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《中国食品学报》特约文章推荐——铁皮石斛的功能活性研究及产业化现状
2023-12-26 新闻来源:中国食品科学技术学会 浏览人次:0

  本期介绍南昌大学聂少平教授团队(第一作者:黄晓君)发表在《中国食品学报》第23卷第11期特约专栏(食药同源)上的文章《铁皮石斛的功能活性研究及产业化现状》。

2023年11月9日,铁皮石斛被国家卫生健康委员会和国家市场监督管理总局正式列为“食药同源”物质,在健康食品领域具有的广阔应用前景。本文综述铁皮石斛从“栽培种植-功能成分挖掘-加工特性”的研究历程,全面总结其主要功能物质——铁皮石斛多糖的研究进展;同时,阐述铁皮石斛精深加工现状,剖析其产业化痛点和前景方向,以期为铁皮石斛在大健康产业的创新发展提供参考。

1 铁皮石斛的研究历程

1.1 铁皮石斛的规模化种植及种质研究

石斛原料在上世纪80年代已由采掘野生资源转变为人工驯养栽培,近20年间铁皮石斛的组培苗驯化培养技术、大棚种植技术以及仿野生栽培种植技术得以快速发展和推广应用。根据中国中药协会石斛委员会截止2021年的统计结果,我国共有野生石斛资源92种,石斛种植总面积达30267公顷,综合产值逾500亿元。铁皮石斛的性状、品质、内生菌、代谢产物、药效以及药效物质在茎、叶等不同部位的分布均存在种源差别。

1.2 铁皮石斛功能特性与物质基础

目前从铁皮石斛中分离鉴定出的化合物有261种。多糖是铁皮石斛中含量最高的生物活性物质,其干基含量通常在10%~30%范围,部分人工栽培的品种中多糖含量甚至可达50%以上。铁皮石斛中的黄酮成分以黄酮、黄酮醇、二氢黄酮醇及其苷元为主,是其发挥抗氧化和免疫调节功能的重要物质基础。石斛生物碱是最早从石斛中分离的化合物,主要存在于铁皮石斛的原球茎中,目前被鉴定出的石斛碱共有52种,它具有减少胆固醇的吸收,缓解焦虑,缓解记忆力减退,抑制肿瘤增殖等功能特性。铁皮石斛中含有的主要的联苄类物质是巨花醇和树突菌素,也是其主要的抗氧化物质。此外,铁皮石斛中还含有20种氨基酸(包括8种人体必需氨基酸)、22种微量元素,它们不仅是重要的功能成分,还具有调节原料口感的作用。

1.3 铁皮石斛的加工特性

在将铁皮石斛加工成粉剂、浸膏、枫斗等产品时发现:炮制方法和时间、干品粉碎度、原料浸提温度等加工方式都会对功能成分的溶出产生影响。传统中草药加工方式中,常喜欢对石斛进行炮制以延长其保存时间。现代新型加工方式中已尝试对石斛进行发酵处理。总体而言,铁皮石斛的加工特性研究并不系统,其加工适配性信息较为缺失,这也是制约高品质铁皮石斛深加工产品开发的原因之一。

2 铁皮石斛多糖的研究进展

2.1铁皮石斛多糖的结构特征和溶液构象

团队围绕铁皮石斛多糖(DOP)的高效制备、结构解析、溶液性质、生物活性以及构效关系开展近15年的系统性研究(图1)。

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图1 围绕铁皮石斛葡甘聚糖的研究工作框架

DOP是一种主链为β-1,4糖苷键链接的葡甘露聚糖,且侧链连接有O-乙酰基(图2a),其具有线状结构和小球体的结构(图2e),重均分子质量为76.5 ku,特性黏度为2.39 dL/g,且其在溶液中的构象呈现为分子链钢性较强的无规卷曲状(图2b~2d)。

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图2 DOP的结构和构象特征

2.2 铁皮石斛多糖的生物活性

1)免疫调节功能 

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图3 “多个先天免疫受体协同介导葡甘聚糖多途径激活巨噬细胞”假说

2) 改善胃肠道功能

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图4 DOP对胃肠道功能的保护作用

3) 调节糖脂代谢

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图5 DOP改善胰岛素抵抗的机制

2.3 铁皮石斛多糖的构效关系研究

研究中发现分子质量分布、溶液黏度、单糖组成、官能团类型和数量与DOP免疫调节活性具有明显的相关性。一定程度的分子质量的降低可导致DOP溶液黏度的下降,进而有利于促进巨噬细胞的免疫功能。羧甲基化修饰会降低DOP激活巨噬细胞的能力,而硫酸化和乙酰化则表现出一定程度的增强能力。乙酰基数量与DOP激活巨噬细胞的能力呈现“非线性波浪”量效关系。DOP的降血糖和降血脂功效与其分子质量分布具有正相关性,而与单糖组成中甘露糖/葡萄糖的比例具有负相关性,并且乙酰基数量的增加不利于葡甘聚糖提升模型动物的葡萄糖耐受能力。

3 铁皮石斛的产业化现状

3.1 铁皮石斛的产区分布与产量

铁皮石斛的产区主要分布于安徽西南部、浙江东部、福建西部、广西西北部、四川、云南东南部以及江西等地。2021年,江西省的苗床栽培和仿野生栽培的铁皮石斛产量已分别达到1500吨和390吨,产值也分别达到3亿元和3.15亿元。

3.2 铁皮石斛在健康产业应用的政策变化

2002年起,铁皮石斛可被用于医药或保健品原料。

2018年1月11日,原国家卫生和计划生育委员会发布了《关于就党参、铁皮石斛等9种物质作为按照传统既是食品又是中药材物质开展试生产征求意见的函》。

2019年11月25日,国家卫生健康委员会、国家市场监督管理总局正式下发《关于对党参等9种物质开展按照传统既是食品又是中药材的物质管理试点工作的通知》(国卫食品函[2019]311号),明确开展生产经营试点工作。

2020年6月12日,国家卫生健康委员会办公厅印发《关于云南省开展按照传统既是食品又是中药材的物质管理试点意见的函》,云南省成为我国获批铁皮石斛药食同源试点的首个省份。

2020年12月10日,国家市场监督管理总局下发通知,要求必须按照传统的加工和食用方法开展试点。

2021年开始,我国广西、广东、云南、浙江、江西等地开始企业试点工作。

2023年11月9日,铁皮石斛被正式纳入按照传统既是食品又是中药材的物质目录。

3.3铁皮石斛的深加工现状与问题

铁皮石斛产品主要可分为4类:一是铁皮石斛干制品(干条和枫斗),二是铁皮石斛中成药或保健品,三是添加石斛原料的新食品,四是添加了石斛提取物的日化产品。铁皮石斛干制品主要在药店销售。市面上常见的石斛保健品主要以粉剂、颗粒剂、胶囊、片剂、口服液、浸膏等剂型存在,以石斛为原料开发的新食品主要以石斛饮料、石斛酒、薄脆饼干等形式在售。此外,含有铁皮石斛提取物的牙膏、面膜、香皂等日化产品近几年也活跃在市场上。

整体而言,现有石斛相关健康产品存在的突出问题是:缺乏科学的配方设计,缺乏新技术的投入,缺乏新产品的创制,新技术的投入和新产品的开发是未来铁皮石斛资源实现高品质精深加工的必经之路。

 

4 结语与展望

综上所述,充足且优质的铁皮石斛资源为其精深加工孕育温床,扎实且深厚的科研基础为其创新产品的研发奠定基石,有力的政策保障也为其产业渠道的拓展保驾护航。在这“天时、地利、人和”的境遇下,铁皮石斛产业迎来了高速发展的最佳时机。尤其在经历新冠疫情后,食药同源资源的免疫调节功能再次受到人们的关注,也为“大健康”产业的蓬勃发展提供了新选择。铁皮石斛营养健康产品的研发将成为其立足“大健康”领域的重要环节。当前,应将传统中药瑰宝与现代营养理论相结合,建立食药同源营养配方设计的新理论;同时,系统性完善铁皮石斛加工指纹图谱研究,形成其特色加工新技术,并最终创制科学营养的铁皮石斛健康食品。


原文链接:https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=lWc4gvQ5J15I0yMI5tr9_IUm3JmhblpVetygEw4e9M5q4V1TuXwpD_nQvpdjXmT1N1Es3kguIcwQUwPf-Se8iKzdI6IxFErmSYdWg6o7eIJAY2_MseoltQ==&uniplatform=NZKPT

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