用途如下:改善低能 量冰淇淋的质构和口感;保持饮料稳定,增强饮料 口感;替代焙烤食品中的脂肪和糖分,提高焙烤食 品的松脆性;改善肉制品的持水性;保持低能量涂 抹食品的品质稳定性等. 4.2保肝护肝作用 程富胜(2008),姜中毅(2008)均通过大蒜多 糖对四氯化碳(CC1)致肝炎模型小鼠探讨了大蒜 多糖对小鼠肝脏组织的保护作用,结果表明:大 蒜多糖能明显降低肝炎模型小鼠血清和肝组织 中谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)的活 力,说明大蒜多糖对急性化学性肝炎具有抗炎保 肝作用.赵骥(2007),郑敏等(2005)用对四氯化 碳所致化学性及BCG+LPS诱导的免疫性肝损伤 小鼠模型研究大蒜多糖c对肝功能的保护作用, 研究发现,大蒜多糖能明显降低其小鼠血清丙氨 酸转氨酶(ALT)和天冬氨酸转氨酶(AST)活性, 调节外周血淋巴细胞亚群,表明大蒜多糖对小鼠 免疫性和化学性肝损伤均具有保护作用. 梁湘珍(2010)用慢性酒精中毒小鼠肝脏损伤 模型观察多糖对小鼠慢性酒精中毒肝损伤的保 护作用,并从抗氧化角度研究探讨其作用机制, 结果表明,大蒜多糖对慢性酒精中毒小鼠肝脏损 伤有明显保护作用,机理与其增强机体抗氧化能 力,清除自由基和抑制肝脏乙醇脱氢酶活性增高 作用有关. 4.3抗氧化作用 有关大蒜多糖抗氧化的作用,黄雪松研究室 做了较全面的体外研究.结果表明,大蒜多糖对超 氧阴离子自由基和轻自由基均具有明显清除作 用,并呈现较好的剂量效应关系.李朝阳,刘魁等 (2008)采用酶法提取大蒜多糖,通过体外抗氧化 能力的研究认为大蒜多糖具有较强的抗氧化特 性,而且在高浓度下,大蒜多糖清除超氧阴离子和 羟基自由基的能力强于大蒜素.郑敏等(2005)体 外研究也发现,不同浓度大蒜多糖对HO:诱导大 鼠嗜铬瘤细胞株的细胞损伤具有保护作用.杨铭 等(1995)研究认为:大蒜多糖有清除活性氧自由 基的能力,对SiO所引起的细胞损伤有保护作用. 程富胜(2011)通过伴刀豆蛋白A(ConA)致肝损伤 小鼠模型,研究了大蒜多糖对肝脏氧化还原性的 调节作用,结果表明,大蒜多糖能够有效提高机体 抗氧化机能,对ConA所致的免疫性肝损伤有一定 保护作用,并且在一定范围内存在着量效相关性. 4.4抗病毒作用 郑敏等(2005)从大蒜球茎分离出大蒜多糖A, B,c,研究大蒜多糖体外抗柯萨奇病毒B3(CVB3) 作用.通过观察大多糖A,B,c的细胞毒性,对 CVB,的直接灭活作用,抗CVB.吸附作用及对 CVB生物合成抑制作用.结果表明大蒜多糖在体 外B,c通过抑制CVB核酸复制或/和以后环节生 物合成,从而发挥抗病毒CVB,作用. 郑敏等(2005)观察比较大蒜多糖A,B,C对乙 型肝炎病毒(HBV)基因转染的人肝癌细胞系2215 细胞分泌乙型肝炎表面抗原(HBsAg),乙肝病毒e 抗原(HBeAg)的影响及其细胞毒性,以ELISA法检 ~IJHBeAg与HbsAg,并用MTT染色法观察药物的 ? 29? 广东饲料第21卷第1期2012年1月 细胞毒性.结果表明:大蒜多糖A,B,c在培养2215 细胞中可抑制HBsAg的分泌,即大蒜多糖A,B,c 均可体外抗乙肝病毒,并随药物浓度增加而抑制率 增高. 4.5保护心肌作用 蔡飞,吴金良等(2005)采用BALB/C小鼠腹腔 注射柯萨奇病毒B3(CVB,),再用大蒜多糖治疗.测 定血清心肌酶,丙二醛(MDA),一氧化氮(NO)含 量和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH2Px)活力,心肌组织 中病毒滴度及诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的表 达.结果:大蒜多糖治疗组与模型组相比小鼠存活 率明显增高,心肌组织病理损伤减轻,血清心肌酶, MDA,NO含量显着降低,GSHzPx活力升高,心肌组 织中病毒滴度及iNOS表达降低.所以大蒜多糖对 实验性小鼠病毒性心肌炎具有治疗作用. 余薇等(2005)通过建立小鼠阿霉素(DR)中毒 性心肌炎模型,研究大蒜多糖(GP)对中毒性心肌炎 心肌细胞凋亡及Bcl一2,Bax蛋白表达的影响,结果 表现为GP剂量依赖性抑制细胞凋亡,降低bax蛋白表达同时增加bcl一2表达,使bcl一2/bax的比值增 加,即GP能拮抗阿霉素所致的小鼠中毒性心肌炎 心肌细胞凋亡作用,其作用机制可能与抑制Bax基 因的蛋白表达,使Bcl一2基因表达的蛋白功能相对 增强,Bcl一2/Bax比值升高有关. 4.6增强免疫力 江萍(1997),周坤福等(20o0)研究发现,大蒜 多糖可通过增加对T淋巴细胞,B淋巴细胞和巨噬 细胞的活力而增强机体免疫系统的功能,认为大蒜 多糖具有提高机体免疫力的功效.岳丽,王辉等 (2009)用氢化可的松40(HC)皮下注射制造免疫功 能抑制的动物模型,以左旋咪唑作为阳性药物对 照,研究大蒜多糖B对免疫抑制小鼠体内免疫活性 的调节作用.结果显示,以大蒜多糖B质量分数为 800mg/kg灌胃的小鼠CD3~CD4CY细胞百分率以及 CD4+/CD比值明显增高(尸<0.05),同时免疫抑制小 鼠腹腔巨噬细胞的吞噬活性显着增强(P<0.05),说 明大蒜多糖B对免疫抑制小鼠的T淋巴细胞亚群 及巨噬细胞的吞噬功能具有正向调节作用. 4.7增殖益生茵作用 泰国一种低盐发酵的渔产品中添加大蒜多糖 作为乳酸菌发酵的碳源,并为渔产品提供适度的酸 性条件.因此,可以选用适当的乳酸菌种(保加利亚 ? 30? 乳杆菌,嗜热链球菌,嗜酸乳杆菌,植物乳杆菌),直 接利用大蒜多糖作为益生元生产乳酸发酵产品 (Paludanmullerc,2002). 4.8抗肿瘤作用 薛欣等(2011)运用正交试验筛选出大蒜3个 有效部位联合应用对人胃癌MKN45细胞杀伤作用 的最佳配比.结果:大蒜总多糖+大蒜总皂苷(2#+ 5#)对大鼠淋巴细胞增殖具有明显的促进作用对 MKN45细胞杀伤作用的顺序为大蒜油>大蒜多 糖>大蒜总皂苷,3个有效部位组合最佳配比为大 蒜油:大蒜多糖-大蒜总皂苷l:2:l. 查文良,彭彦等(2OLO)以l0,30,100, 300g/mL的大蒜多糖作用于体外培养的 BEL一7402细胞,研究GP对人肝癌BEL一7402细胞 的增殖抑制效果和诱导凋亡的作用,试验显示GP 可抑制BEL一7402细胞的生长,呈时间及浓度依赖 性,显微镜下可观察到细胞肿胀,破裂,呈坏死状, 流式细胞仪可检测到BEL一7402细胞凋亡率明显 增加.结果表明GP能通过诱导细胞凋亡的方式有 效地抑制人肝癌BEL一7402细胞的生长. 4.9抗凝血作用 崔莹莹等(2009)采用体外抗凝血活性试验分 析了大蒜粗多糖及其分离组分GPiv的抗凝血作 用,结果表明:大蒜粗多糖及其分离组分GPiv能显 着延长人体血浆的活化部分凝血活酶时间(APTT) 值,通过影响内源性凝血系统发挥抗凝血作用. 5大蒜多糖的研究展望 我国是世界上最大的大蒜生产国,常年的种 植面积为300万一400万亩,总产量为400万吨左 右,产量约占全球的66%,大蒜产业在我国蔬菜业 中有着举足轻重的作用.目前,我国大蒜的初级加 工产品主要有脱水蒜片,蒜粒,蒜粉等,基本上全 部出口,国外又将其进一步加工成系列产品.在美 国,以大蒜为原料的功能食品在食品市场上发展 很快,如大蒜素胶囊,胶丸,片剂,复合饮料及使用 方便的大蒜调味品等,并且也用在化妆品,饲料添 加剂领域.大蒜多糖在国内的研究主要兴起于近 几十年,基于其良好的功效,提取方法简易,提取 率高和国内资源丰富等,今后大蒜多糖将有良好 的发展前景. 参考文献:{略)