《食品科学》：安徽中医药大学胡江苗研究员等：化学降解方法对铁皮石斛多糖理化性质和抗衰老活性的影响

多糖是由多种单糖及其衍生物组成的一系列天然大分子活性物质，因具有多种活性功能而受到越来越多的关注。食品工业中常采取适当的降解方法获取具有合适分子质量的多糖，据文献报道目前常用的降解方法有化学降解法、酶降解法和微生物降解法等。

铁皮石斛（

Dendrobium officinale

）为兰科石斛属植物，药用历史十分久远。多糖是铁皮石斛中最主要的成分，其单糖组成主要是葡萄糖、甘露糖，部分含有鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖等，但目前针对铁皮石斛多糖（DOP）降解方法的研究较少，这极大地限制了其在食品工业中的应用。

在化学降解方法中，VC法具有一定的优势。L-抗坏血酸也被称为VC，是一种天然存在的有机化合物和重要的食品添加剂。具有抗氧化、抗衰老、抗癌、免疫调节等活性。由于抗坏血酸在反应过程中分解，这种氧化体系的降解产物纯度高，从而能够实现高效的生态友好和生物安全降解。目前关于VC对DOP的降解作用还鲜见报道。

安徽中医药大学药学院的曾燚、胡江苗*和中国科学院昆明植物研究所的杨柳*等人利用VC这一高效的生态友好和生物安全降解方法获得铁皮石斛低聚糖，同时比较VC降解方法与H2O2降解法和平酸降解法对DOP降解效果的差异，以期为DOP降解方法研究以及在抗衰老方面的应用提供理论参考。

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DOP分子质量分析

如图1所示，DOP的保留时间主要集中在组分I（保留时间

t

R = 4.5 min左右）， 分子质量为 1.168×107 Da 。H 2 O 2 法和柠檬酸法处理后，分子质量主要集中在组分I，与未处理前的DOP分子质量分布一致，由此可见，H 2 O 2 法和柠檬酸法对DOP没有降解作用。而用VC法和H 2 O 2 -VC法处理后，DOP的保留时间有所延后，在HPLC分析图中，组分I占比明显降低，组分II与组分III占比较多，分子质量小于组分I，组分II（

t

R = 5.923 min左右）分子质量为 9.24×10 5 Da，组分III（

t

R = 8.239 min左右） 分子质量为 1.49×10 4 Da；这两种化学降解方法降解效果相似；结果表明，H 2 O 2 -VC法和VC法对DOP有一定的降解作用，处理后分子质量降低。

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DOP总糖和蛋白含量分析

对达5种多糖进行总糖、蛋白质量分数分析，如表1所示，H2O2-VC法和VC法蛋白含量降解后有所提高，各组总糖质量分数降解前后无明显差异。

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DOP的FTIR分析

如图2所示，DOP和降解多糖的特征吸收峰相似，结果表明降解处理没有改变多糖的主要官能团结构。3500 cm-1 附近是—OH的伸缩振动吸收峰，为糖类特征峰。在 2920 cm-1 附近的吸收峰归因于C—H伸缩振动。1636 cm-1 附近的吸收峰归因于 C=O 伸缩振动。3433 cm-1 附近宽大的强烈吸收峰为糖环上的—OH吸收峰；而 2889 cm-1 和 1417 cm-1 附近的吸收峰则是由糖环上C—H键的伸缩振动和弯曲振动引起；在 1637 cm-1在 1637 cm-1 附近的微弱吸收峰是由—OAc（乙酰基）上的 C=O 伸缩振动引起。800~1200 cm-1 区域被认为是多糖的“指纹”区域。在 1000~1200 cm-1 区域的吸收峰群是由糖环间的氧桥C—O—C引起，而 872 cm-1 和 807 cm-1 的吸收峰属于典型的

构型多糖的吸收峰。综上分析可知DOP和降解多糖是乙酰基取代的

构型多糖。

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DOP单糖组成分析

根据上述结果，H2O2法和柠檬酸法对DOP无明显降解作用，H2O2-VC法和VC法对DOP有一定的降解作用，这两种化学降解方法作用机理相同且降解效果相似；且VC会在反应过程中分解，这种氧化体系的降解产物纯度高，可以实现高效的生态友好降解。后续研究均以DOP及VC-DOP为代表，对DOP和VC法处理后的多糖样品进行单糖组成分析，如图3所示，降解前后单糖种类没有差异，均为中性多糖，主要由葡萄糖、甘露糖组成，说明化学方法降解不改变多糖的单糖组成，这与先前研究结论一致。

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DOP表观结构分析

为了全面分析VC对DOP的降解作用，对DOP和VC-DOP进行扫描电镜观察。如图4所示，DOP表面较粗糙、有较多片状结构、少量孔隙；VC-DOP表面变得较平滑，可以观察到大量孔隙并且孔隙结构较复杂、孔隙增大、片状结构数量减少，呈现出较多的网状、丝状以及少量的球状结构，表明降解后多糖的结构变得松散。

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DOP粒径与电位分析

通过测量粒径和电位可以初步判断DOP的聚合度和稳定性，一般情况下，当粒子的电位接近 ±30 mV 时，其稳定性相对较强；而当粒子的电位较低时，稳定性也会相对降低。如图5所示，VC-DOP的电位绝对值较DOP降低，VC-DOP的粒径分布较DOP有所降低，从粒径和电位变化来看，DOP经VC处理后，分子质量降低，聚合度下降，这与HPLC检测结果一致，这可能是因为VC处理后，DOP的聚合度降低，低分子质量段组分增加。

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DOP和VC-DOP表观黏度分析

如图6A所示，室温条件下，DOP和VC-DOP表观黏度随着多糖溶液质量浓度的增加而增大，同一质量浓度条件下，DOP的表观黏度大于VC-DOP。如图6B所示，DOP和VC-DOP表观黏度随着温度的增加而减小，同一温度条件下，DOP的表观黏度大于VC-DOP。如图6C所示，当溶液pH值为7时，DOP和VC-DOP表观黏度无明显差异；当pH值为5时，VC-DOP表观黏度较DOP明显降低；当pH值为9时，DOP和VC-DOP表观黏度均降低，总体来说，VC-DOP的表观黏度受pH值的影响大于DOP。

综上，同一质量浓度或同一温度条件下，DOP的表观黏度大于VC-DOP。Li Ouye等研究发现VC可以显著降低积雪草种子多糖的黏度，这可能与VC降低其分子质量有关。由此可以说明VC处理后多糖表观黏度减小可能是因为多糖分子质量降低，聚合度下降。

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DOP和VC-DOP的抗衰老活性分析

对DOP和VC-DOP的体外人I型胶原蛋白促泌能力进行评价，如图7A所示，与空白组相比，DOP和VC-DOP均具有一定的促胶原蛋白分泌作用，VC-DOP组在低质量浓度 100 μg/mL 表现出比DOP组更好的促胶原蛋白分泌能力。由图7B可知，DOP和VC-DOP均具有一定的弹力蛋白酶抑制作用，VC-DOP组在质量浓度 200 μg/mL 条件下表现出比DOP组更高的弹力蛋白酶抑制率。总体来说，VC-DOP表现出较好的弹力蛋白酶抑制作用。如图7C所示，DOP和VC-DOP均具有一定的胶原蛋白酶抑制作用，DOP组在质量浓度200、400 μg/mL 时胶原蛋白酶抑制率高于VC-DOP组；可以得出，DOP表现出较好的胶原蛋白酶抑制作用。

讨论与结果

为研究化学降解方法对DOP理化性质与抗衰老活性的影响，通过VC、H2O2、H2O2-VC、柠檬酸法制备4种降解多糖，其分子质量测定结果表明，DOP主要由组分I（

t

R = 4.5 min）构成，分子质量为 1.168×10 7 Da。H 2 O 2 法和柠檬酸法处理后，分子质量分布与未处理前的DOP一致，由此可见，H 2 O 2 法和柠檬酸法对DOP没有明显的降解作用；经过HPLC检测发现VC-DOP由组分II、III2个不同分子质量组分构成，组分I分子质量大于组分II、III；组分II（

t

R = 5.923 min左右）分子质量为 9.24×10 5 Da，组分III（

t

R = 8.239 min左右）分子质量为 1.49×10 4 Da；表明VC和H 2 O 2 -VC处理可部分降解DOP，总糖、蛋白质检测结果表明，降解后，各组总糖质量分数无明显变化，蛋白含量有所提高；FTIR结果表明， 与DOP相比，这4种化学降解方法没有破坏其主要官能团，保留了多糖的特征吸收峰；单糖组成结果表明，降解前后多糖均主要由甘露糖和葡萄糖组成；经过扫描电子显微镜观察发现DOP主要由片状结构组成，而降解后多糖丝状结构增加，更有少许的球状结构出现，孔隙密度增加或直径增大，表明降解使多糖结构更松散；表观黏度和平均粒径测定结果表明，与降解前相比，降解后多糖表观黏度和粒径均降低，而电位绝对值降低，表明经过VC处理，DOP发生不同程度降解。对DOP和VC-DOP的体外人I型胶原蛋白促渗作用、弹力蛋白酶抑制率以及胶原蛋白酶抑制率进行评价，结果表明：与模型组相比，DOP和VC-DOP均具有一定的促胶原蛋白分泌作用，VC-DOP组在低质量浓度（100 μg/mL）表现出比DOP组更好的促胶原蛋白分泌能力；DOP和VC-DOP均具有一定的弹力蛋白酶抑制作用，VC-DOP组在质量浓度 200 μg/mL 表现出比DOP组更高的弹力蛋白酶抑制率。DOP和VC-DOP均具有一定的胶原蛋白酶抑制作用，DOP表现出较好的胶原蛋白酶抑制作用。

综上所述，经过VC处理后，DOP的分子质量降低，VC对DOP有一定的降解作用，改变了其表观黏度，保留了其原有的结构特征；分子质量的降低对DOP的抗衰老活性也有一定的影响，降解后低分子质量段组分增加，低分子质量组分多糖在实际应用中较高分子质量组分更容易吸收，且降解后结构变得松散，降解后多糖表观黏度和粒径均降低，Zeta电位绝对值降低，这些理化性质的改变可能影响了VC-DOP与DOP的胶原蛋白促渗活性，因此推测这是VC-DOP在质量浓度 200、400 μg/mL 时表现出更好的弹力蛋白酶抑制作用和胶原蛋白促渗作用的原因。本研究可为DOP在抗衰老活性方面的应用提供参考。

引文格式：

曾燚, 杨益娜, 邵会艳, 等. 化学降解方法对铁皮石斛多糖理化性质和抗衰老活性的影响[J]. 食品科学, 2025, 46(7): 92-99.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240809-081.http://www.spkx.net.cn

ZENG Yi, YANG Yina, SHAO Huiyan, et al. Effect of chemical degradation on physicochemical properties and anti-aging activity of

Dendrobium officinale

polysaccharides[J]. Food Science, 2025, 46(7): 92-99. (in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240809-081.http://www.spkx.net.cn

实习编辑：魏雨诺；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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