中途添加不同浓度蔗糖对铁皮石斛原球茎多糖积累的影响

铁皮石斛多糖含量（铁皮石斛多糖的功效与作用）
什么是石斛多糖？石斛多糖是石斛特有的活性营养素，能有效提高人体免疫功能，对人的眼、咽、肺有益。

胃、肠、肾等脏器、血液、心血管等疾病有特殊疗效，具有抗白内障、抗衰老、抗突变、抗肿瘤的作用。

它是评价石斛优劣的有效指标。

目前市场上石斛多糖含量一般在30%左右，而老石斛茶与红花油茶树共生的比例可达60%。

铁皮石斛富含铁皮石斛活性多糖，含量在22%以上。

石斛活性多糖具有抗肿瘤、抗炎、降血压、降血糖、抑制脂质过氧化、抗衰老、促进身体恢复、改善人类白细胞、辅助治疗癌症等作用，提高人体免疫力等等。

当人们吃新鲜铁皮石斛或铁枫木桶时，为什么咀嚼它会感到粘滑？这是因为铁皮石斛富含石斛活性多糖。

铁皮石斛的多糖含量是多少？铁皮石斛多糖含量高于铁皮石斛。

葡萄糖醛酸含量为0.52%，DPP-wa多糖的平均分子量为1.79～104，平均分子量为3.14～104。

铁皮石斛DPP-wa多糖主要由阿拉伯糖、葡萄糖和甘露糖组成，摩尔比为1.06:14.79。

当然，石斛多糖的含量越高越好，但它不会无限上网。

国家药典标准为25%；牧区栽培的铁皮石斛多糖含量在30%以上。

2021年第47卷第3期(总第423期)237㊀DOI:10.13995/ki.11-1802/ts.024475引用格式:方静宇,谢华凌,冯思敏,等.石斛多糖改善糖尿病作用的影响因素及机制研究进展[J].食品与发酵工业,2021,47(3):237-244.FANG Jingyu,XIE Hualing,FENG Simin,et al.Research progress on the influencing factors and mechanism of Dendrobium polysaccharide in ameliorating diabetic symptoms[J].Food and Fermentation Industries,2021,47(3):237-244.石斛多糖改善糖尿病作用的影响因素及机制研究进展方静宇1,谢华凌1,冯思敏1,李振皓2,李明焱2,徐靖2,邵平1∗1(浙江工业大学食品科学与工程学院,浙江杭州,310014)2(浙江寿仙谷医药股份有限公司,浙江金华,321200)摘㊀要㊀石斛属植物是目前广泛应用的补品和珍贵食品,它含有多糖㊁生物碱㊁氨基酸和微量元素等多种活性成分㊂近年来,随着代谢相关疾病的高发,石斛在防治糖尿病中的作用逐渐被挖掘㊂现代药理学研究证实,石斛多糖作为石斛中的主要活性成分,具有显著的降血糖效果,同时可以改善糖尿病的并发症,有被开发为保健食品㊁药品的潜力㊂针对此现状,该文阐述了石斛多糖在糖尿病中的药理作用(降血糖㊁防治糖尿病并发症),总结了影响石斛多糖药理活性的因素,并归纳了其主要作用机制的研究进展,为石斛多糖在防治糖尿病方面的研究及应用提供参考㊂关键词㊀石斛多糖;糖尿病;糖尿病并发症第一作者:硕士研究生(邵平教授为通讯作者,E-mail:pingshao325@)㊀㊀基金项目:浙江省科技厅重点研发项目(2019C02070;2018C02012)收稿日期:2020-05-13,改回日期:2020-07-18㊀㊀糖尿病是全球范围内一种常见的全身性代谢疾病,它以血糖的慢性增高为主要特征,严重影响着人们的身体健康㊂随着人们生活水平的提高㊁饮食结构的改变㊁体力活动的减少以及吸烟等不良生活习惯的形成[1],糖尿病的发病率正逐年升高㊂目前,除注射胰岛素外,口服降血糖/抗糖尿病药物是糖尿病最主要的治疗方式㊂双胍类药物和磺酰脲类药物是治疗糖尿病最常用的传统药物,但由于这些合成药物本身具有的一定毒性,存在加重肝肾负担㊁导致血糖过低或引起胃肠道不适[2]等缺陷,在现代的治疗中,渐渐无法满足临床的需求㊂与之相比,来源广泛的天然植物成分有着标本兼顾的优势,现已成为防治糖尿病研究的重点㊂石斛作为一种传统的药食两用的资源,其功能活性引起了国内外学者的广泛关注,例如免疫调节㊁抗肿瘤㊁抗衰老㊁抗氧化㊁降血糖㊁扩张血管㊁抗血小板凝集等㊂石斛多糖作为石斛中的主要生物活性物质,具有生物活性强且毒性极弱的特点,在防治糖尿病等相关代谢性疾病方面有着非常良好的前景㊂由于多糖的生物活性由它自身的结构决定,因此探索出活性显著的抗糖尿病石斛多糖种类,全面了解影响它们药理作用发挥的因素具有重要意义㊂马忠宾[3]就铁皮石斛中主要成分的降血糖作用以及它们的作用机制进行综述㊂颜美秋等[4]针对常见石斛的多种活性成分,对它们在糖尿病治疗中的作用和机制进行了综述㊂但各类石斛多糖在糖尿病模型中降低血糖水平和改善糖尿病并发症方面的药理作用,及其在糖尿病防治中药理活性的影响因素及作用机制仍研究较少,本文就以上方面进行综述,以期为石斛多糖在糖尿病及并发症治疗方面的进一步开发利用提供参考㊂1㊀石斛多糖在糖尿病中的药理作用石斛属为兰科植物,品系众多,目前药用广泛的有铁皮石斛(Dendrobium officinale )㊁霍山石斛(D.hu-oshanense )㊁金钗石斛(D.nobile )㊁鼓槌石斛(D.chry-sotoxum )㊁齿瓣石斛(D.devonianum )等[5]㊂由于生物碱㊁香豆素[6]㊁倍半萜[7]等具有降血糖功能活性的成分在石斛中的含量较低,提取和分离难度相对较大,因此近年来关于石斛降血糖功能及改善糖尿病并发症的研究主要集中于各类石斛多糖㊂1.1㊀石斛多糖的降血糖作用高血糖是糖尿病最重要的临床表现,而从霍山石斛㊁金钗石斛㊁铁皮石斛㊁迭鞘石斛㊁细茎石斛㊁鼓槌石斛中提取得到的多糖,近年来均被证明可以有效降低糖尿病模型的血糖水平[8-14]㊂糖尿病最主要有2种类型:其中Ⅰ型糖尿病通常是由于胰岛β细胞被破坏引起的,在对石斛降血糖功能特性研究中,最常采用的是由化学药物诱导建立的动物模型,如四氧嘧啶或链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠/大鼠模型;Ⅱ型糖238㊀2021Vol.47No.3(Total 423)尿病是最为常见的糖尿病的类型(超过90%),其特征是胰岛素抵抗和胰岛素分泌相对不足,常用的动物模型一般为长期高糖高脂饮食诱导的糖尿病小鼠/大鼠模型㊂在上述动物模型中,多种石斛多糖均被证实能够有效降低模型动物的空腹血糖值㊁餐后血糖值,且不会使正常小鼠的血糖值发生明显变化㊂同时,石斛多糖也能通过各种复杂的机制,降低动物模型体内糖化血红蛋白和糖化血清蛋白(glycated serum pro-tein,GSP)的含量[8,11],修复胰岛细胞损伤[8],提高血清胰岛素水平[11-13],改善胰岛素抵抗等[9],有效改善机体对血糖水平的调节㊂不同石斛多糖的降糖作用见表1㊂表1㊀不同石斛多糖降血糖作用研究Table 1㊀The hypoglycemic effect of Dendrobium polysaccharides石斛多糖来源模型多糖剂量/[mg㊃(kg -1㊃d)-1]降血糖相关作用霍山石斛四氧嘧啶致糖尿病大鼠[8]200㊁100降低空腹血糖值,降低GSP 含量,提高抗氧化能力,减轻胰岛病理损伤金钗石斛长期高脂饮食诱导的糖尿病大鼠[9]400㊁200㊁100降低血糖值,提高胰岛素含量,降低胰岛素抵抗指数肾上腺素性高血糖小鼠[10]300㊁100降低血糖值铁皮石斛四氧嘧啶致糖尿病小鼠[11]40降低空腹血糖值,提高血清胰岛素水平,降低GSP 含量迭鞘石斛四氧嘧啶致糖尿病大鼠[12]300㊁100㊁30降低空腹血糖值,提高血清胰岛素水平细茎石斛肾上腺素性糖尿病小鼠[13]200㊁100降低血糖值四氧嘧啶致糖尿病小鼠[13]200㊁100降低血糖值,提高葡萄糖耐量鼓槌石斛四氧嘧啶致糖尿病小鼠[14]500㊁200降低血糖值1.2㊀石斛多糖防治糖尿病并发症的作用研究证实,石斛多糖除直接的降血糖作用外,还对常见的多种并发症有明显的改善作用[15-21],例如糖尿病肾病㊁糖尿病性视网膜损伤㊁糖尿病性白内障㊁糖尿病性心血管病变㊂糖尿病的并发症是由于机体长期处于高糖状态下,体内的糖㊁蛋白质㊁脂肪㊁电解质等化学因子代谢紊乱引起细胞损伤,导致神经㊁血管发生病变,从而引起的各类可能危及患者生命的疾病㊂据美国糖尿病协会2010年统计,糖尿病并发症的发病率非常高,5年以上的病人其并发症的发病率高达61%,且并发症一旦产生将很难通过药物治疗将其逆转㊂近期针对糖尿病模型动物的大量研究证实,体内氧化应激㊁炎症反应能直接或间接地造成细胞和组织损坏,在糖尿病并发症的发生发展中起着重要作用㊂石斛多糖可降低糖尿病患者血糖㊁血脂水平,并令血压恢复正常;抑制细胞凋亡[18,21];减少体内氧化应激反应[15,18];降低机体炎症水平[16],从而有效预防或改善糖尿病并发症㊂不同石斛多糖对糖尿病并发症的改善作用见表2㊂表2㊀不同石斛多糖对糖尿病并发症的改善作用Table 2㊀The treatment for diabetes complications with Dendrobium polysaccharides糖尿病并发症石斛多糖来源相关作用糖尿病肾病铁皮石斛㊁霍山石斛㊁金钗石斛[15]提高肾脏的SOD㊁CAT 的活性,提高GSH 含量,降低丙二醛水平,减少体内氧化应激鼓槌石斛[16]抑制视网膜血管的生成,减少血清中血管内皮生产因子和血管内皮生产因子受体-2等促血管生成因子的表达;减少基质金属蛋白酶-2/9,血小板衍化生长因子-A /B,碱性成纤维细胞生长因子,胰岛素样生长因子-1的表达,减轻炎性反应糖尿病视网膜损伤霍山石斛[17]提高GSH 水平,提高GSH-Px㊁GR㊁GST㊁SOD㊁CAT 酶活性,降低丙二醛和羰基水平,减少体内氧化应激铁皮石斛[18]提高视网膜中Müller 细胞活性,并减少其凋亡糖尿病性白内障霍山石斛[19]降低眼球晶状体中NO 和NOS 的含量,保持晶体状透明性糖尿病血管病变铁皮石斛[20]抑制静脉内皮细胞Bax mRNA 表达,增强Bcl-2mRNA 表达,抑制血管内皮细胞凋亡糖尿病心肌病铁皮石斛[21]降低心脏组织中的脂质蓄积,减轻心脏病理损伤;降低血清中肌酸激酶㊁乳酸脱氢酶活性;减少丙二醛的产生,增加SOD 的活性,减少体内氧化应激2㊀防治糖尿病中石斛多糖药理活性的影响因素相关研究表明石斛多糖具有降血糖和改善糖尿病并发症的活性,有作为治疗糖尿病的药物和功能性食品的价值㊂但石斛多糖的种类[23,25-27]㊁使用的剂量[14-15]㊁提取纯化方式[31-32]以及多糖改性[34-36]等均会导致其活性差异,因此研究影响石斛多糖活性的因素具有重要意义㊂2.1㊀石斛种类的影响㊀口服的石斛多糖可迅速被胃酸降解产生稳定的片段[22],随后被小肠吸收进入全身循环㊂不同种类的石斛因其多糖成分存在差异,因而糖苷键裂解后产生的多糖片段不同,在改善糖尿病方面也会有不同的表现㊂李秀芳[23]采用水提醇沉法,从5种常见药用石斛中得到它们的粗多糖,并以相同剂量对糖尿病小鼠模型进行降血糖的活性研究,发现霍山石斛中的多糖活性优于其他石斛,金钗石斛多糖的降血糖活性略强于铁皮石斛,而流苏石斛和鼓槌石斛并没有明显的降糖功能㊂石斛中的葡聚糖以直接通过肠道上皮细胞的内在化过程被吸收到血液中[24]㊂WANG等[25]以铁皮石斛㊁兜唇石斛中的葡聚糖为研究对象,结果表明,这2类石斛中的葡聚糖均能显著减缓葡萄糖的扩散速率,但石斛多糖分支度的增加会减小其对α-淀粉酶的抑制作用㊂因此,需根据不同石斛的多糖成分和含量有针对性地在防治糖尿病方面开展生产和应用㊂2.2㊀石斛单一多糖类型的影响目前关于石斛多糖的研究,逐渐由探究石斛粗多糖对糖尿病的影响,变为分离提纯后单一多糖的组成及结构特征,并考察不同分离多糖的降血糖活性差异㊂大量研究表明,即使是从同一石斛中分离得到的多糖,它们的降血糖活性也会有明显的差异㊂汤志远等[11]从铁皮石斛的茎中分离获得4种硫酸多糖,分别以相同的剂量对四氧嘧啶诱发小鼠糖尿病模型进行给药㊂21d后发现,其中含量最高的分离多糖DOP1的降血糖㊁提高血清胰岛素水平以及降低GSP 含量的作用最强,其单糖组成和物质的量比为阿拉伯糖:葡萄糖ʒ半乳糖ʒ甘露糖=3.5ʒ1.5ʒ1.2ʒ1.0㊂近几年,国内外对石斛的研究不再局限于茎,石斛叶和根[26-27]也被证实具有降血糖及抗糖尿病相关功效㊂但即使是同一种石斛,不同部位所含的多糖种类也并不会完全相同㊂LIU等[28]从霍山石斛的茎㊁根㊁叶和花中分离得到的多糖的相对分子质量分别为2.59ˑ105㊁1.41ˑ104㊁2.09ˑ105和4.78ˑ105Da,且它们单糖组成㊁糖苷键类型㊁序列以及乙酰化位点间也都存在显著差异㊂它们结构的差异预示着不同的生物活性,未来在防治糖尿病及并发症的相关应用中应该对此加以区别,但目前仍鲜有此方面报道㊂因此从石斛的不同部位分离纯化得到单一多糖,并阐明其结构特征也有利于对石斛多糖降血糖方面的研究㊂2.3㊀石斛多糖剂量的影响科学的用药剂量是保障石斛多糖安全有效的关键㊂2010年‘中华人民共和国药典“推荐每人每日的铁皮石斛用量为6~12g,通常在实验中也会参考与之相当的石斛多糖剂量,对动物模型进行给药[29],一般设置在500mg/(kg㊃d)内㊂研究表明,在此范围内石斛多糖的降血糖作用为剂量依赖型[8-14],相对高剂量(>200mg/(kg㊃d))的石斛多糖[8-9,13]的降血糖效果更为明显,而低剂量[30mg/(kg㊃d)]的石斛多糖[12]并不能使血糖降至正常水平㊂另外,剂量的选择也关系到能否正确评价石斛多糖降血糖效果㊂PAN等[15]发现四氧嘧啶诱导的小鼠,以50~200 mg/kg的剂量喂食鼓槌石斛多糖12d后,没有降低血糖作用,而ZHAO等[14]报道在同一小鼠模型中,使用剂量为200~500mg/(kg㊃d)具有显著降低血糖水平的作用㊂因此,了解石斛多糖在胃肠道内的消化,设置有效合理的石斛多糖口服剂量也是需要研究解决的问题㊂2.4㊀石斛多糖制备工艺的影响石斛多糖的提取工艺也可能会改变其理化性质,从而影响其防治糖尿病相关药理作用的发挥㊂超声和微波[30]常被用于促进多糖的浸出,但在处理过程中可能会使部分多糖发生解聚㊂提取时,加入碱性溶液也可能会使石斛多糖复杂的网状结构裂解[31],导致其生物活性改变㊂谭青云等[32],选用传统热水提取法㊁酶提取法㊁闪式提取法㊁超声波提取法㊁冻融提取法这5种常用方式提取铁皮石斛多糖,并对所得粗多糖进行体外降血糖活性的测定㊂研究发现,冻融提取法对铁皮石斛多糖的结构影响较小,得率和所得多糖的平均分子质量最高,体外降血糖活性也相对最强㊂另外,石斛多糖的纯度也会影响它生物活性的发挥,通常研究多糖的化学结构与糖尿病药理作用的关系也需要较高的纯度,因此纯化过程也是制备多糖的重要步骤㊂然而,目前分离纯化石斛多糖主要采用的是耗时多㊁产量低的柱层析方法,为满足工业化大生产的需求,分级醇沉㊁盐析及超滤等更高效的分离提纯方式有望得到应用,但它们对石斛多糖相关药理作用的影响仍有待进一步确认㊂2.5㊀石斛多糖改性的影响一般多糖的生物活性取决于其结构特征,例如单糖组成的类型㊁分子质量㊁取代度㊁糖苷键的连接类型以及分支的类型和位置[33]㊂通过适当的处理改变多糖的结构,可能会提高石斛多糖在治疗糖尿病方面的生物活性㊂ZHA等[34]报道了使用果胶酶水解霍山石斛多糖,可以降低霍山石斛多糖的分子质量,并能加2021年第47卷第3期(总第423期)239㊀240㊀2021Vol.47No.3(Total 423)强其对蛋白质非酶糖基化的抑制作用㊂王丹等[35]研究发现,经红曲霉发酵后的铁皮石斛多糖液对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制活性相对未发酵的对照组分别提高了78.9%和86.8%㊂近期,对多糖的分子修饰以改善其生物活性的研究也引起了广泛的关注㊂LI 等[36],对霍山石斛多糖DHPD1中多糖残基的C-2和C-6进行硫酸化,发现硫酸化可以增强石斛多糖的抗糖基化活性,且硫酸基团的取代度越高,抗糖基化作用越强㊂目前虽有较多石斛多糖防治糖尿病效果的研究,但具体哪些结构会影响石斛多糖的降血糖作用效果还未明确㊂3㊀石斛多糖对糖尿病治疗作用的主要机制研究在明确石斛多糖对糖尿病治疗效果的基础上,探明其改善糖尿病作用机制将有利于促进石斛多糖类产品的开发与应用㊂根据现有研究,石斛多糖降低血糖和防治糖尿病并发症的主要作用机制为:恢复胰腺损伤并促进胰岛素分泌[37-40],抑制肠道α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性[40-41],清除自由基和抗脂质过氧化[42-43],抗糖基化[44-45],调节信号通路PI3K /Akt [25,46]和NF-κB [48-50]㊂3.1㊀保护胰岛β细胞,促进胰岛素分泌胰岛素是目前发现的动物体内唯一的降血糖激素,糖尿病的特征是胰岛β细胞分泌的胰岛素绝对或相对缺乏,导致机体内的血糖水平调节不良㊂尽管目前糖尿病中β细胞损伤㊁凋亡的机制是复杂且有争议的,但抑制β细胞损伤和凋亡,并促进胰岛素分泌仍是改善机体对血糖水平控制的关键㊂大量研究证实,石斛多糖能够通过抗炎㊁抗氧化等方式修复受损胰岛的结构[37]㊂陈云龙等[13]研究发现,100㊁200mg /kg 的细茎石斛多糖能显著减轻四氧嘧啶对胰岛β细胞的损伤,恢复胰岛β细胞的功能,最终起到降血糖的作用㊂另外有研究认为,胰高血糖素样肽-1(glucagon like pepticle 1,GLP-1)是一类影响糖代谢的重要激素,它可以刺激胰岛素的分泌㊂而糖尿病患者胃肠道L 细胞GLP-1分泌减少,这是造成糖尿病患者餐后血糖异常升高的重要原因㊂WANG 等[25]分离得到了平均分子质量为73kDa 的霍山石斛纯化多糖,其口服可以恢复由高脂饮食和链脲佐菌素诱导破坏的胰岛,并刺激GLP-1的分泌,提高胰岛β细胞分泌胰岛素的水平㊂由此可知,石斛多糖具有胰内降血糖作用机制,它可以通过恢复胰腺损伤,促进胰岛素的分泌,提高体内胰岛素对血糖的响应水平等方式稳定血糖㊂3.2㊀抑制肠道α-淀粉酶㊁α-葡萄糖苷酶活性餐后血糖的异常可能会引起机体对胰岛素敏感性的降低,因此降低餐后血糖峰值是缓解糖尿病患者病情的重要方法㊂在哺乳动物体内,碳水化合物通常被消化系统中的各类水解酶分解成单糖,在小肠到血液被吸收,餐后血糖水平随之升高㊂其中,α-淀粉酶是一类分解长链碳水化合物的酶;而α-葡萄糖苷酶可以水解葡萄糖苷键[39],进而释放出葡萄糖㊂它们都是碳水化合物消化吸收㊁糖原分解代谢必不可少的酶,因而对它们具有抑制活性的物质常被认为是糖尿病的潜在治疗剂㊂阿卡波糖㊁伏格列波糖等口服降糖药就是通过竞争性抑制α-葡萄糖苷酶,达到降低餐后血糖峰值的效果㊂目前,已有多种石斛多糖被研究证实对α-葡萄糖苷酶有抑制活性[40]㊂孟映霞[41]对金钗石斛叶多糖的体外研究发现,浓度为10mg /mL的粗多糖对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制率可达45.63%㊁39.91%,随后的体内动物实验也证实了石斛多糖具有对这2类酶活性较强的抑制作用㊂石斛多糖能够通过延迟葡萄糖向血糖的转化,从而减少餐后血糖的升高㊂3.3㊀清除自由基及抗脂质过氧化人体代谢过程中必然会产生自由基,然而当体内自由基产生过量,或自身的抗氧化防御能力不足时,体内细胞㊁组织器官㊁酶的损伤和脂质过氧化程度会随之增加㊂胰岛β细胞对糖尿病患者病情发展有关键作用,然而它表达抗氧化酶的水平相对较低,非常容易受到活性氧和活性氮的攻击而受到损伤㊂有研究表明,在糖尿病动物模型中,石斛多糖作为一类具有抗氧化和免疫增强功能的化合物,可以提高机体内SOD㊁CAT 和GSH-Px 等酶的活性,恢复体内抗氧化酶系统的活力,并降低丙二醛的水平[42],从而改善β细胞功能障碍并减少β细胞凋亡㊂另外,糖尿病患者体内长期过高的脂质过氧化水平,会导致催化生成谷胱甘肽(GSH)的还原性谷胱甘肽酶的活性大大降低,进而对组织细胞的结构和功能产生损害,诱发各类并发症㊂LI 等[17]研究发现,霍山石斛多糖能增加晶状体内的GSH 含量,并提高GSH-Px 的活性,阻止糖尿病性白内障的发生㊂因此,可推测石斛多糖因其较强的清除自由基的能力,可以减少胰岛β细胞的氧化损伤;另一方面,石斛多糖可以增强体内抗氧化酶系统的功能,分解脂质过氧化物,减少组织器官中过氧化物的积累,通过其抗氧化活性和改善机体抗氧2021年第47卷第3期(总第423期)241㊀化系统能力的机制来改善糖尿病及其并发症㊂3.4㊀抗糖基化糖基化是一类缓慢而不可逆的非酶促的糖化反应,反应过程中糖的醛基和蛋白质的氨基之间发生复杂的反应,形成高分子酮胺结构㊂糖基化终末产物(advancend glycation end-products,AGEs)在体内的聚集,会降低内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric ox-idesynthase,NOS)的表达,而eNOS 调节产生的内皮源性血管舒张因子NO [43],对于维持血管舒缩功能㊁神经保护作用有着重要作用㊂同时,AGEs 也会降低血栓调节蛋白的表达,破坏机体凝血与抗凝血的平衡,进而引发各种糖尿病并发症㊂体外实验研究发现,石斛多糖能以剂量和时间依赖的方式抑制糖基化,质量分数为2%的霍山石斛多糖溶液对蛋白质糖基化的抑制率可达28%[44]㊂动物实验也证实了霍山石斛多糖[19]可以通过减少iNOS 基因表达和AGEs 的产生,从而抑制糖尿病性白内障的发生㊂每日喂食200mg /kg 霍山石斛多糖,大鼠模型中晶状体内NO 和NOS 的含量降低33%以上,晶状体混浊程度显著减轻㊂由此,可推测石斛多糖改善糖尿病作用的机制可能是抑制体内的糖基化反应,减少糖基化产物的生成,从而改善因机体长期处于高血糖状态下产生的各类器官病变,对糖尿病并发症起到防治作用㊂ 3.5㊀调节信号通路PI3K /Akt现代研究普遍认为,PI3K /Akt 信号通路在葡萄糖代谢的调节中起着重要作用㊂葡萄糖转运体(glu-cose transportes,GLUT)是细胞膜上的载体蛋白,人体中部分葡萄糖扩散进入细胞的过程就是通过GLUT的转运完成的,因此其分布也对糖尿病的病情有着重要影响㊂PI3K /Akt 信号通路的激活,会促进GLUT4的转位,并促使GLUT2蛋白的表达[45],从而增加各类细胞对葡萄糖的摄取,起到调节糖原合成㊁糖异生和糖酵解的作用,改善血糖水平㊂WANG 等[25]研究发现,200mg /(kg㊃d)的霍山石斛多糖GXG 给药显著促进了PI3K 和Akt 的磷酸化,而FoxO1和GSK3β的磷酸化被明显抑制,从而抑制了肝细胞将多种非糖物质转变成葡萄糖或糖原,同时也能够减弱肝的脂多糖促炎症反应㊂WANG 等[46]实验证实了铁皮石斛多糖可以促使糖尿病小鼠体内胰岛素受体底物IRS1与IRS-β的结合,上调PI3K 蛋白的表达,通过调节肝或肌肉中的糖原合酶㊁糖原合酶激酶,增加GLUT4的表达,最终发挥调节糖代谢紊乱的作用㊂因此可推测,石斛多糖可以通过调节PI3K /Akt 信号通路,影响各类组织细胞对葡萄糖的摄取,进而调节糖尿病患者体内的糖代谢,发挥改善胰岛素抵抗和降血糖的作用㊂图1㊀石斛多糖降糖作用机制Fig.1㊀Hypoglycemic mechanism of Dendrobium polysaccharide3.6㊀调节信号通路NF-κB近年来,国内外多项研究发现,糖尿病性视网膜病变㊁肾病等的动物模型中NF-κB 通路被激活[47-48]㊂其中,核转录因子κB (nuclear factor κB,NF-κB)的激活会导致一系列靶基因的激活,导致各种炎症细胞因子如IL-1㊁IL-6㊁IL-8和TNF-α的过量242㊀2021Vol.47No.3(Total 423)表达,由此引发的炎症过程不仅会破坏胰岛β细胞,也会使各类组织器官产生一定的生理变化㊂LI 等[48]研究发现,石斛多糖可以有效抑制NF-κB 的表达,喂食铁皮石斛多糖的糖尿病性视网膜病变大鼠体内NF-κB 的表达明显低于糖尿病组,而正常组的大鼠无阳性表达㊂胰岛素抵抗通常会引发血管内皮的损伤,最终导致动脉粥样硬化㊂高糖诱导的大鼠实验模型中,血管内皮依赖性舒张功能会受到抑制,钟惠娟等[49]发现铁皮石斛多糖对其具有改善作用,作用机制也可能与NF-κB 信号通路有关㊂由此可知,石斛多糖可以有效抑制患者体内NF-κB 的过量表达,这可能是它控制机体正常血糖水平,以及对糖尿病并发症的早期干预和保护的机制㊂4㊀结论与展望相比于常规口服抗糖尿病药物,石斛多糖的优势突出,开发前景广阔:虽然影响石斛多糖药理活性的因素众多,但其安全性高,保健功能确切且可长期服用;石斛多糖改善糖尿病及其并发症的机制多样,相比于靶点明确的化学药物,它对糖尿病的防治更偏向于综合改善,作用更加全面,其作用机制见图1;石斛传统的药用部位为茎,但随着开发的深入,其他部位提取的多糖也被证实具有改善血糖水平的作用,综合利用开发前景广阔㊂尽管石斛多糖的降血糖的药理活性已被大量实验证实,但相比于常规的糖尿病治疗药物,未来还有许多问题需要进一步深入研究:1)最合适的石斛种类以及石斛多糖的制取方法目前尚无定论㊂我国目前主要的药用石斛约有20余种,临床上石斛的种类和产地多样,且目前单一多糖样品的制备较困难,多数研究仍只是对粗提物的功能进行评估㊂因此需要进一步的工作来研究各类石斛多糖的糖尿病相关药理活性,从而选择合适的石斛多糖以开发功能性产品㊂2)多糖的结构与降血糖功能之间的关系尚不清楚㊂目前,对于石斛多糖结构的研究还处在单糖组成及分子质量大小等一级结构的阶段,对于高级结构的研究,以及生物活性所需的特定的寡糖片段的探索仍不足㊂进一步揭示石斛多糖的结构与其特定功能㊁作用机制的关系,仍是目前需要深入探索的方面㊂3)糖尿病的发病机制复杂,临床上不同降糖药有各自不同的作用机制和相应的适应症㊂要开发符合临床需求的石斛多糖制剂和相关保健品,需对其机制进行更加深入的探究㊂目前对石斛多糖的代谢机理㊁胃肠道消化的研究也仍处于初级阶段,在实际临床中的治疗效果也需要进行确认㊂另外,石斛与其他药物或成分联用的疗效及机制也有待进一步研究㊂参考文献[1]㊀POUYA S,INGA P,PARASKEVI S,et al.Global and regional dia-betes prevalence estimates for 2019and projections for 2030and2045:Results from the International Diabetes Federation Diabetes Atlas,9th edition [J ].Diabetes Research and Clinical Practice,2019,12(157):107843.[2]㊀BAILEY C J,TAHRANI A A,BARNETT A H,et al.Future glucose-lowering drugs for type 2diabetes[J].The Lancet Diabetes &Endo-crinology,2016,4(4):350-359.[3]㊀马忠宾.铁皮石斛降血糖作用的研究概况[J].首都食品与医药,2018,25(5):101-102.MA Z B.Research on hypoglycemic effect of Dendrobium candidum (in Chinese)[J].Capital Food Medicine,2018,25(5):101-102.[4]㊀颜美秋,杨志远,施秋秋,等.石斛在糖尿病等代谢性疾病中的作用及机制研究进展[J].中草药,2019,50(10):2491-2497.YAN M Q,YANG Z Y,SHI Q Q,et al.Research progress on protec-tive effects and mechanism of Dendrobii caulis on metabolic disturb-ances[J].Chinese Traditional and Herbal Drugs,2019,50(10):2491-2497.[5]㊀国家药典委员会.中华人民共和国药典:一部[M].北京:中国医药科技出版社,2015.National Pharmacopoeia Committee.Pharmacopoeia of the People s Republic of China.Part 1[M].Beijing:China Medical Science and Technology Press,2015.[6]㊀李旻,刘友平,范婧娴,等.川产迭鞘石斛中香豆素的分离鉴定及药材质量标准研究[J].中国药房,2010,21(7):624-625.LI M,LIU Y P,FAN J X,et al.Isolation and identification of couma-rin in Dendrobium denneanum cultivated in Sichuan and its quality standard study[J].China Pharmacy,2010,21(7):624-625.[7]㊀张雪,高昊,韩慧英,等.金钗石斛中的倍半萜类化合物[J].中草药,2007,38(12):1771-1774.ZHANG X,GAO H,HAN H Y,et al.Sesquiterpenes from Dendrobi-um nobile [J ].Chinese Traditional and Herbal Drugs,2007,38(12):1771-1774.[8]㊀邓媛元.霍山石斛多糖抗糖尿病性白内障的研究[D].合肥:合肥工业大学,2007.DENG Y Y.Studies on the anti.diabetic cataract of polysaccharides from Dendrobium huoshanense [D].Hefei:Hefei University of Tech-nology,2007.[9]㊀LIU Y,WU J,LI W,et al.Effect of RIP3expression in myocardialtissue of type 2diabetic rats by treating with Dendrobium nobile poly-saccharide[J].Journal of Liaoning University of Traditional Chinese Medicine,2017,19(12):44-48.[10]㊀李菲,黄琦,李向阳,等.金钗石斛提取物对肾上腺素所致血糖升高的影响[J].遵义医学院学报,2008,31(1):11-12.LI F,HUANG Q,LI X Y,et al.Effects of the extracts from Den-drobium nobile lindl on bloodsugar in normal and hyperglycemic mice [J ].Acta Academiae Medicinae Zunyi,2008,31(1):11-12.[11]㊀汤志远,周晓宇,冯健,等.铁皮石斛多糖降血糖作用研究[J].。

不同干燥方法对铁皮石斛多糖和甘露糖含量的影响铁皮石斛是一种重要的中药材，含有丰富的多糖、甘露糖等活性成分，具有消炎、抗肿瘤、抗氧化等保健功效。

然而，在传统加工过程中，常常采用日晒或人工烘干等方法对铁皮石斛进行干燥。

这些方法存在着干燥时间长、温度不易控制、易受污染等缺点，导致铁皮石斛多糖和甘露糖的含量受到一定的影响。

因此，本文进行了不同干燥方法对铁皮石斛多糖和甘露糖含量的影响研究。

实验采用热泵干燥、真空干燥和微波干燥三种方法进行试验，分别对其对铁皮石斛多糖和甘露糖含量的影响进行分析。

试验结果显示，三种干燥方法均能保持铁皮石斛多糖和甘露糖的活性成分，但不同干燥方法对其含量影响不同。

热泵干燥是一种能源利用率高、干燥效率快、干燥温度低的新型干燥方法。

实验结果表明，热泵干燥对铁皮石斛多糖和甘露糖的含量影响较小。

热泵干燥的温度控制较为精确，可以在较短的时间内将铁皮石斛的水分蒸发掉，保证其多糖和甘露糖的含量不受影响。

真空干燥是一种在低压环境下进行的干燥方法。

实验结果表明，真空干燥对铁皮石斛多糖和甘露糖含量的影响较小，但是干燥时间较长。

真空干燥可以有效避免干燥过程中的氧化现象，保持铁皮石斛中多糖和甘露糖等成分的活性。

但是，因为真空干燥时间较长，对干燥设备的要求较高，成本较高，也容易受到环境条件等因素的影响。

综上所述，热泵干燥和真空干燥对铁皮石斛多糖和甘露糖含量影响较小，可以保持其活性成分；而微波干燥对其含量的影响较大，需要进行控制。

在加工铁皮石斛时，应根据需求选择合适的干燥方法。

在进行加工过程中，还需注意干燥时间、温度等因素的控制，确保活性成分的完整性和稳定性。

铁皮石斛多糖含量测定方法铁皮石斛（Dendrobium officinale）是我国传统的药食两用植物，被广泛用于中药制剂和保健品的生产。

其中，铁皮石斛多糖作为一种重要的活性成分，具有抗氧化、免疫调节、抗肿瘤等多种生理活性。

准确测定铁皮石斛多糖的含量对于保证药品质量、开发新产品以及进行药理研究具有重要意义。

本文将介绍铁皮石斛多糖含量的测定方法，并对其中的一些关键问题进行讨论。

1. 概述铁皮石斛多糖的含量测定方法主要有两种：物理化学方法和生物学方法。

物理化学方法包括紫外分光光度法、高效液相色谱法、凝胶渗透色谱法等，而生物学方法则利用生物活性来测定多糖的含量。

2. 物理化学方法2.1 紫外分光光度法紫外分光光度法是最常用的多糖含量测定方法之一。

其基本原理是利用多糖在240 nm波长处的吸光度进行定量测定。

在实验中，我们可以通过构建标准曲线来计算样品中多糖的含量。

2.2 高效液相色谱法高效液相色谱法（HPLC）是一种准确快速测定多糖含量的方法。

该方法通过将多糖样品与适当的溶剂混合，并通过色谱柱进行分离和检测。

通过测量峰面积或峰高度与标准曲线进行比较，可以获得多糖的含量。

2.3 凝胶渗透色谱法凝胶渗透色谱法（GPC）是一种测定多糖相对分子质量和含量的有效方法。

该方法利用不同分子大小的多糖在凝胶柱中的渗透性不同，从而实现分离和定量。

3. 生物学方法3.1 酚硫酸法酚硫酸法是一种常用的生物学方法。

其原理是利用酚与糖在酸性条件下反应生成深色的复合物，通过测量复合物的吸光度来定量多糖的含量。

3.2 还原糖法还原糖法是一种测定多糖含量的简便方法。

该方法基于多糖的还原性，通过将多糖与苏糖醇进行还原反应，从而产生可见光吸收的还原糖化合物。

通过测量反应产物的吸光度，可以计算多糖的含量。

4. 关键问题的讨论4.1 样品预处理在测定铁皮石斛多糖含量之前，对样品进行适当的处理非常重要。

应选择合适的提取溶剂，以充分提取多糖。

根据样品的特点和需要，可以采用不同的样品预处理方法，如酶解、酸碱水解等。

铁皮石斛类原球茎生物反应器培养体系构建本试验以铁皮石斛类原球茎为材料，用不同光照强度、不同培养时间对铁皮石斛类原球茎生物量和主要有效成分多糖、生物碱的积累进行研究；同时探索影响铁皮石斛PLBs生物反应器培养的条件；并在此基础上对反应器内各种理化性质的变化与类原球茎生长量的变化及多糖积累之间的关系进行研究。

研究结果如下：1.铁皮石斛类原球茎生物量的增加在光照强度≥2000Lx下培养40～50d均较高，生产上需要类原球茎维持旺盛的分裂，获得最佳生物量的培养条件为光照强度2000Lx下培养40d，生物量达到0.74g；多糖含量以光照强度2000Lx下培养30d最高，达到16.88%；生物碱含量以光照强度500Lx下培养30d最佳，达到0.028%。

2.在悬浮培养条件下,利于铁皮石斛类原球茎增殖和多糖积累的培养基组分为：1/2MS基本培养基添加1mg·L^-1NAA、5%椰乳、3%蔗糖，pH值为6.0。

接种量为40g﹒L^-1，采用孔径为15μm的多孔喷头，通气量用0.10cc·min^-1和0.05cc·min-1交替使用等培养条件有效地提高类原球茎增殖系数和多糖含量。

3.对多糖积累机理的研究发现：培养36～42d铁皮石斛类原球茎的鲜质量和干质量达最大值，多糖及生物碱含量分别在42d和36d的培养时间下达最高，分别为24.03%和0.056%；在36d的培养周期内，液体培养基中的蔗糖浓度随着培养时间的延长开始转化为葡萄糖和果糖，在培养20d之后，培养基中的蔗糖浓度降至2.0mg﹒ml^-1，而葡萄糖和果糖含量在18d达到最高值，随后开始下降；同时对培养基中元素含量的测定发现，N、P、K、Mg、Ca、Zn、Cu、Mn、B等元素含量均下降，其中P、Mg、Ca、Zn、Mn被大量利用。

铁皮石斛附生树种对多糖含量的影响为了揭示附生树种对铁皮石斛多糖含量的影响，通过采集野外与设施地不同树种上附生的铁皮石斛，并用苯酚-硫酸法测定铁皮石斛多糖含量。

结果表明，不同附生树种铁皮石斛多糖含量差异极显著，但多糖含量与附生树种树皮形态、树皮中的营养相关性不显著，而与附生树种上铁皮石斛接受的光强有关。

树种通过对光照调控的生物特性对其附生的铁皮石斛多糖含量产生的影响。

标签：铁皮石斛；附生树种；多糖；生态栽培铁皮石斛Dendrobium officinale Kimura et Migo是我国传统名贵中药材，性微寒、味甘，有滋阴益胃、清热生津、益智安神、强精壮骨之功效[1]。

进入新世纪以来，设施基质栽培、立木附生等栽培模式取得了突破[2]。

而立木附生模式中，附生树种对质量的影响成了关注的焦点。

多糖是铁皮石斛的主要成分，与药理作用有着密切的联系，是目前判断铁皮石斛质量的主要依据，为此作者开展了附生树种与多糖含量关系的研究。

1 材料与方法1.1 仪器与试剂紫外-可见分光光度计（Thermo Scientific GENE-SYS 10s UV-VIS）；KQ-500DE型数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；DK-S24型电热恒温水浴锅（上海森信实验仪器有限公司）；D-37520型高速离心机（德国Heraeus 公司）；AB104-N电子分析天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司）；DHG-9070HA精密型强制对流干燥箱（杭州蓝天化验仪器厂）。

葡萄糖对照品（购自中国食品药品检定研究院，批号110833-200904）；重蒸酚（北京索莱宝科技有限公司）；其他所用试剂均为分析纯，水为蒸馏水。

1.2 样品培育与采集1.2.1 野外生态栽培样品野外生态栽培样品采自浙江雁荡山国家森林公园，位于东径121°15′，北纬28°17′，属亚热带海洋性季风气候，全年四季分明，温暖湿润，雨水充沛，夏无酷暑，冬无严寒，无霜期长，光照适宜。

铁皮石斛茎段原球茎的诱导、分化与植株再生林江波;王伟英;李海明;吴水金;邹晖;李跃森;戴艺民【摘要】To establish an effective and rapid propagation method for Dendrobiumofficinale,sterile stem cuttings from the plant were used as the explants for the study.Effects of cultivation media,growthregulators,sucrose concentrations,and additives on the protocorm induction,proliferation and differentiation,as well as the rooting of the plantlets were investigated in an orthogonal experiment.The results showed that the optimal medium for the protocorm induction consisted of 1/2MS+6-BA4 mg·L-1+NAA0.1 mg·L-1;that for the proliferation,MS+30 g·L-1;that for the differentiation,MS+10 g·L-1 sucrose +10% potato slurry;and,that for the rooting,1/2MS+NAA1 mg·L-1 +10% potatoslurry+10% banana slurry.The method appeared to enable a successful regeneration of D.officinale plantlets through tissue culture propagation.%为建立铁皮石斛Dendrobium officinale 茎段原球茎途径的快繁技术体系，以带腋芽的无菌茎段为材料，利用正交试验的方法，研究基本培养基、植物生长调节剂、蔗糖质量浓度和添加物对原球茎的诱导、增殖与分化和生根的影响。

铁皮石斛组培苗多糖含量的变化规律收稿日期：2016-01-29基金项目：滨州职业学院科研计划（编号：2013YJKT11、2013XYKT07）。

1材料与方法1.1仪器与试剂仪器主要有恒温水浴锅、回流提取装置、分光光度计、离心机、电子天平、真空干燥箱、旋转蒸发仪。

试剂主要有苯酚、浓硫酸、95%乙醇、葡萄糖，均为分析纯；80%乙醇。

1.2试验材料的准备1.2.1铁皮石斛原球茎分别取在1/2 MS+0.3 mg/L NAA+0.1 mg/L 6-BA固体培养基上培养10、20、30 d的铁皮石斛原球茎，烘箱中60 ℃烘干；粉碎，干燥至恒质量；称质量，备用。

1.2.2铁皮石斛丛生芽取铁皮石斛原球茎转接于1/2 MS+0.2 mg/L NAA+0.5 mg/L 6-BA固体培养基上，经 14 d 诱导分化形成铁皮石斛丛生芽；将丛生芽在烘箱中60 ℃ 烘干；粉碎，干燥至恒质量；称质量，备用。

1.2.3铁皮石斛组培植株茎段切取铁皮石斛丛生芽转接于MS+1.2 mg/L NAA+0.3 g/L活性炭固体培养基上，分别取培养60、90、120 d的铁皮石斛组培苗茎段部分，将其放在烘箱中60 ℃烘干；粉碎，干燥至恒质量；称质量，备用。

1.3测定内容及方法1.3.1含水量测定取培养于固体培养基的铁皮石斛原球茎、丛生芽及植株称质量，干燥箱中105 ℃烘20～30 min，再在温度60～80 ℃下烘干至恒质量，称质量。

含水量=（M0-M1）÷M0×100%。

式中：M0为烘干前质量；M1为烘干后质量。

1.3.2多糖含量测定1.3.2.1供试样品多糖的制备取烘干待测样品，粉碎，过3号筛（50目）；精确称定0.3 g粉末，加水200 mL，加热提取2 h；冷却，转移至250 mL容量瓶，加水稀释至刻度，摇匀；过滤，滤液用旋转蒸发仪减压浓缩至20 mL；将浓缩液移入 25 mL 容量瓶，定容，摇匀；精确吸取2 mL稀释液，置15 mL离心管中，加入无水乙醇10 mL，摇匀，冷藏 2 h；取出，4 000 r/min 离心20 min，弃去上清液，沉淀用80%乙醇洗涤2次，每次8 mL；4 000 r/min离心20 min，弃去上清液，沉淀加热水溶解，并转移至25 mL容量瓶；冷却，用水稀释至刻度，摇匀，即得铁皮石斛的多糖提取溶液。

优化铁皮石斛原球茎生物反应器的培养体系铁皮石斛为兰科石斛属植物,具有独特的药理作用和较高的药用价值,是一种极其珍贵的药用植物,近年来铁皮石斛的野生资源严重匮乏,进行人工栽培又具有产量不稳定和有效成分含量低等问题,使得石斛资源的开发和利用受到了阻碍。

因此,本试验以铁皮石斛无菌播种诱导出的原球茎作为试验材料,研究生物反应器内影响原球茎生长的多种因素,优化反应器培养原球茎及活性物质积累的体系,同时也为铁皮石斛生产提供一种新的方法。

通过对原球茎在反应器和固体培养条件下增殖生长的比较,发现在生物反应器内原球茎增殖生长明显好于固体培养,原球茎鲜物重和干物重为固体培养的1.48和1.75倍,增殖系数达到5.5。

为了确立原球茎反应器培养的优化体系,研究了对原球茎以及活性物质积累的影响因素,结果表明,通气方式对原球茎生长和活性物质的积累有很大影响,在逐渐提高通气量的变量通气条件下不但原球茎生物量而且多糖和生物碱的含量及产量明显高于恒量通气。

反应器培养过程中接种量是另一重要因素,当原球茎接种量为30g(FW)时,增殖系数最高,但接种量提高到50g时原球茎的生物量最多,但多糖和生物碱的最高积累则分别出现在接种量为50和40g时,因此针对不同的物质生产采用不同的接种量。

对培养基条件进行优化的结果表明以蔗糖作为碳源,浓度为30g·L-1时有利于原球茎的增殖生长及活性物质的积累；对培养基无机盐进行了筛选,将MS培养基浓度减半,P043-浓度调节为1.8mM,并单独使用30mM的N03-时,有利于原球茎生长和多糖及生物碱的积累。

另外,培养基中pH对原球茎生长和多糖及生物碱积累有很大的影响,原球茎在pH5.8生长最佳,pH4.8和7.8对原球茎生长有抑制效果,而多糖含量和生物碱含量分别在pH7.8和pH4.8达最高,分别为574.13mg·g-1和330.73gg·g-1,但两种物质最高的生产量出现pH5.8,多糖和生物碱生产量分别达到5.52g·L-1和3.11mg·L-1对铁皮石斛原球茎和栽培植株茎叶中多糖和生物碱进行组织化学定位研究,发现多糖的分布量在原球茎多于植株茎和叶中,在原球茎中多糖主要存在于薄壁细胞内,茎中在维管束周围,而叶片中主要分布于叶肉细胞内。