综述：黄精根茎多糖的加工驱动构效关系：从传统加工到微生物发酵

《Food Research International》：Processing-driven structure-activity relationships of Polygonatum rhizome polysaccharides: From traditional processing to microbial fermentation

　　

• 系统比较了传统加工与微生物发酵对PRP结构和活性的影响。
• 传统加工能富集PRP中的半乳糖和阿拉伯糖。
• 在特定条件下，微生物发酵可将PRP由果聚糖转化为葡聚糖。
• 阐明了加工过程中PRP结构变化的机制。
• 总结了加工驱动的PRP结构-活性关系。

引言

黄精属植物属于天门冬科，是北半球温带地区广泛分布的著名药用和食用资源，包括中国、日本和俄罗斯等国（Liu等，2024；Peng等，2023；Su等，2023）。根据《中华人民共和国药典》（2020年版），多花黄精、黄精和滇黄精被认定为中国主要的三种药用黄精，在云南、四川、贵州、湖南、广西及东北地区尤为丰富（Li等，2024；Li、Li、Wang、Yue和Sun，2026）。这三种植物的干燥根及根茎被统称为黄精，英文名为Polygonati rhizoma（PR）。黄精以其补气、养阴、健脾和润肺的功效而著称（Chen等，2024；Shi等，2025）。现代植物化学和营养学研究揭示，黄精富含多种生物活性化合物，包括多糖、皂苷、黄酮类化合物、多酚类、生物碱和氨基酸，共同赋予了其作为功能性食品原料的高营养价值。在这些成分中，多糖最为丰富，被认为是赋予黄精健康效益的主要生物活性大分子（He等，2022；Zhang、Huang、Jin、Li和Gu，2024）。大量研究表明，黄精多糖（PRP）具有多种药理活性，如抗氧化、免疫调节、抗炎、降血糖、抗肥胖、抗阿尔茨海默病、抗肿瘤、调节肠道菌群和器官保护作用（He等，2022；Wu等，2025）。鉴于其显著的生物活性和低毒性，PRP作为开发功能性食品和营养保健品的候选物正获得越来越多的关注。

黄精的传统加工包括一系列旨在改变其化学成分并增强其疗效的方法。在这些方法中，反复蒸晒，即经典的"九蒸九晒"（NSND）工艺，最具代表性。该过程会引起颜色的渐进性转变——从黄白色变为深棕色、质地从硬脆变为柔软黏糯，感官上从辛辣苦涩变为甘甜适口，同时滋补作用增强（Guan等，2026；Ren等，2025；Yao、Deng、Li和Zhang，2022）。酒制，即在加工过程中引入黄酒或类似酒类辅料，是另一种广泛使用的方法，可有效缓解咽喉刺激。根据中医理论，酒制能引药性上行，进一步增强黄精的免疫调节和降血糖活性（Yang等，2025）。然而，传统加工方法仍存在参数标准化不足和高度依赖经验操作的问题，阻碍了产品一致性和质量控制。

近年来，微生物发酵作为一种绿色、高效且可控的加工策略，在改善药食同源材料品质和功能方面受到越来越多的关注（Cui、Zhang、Pan、Hu和Wu，2024；Liu等，2024）。在发酵过程中，乳酸菌、芽孢杆菌属和酵母等微生物会分泌多种水解酶，降解植物细胞壁组分并分解多糖，同时产生有机酸和胞外多糖（EPS）等生物活性代谢产物（Wan等，2021；Wang等，2024）。既往研究表明，发酵能显著提高枸杞、桂圆、人参和山药等多种药食同源植物来源多糖的抗氧化、免疫调节和益生元活性（Ai等，2020；Wang等，2022）。在黄精方面，关于微生物发酵的研究仍处于早期阶段。然而，新兴证据表明，乳酸菌或芽孢杆菌属菌株的发酵可以降低PRP的分子量（Mw），改变其单糖组成，并增强其抗老化、抗肥胖和心脏保护活性（Li等，2025；Yang等，2023；Zhang、Huang等，2024）。与蒸制和酒制等传统热加工方法相比，微生物发酵具有若干优势，包括工艺可控性更好、加工时间更短、成本更低以及产品一致性更佳，因此为PRP的定向结构改造和功能增强提供了有前景的途径（Wang、Xie、Huang和Xie，2024）。

尽管已有若干综述涉及加工对植物多糖的影响（Liu、Zhang等，2024；Zhu等，2025），但这些工作大多聚焦于单一加工方法或广泛覆盖多种植物来源，而未针对特定多糖系统提供不同加工方法的集中比较。特别是关于蒸制、酒制和微生物发酵对PRP所引起的结构变化模式及其结构-活性关系（SAR）的系统比较仍然缺乏。此外，加工诱导的PRP结构重塑的分子机制，包括酶解、酸水解、美拉德反应和分子聚集等，仍未得到充分理解，这限制了黄精加工技术的标准化和精准化发展。因此，本综述总结了蒸制、酒制和微生物发酵对PRP的分子量、单糖组成、糖苷键连接、链构象和微观结构的影响，随后比较了加工后其抗氧化、免疫调节、降血糖、抗肥胖、肾脏和心脏保护、抗老化、认知改善及肠道菌群调节等活性的变化，并进一步探讨了加工后PRP的结构-活性关系。最后，指出了该领域当前的挑战和未来研究方向，为PRP的增值加工和相关功能产品的开发提供理论基础。

各章节摘要

蒸制

蒸制，特别是传统的NSND工艺，是目前最成熟、应用最广泛的黄精加工方法（Luo等，2025）。该过程通常包括原料清洗和切片，随后进行多轮高温湿热蒸制和日晒（图1）。传统的"日晒"步骤依赖自然气候条件，而现代实验室研究常以可控的低温干燥（例如55°C或……）来替代这一环节。

蒸制和酒制对PRP分子量的影响

关于蒸制和酒制对PRP分子量影响的研究之间存在相当大的差异，主要归因于黄精种类、加工方案和操作参数的不同，这些效果复杂且有时相互矛盾（表1）。在蒸制相关研究中，经121°C和0.12 MPa条件下NSND处理后，PRP的分子量在前四轮循环中保持不变，但随后逐渐增加，到第六轮循环时达到7.53 × 10? Da，远高于……

微生物发酵对PRP分子量的影响

最近的研究一致表明，微生物发酵能够降低PRP的分子量（表3）。使用副干酪乳杆菌GIM 1.411发酵黄精后，PRP的分子量从50至650万Da降至2至100万Da（Yang、Hu等，2023）。使用芽孢杆菌属DU-106和植物乳杆菌nbk-MA2对黄精进行共发酵使PRP分子量从3469降至2883 Da（Li等，2025）。使用植物乳杆菌M2发酵黄精后……

加工对PRP生物活性的影响

加工能显著增强PRP的生物活性，包括抗氧化、免疫调节、降血糖、心脏保护、抗老化和认知改善等效果（图6，表4）。因此，加工后的PRP有望成为功能食品、营养保健品和药物的高价值原料。

分子量与活性的关系

分子量是决定PRP生物活性的关键因素。适当的分子量分布赋予更好的溶解性、稳定性和生物利用度（Xia等，2025）。高分子量多糖通常拥有更多活性位点，因而倾向于表现出更强的活性。然而，过高的分子量会阻碍细胞膜穿透和目标结合（Lee等，2024）。相反，低分子量多糖通常被认为具有更强的活性，这可能是由于……

转化空白与未来展望

尽管已有大量证据表明加工能够驱动PRP的结构重塑和生物活性增强，但仍存在若干空白阻碍这些发现转化为临床应用和工业生产。

结论

黄精是一种拥有数千年历史的药食两用植物，长期被视为促进长寿的珍贵药材。PRP作为黄精的主要生物活性大分子，其结构特征与生物活性之间存在密切关系。传统加工方法（蒸制和酒制）和现代微生物发酵技术均能显著改变PRP的分子量、单糖组成和糖苷键连接……

作者贡献声明
孟士晓：撰写——初稿，方法论，调查，数据整理。
朱立宇：可视化，资源，调查。
聂久香：软件，技术审核，数据整理。
魏玉萍：可视化，调查。
张林：验证，技术审核。
缪海金：撰写——审稿与编辑，监督，项目管理。
牛秋红：项目管理，方法论，资金获取，概念构思。

未引用的参考文献
中国药典委员会，2020
Tsigoriyna, Arsov, Petrova, Gergov 和 Petrov，2023
Yang, Zhang, Dai, Ma 和 Jiang，2023

利益冲突声明
作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。

致谢
本工作得到了河南省农业生物质绿色转化技术大学生科技创新团队（24IRTSTHN036）、国家自然科学基金（3217010010）、南阳师范大学博士专项（2026ZX011）和河南省研究生教育改革项目（2023SJGLX084Y）的支持。

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