黄芪保健功能研究及产品研发现状

李明泽，秦 飞，李国锋，黄玉龙，赵保堂，韩心宇

（1.甘肃省农业科学院农产品贮藏加工研究所，甘肃兰州 730070；2.甘肃渭水源药业科技有限公司，甘肃定西 748200；3.甘肃省农业科学院，甘肃兰州 730070；4.甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州 730070；5.甘肃省农业机械化技术推广总站，甘肃兰州 730046）

0 引言

我国人均GDP 已超1.2 万美元，居民消费能力进一步提升，日常饮食消费种类选择更加丰富和多样化，但日常饮食结构还是整体偏向高脂肪、高蛋白、高能量、低膳食纤维的“三高一低”结构，心血管疾病、肥胖症、代谢紊乱等慢性病和癌症的发病率及死亡率均居高不下[1]，与不健康的膳食习惯有一定关系，因此健康饮食的观念越来越被重视。目前，我国药食同源品种消费需求总量远高于非药食同源品种，年增长率接近10%[2]，年轻消费群体也更加关注健康养生，人均健康养生花费超千元，我国药食同源市场规模已超3 000 亿元，并以每年13.5%的速度增长[3]。在日本，“药食一如”的理念早已深入人心，功能因子型的第三代功能性食品十分受消费者喜爱，市场规模已超过700 亿元[4]。在美国，“food is medicine”（食物就是良药） 受到了大量医学机构的认可，被看作解决美国高昂医疗成本的良方[5]，近年来我国食药同源类药材每年对欧美地区出口量每年以20%速度递增，欧美地区食药同源市场日益火爆，市场规模已接近5 000 亿元。

黄芪因其有着降糖降脂、增强机体免疫力、保护心肌、脑细胞，护肝保肾及抗疲劳等诸多功能，一直是药食同源食品的研究热点，黄芪已被大量用于和其他药品复配或作为保健品中的功能性组分，近年来已开发出的黄芪产品多集中在各类黄芪保健酒、滋补酒，黄芪茶、黄芪功能性饮料、黄芪醋饮料，黄芪养生粥和黄芪咀嚼片、饼干等产品[6]。

1 黄芪功能性研究

1.1 黄芪的抗疲劳及增加耐缺氧能力作用

黄芪有着益气固表之功效，黄芪特征成分黄芪甲苷和黄芪多糖等有效成分可以增强心肺功能，改善血脂指标状况，有效减缓机体疲劳感。赵文晓等人[7]对大鼠灌胃提取的黄芪多糖，并开展负重力竭游泳试验，检测负重力竭游泳时长、甘油三酯（TG）、胆固醇（CHOL）、低密度脂蛋白（LDL）、血尿素（UREA） 和血清丙二醛（MDA） 水平，与对照组相比，灌胃黄芪多糖的大鼠负重力竭游泳时长优于对照组，血清TG、CHOL、LDL 与空白组相比数值更低，差异显著，UREA 和血清MDA 水平降低极显著，黄芪多糖可有效改善大鼠疲劳状况。闫暾等人[8]给KM 小鼠灌胃不同道地产区的黄芪提取液，饲喂4 周后进行负重力竭游泳试验。试验表明，所有不同道地产区的黄芪提取液均有明显的抗疲劳作用，饲喂黄芪提取液的小鼠肝糖原（LG） 含量明显增加，同时明显降低了小鼠血液乳酸、尿素氮含量或乳酸脱氢酶的活性，抗疲劳作用明显。黄勇等人[9]通过将黄芪与百合复配给小鼠灌胃，在5 d 后进行常压下的耐氧性试验，发现灌胃黄芪百合颗粒的小鼠，与空白组小鼠相比，大脑神经元细胞水肿、坏死情况明显有所改善，未产生明显脑萎缩或形态变化，局部炎症发生率降低，可能由于灌胃黄芪百合颗粒的小鼠脑总抗氧化能力（T-AOC）、SOD 活性升高及丙二醛（MDA） 含量、VEGF 蛋白和mRNA 含量明显降低，起到了一定保护作用有关。朱尚文等人[10]将灌胃黄芪的小鼠放入密闭瓶中，与空白组小鼠相比，存活时间更长，同样得出了黄芪有一定的增强耐缺氧能力的结论。

1.2 黄芪对器官保护作用

黄芪中主要活性成分以黄芪皂苷类物质黄芪甲苷和异黄酮类物质毛蕊异黄酮为代表，有保护心脑细胞、护肝保肾的作用。有学者以H2O2对大鼠的心肌细胞进行诱导凋亡，细胞培养过程中发现，加入黄芪甲苷的处理组的乳酸脱氢酶（LDH）、超氧化物歧化酶（SOD） 活力明显高于对照组和心肌细胞受损模型组，经免疫组化和Western-blotting 法检测发现，处理组的热休克蛋白70（Hsp-70）、Bcl-2 家族蛋白表达明显高于模型组，Caspase 家族蛋白、Bax 蛋白明显低于模型组，说明黄芪甲苷可能通过对上调Hsp-70、Bcl-2 的表达和下调Caspase-3、Bax 的表达来干预抑制心肌细胞的衰亡[11]。余淑菁等人[12]对肺上皮BEAS-2B 细胞培养过程中使其感染肺炎链球菌，经40 μmol/L 黄芪甲苷处理的试验组与对照组相比，细胞凋亡率明显降低，同样得出了黄芪甲苷通过干预Bcl-2、Bax 等蛋白的表达可以减轻肺炎链球菌对肺细胞的损伤的结论。黄芪对脑缺血造成的损伤（CI/RI） 有一定的预防作用，通过对大鼠灌胃黄芪提取物4.37g/（kg·d），能够明显预防脑损伤，大脑形态未产生明显病变，核仁清晰可辨[13]。赵佩等人[14]通过对AMI（急性心肌梗死） 模型大鼠灌胃4 周后，黄芪甲甙对可以明显改善AMI 大鼠心功能增强血流动力，且可降低其血清AngⅡ、ET-1、BNP 水平，可能与下调NOX/ROS/TNF-a 信号通路表达有关。对小鼠饲喂添加黄芪超微粉的饲料，与对照组相比，可以明显减少肝坏死发生率，降低AST（谷草转氨酶） 和ALT（谷丙转氨酶）[15]。Bing Zhou 等人[16]发现黄芪中的黄芪甲苷可以抑制SREBP-1c（固醇调节元件结合蛋白） 核内转移，对改善肝脏内脂肪堆积有一定的改善作用。

1.3 黄芪对胃肠道改善及疾病防治作用

黄芪中黄芪多糖、黄芪皂苷、黄芪甲苷及黄酮类活性成分通过介导体内激酶、核转录因子、多种蛋白酶等的传到途径，可以在一定程度上抑制胃肠道癌细胞的增殖、转移，并诱导其消亡[17]，类似黄芪功能性成分对胃肠道保护及疾病防治作用研究较多，但研究多集中于细胞层面，缺乏大样本量动物试验乃至临床试验数据，需要进一步开展深入研究。杨彬彬等人[18]以Winstar 大鼠每日饲以高脂低蛋白饲料加力竭游泳建立脾虚湿困大鼠模型，灌胃黄芪多糖（APS），连续喂养4 周后，测定指标，发现与对照组相比模型组大鼠小肠内壁绒毛长度变短且排列紊乱，表皮细胞出现明显坏死状况，饲喂APS的大鼠小肠绒毛细胞齐整、排列有序，虽有少量炎症细胞浸润，但间质见无明显水肿现象，且胃动素、胃泌素、血清淀粉酶和D- 木糖水平显著升高，APS 可以有效改善胃肠道消化功能。白雪松等人[19]开展了基于肠道微生态的黄芪改善肠道菌群环境研究，以C57BL/6 小鼠为试验模型，灌胃2.50 g/kg 的黄芪超微粉处理组的小鼠胃肠道环境明显优于空白组，也优于黄芪饮片给药组和传统粉末给药组，能量供应有所增长，抗氧化能力更强，代谢物质蓄积有所减少。

1.4 黄芪的降血糖、降血脂及改善动脉粥样硬化作用

黄芪有调节机体代谢的作用，因此在临床上常常用于配合治疗糖尿病及其并发症[20]，黄芪通过双向调节血糖、抗氧化、抗炎和提升机体免疫能力等作用在治疗糖尿病的同时还能对肾脏起到一定的保护作用，避免糖尿病患者产生肾病等并发症[21]。黄芪甲苷对2 型糖尿病有一定的改善作用，通过对糖尿病模型大鼠灌胃黄芪甲苷，能够显著提高大鼠血液、肠组织和细胞中GLP-1（胰高血糖素样肽-1） 的含量，对糖尿病有一定的改善和治疗作用[22]。脂类物质沉积在动脉血管壁会导致动脉粥样硬化（AS），而黄芪中的活性成分可以有效地降低AS 大鼠血清中的氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL），在一定程度上延缓和降低AS 病变程度[22]。目前，临床上多以他汀类等降脂药物来降低患者血脂，延缓动脉粥样硬化[23]，因其容易造成肝损伤和横纹肌溶解，安全性也备受争议，而黄芪有效成分可以从调节蛋白、阻止巨噬细胞自噬及抗血小板聚集等方面发挥抗AS的作用[24]。

黄芪中的以黄芪甲苷、毛蕊异黄酮及黄芪多糖为代表的皂苷类、异黄酮类物质和多糖功能性成分，通过调整蛋白和信号通路的表达可以对造成器官损伤的状况有一定的抑制效果，或改善或提升部分酶的活性，起到保护器官或改善身体状况的作用，但多数研究都集中于细胞层面或小样本量动物试验，大量临床试验和长期监测数据较少，未来需要开展更为深入和长期的研究。

2 黄芪药食同源产品开发

2.1 黄芪复合饮料

黄芪复合饮料通常以黄芪提取液、黄芪超微粉与其他原料复配或以黄芪、黄芪提取液作为发酵原料开发出具有一定功能性或保健功能的复合饮料。仇凤梅等人[25]以黄芪提取液15%，玫瑰花提取液40%，辅以白砂糖4%，柠檬酸0.0.4%，食用胶1.4%（卡拉胶0.04%、CMC-Na0.10%） 复配开发出黄芪玫瑰复合饮料。黄芪红枣[26]和黄芪枸杞[27]也是较为常见的黄芪复合饮料基础复配形式，再经过添加白砂糖或其他代糖作为甜味剂，加入少量柠檬酸等矫味剂和黄原胶、CMC 等进一步增稠或稳定饮料状态，加入不同的果汁或提取液，开发出不同风味、兼具一定功能性的黄芪复合饮料。黄芪复合饮料中因含有黄芪黄酮、皂苷、多糖类物质，往往具有一定的抗氧化性。聂万虹[28]将5%～6%的黄芪提取液和板栗酶解液复配，辅以CMC-Na 添加量0.15%，蔗糖脂肪酸酯0.04%，六偏磷酸钠和白砂糖，经调配均质后制成了有一定抗氧化保健功能的黄芪复合饮料，经测试，黄芪复合饮料的总抗氧化能力为0.227，最大铁离子还原能力0.58，最大·OH 清除率86.76%，最大·O2-清除率分别为70.12%，最大DPPH-清除率分别为76.08%。

2.2 黄芪固体饮料

黄芪固体饮料通常将黄芪和其他主辅料复配，通过喷雾干燥或热风干燥成固体粉末制得的具有一定功能性的固体饮料。毛午晶[29]以黄芪为主要原料，通过真空减压浓缩方式得到黄芪浸膏粉，将黄芪浸膏粉、麦芽糊精、乙醇复配后再经喷雾干燥制成黄芪抗疲劳固体饮料，并确定了最佳成型工艺参数：黄芪浸膏粉与麦芽糊精及乙醇用量比例为1∶1.5∶0.2，最佳喷雾干燥工艺参数：进样温度和流量分别为140 ℃，450 mL/h，料液密度1.065 g/cm3。张萌[30]以黄芪山楂为主要原料，麦冬、黄精、甘草、瓜蒌、党参、当归为辅料，混合后经浸泡、超高压处理后煎煮提取，取上清液，浓缩至固形物含量40%，加入等质量的起泡剂，再经热风干燥至含水量4%得到黄芪山楂固体饮料，当其质量浓度为5 mg/mL 时，DPPH 自由基清除率的IC50 值为5.70 mg/mL，TEAC 值为877.89 μmol Trolox/g，铁离子还原力为669.44 μmol Trolox/g，与维C 作对照，有一定的抗氧化性。白莉等人[31]以黄芪、党参、甘草、肉桂为原料开发了一款参芪复合固体饮料，最佳配比为甜味剂51%，β- 环状糊精10%，果粉6%，酸味剂0.6%，以维C作为对照，当饮料质量浓度为5 mg/mL 时，对ABTS+、·OH 与DPPH 自由基的清除率均在50%以上，表现出一定的抗氧化能力。虽然生产中黄芪固体饮料采用热风干燥虽然成本较低，但是与喷雾干燥相比，产品得率相对较低，产品往往会产生一定的褐变，对其中的黄酮、多糖类功能性成分也有一定的影响。

2.3 黄芪复合咀嚼片

黄芪咀嚼片通常以黄芪粉、黄芪超微粉或者黄芪提取液干燥粉为主要原料，添加其他药食同源类中药材、枸杞、大枣、薄荷等辅料，添加白砂糖、阿斯巴甜、甜菊糖、赤藓糖醇等甜味剂，柠檬酸等矫味剂和硬脂酸镁、微晶纤维素等黏结剂复配，经造粒、干燥、整粒和压片工序制成。郭清毅等人[32]以11%黄芪浓缩液，9%木糖醇，1%复配胶，0.11%柠檬酸制成半固体型无糖咀嚼片，成品色泽均匀、软硬适中、口感酸甜爽滑且兼具一定的保健作用。丁涛等人[33]开发出具有一定辅助降血糖功能的咀嚼片，通过静脉注射四氧嘧啶造模高血糖小鼠，喂食以黄芪为主要原料，生地黄、人参叶等为辅料制备的芪黄参叶片，饲喂饲料中芪黄参叶片含量2.25 g/kg，45 d 后，取尾部血液测定血糖值，结果表明能明显降低高血糖小鼠的空腹血糖和血糖曲线下面积，正常小鼠饲喂含有芪黄参叶片后空腹血糖值无明显变化。靳元元[34]以20%的富硒黄芪浸膏粉为主要原料，辅以10%微晶纤维素、1%的柠檬酸和硬脂酸镁、17%的软糖和51%的甘露醇，制得富硒黄芪咀嚼片，对环磷酰胺免疫抑制造模的小鼠进行喂食，发现咀嚼片可以明显改善因环磷酰胺造成的胸腺和脾脏萎缩。

2.4 黄芪复合保健酒

黄芪复合保健酒通常以基酒中添加黄芪超微粉、黄芪提取液制成配制酒或采用黄芪与其他发酵原料采用共酵的方式制成的各类发酵蒸馏型黄芪保健酒。黄芪中的黄芪黄酮、多糖和皂苷类物质能起到一定的抗氧化和抗疲劳作用，因此目前开发的各类黄芪保健酒通常都以抗氧化和抗疲劳作为卖点。冯子瑶[35]以苹果、板栗熟化后进行混合发酵后蒸馏得到基酒，加入经过浸提得到的黄芪提取液制成黄芪果栗配制酒，经抗氧化性能测定后发现对DPPH 自由基最大清除率为54.5%，·O2-自由基最大清除率为90.26%，总抗氧化能力最大值为0.534，说明添加黄芪提取液的酒体具有一定的抗氧化能力。有学者采用生料酿酒工艺，以黄芪和燕麦为主要原料，每千克发酵酒体中添加8 g 酒曲、50 g 黄芪，水和燕麦质量比5∶2，发酵温度和时间为27.5 ℃，24 d，酿造出的黄芪燕麦酒酒体清亮、香醇淡雅，兼具燕麦的香味和黄芪的保健功效[36]。柴智等人[37]以黄芪和高粱为原料，采用二次蒸馏的方式开发出黄芪高粱酒，通过考查酒体中多糖含量和感官评分，确定了最佳的酿酒工艺参数为黄芪与高粱质量比1∶9，发酵温度15 ℃，发酵时间40 d，酿制的黄芪高粱酒总多糖含量在10%以上。

2.5 其他黄芪产品

陈丽艳等人[38]以黄芪、大豆为主要原料，采用共同发酵方法，研发黄芪豆豉，以纤溶酶活性为指标，确定了最佳的发酵工艺为在大豆中添加等量的黄芪水提液（质量浓度75 mg/mL），优势发酵菌株为DCT-1，37 ℃下发酵36 h，制成具有高纤溶活性的黄芪豆豉。李睿等人[39]将黄芪经过氢氧化钙溶液浸泡，再经纤维素酶酶解处理，调味和超高压处理，以感官评分为评判指标，采用模糊数学和响应面结合方法得到最佳配方为黄芪10 g，蜂蜜16.5 g，陈醋12 mL，食盐0.4 g，制得酸甜适口的即食性黄芪。目前，开发的黄芪产品还有黄芪薏米饼干、黄芪玫瑰方糖、黄芪酸奶、黄芪抗运动疲劳营养补充剂等产品。

3 结语

虽然已经有针对抗氧化、抗疲劳、改善胃肠道等功能的黄芪产品问世，但是其产品还是难以满足如今大众多元化及特定人群的消费需求，需要开发更加方便、快捷符合大健康理念的黄芪功能食品和饮品。黄芪作为食药同源类大宗中药材，其功能成分对机体的保健作用机理研究还有待进一步深度挖掘，目前研究多集中于细胞层面和以小鼠、大鼠为对象的动物试验，缺乏大量的临床数据来佐证，黄芪类产品对人体的功效也缺乏长时间跨度和大样本量的试验数据。在国家大健康战略和食药同源大产业发展的大趋势下，使黄芪食药同源产品开发更加科学化、标准化，对促进黄芪加工技术研究，解决黄芪产业链条短、产品附加值低等问题，激活市场潜力，提升人民健康水平，推进中医药现代化和助力乡村振兴有着重要的意义。