地黄在我国分布广泛，主产区集中于河南温县、孟州、博爱、沁阳等地。近年来，在“大食物观”战略指引下，国家明确提出“加强新食品原料、药食同源食品开发和应用”，为地黄的多元化利用提供了政策支持。2024年8月，地黄被列入国家卫生健康委员会发布的《关于地黄等4 种按照传统既是食品又是中药材的物质的公告》，标志着其从传统药用领域向功能性食品原料的转型迈出关键一步。
糖类物质是地黄的主要成分，不仅为其衍生食品提供了清甜风味与绵密口感，更因其富含的多糖、寡糖等功能性糖具有抗炎、免疫调节、抗氧化等多种生物活性而成为研究焦点。目前，国际上对地黄功能性糖的应用已初见成效，韩国开发了地黄浓缩液饮品、地黄糕点等系列终端食品，日本则推出以地黄提取物为原料的膳食补充剂，这些实践为我国地黄功能性食品的深度开发提供了重要借鉴。值得注意的是，与传统药用的生地黄、熟地黄相比，鲜地黄因加工便捷、营养保留更完整，更适合作为新食品原料开发，但相关基础研究仍较薄弱。
北京联合大学生物化学工程学院的李云丹、衡疆英、王锋*等人基于地黄以及多糖的现有文献，推测、剖析鲜地黄功能性糖的开发潜力，旨在为地黄功能性糖的食品产业化应用提供理论支撑与研究方向。
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功能性糖的分类和作用机制
功能性糖是一类通过调控宿主肠道菌群平衡、免疫应答强度、代谢通路活性等生 理过程发挥健康效应的糖类物质，分为功能性多糖和寡糖。
功能性糖的共性特征是难以被人体上消化道的消化酶直接分解吸收，其生理活性 主要通过两条途径实现：肠道菌群介导的间接调控与免疫细胞直接识别的信号传导 。研究发现功能性糖可能具有多种功效。例如，在菌群调控层面，低聚果糖和半乳寡糖可作为肠道益生菌的特异性碳源，通过选择性增殖优势菌群，促进短链脂肪酸等次级代谢产物的合成。这些代谢物通过血液循环抵达肝脏、大脑等远端组织，借助肝肠轴、脑肠轴等跨器官信号通路，参与能量代谢调控、神经递质合成等全身生理过程。在免疫调节层面，功能性糖可通过模式识别受体（PRRs）启动免疫应答，且具有结构特异性。例如，含β-1,3糖苷键的糖可与肠道树突状细胞表面的Dectin-1受体特异性结合，通过激活脾酪氨酸激酶信号通路诱导树突状细胞分泌白细胞介素（IL）-12，进而促进辅助性T细胞1（Th1）型免疫反应，该过程在胞内病原体（如病毒、结核杆菌）清除中发挥关键作用，同时在肿瘤免疫监视与自身免疫病平衡中具有调控潜力；而末端含半乳糖残基的糖则可靶向结合肠道黏膜B细胞表面的Toll样受体4（TLR4），通过髓样分化因子88（myD88）依赖途径刺激免疫球蛋白A抗体分泌，强化肠道黏膜屏障的免疫防御功能。Tang Jun等发现高分子质量黑木耳多糖的抗氧化活性远低于低分子质量黑木耳多糖。Liu Tianbo等发现青钱柳多糖经乙酰化后，免疫调节活性优于未修饰的青钱柳多糖。由此可见，功能性糖结构与活性高度相关，解析地黄功能性糖的精细结构特征，是阐明其生物活性机制的前提与基础。
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地黄功能性多糖
地黄多糖的含量与结构特征受加工工艺显著影响。根据炮制程度差异，地黄原料可分为鲜地黄（未经加工的新鲜块根）、生地黄（鲜地黄经缓慢烘焙至八成干的干燥品）及熟地黄（生地黄经九蒸九晒等传统炮制工艺制备的炮制品）。三者的多糖含量呈现明显差异，生地黄多糖质量分数为5.4%～18.6%， 鲜地黄为7.6%～19.7%，而熟地黄多糖质量分数显著升高，达33.66%～52.38 %，这种含量差异可能与炮制过程中水分蒸发、多糖相对浓缩有关。
2.1 地黄多糖的结构特征及构效关系
多糖的生物活性与其精细结构密切相关，分子质量、单糖组成、糖苷键等都是表征其结构的核心参数之一。研究表明，多糖提取方法的差异会直接影响地黄多糖的分子质量分布——不同提取工艺（如热水浸提、酶解、超声辅助提取等）可选择性分离细胞壁不同层级的多糖组分，从而获得结构各异的糖链。综合现有研究数据，3 类地黄原料的多糖分子质量范围呈现一定规律，熟地黄多糖提取物的分子质量多为1.187 9× 10 4 ～1.75× 10 6 Da，生地黄为2.0× 10 3 ～2.0× 10 5 Da，鲜地黄则集中在1.0× 10 5 ～ 2. 0× 10 5 Da，这种差异可能与炮制过程中的热降解效应相关。Qian Yanyan等发现4 种地黄多糖均有良好的免疫调节活性，其中两种熟地黄多糖显著优于生地黄多糖和鲜地黄多糖，高压蒸制熟地黄多糖活性强于九蒸九晒熟地黄多糖。结构分析表明，4 种多糖随着炮制处理，半乳糖含量逐渐升高，半乳糖醛酸含量依 次降低，其中高压蒸制熟地黄多糖与九蒸九晒熟地黄多糖的分子质量分布更均一，推测这可能是导致两种熟地黄多糖的免疫活性显著优于生地黄多糖和鲜地黄多糖的原因，还推测其活性差异与高压蒸制熟地黄多糖中较高的半乳糖和葡萄糖总含量及更均一的分子结构有关。此外，Lu meikuang等发现地黄经九步炮制得到的多糖（RG-B1～RG-B9）有良好的抗炎及抗癌活性。结果表明，RG-B9的抗炎和抗癌活性强于RG-B1～RG-B8。随着炮制次数增加，多糖中高分子质量组分占比不断提升，半乳糖与葡萄糖的物质的量比和多糖分子均一性也不断提高。其活性差异可能与RG-B9中更高比例的高分子质量半乳糖富集组分及分子均一性改善有关。因此，可以推测多糖分子均一性和半乳糖含量会随着炮制步骤的增加而提高；高分子质量半乳糖富集组分及分子均一性改善可能增强地黄多糖免疫相关活性。
Ren Heng等从生地黄中分离得到两种经不同脱色工艺处理的多糖（RGP-1-A和RGP-2-A），分别采用AB-8大孔树脂脱色和H2O2脱色工艺制备。结构研究表明，RGP-1-A为酸性多糖，RGP-2-A为中性多糖，RGP-1-A对肠上皮细胞的抗氧化保护效果显著优于RGP-2-A，且RGP-1-A的分子质量也高于RGP-2-A，硫酸基团、半乳糖醛酸含量及葡萄糖、阿拉伯糖占比均高于RGP-2-A。Zhou Yan等从熟地黄中分离得到两种经不同纯化工艺处理的多糖（SDH-WA和SDH-0.2A），分别采用蒸馏水洗脱DEAE Sepharose FF柱与0.2 mol/L NaCl溶液洗脱DEAE Sepharose FF柱后再经Superdex-200柱纯化制备。结构研究表明，SDH-0.2A为酸性多糖，SDH-WA为中性多糖，SDH-0.2A对RAW264.7巨噬细胞的活化及脂多糖诱导炎症的抑制效果、免疫调节能力显著优于SDH WA，而且SDH-0.2A的分子质量远高于SDH-WA。由此可推测分子质量和酸性基团含量增加会导致地黄多糖免疫调节活性增强，且用NaCl洗脱DEAE Sepharose FF柱更易得到酸性多糖。但是，曾敏等对地黄叶采取3 种不同的纯化工艺得到3 种均一的多糖（RGLPW、RGLPS1和RGLPS2），其中RGLPW为中性多糖，RGLPS1和RGLPS2为酸性多糖。结果表明，RGLPW和RGLPS2均能显著促进小鼠脾细胞增殖，增强机体免疫力，但RGLPS1无此功效，与上述分子质量、酸性基团促进活性的结论相悖。由此推测活性不仅与多糖分子质量、酸性基团有关，还可能与加工方式、糖苷键、分支度等有关。Tomoda等发现鲜地黄经过不同浓度洗脱液纯化后得到的两种多糖FS-I和FS-II均为酸性多糖，FS-II的糖醛酸甲基酯化比例低于FS-I，但FS-II有更高的分支化结构和分子质量，且FS-II的网状内皮系统活性强于FS-I，这佐证了上述的推测。Tomoda等将生地黄经过不同浓度洗脱液纯化后得到了两种酸性多糖——SA和SB，SB相较于SA而言，有更复杂的结构特征，更高的鼠李糖占比和糖醛酸含量。文献虽未验证二者网状内皮系统活性的高低，但根据上述的推测和证明，可推测SB的网状内皮系统活性强于SA。上述详细内容见表1。
研究表明，经化学修饰的地黄多糖也能增强其生物活性。目前，常用的方法有乙酰化、硒化和磷酸化等。Liu Xianglong等采用混合磷酸盐法合成了磷酸酯化地黄多糖，并用响应面法优化了制备工艺。结果表明，磷酸酯化地黄多糖诱导佛波醇-12-肉豆蔻酸酯-13-乙酸酯活化人急性单核细胞向m1型巨噬细胞极化的能力强于未修饰地黄多糖。Huang等以大豆磷脂、胆固醇、吐温-80为载体材料，采用薄膜分散-超声法制备了地黄多糖脂质体。结果表明，地黄多糖脂质体相比游离地黄多糖，能更有效提升引流淋巴结中成熟树突状细胞比例与记忆T细胞数量，展现更优的免疫佐剂活性。Huang等以地黄多糖为原料，大豆磷脂、胆固醇为载体，采用薄膜水合-超声法制备了聚乙二醇化纳米地黄多糖。结果表明，聚乙二醇化纳米地黄多糖激活巨噬细胞发挥免疫调节的能力强于地黄多糖。此外，一系列研究表明阳离子多糖、乙酰化地黄多糖、与三氯化铁结合的地黄多糖、醋酸催化形成的地黄硒多糖都能使地黄多糖原本的功能活性更强。
综上所述，地黄多糖的不同加工方式、分子质量及其均一性、单糖组成、化学修饰均能对地黄多糖的功能活性起到一定的促进作用，但是现有研究未能将糖苷键、分支度等其他结构特性进行更深的研究，结构与地黄多糖活性的构效关系更有待研究，有完整多糖结构式的非常少。因此，有必要加强对修饰多糖构效关系的研究，明确结构修饰部位的结构特征与活性的相关性。
2.2 地黄多糖的功效关系
植物多糖因具备生物可降解性良好、易于化学修饰、免疫原性低等独特优势，近年来在功能食品领域受到广泛关注。其生物活性与多糖结构特征密切相关，分子质量、单糖组成、分支化程度及化学修饰等结构参数，以及提取方法导致的结构差异，均可能影响其功能活性。现有研究证实，地黄多糖具有抗炎、抗氧化、免疫调节、抗肿瘤、降血糖及神经保护等多种生物活性，是地黄发挥保健功能的重要物质基础。
2.2.1 抗炎
炎症是机体对内外源性损伤刺激产生的防御性反应，炎性细胞因子作为信号分子，在炎症的启动、放大、维持及消退过程中发挥核心调控作用。地黄多糖的抗炎活性主要通过调节炎症因子平衡实现，研究表明其可显著降低肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、IL-1β、IL-6等促炎因子的表达水平，同时上调IL-10等抗炎因子的分泌。
核因子κB（NF-κB）信号通路是地黄多糖发挥抗炎作用的关键靶点。地黄多糖可通过调控活性氧（ROS）水平，使ROS激活IκB激酶（IKK）复合体，使得NF-κB家族成员（如p50）与核因子κB抑制蛋白（IκB）、RelA结合，形成存在于细胞质的复合体；当NF-κB信号通路被激活时，IKK复合体解体，导致IκB磷酸化降解，随后释放的RelA和p50进一步被转运到细胞核，在细胞核里与DNA结合，从而促进各种细胞因子（如TNF-α、IL-1β、IL-6）的分泌。实验证实，生地黄多糖可通过抑制IκB磷酸化，显著削弱RelA和p50复合体从细胞质向细胞核的转运过程，从而阻断促炎因子的合成。详细内容见图1。
多糖的抗炎活性与其结构特征存在显著构效关系。一般而言，分子链较长、空间结构复杂的多糖更易与炎症相关受体（如TLR4、NOD样受体蛋白3）或氧化应激相关酶（如诱导型一氧化氮合酶、环氧化酶）结合，通过竞争性抑制或变构调节阻断信号通路。例如，香菇多糖（分子质量104～106 Da）通过与巨噬细胞表面TLR4特异性结合，激活NF-κB通路下游的抗炎信号。这一规律在地黄多糖中同样得到验证，Lu meikuang等的研究发现，分子质量1 989 kDa的熟地黄多糖抗炎活性显著强于1 376 kDa的同源多糖，证实分子质量是影响其抗炎活性的重要因素。
目前关于鲜地黄多糖抗炎活性的研究仍较匮乏。结合鲜地黄多糖的分子质量特征（1.0×105～2.0×105 Da）及构效关系规律，推测其可能具备较强的抗炎潜力，且活性可能优于部分熟地黄多糖，这为鲜地黄功能性成分的开发提供了方向。
2.2.2 抗氧化
自由基是机体代谢过程中产生的活性物质，在生理状态下维持动态平衡。少量自由基参与细胞信号传导等正常生理活动，但过量自由基会通过攻击生物膜脂质、蛋白质及核酸等生物大分子，导致细胞功能损伤。地黄多糖的抗氧化活性与其结构特征密切相关，主要通过“直接清除自由基”与“调控抗氧化信号通路”两种机制实现，且不同加工方式的地黄原料多糖表现出差异化的抗氧化能力。
分子质量差异是决定地黄多糖抗氧化机制的关键因素。一般而言，分子质量＜104 Da的多糖因分子体积小、易穿透细胞膜进入胞内，更倾向于通过“直接清除”机制发挥作用，可靶向清除羟自由基、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基等ROS；而大分子质量多糖则更多通过调控细胞内抗氧化信号通路间接发挥效应。基于此推测，部分提取工艺获得的低分子质量熟地黄多糖和生地黄多糖可能具备较强的直接自由基清除能力。
体外实验发现，在1.0 mg/mL质量浓度条件下，熟地黄多糖对DPPH自由基和羟自由基的最大清除率分别达72.44%和72.97%；任恒等进一步发现，质量浓度为0.5～5 mg/mL的熟地黄多糖可呈剂量依赖性清除DPPH自由基、2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)（ABTS）阳离子自由基及羟自由基，且对超氧阴离子自由基也有直接清除作用。生地黄多糖的抗氧化活性与熟地黄既有共性也有差异，其清除DPPH自由基的能力与熟地黄相当，但清除羟自由基的能力较弱。生地黄多糖的抗氧化活性还受提取工艺影响。Liang Lanyuan等研究发现，生地黄多糖提取过程中乙醇体积分数（50%～90%）对其DPPH自由基清除率有显著影响。当乙醇体积分数为70%时，清除率最高达78.62%；而体积分数升至80%时，清除率降至53.54%。结合单糖组成分析推测，高含量的半乳糖和阿拉伯糖可能是增强其抗氧化活性的重要物质基础——这两种单糖富含羟基，可通过质子转移或电子传递中和自由基。值得注意的是，尽管生地黄中半乳糖质量分数显著高于熟地黄（57.8% vs 37.8%），但其整体抗氧化活性并未表现出预期优势，提示单糖组成并非唯一影响因素，多糖的糖苷键连接方式、分子构象及分支度等结构特征可能共同调控其抗氧化效能。此外，地黄多糖还可通过调控细胞内抗氧化信号通路增强机体抗氧化能力。核因子E2相关因子2/Kelch样ECH相关蛋白1信号通路是其核心靶点之一，研究证实地黄多糖可激活该通路，促进血红素氧合酶-1、超氧化物歧化酶等抗氧化酶的表达。在病理模型中，地黄多糖的抗氧化作用更凸显其生物学意义。例如，通过哺乳蛋白激酶B/动物雷帕霉素靶蛋白（AKT/mTOR）途径可显著缓解四氯化碳诱导的小鼠氧化应激，调节细胞自噬水平，进而逆转四氯化碳暴露导致的海马区损伤及相关认知障碍与抑郁样行为，这为其在神经退行性疾病、衰老相关疾病中的应用提供了实验依据。
2.2.3 抗肿瘤和免疫调节
肿瘤治疗因其复杂性与高挑战性，成为全球医学领域的研究热点。近年来，地黄多糖的抗肿瘤活性受到广泛关注，其中熟地黄多糖的作用尤为突出。动物实验显示，注射熟地黄多糖溶液可显著抑制S180荷瘤小鼠肉瘤的生长，其分子机制与细胞周期调控密切相关。熟地黄多糖能够通过抑制NF-κB信号通路，改变细胞周期调节蛋白（如细胞周期蛋白B、p21细胞周期蛋白依赖性激酶抑制蛋白1）的表达，诱导肿瘤细胞有丝分裂前期/有丝分裂期（G2/m期）阻滞，从而阻断大鼠及人源癌细胞的增殖进程。生地黄多糖的抗肿瘤作用也得到初步验证，范启兰等发现其可诱导慢性髓系白血病细胞（K562细胞）发生静止期/DNA合成前期（G0/G1期）停滞及凋亡，进而抑制细胞增殖，提示不同加工方式的地黄多糖可能通过相似的细胞周期调控机制发挥抗肿瘤作用，但具体靶点可能存在差异。
免疫调节是地黄多糖抗肿瘤的核心机制之一，其可通过激活机体免疫系统的先天免疫与适应性免疫应答，增强抗肿瘤免疫监视能力。在先天免疫层面，熟地黄多糖通过激活TLR4，促进干扰素-γ（IFN-γ）分泌，上调脾脏自然杀伤（NK）细胞表面淋巴细胞激活抗原-69表达，从而增强NK细胞对小鼠淋巴瘤细胞（YAC-1）的细胞毒性，显著抑制小鼠结肠癌细胞（CT26）在肺部的转移。对适应性免疫而言，熟地黄多糖可通过抗原呈递过程激活CD4＋和CD8＋T淋巴细胞，使得CD4＋Th1活化以及CD8＋的细胞毒性T细胞（CTL）活化，启动特异性抗肿瘤免疫反应。Kwak等的研究进一步证实，鼻腔注射熟地黄多糖能激活纵隔淋巴结中的树突状细胞，上调C-C趋化因子受体7（CCR7）及共刺激分子（如分化簇80（CD80）、分化簇86（CD86））的表达，促进抗原特异性T细胞的增殖与活化，形成高效的免疫应答。
巨噬细胞作为连接先天免疫与适应性免疫的关键细胞，其功能调控也是地黄多糖发挥免疫活性的重要途径。刘思美等的研究显示，熟地黄多糖可显著增强小鼠单核巨噬细胞的吞噬能力，并促进脾脏淋巴细胞增殖，尤其能诱导Th1型细胞因子（如IL-2、IFN-γ）的分泌，这种免疫偏向性可能与其抗肿瘤活性密切相关。此外，熟地黄多糖还可作为免疫佐剂，通过诱导肠系膜淋巴的树突状细胞高表达共刺激分子，促进T细胞产生IFN-γ和TNF-α，激活抗原特异性Th1型免疫及细胞毒性T淋巴细胞反应，从而抑制B16小鼠黑色素瘤细胞和CT26癌细胞的体内生长。
化学修饰与制剂技术可显著提升地黄多糖的抗肿瘤与免疫调节活性。Liu Xianglong等制备的磷酸化修饰熟地黄多糖，通过调控Wnt/β-catenin信号通路，同时抑制肿瘤细胞迁移与增强巨噬细胞活化，其抑瘤效果显著优于未修饰多糖，为肿瘤治疗提供了新型候选药物。Huang等开发的熟地黄多糖脂质体通过促进树突状细胞成熟、增强淋巴细胞增殖、延长淋巴结内抗原暴露时间及诱导免疫记忆，显著提升了疫苗的免疫效果；其设计的自组装聚乙二醇化地黄多糖纳米佐剂，则通过促进巨噬细胞增殖、诱导其向m1型巨噬细胞促炎极化及增强细胞摄取能力，进一步优化了熟地黄多糖的免疫学特性。上述内容见总结图2。
2.2.4 血糖调节
糖尿病是以慢性高血糖为核心特征的代谢性疾病，长期血糖紊乱可诱发肾脏损伤、神经病变、心血管疾病等多种并发症，严重威胁患者生存质量。传统医学中，地黄作为调节血糖的经典药材已应用千年，现代研究证实其多糖成分是发挥该功效的关键物质基础，主要通过调控磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）/AKT、过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPAR-γ）及晚期糖基化终产物受体（RAGE）/NF-κB等信号通路实现血糖稳态调节。
生地黄多糖的降糖机制聚焦于调控肝糖代谢与保护胰岛功能。康伟等的研究显示，生地黄多糖可改善糖尿病肾病大鼠的糖代谢紊乱，减轻肾脏病理损伤，间接证实其血糖调节作用。具体而言，一是通过降低磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的mRNA表达，抑制肝脏糖异生过程，并促进糖原合成，从而减少内源性葡萄糖生成；二是激活PI3K/AKT信号通路，刺激肠道L细胞分泌胰高血糖素样肽-1，该激素与胰岛β细胞表面的胰高血糖素样肽-1受体结合后，可激活下游信号通路促进胰岛素分泌，同时抑制胰高血糖素释放，实现血糖的双向调节。
熟地黄多糖则通过调控脂肪细胞代谢与抑制炎症信号发挥降糖作用。一方面，其可激活PPAR-γ信号通路，上调PPAR-γ及其下游靶基因的表达，促进脂肪细胞对葡萄糖的摄取与利用；另一方面，RAGE/NF-κB通路的异常激活是糖尿病患者慢性炎症与代谢紊乱的重要驱动因素，熟地黄多糖能够抑制RAGE/NF-κB信号通路的过度激活，减少炎症因子释放，改善胰岛素抵抗状态。
结构特征对地黄多糖降糖活性的影响已成为研究焦点，大量研究证实分子质量是关键影响因素，分子质量较大的地黄多糖通常表现出更强的血糖调节活性，且其作用机制更为明确，推测可能与大分子质量多糖更易与细胞表面受体结合、启动信号通路有关。此外，单糖组成、聚合度及糖苷键类型等结构参数也可能影响多糖活性。例如，富含特定单糖（如半乳糖）的多糖可能通过增强与葡萄糖转运蛋白4的协同作用提升葡萄糖转运效率。然而，目前关于地黄多糖结构与降糖活性构效关系尚未形成系统认知，未来需通过结构修饰、分段纯化等手段深入解析，为其在糖尿病防治领域的精准应用提供理论支撑。
2.2.5 神经保护
神经退行性疾病与神经精神疾病的发病率逐年攀升，严重影响患者生活质量。目前临床治疗方案存在疗效有限、不良反应明显等问题，而药用植物活性成分因其天然性和多靶点作用特点，成为开发新型神经保护药物的重要来源。近年来研究证实，地黄多糖在神经相关疾病的预防与治疗中展现出潜在应用价值，其作用涉及神经细胞分化调控、氧化应激抑制及认知功能改善等多个方面。
熟地黄多糖的神经保护作用主要体现在促进神经细胞分化。研究发现，其可通过调控Notch1信号通路或骨形态发生蛋白（BmP）/Smad信号通路，诱导骨髓间充质干细胞向具有完善神经电生理功能的神经样细胞分化，这一特性为神经损伤后的细胞替代治疗提供了潜在种子细胞来源，也为其在神经再生领域的应用奠定了基础。
生地黄多糖则更侧重于神经元损伤修复与认知功能改善。在细胞损伤模型中，伍班名等发现生地黄多糖可通过下调circ_0010729的表达、上调miR-326水平，显著抑制缺氧复氧诱导的神经元凋亡与氧化损伤，提示其可能通过调控非编码RNA网络发挥神经保护作用。在动物模型中，马媛媛等证实生地黄多糖可通过调节胆碱能神经系统功能、增强抗氧化应激能力及抑制炎症因子释放，改善实验动物的学习记忆障碍。针对光损伤诱导的神经退行性改变，Yang Yang等发现生地黄多糖主要通过激活AKT/mTOR信号通路，抑制氧化应激反应，同时上调抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤-2蛋白（Bcl-2）的表达、减少蓝光诱导的HT-22海马神经元凋亡，最终逆转实验小鼠的认知功能障碍与抑郁样行为，这一研究为其在光老化相关神经病变中的应用提供了实验依据。
地黄多糖的神经保护作用与其抗氧化、抗凋亡及信号通路调控能力密切相关，且生地黄与熟地黄多糖在作用靶点上呈现一定差异，这种差异可能与炮制导致的结构变化有关。然而，目前关于鲜地黄多糖的神经保护研究仍属空白，结合其结构特征（如较高的半乳糖醛酸含量），推测其可能具备独特的神经保护潜力，值得进一步探索。
2.2.6 其他功效
地黄多糖在肠道健康维护、抗衰老、骨骼保护及甲状腺功能调节等领域的作用也逐步被揭示。在肠道健康调控方面，Ren Heng等发现，经不同脱色工艺处理的生地黄多糖（结构存在差异）均能显著增强肠道上皮细胞的抗氧化能力，提示其可能通过改善肠道细胞氧化还原平衡维护屏障功能；Jia Yahui等则证实，热压蒸制所得熟地黄多糖可通过双重信号通路发挥肠道保护作用：一方面激活TLR4/myD88/NF-κB途径增强肠道免疫应答，另一方面调控微管相关蛋白1轻链3（LC3）/Beclin-1/p62蛋白自噬通路减轻肠黏膜损伤，同时改善造血功能不足，最终增强肠道屏障完整性。
在抗衰老与代谢调节领域，Liang Lanyuan等的研究显示，70%乙醇醇沉制备的熟地黄多糖可能通过三重机制延缓衰老：一是增强机体抗氧化酶活性以清除过量ROS；二是促进肠道益生菌（如双歧杆菌、乳酸杆菌）增殖，优化肠道菌群结构；三是调节氨基酸、脂质等代谢通路的紊乱状态，这为其在功能性食品中的抗衰老应用提供了依据。
在骨骼健康维护方面，熟地黄多糖表现出促进成骨与抑制骨流失的双重作用。研究发现，其可通过增加调节性T细胞数量并上调其组蛋白去乙酰化酶6的mRNA表达，缓解骨质疏松相关的免疫紊乱；Zhang Wanhao等的研究进一步证实，熟地黄多糖能激活BmP-9/原合成酶激酶3β（GSK3β）信号通路，增强骨组织再生能力，为骨质疏松症的防治提供了新靶点。以上内容总结见表2。
2.3 鲜地黄多糖功能活性
鲜地黄多糖分子质量较大，空间构象相对松散，虽有利于暴露活性基团，但也可能导致其在体内的生物利用度和细胞摄取效率低于生地黄和熟地黄。研究显示，随着地黄多次蒸制加工（如九蒸九晒），多糖分子结构发生变化，高分子质量组分比例增加，部分糖链断裂，暴露出更多功能基团，从而显著增强其抗炎活性和抗肿瘤活性。由此推测鲜地黄多糖在抗炎和抗肿瘤的活性相对较弱。选择适宜的加工方式可能有助于增强其活性。
鲜地黄多糖的半乳糖醛酸含量显著高于熟地黄和生地黄，半乳糖醛酸作为含羧基（—COOH）和多羟基（—OH）的酸性单糖，不仅可通过羧基的负电荷螯合Fe2＋、Cu2＋等金属离子，抑制芬顿反应介导的羟自由基生成；还可能因分子链松散构象暴露更多活性基团（如羟基、羧基），增加与自由基的接触面积。尽管鲜地黄多糖分子质量较大（1.0×105～2.0×105 Da），但基于其半乳糖醛酸的结构特征，推测其可能具备较好的抗氧化活性。
综上，推测鲜地黄多糖的抗氧化活性优于生地黄和熟地黄，但抗炎、抗肿瘤功能活性较弱。食品常规加工方式可能有助于提高其生物活性。鲜地黄在抗炎、抗肿瘤的功能活性上弱于生地黄和熟地黄，其原因可能与多糖分子结构、分子质量及加工诱导的结构转化密切相关。不过目前相关研究仍较匮乏，有待实验验证。
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地黄寡糖
寡糖是地黄功能性糖的另一重要组成部分，其种类与含量受原料来源、加工工艺及品种差异影响显著，且在炮制过程中呈现独特的转化规律。
3.1 地黄中的主要寡糖
鲜地黄中主要寡糖种类为水苏糖和棉子糖，水苏糖含量占总糖含量的22.801 9%～54.565 0%，棉子糖占1.162 9%～4.041 9%。研究发现，鲜地黄寡糖含量具有品种特异性，怀丰与金九品种的棉子糖含量存在极显著差异，可作为区分这两个品种的特征性指标；怀丰与怀中1号的水苏糖含量差异显著，提示水苏糖可用于二者的品种鉴别，这为地黄品种的品质评价提供了化学标志物。
生地黄的寡糖组成与鲜地黄类似，但含量与影响因素有所不同。生地黄水苏糖占总糖含量的22.933 2%～51.476 6%，棉子糖占2.920 9%～5.440 7%。其寡糖含量差异主要与两大因素相关：一是产地与品种，如北京3号生地黄的水苏糖含量显著高于怀中1号，而怀中1号的棉子糖含量显著高于金九品种；二是加工过程中的外观性状，切片宽度和大块比例与水苏糖含量呈正相关，而与棉子糖、蔗糖含量呈负相关，推测可能与干燥过程中不同形态块根的水分蒸发速率及糖分子迁移效率差异有关。
炮制工艺对地黄寡糖的转化具有决定性影响，呈现“旧糖降解、新糖生成”的动态变化特征。武卫红的研究揭示了这一规律：鲜地黄中水苏糖含量高达（176.73±2.32）mg/g，经熟化工艺处理后，熟地黄水苏糖含量骤降至（27.10±1.01）mg/g；棉子糖在鲜地黄中为（19.84±1.11）mg/g，干燥为生地黄后因水分减少而含量升高至（31.87±3.34）mg/g，但经熟化后降至（3.34±0.42）mg/g，表明干燥工艺仅通过浓缩提高棉子糖含量，而熟化工艺则通过化学转化显著降低其含量。更值得关注的是，寡糖在熟化过程中发生特异性转化：鲜地黄中甘露糖、蜜二糖含量较低（分别为（7.06±0.96）mg/g和（0.88±0.12）mg/g），熟化后分别显著增至（245.17±20.35）mg/g和（45.05±2.20）mg/g。其转化机制可能与炮制过程中的酸解反应相关：水苏糖可降解为棉子糖和甘露三糖，而棉子糖在九蒸九晒导致的pH值下降条件（酸性条件）下进一步酸解为蜜二糖，且随蒸晒轮数增加，酸解程度加深，最终使熟地黄中甘露三糖含量显著高于鲜地黄和生地黄。
此外，熟化工艺也会影响寡糖组成。研究表明，酒炖熟地黄的水苏糖含量显著高于清蒸熟地黄，而鼠李糖、甘露糖含量则显著低于清蒸熟地黄，这种差异可能与黄酒中的成分（如乙醇、氨基酸）对寡糖降解酶活性的调控有关，提示炮制辅料可通过影响寡糖转化路径改变其组成特征。
3.2 地黄寡糖的功能活性
熟地黄中的主要寡糖为甘露三糖，其核心功能聚焦于调控肠道健康。部分甘露三糖在小肠中被吸收，未消化部分进入结肠后，可作为肠道有益微生物的特异性碳源，经代谢产生短链脂肪酸。同时，甘露三糖能显著促进植物乳植杆菌WCFS1、青春双歧杆菌（Bifidobacterium adolescentis）DSm 20083等益生菌的增殖，通过维持肠道微生态平衡发挥益生元作用。其对致病菌的抑制作用进一步强化肠道屏障功能。大肠杆菌是肠道常见条件致病菌，过度增殖可能引发肠道感染。研究发现甘露三糖可通过竞争性结合肠道上皮细胞表面受体，抑制大肠杆菌对猪小肠上皮细胞的黏附，从而降低肠道疾病风险。甘露三糖也具有保护神经与促进造血功效的潜力。体外实验证实，甘露三糖对皮质酮诱导的海马神经元损伤具有显著保护作用，且与黄芪甲苷IV具有协同功效。同时，甘露三糖能够促进维持血液与免疫系统功能的关键细胞（小鼠骨髓造血干/祖细胞）的增殖。
鲜地黄和生地黄中的主要成分水苏糖，其分子中半乳糖与蔗糖通过α-(1→2)糖苷键连接，该键难以被小肠消化酶水解，故可完整抵达结肠被微生物发酵利用，因此具有较强的肠道菌群调节作用，机制可能与β-淀粉酶活性的提升、短链脂肪酸含量和有益菌丰度增加、肠道微生物多样性增加、PPAR-γ通路的激活等有关。Zhang Wensen等发现给由环磷酰胺和乙酰苯肼诱导的血虚症大鼠灌胃水苏糖，能够重塑肠道菌群结构，促进短链脂肪酸等代谢物产生，进而改善造血功能、抑制炎症，即通过“菌群-代谢-免疫”轴多靶点缓解血虚症。He Ningning等发现由高脂饮食诱导的肥胖相关代谢综合征模型小鼠口服水苏糖后，通过激活PPAR-γ信号通路使得肠道上皮屏障的完整性得到增强，并通过增加有益菌丰度、减少有害菌丰度改善肠道微生态平衡，最终改善肥胖相关综合症模型小鼠的状态。Pi Xiong’e等进一步发现，水苏糖能针对性调节肠道微生物生态与代谢功能，为儿童肥胖管理提供了新思路。此外，水苏糖还可通过调节肠道菌群平衡改善肠道屏障功能，降低抗生素滥用导致的免疫与代谢疾病风险，缓解腹泻与便秘症状，并与小檗碱联合发挥糖脂代谢改善作用。
棉子糖分子中的半乳糖与蔗糖通过α-(1→6)糖苷键连接，因此可在小肠被水解吸收，剩余部分进入结肠被微生物利用。一方面，棉子糖能促进有益菌群增殖、改善铁吸收与肠道功能；另一方面，Liu Jiahe等在小鼠模型与肝细胞实验中发现，其可通过抑制TLR4-myD88-NF-κB信号通路减轻炎症反应并抑制眼睑下垂。但需注意，高剂量棉子糖可能因肠道发酵过度导致腹胀等胃肠不适，因此明确安全剂量范围是其应用的前提。
棉子糖与水苏糖的协同作用成为研究新焦点。Pacifici等在鸡胚胎实验中发现，胚胎发育第17天时，通过羊膜内单次注射1 mL水苏糖-棉子糖复合液，可上调肠道刷状缘膜功能蛋白表达，降低铁代谢相关蛋白水平，同时增加肠道绒毛表面积，其机制可能与肠道菌群结构改善相关。然而，大西洋鲑鱼实验显示，单独或联合喂食两种寡糖均未显著改变其中段与远端肠道形态，提示协同作用可能存在物种特异性。这种差异可能与不同物种的肠道菌群组成、消化酶系统差异相关，其协同机制仍需深入探究。
现有地黄寡糖的研究中对鲜地黄寡糖的研究偏多，其次是熟地黄寡糖。张瑞君将地黄粉碎后用无水乙醇浸泡脱脂，再用 50% 乙醇水溶液回流提取，减压浓缩、醇沉、活性炭 - 硅藻土柱层析、真空干燥得到的地黄寡糖具有保护肝脏和血管内皮的作用。然而，刘景龙将地黄粉碎后，热水提取、离子交换树脂除杂并用超滤膜辅助、活性炭柱层析、真空干燥得到的地黄寡糖只有调节肝糖代谢的作用，这说明不同加工方式得到的地黄寡糖功能活性也有所不同。由于地黄寡糖加工方式与其功能活性的相关研究比较有限，相关数据严重缺乏，因此未来可以加强地黄寡糖的加工方式、结构与其功能活性之间关系的深入研究。以上内容见表 3 。
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地黄功能性糖的功能食品开发
4.1 地黄口感特征及调控策略
鲜地黄肉质脆嫩，汁液丰富，咀嚼时有弹性，滋味微甜带苦，青草气息明显。其甜味主要源自寡糖和单糖，单糖提供短暂的清甜感，寡糖甜度较低但回味悠长。苦味源于环烯醚萜苷类成分，入口后短暂停留。青草香主要源于C6醛类。这种风味特征为地黄食品的开发带来挑战，尤其是环烯醚萜苷的苦味可能影响消费者接受度，因此需通过工艺优化或配方设计实现口感调控。
传统炮制与现代食品加工技术为地黄口感改良提供了多元思路。在传统中药炮制中，酒制、蜜制、姜制等工艺不仅可增加多糖含量，还能通过辅料（如蜂蜜、蔗糖）矫正口感，提升药材的香甜味，这种思路可借鉴于食品开发。现代食品加工中，可选用三氯蔗糖、纽甜、阿斯巴甜等人工甜味剂，或甜菊糖苷、赤藓糖醇等天然甜味剂增强甜味。添加甜菊糖苷不易影响原料的功效，但用量十分严格，用量不足则矫味效果微弱，过量则可能产生后苦味，需通过感官评价确定最佳添加比例。也可采用酶解法（如β-呋喃果糖苷酶）或微生物发酵技术，促进地黄中多糖、寡糖的降解与单糖释放，通过增加游离单糖含量提升甜味，同时发酵过程可能降低环烯醚萜苷含量，协同改善苦味。此外，添加柠檬酸等酸味剂能够通过H＋刺激味觉神经产生味觉混淆效应，削弱苦味感知，这种方法尤其适用于酸性饮料类产品。
加工条件对地黄功能性糖稳定性的影响是产品开发的关键考量。研究表明，地黄寡糖在pH 4～6的弱酸性条件下稳定性较好，且鲜地黄寡糖在205.5 ℃以下表现出良好的热稳定性，这为其在烘焙食品、热灌装饮料等高温加工产品中的应用提供了可行性。结合口感调控策略与稳定性特征，鲜地黄可优先开发为鲜榨饮品、发酵饮料、果冻等产品，通过保留其天然汁液与功能性糖，同时实现风味优化。
4.2 地黄功能性糖的产品开发和市场应用现状
目前，中国有2 378 种以地黄命名的上市药物，剂型涵盖注射剂、煎膏剂、滴丸剂、散剂、汤剂、复方制剂等。此外，经药智数据库收录的有关地黄的保健食品多达331 种，功能主要聚焦增强免疫力、帮助降低血糖、改善睡眠和改善营养性贫血。所有地黄相关保健食品均以生地黄或熟地黄为原料，无鲜地黄原料。
地黄多糖是地黄的主要成分之一，其相关专利申请数量持续攀升。目前，全球共有152 项与地黄多糖密切相关的专利，其中中国拥有147 项，占全部专利申请的96.7%，其中116 项为申请专利，31 项为授权专利。其余的专利分散于多国，美国、韩国和日本各有一项申请，世界知识产权组织有两项申请。这些专利主要功能包括降血糖、抗肿瘤、抗氧化和神经保护，表明地黄功能性糖在心血管疾病治疗药物、膳食补充剂、糖尿病治疗药物、皮肤健康与美容等领域具有广泛的应用潜力。上述内容总结见图3和图4。
4.3 地黄功能性糖的功能食品开发前景
在“大健康”产业升级与消费需求多元化的背景下，公众对药食同源食材的认可度不断提升。地黄兼具药用底蕴与食用基础，在道地产区（如河南），鲜地黄煲汤、炖肉及制作腌制菜等传统食用方式已融入民俗；近年来，为助力乡村振兴，地黄叶茶、果脯、凝胶糖果、地黄牛奶、“地黄宝”饮品等系列产品相继问世，形成了以鲜地黄为原料的初级加工产品矩阵。当前市场对地黄的开发多以鲜地黄直接加工为主，而功能性糖的深度开发需兼顾原料特性与提取效率。从多糖得率来看，熟地黄可能更具产业化优势：研究显示，经九蒸九晒工艺处理的熟地黄，其多糖得率从生地黄的4.44%显著提升至15.91%，推测因高温炮制破坏了细胞的膜结构（核膜、液泡膜等），促使细胞内可溶性糖及细胞壁多糖充分释放，为工业化提取提供了原料优势。
对于鲜地黄功能性糖的开发，需突破3 个关键环节：一是系统挖掘鲜地黄多糖的特有功效，明确其与熟地黄、生地黄多糖的活性差异，建立差异化开发的理论基础；二是优化提取工艺，在保留活性成分的前提下提高得率，降低生产成本；三是结合其口感与功能特性，开发适合大众消费的终端产品（如功能性饮料、代餐食品等）。未来可通过“功效机制解析-工艺优化-产品创新”的全链条研发，推动地黄功能性糖从实验室研究走向产业化应用，实现从“原料直接利用”向“功能成分精准开发”的升级。
尽管地黄功能性糖的功能食品相关专利数量持续增长，但高纯度、多功能产品开发仍有提升空间；缺乏对地黄功能性糖的成分精细分析和安全性评估，需进一步加强相关研究；由于不同加工方式（如蒸制、发酵、脱色）可显著影响多糖结构及其功能活性，因此可继续研究不同加工方式对地黄多糖功能的影响及机制。未来需加强高活性成分的标准化、机制研究，并通过临床试验明确地黄多糖的结构特征与其生物活性的关系，推动其在健康食品市场的广泛应用；还可继续开发多种形式的地黄功能性食品，如饮料、糖果、代餐粉等。此外，将地黄多糖与其他功能性成分（如益生菌、维生素等）进行复配，开发具有协同效应的功能性食品，可满足不同消费者的需求。
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结语
生地黄与熟地黄因便于储存运输，是传统中药领域的研究重点；而随着地黄被纳入“药食同源”清单，鲜地黄作为功能食品原料的开发展现出巨大市场潜力。目前，鲜地黄功能性糖的基础研究较为薄弱，亟需系统阐明其功能活性特征，为食品工业领域的规模化应用提供理论支撑。
鲜地黄的苦味主要源于环烯醚萜苷类成分，虽强度较低，但仍是食品开发中的关键感官障碍。通过炖肉等烹饪方式、添加甜味剂（如天然甜菊糖苷）或酸味剂（如柠檬酸）等手段，可有效掩蔽其苦味，为鲜地黄食品的口感优化提供可行路径。
地黄功能性糖（多糖与寡糖）具有多种生物活性，已证实的包括免疫调节、抗氧化、神经保护、降血糖、抗肿瘤及抗炎等，这些功效为其开发为膳食补充剂、功能性食品提供了坚实的科学依据，尤其在慢性病预防与健康维护领域具有应用前景。
基于现有结构特征推测，鲜地黄多糖可能具备独特的功能潜力。结合其分子质量范围及构效关系规律，推测其抗炎活性较强；高含量半乳糖醛酸赋予其较好的抗氧化潜力；同时可能通过调控糖代谢相关信号通路发挥血糖调节作用。但这些推测均需实验验证，鲜地黄功能性糖的活性机制仍需系统研究。
地黄多糖的研究目前多集中于单糖组成、糖苷键类型等基础结构表征，对高级结构（如三螺旋构象）、精细分支程度等关键参数的解析不足，且构效关系认识不明确，限制了其在功能食品领域的应用。
不同加工方式对地黄功能性糖的影响尚未形成系统认知：鲜地黄、生地黄、熟地黄的多糖与寡糖在含量、结构及活性上存在显著差异，但三者的对比研究较少，难以明确不同原料的优势应用场景。未来需通过规范化的对比实验，揭示加工工艺对功能性糖的影响规律，为地黄产品的精准定位与差异化开发提供依据。
作者简介
通信作者：
王锋，博士研究生，北京联合大学生物化学工程学院教授，主要从事农产品加工与品质评价、过程控制理论和技术、加工副产物综合利用技术、生物活性成分提取制备工艺、发酵创制新产品以及加工过程中抗营养因子安全控制的研究，北京联合大学生物化学工程学院食品科学与工程学科带头人，被聘为河北农业大学食品学院博士生导师、青岛农业大学硕士生导师，兼任中国原子能农学会副理事长，中国食品科学技术学会植物基食品分会理事，河南省食用菌精深加工产业技术创新战略联盟专家委员会委员，国家实验室资质认定评审员等。先后承担国家科技基础性工作专项、国家重点研发计划专项、国家自然科学基金、国家科技支撑计划、公益性行业科研专项、标准制修订等项目30余项，以第一作者和通信作者在Critical Reviews in Food Science and Nutrition、Food Chemistry、Carbohydrate Polymer等学术期刊发表论文40多篇；授权专利20余项，软件著作权2 项，制定并颁布国家标准5 项、行业标准18 项，主编参编著作9 部；荣获中国农业科学院科学技术成果奖一等奖，第2完成人，证书编号2013-1-07-R02。
第一作者：
李云丹，北京联合大学生物化学工程学院硕士研究生，研究方向为食品营养与健康。多次获得过三等奖学金。
引文格式：
李云丹, 衡疆英, 张瑜, 等. 地黄功能性糖的结构特征及生物活性研究进展[J]. 食品科学, 2025, 46(23): 401-415. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250804-037.
LI Yundan, HENG Jiangying, ZHANG Yu, et al. Research progress on structural characteristics and biological activities of functional sugars from Rehmannia glutinosa[J]. Food Science, 2025, 46(23): 401-415. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250804-037.
实习编辑：俞逸岚；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
为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽农业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、安徽省农科院农产品加工研究所、皖西学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到） 在 中国 安徽 合肥 召开。
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