孙佳慧 1，周援 1，孙月娥 1，*，李春阳 2，王卫东 1，张军 3（1. 徐州工程学院食品与生物工程学院，徐州 221018；2. 江苏省农业科学院农产品加工研究所，南京 210019；3.特克斯砺剑锋农林科技有限公司，伊犁 835599）
摘要：黄芪具有增强免疫、抗肿瘤、保护心脑血管系统、保护内脏、调节机体代谢以及保护神经系统等众多生理作用，多糖、黄酮和皂苷为其主要活性成分。2020 年黄芪获批为药食两用资源，为黄芪在普通食品中的应用提供了相应的法律法规支持。本文阐述黄芪在生物活性成分的研究进展，并总结其在近 5 年食品加工中的应用现状和不足，为更好的开发和利用黄芪提供参考和依据。
关键词：黄芪；多糖；皂苷；黄酮；生物活性
黄芪是中华民族的传统中药的瑰宝，为多年生草本植物豆科膜荚黄芪和蒙古黄芪的干燥根，又名黄耆、绵芪。蒙古黄芪主要分布在我国的内蒙古自治区、河北省及山西省等华北局部地区；膜荚黄芪大量分布于我国东北三省以及华北地区（河北省、内蒙古自治区、山西省）和西北地区（陕西省、甘肃省）。黄芪的生物活性成分众多，有黄酮类化合物、皂苷、氨基酸以及微量元素等多种有效成分［1］。传统的中医药学表明，黄芪药性温和、味道甘甜，能有补脾气、止汗、消肿、排毒等众多的临床功效，主治气虚衰弱、阴虚盗汗、气虚水肿、高血压、高血糖以及伤口久溃不愈等症状［2-3］。
目前，对黄芪的加工和利用主要集中在医药领域，主要针对药物活性成分的提取和药理作用进行研究。由于黄芪在 2020 年才获批为药食两用资源，因此目前市场上销售的黄芪普通食品较少，更多的是应用于医疗保健或者药物。近年来，以黄芪为原料的复合功能性饮料、饼干、酸奶等普通食品的研究报道也逐渐增多。本文对黄芪的生物活性成分、在食品中的应用研究进行综述，为进一步开发与利用黄芪资源提供参考和依据。
1 黄芪的生物活性成分
迄今为止，已从黄芪中分离并鉴定出 100 多种化合物。其主要的有效生物活性成分包括多糖、皂苷、黄酮、叶酸、生物碱及少量的微量元素等［4］。
1.1 黄芪多糖
黄芪多糖为黄芪标准化品质控制的一项重要指标，是黄芪中含量最多的主要有效活性成分之一。尽管黄芪多糖的成分、含量、化学组成、结构由于原料来源、提取技术不同而不尽相同，但是大致分为杂多糖、葡聚糖和酸性多糖［5-6］。其中，葡聚糖按其水溶性分为两种：一种是水溶性葡聚糖，另一种是水不溶性葡聚糖。而杂多糖多为酸性多糖，单糖组成为鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、木糖等［7］。有研究表明，不同原料的黄芪多糖存在结构上的差异，但是其单糖均以葡萄糖和甘露糖为主，二者含量在90% 以上。据此可以建立黄芪多糖的核磁共振指纹图谱，根据单糖的种类和含量评价黄芪多糖的质量。
目前对黄芪多糖的分子结构已经研究的比较清楚，近年来的研究集中于黄芪多糖的提取纯化及其药理作用。
1.2 皂苷类
黄芪皂苷类为黄芪中一类重要的有效活性成分［8］，到目前为止，已从黄芪中分离出的化学物质达 50 多种。在黄芪及其同属近缘植物中，皂苷主要分为黄芪皂苷类 8 种，异黄芪皂苷类 3种，环黄芪醇类 3 种，黄芪甲苷 4 种及大豆皂苷类等［9］，其余均为四环三烯皂苷类苷元型和 9，19- 环羊毛脂烷型，统称为黄芪皂苷或黄芪总皂苷［10-11］。黄芪皂苷的主要活性成分之一是黄芪甲苷，具有调节肌体代谢及免疫功能等作用。黄芪中的黄芪皂苷 I～III 具有增强免疫，促进骨分化的作用；异黄芪甲苷有减轻高糖诱导的人肾小球系统细胞损伤，治疗神经退行性疾病和神经炎症等药理作用［12］。
黄芪皂苷中的黄芪皂苷Ⅳ为黄芪质量控制的主要指标，含量仅约为黄芪的千分之一。因此在制备黄芪提取物时，要求在黄芪中高效提取黄芪皂苷。现阶段对黄芪核糖苷的提取工艺和研究有了进一步的进展，出现了超临界 CO2萃取法、水饱和正丁醇萃取法、超声波辅助提取技术以及打孔吸附树脂法等［8］，因此对黄芪皂苷的快速高效提取工艺和技术的研究显得尤为重要。
1.3 黄酮类
在黄芪中发现的黄酮类物质近 40 种，主要包括黄酮类、异黄酮类、异黄烷类和紫檀烷类四大类［13］。其中异黄酮的种类最多，广泛分布在黄芪的根茎叶和花中。大量的研究表明，黄酮类次生代谢产物在植物不同部位区别较小，但是含量差异较大。据众多文献报道，黄芪的根部所含的活性成分最多，在食品与医药方面也对黄芪根部研究颇多。徐珍等［14］采用超高效液相色谱 – 串联质谱法对山西浑源黄芪中黄酮类成分进行分析测定，黄芪在地下和地上部分均含有六种黄酮类活性成分，经进一步比较发现，处于地下部分中毛蕊异黄酮含量为地上部分的 1/4 倍，黄芪地下部分总黄酮含量较地上部分略高。
目前，越来越多的国内外学者针对黄芪中黄酮类有效活性成分，高效提取与纯化黄芪黄酮的优化工艺进行深入研究剖析，以期为进一步更好地开发利用黄芪黄酮类物质奠定基础。
2 黄芪在食品中的应用
研究表明，黄芪及其提取物具有提高免疫力、抗肿瘤、降血糖、抗氧化等生理功效，因此，除了作为中药材使用，黄芪及其提取物在食品中的应用价值日益受到重视。2020 年，国家卫健委批准黄芪按照传统既是食品又是中药材的物质进行管理，为黄芪作为普通食品原料开发功能性食品奠定了法理基础。表 1 为 2017 年以来文献报道的含黄芪的食品。
2.1 黄芪饮料
以黄芪为原料制备饮料是最常见的黄芪开发利用途径。研究表明，黄芪与枸杞联用可增强黄芪的保健功能［28］。因此，徐琳等［15］以黄芪甲苷含量为目标，对水萃取黄芪工艺进行了最优化处理，进而研制的黄芪复合饮料以黄芪提取物、浓缩枸杞汁为主要原料，通过动物试验表明饮料具有缓解体力疲劳、抗氧化功能。周文静等［29］以黄芪甲苷含量和感官评价为指标，将黄芪、罗汉果、梨混合后采用热水浸提，研制了一种具有抗霾清肺作用的饮料，通过构建雾霾小鼠模型，以肺脏病理情况与肺组织中白介素 -6（IL-6）、肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）含量评价抗霾清肺饮的功效，结果表明抗霾清肺饮料对雾霾小鼠肺组织病理损伤有明显改善作用，与模型组比较，治疗组 IL-6、TNF-α 含量极显著降低（P＜0.01），可能通过降低炎症反应而发挥作用。此外，黄芪还可以与红枣［30］、山楂［31］、冬凌草［32］、板栗［33］、玫瑰花［34］等复合制备成具有不同功能的饮料。将黄芪与其他药食两用食品原料复配，采用水煎的方法得到水提物，浓缩干燥后还可以制得固体饮料［35-37］。
作为食品必须有良好的风味，黄芪的提取液微有甜味，是制备饮料的良好原料。另一方面，即使采用黄芪提取物使用，在加工为饮料时也会残留部分固有的挥发性“中药味”，导致其难以被消费者接受。因此，如何消除黄芪的“中药味”将是黄芪饮料加工需要解决的难题。目前，有很多中药企业研发生产黄芪口服液或者颗粒，尽管也是普通食品，但是实际上采用中药的观念在生产食品，需要更多的食品企业从食品的角度研发和生产黄芪饮料。
2.2 黄芪酒
在酒的生产过程中，通过添加不同原料引入功能因子，可酿制具有生理活性的功能性酒。利用黄芪独特的生理功能活性，可以开发黄芪保健啤酒［38］、黄芪黄酒［39］。在制备黄芪酒时，黄芪可以在不同阶段加入，既可以将黄芪与其它原料同时发酵，也可以在发酵后添加制备配制酒，分别形成发酵型和配制型黄芪酒。杨丽华等［40］以黄米和糯米为主要原料，采用黄芪水提取液蒸米，然后加入酒曲发酵，优化了黄芪酒的最佳发酵工艺，最终所得的黄芪米酒酒样米粒饱满均匀，酸甜可口，香气轻柔，口感香甜醇美。
燕麦具有很好的医药保健作用，能减少胆固醇在心血管系统中的蓄积而降低血脂。对动脉粥样硬化性、冠心病、高血压均有疗效。刘全亮等［26］以当地优质燕麦为主要原料，添加黄芪，采用生料发酵工艺研制生产燕麦黄芪酒。在利用苹果渣和板栗渣制备黄芪酒的过程中，则是将黄芪用食用酒精提取后添加到蒸馏酒中得到配制酒［41］。
2.3 黄芪酵素
酵素是以一种或多种谷物、水果、蔬菜、草本植物等为原料，经益生菌发酵而产生的发酵液，也可将发酵液经干燥、粉碎等步骤制成酵素粉或酵素胶囊等形式的产品［42］。胡肖利［43］以当归、黄芪、党参、甘草为原料，采用添加外源纤维素酶、淀粉酶和糖化酶发酵的方法，制备了功能性酵素，该种酵素产品不仅具有当归的活血润肠的功效，还保留了黄芪健脾气补肾气，加强肌体防护功能的作用，以及党参补气养血加之甘草的清热解毒的功效。以黄芪为原料制备的酵素体现了中医药膳、食养、食疗等养生观念，结合了药食同源原料的药效作用和酵素食品的营养保健功能，因此具有广阔的发展前景［44］。发酵食品具有特殊的风味。黄芪发酵后制备的酵素风味是如何变化，黄芪的“中药味”和其它食品的风味如何协调以及酵素的功能性都需要进一步深入研究。
2.4 黄芪咀嚼片
咀嚼片是一类经口腔咀嚼后不需要水便可以吞咽的片剂产品，具有食用和携带方便、货架期长等优点。目前，黄芪可以单独使用，也可以与枸杞［45］、党参［46］、虫草［47］等其他原料复配开发成咀嚼片。岑娜娜等［25］将黄芪采用 70%乙醇回流提取，干燥后得到浸膏粉，与枸杞以3.5∶6.5 的比例混合，以奶粉、甘露醇、乳糖、柠檬酸为矫味剂，微晶纤维素为填充剂，硬脂酸镁为润滑剂，蒸馏水为湿润剂制得了枸杞黄芪咀嚼片。
靳元元［48］以 45% 乙醇提取富硒黄芪得到浸膏粉，通过响应面试验优化了富硒黄芪咀嚼片的最优配方，结果表明当富硒黄芪浸膏粉添加量为 20%，微晶纤维素 10%，甘露醇 51%、乳糖 17%，柠檬酸和硬脂酸镁分别添加 1% 时，以75% 的乙醇为湿润剂，所制得的咀嚼片表面光洁、色泽均匀、硬度适中、口感适宜。
孙云霞［49］依据人参“扶正祛邪”，黄芪“益卫固表”的特点，将二者复配后采用水提得到浸膏粉，加入辅料甘露醇和蔗糖，矫味剂阿斯巴甜和柠檬酸，润滑剂硬脂酸镁，以 85% 的乙醇为湿润剂，压片得到黄芪人参咀嚼片。经小鼠脾细胞增殖实验，发现该咀嚼片能在刀豆蛋白（Con A）或脂多糖（LPS）协同作用下，显著促进小鼠脾细胞增殖，表明其具有增强小鼠细胞免疫功能；采用该咀嚼片对小鼠体液免疫进行研究，结果表明咀嚼片显著提高了小鼠的脾脏指数和抗体积数，说明其具有提高小鼠体液免疫的功能。
3 结论
随着现代生活压力增大，患有肥胖、高血糖、高血脂、免疫力降低、易疲劳为主要亚健康症状的人群比例不断扩大，消费者对具有辅助保健作用的食品日益关注。虽然以黄芪为主要原料开发了饮料、酒、饼干等食品，但是也有部分黄芪产品里添加了其它中药材，不适合作为普通食品食用。黄芪的中药药理、中药制剂的研究较多，对黄芪提取物或单一生理活性成分的作用机制研究较为广泛，但是对黄芪食品的功能性及其作用机制研究较少，大部分功能是根据中药理论或者中药领域研究结果推导的结论。因此，需要从现代科学角度更好的挖掘黄芪食品的功效及机制，阐明黄芪在食品加工中生物活性成分的变化、与其它食品组分相互作用的机制等问题，进一步开发附加值更高的黄芪产品。黄芪作为一种传统的“益气固表”的药食两用食品，符合大健康背景下，国家对于慢性非传染性疾病提倡“治未病”、“食养”的自主健康理念。因此， 未来黄芪食品具有广阔的开发前景。