植物多糖的研究現(xiàn)狀

駱新崢

（1，福建省技術(shù)監(jiān)督干部學(xué)校，福建 福州 350002）

（2，福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002）

植物多糖的研究現(xiàn)狀

駱新崢1，2

（1，福建省技術(shù)監(jiān)督干部學(xué)校，福建 福州 350002）

（2，福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002）

本文介紹了植物多糖的提取和分離方法,綜述了植物多糖的生理功能，包括抗病毒、抗腫瘤、降血糖、降血脂，免疫調(diào)節(jié)，抗氧化及一些其他功能,并對(duì)植物的應(yīng)用前景和研究方向作了展望。

植物多糖；提?。环蛛x；生理功能；應(yīng)用前景

一、引言

多糖是由10個(gè)以上單糖通過糖苷鏈連接而成的碳水化合物,活性多糖是一類具有生物生理活性和特殊保健功能的多糖類物質(zhì)。20世紀(jì)50年代，日本科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)香菇中存在能抗輻射和抑制腫瘤生長，甚至使腫瘤縮小的物質(zhì)，后證實(shí)這種物質(zhì)是香菇多糖。隨后幾十年,國內(nèi)外科學(xué)家掀起了一股研究開發(fā)活性多糖的熱潮。我國在多糖研究方面也取得較大進(jìn)展。由于活性多糖的特殊保健功能,把多糖作為主要有效成分研制開發(fā)成保健食品,讓特定人群食用,對(duì)于改善機(jī)體代謝狀況和維持人體健康具有重要意義。

二、植物多糖的提取分離純化方法

（一）植物多糖的提取

目前多糖提取方法有：溶劑提取法、酶提法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、超臨界流體萃取法等。

1、溶劑提取法

溶劑提取法溶劑提取法是提取多糖的常用方法,利用多糖不溶于乙醇的性質(zhì)在提取液中加入乙醇使多糖沉淀出來。常用的粗多糖的提取方法有水提，酸提和堿提。目前，提取多糖的方法多采用熱水浸提法，因?yàn)樗岱ê蛪A法提取中，極易破壞多糖的立體結(jié)構(gòu)和生物活性，且易引入雜質(zhì)，給后續(xù)工藝帶來麻煩。李艷紅用傳統(tǒng)熱水法提取山楂多糖的最佳條件為：溫度80℃，提取時(shí)間6h，液固比15（ml/g），山楂多糖提取率為1.67%[1]。楊泱等的研究表明對(duì)于茶多糖的提取，酸提法的提取率大于水提法，但是從生產(chǎn)成本的角度和安全性考慮，宜采用水提法[2]。

2、超聲波提取法

超聲提取是一種物理破碎過程,利用超聲波輻射產(chǎn)生的空化作用、機(jī)械作用及熱學(xué)作用。超聲提取可極大地提高提取效率、節(jié)約溶劑、避免高溫對(duì)提取物的影響。曲嘵蘭探討用超聲法提取馬齒莧多糖，結(jié)果表明最佳提取工藝為在60℃加10倍量水超聲提取45min,提取2次。與傳統(tǒng)水提法相比,超聲法提取馬齒莧多糖,提取率高,節(jié)省提取時(shí)間[3]。朱曉君等以超聲輔助同時(shí)提取條斑紫菜多糖和藻膽蛋白，紫菜粗多糖提取得率為34.03%[4]。

3、微波提取法

微波提取法是一種新型萃取技術(shù),利用高頻電磁波穿透萃取介質(zhì),細(xì)胞液吸收微波能,細(xì)胞內(nèi)溫度迅速升高,壓力增大,使細(xì)胞壁破裂,有效成分被釋放出來進(jìn)入溶劑中,從而被提取。微波提取法選擇性高、萃取時(shí)間短、提取效率高、安全無污染,但只適用于對(duì)熱穩(wěn)定的提取物。Cuixian Yang等采用微波法輔助熱水提取法提取龍眼多糖，并將粗多糖進(jìn)一步純化成三種組分[5]。吳瓊英，戴偉利用微波輔助提取條斑紫菜多糖,結(jié)果表明, 最佳提取條件是微波功率為180W、微波時(shí)間為8min、料液比為1:40,在此條件下，條斑紫菜多糖提取率為5.358%[6]。

4、酶提取法

酶提法是利用酶對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞作用，使存在于細(xì)胞內(nèi)部的多糖釋放出來，從而提高了多糖的得率。董玉瑋等采用纖維素酶、果膠酶和植物蛋白水解酶對(duì)靈芝進(jìn)行水解作用，研究靈芝多糖的最佳提取工藝，3種酶相比，纖維素酶提取靈芝多糖效果最好[7]。李粉玲等利用纖維素酶從蘆根中提取蘆根多糖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，纖維素酶能夠顯著提高蘆根多糖的提取率[8]。

（二）植物多糖的分離

提取出來的粗多糖含有很多雜質(zhì)，需要進(jìn)行進(jìn)一步分離，脫蛋白，脫色。

1、脫蛋白

常用的脫蛋白方法有以下幾種：

（1）Sevag法：該方法是經(jīng)典的脫蛋白方法，優(yōu)點(diǎn)是操作條件溫和，可避免多糖降解，缺點(diǎn)是一次只能去少量蛋白，即使重復(fù)多次，也難將蛋白除盡。

（2）三氯乙酸法：很多多糖是與蛋白相結(jié)合的糖復(fù)合物，不能用蛋白酶去除多糖中的雜蛋白，然而Sevag法又難將多糖中的游離雜蛋白除盡，因此在樣品純度要求高、原料來源廣泛的情況下，可適當(dāng)采用三氯乙酸法。但此法會(huì)引起多糖的降解。

（3）三氟三氯乙烷法：該方法提取效率高，但三氟三氯乙烷易揮發(fā)，不宜大量應(yīng)用[9-10]。

2、脫色

多糖的色澤也是阻礙多糖分離純化、化學(xué)結(jié)構(gòu)、作用機(jī)理及構(gòu)效關(guān)系的研究的一個(gè)瓶頸。因此，對(duì)粗多糖進(jìn)行脫色，一方面可以改善多糖的外觀，提高產(chǎn)品的純度，另一方面也可為多糖的結(jié)構(gòu)及其構(gòu)效關(guān)系等理論研究打下基礎(chǔ)。

（1）離子交換法：兼有脫色分離的作用，常用的離子交換樹脂有DEAE纖維素和Sepharose系列。

（2）物理吸附法：物理吸附法常用聚酰胺大孔吸附樹脂作為吸附劑。盡量避免用活性炭處理，因?yàn)榛钚蕴恳矔?huì)吸附多糖。

（3）氧化法：用H2O2或者濃氨水，雖有一定的脫色作用，但對(duì)多糖有降解。在以上脫色方法中，以離子交換樹脂法和聚酰胺大孔吸附樹脂應(yīng)用較多。

（三）植物多糖的純化

進(jìn)一步分離復(fù)合多糖純化方法主要有如下幾種：

1、分步沉淀法

分步沉淀法分級(jí)分離是利用不同性質(zhì)以及不同分子量段的多糖在不同濃度的乙醇中的溶解度是有差別的這一特點(diǎn)，分離沉淀到某一性質(zhì)或某一分子量段占主要部分的多糖。

2、超濾法

采用超濾膜技術(shù)對(duì)多糖進(jìn)行脫鹽、分級(jí)和濃縮，收率高、極少破壞多糖的生物活性，又沒有傳統(tǒng)有機(jī)溶劑法的試劑殘留問題，目前成為活性多糖研究的重要手段。依據(jù)不同超濾膜允許不同分子量和形狀的物質(zhì)通過，多糖溶液通過各種已知的超濾膜就能達(dá)到分離[9]。

3、柱層析

柱層析分離方法是純化多糖最常用的方法。該法比較溫和，不但能有效精細(xì)分離多糖組分，而且能較好保持多糖的結(jié)構(gòu)和生物活性。主要采用離子交換劑、凝膠、大孔吸附樹脂等填料裝層析柱。羅婭君等用DEAE-纖維素柱對(duì)大葉金花草多糖進(jìn)行分離[11]。孫元琳等將當(dāng)歸粗多糖經(jīng)DEAE-SepharoseCL-6B柱層析，進(jìn)行后續(xù)的進(jìn)一步分析[12]。

4、其他分離技術(shù)

蔣志國等利用高速逆流色譜儀洗脫，成功分離了香菇多糖粗品得到兩個(gè)組分，并用Sephadex G-100凝膠色譜柱檢測(cè)純度。高速逆流色譜作為新型的分離技術(shù)，對(duì)天然產(chǎn)物有效成分的分離具有很大的優(yōu)勢(shì)，它具有處理量大、適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)品損失小，能一次制備性地分離復(fù)雜的樣品等優(yōu)點(diǎn)[13]。

三、植物多糖的生理功能

（一）抗病毒作用

早在1998年陳家童的研究表明，紅藻多糖對(duì)牛免疫缺陷病毒（BIV）的復(fù)制具有明顯的抑制作用，其抑制率分別為85.95%和88.65%，與抗愛滋病（AIDS）病毒藥物疊脫氧胸腺嘧啶（AZT）近似（相似率達(dá)89.52%），因而紅藻多糖作為抗AIDS藥物是可行的[15]。K.C.S.Queiroza研究表明褐藻多糖能夠抑制HIV轉(zhuǎn)錄酶活性[14]。廈門大學(xué)的張賽金等指出，傳統(tǒng)治療艾滋病的藥物，以AZT為代表，都存在的副作用，硫酸多糖在臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，其用量少，副作用小，與AZT聯(lián)合使用，能大大降低AZT的副作用，因此極有望成為此類藥物的代表，有著很好的市場(chǎng)潛力[16]。

（二）抗腫瘤作用

有研究表明，植物多糖抑制腫瘤的效果，不是直接作用于腫瘤細(xì)胞，而可能是通過提高生物機(jī)體對(duì)腫瘤細(xì)胞的防御能力和增強(qiáng)宿主免疫系統(tǒng)的功能來實(shí)現(xiàn)的。Xiaoping Yang用油菜花花粉多糖治療被移植了肉瘤和黑素瘤的小鼠，結(jié)果顯示，油菜花花粉具有抗腫瘤活性，并提高了機(jī)體的免疫能力，改善貧血癥狀[17]。José M. Leiro的研究表明，水提的石莼多糖主要由包含葡萄糖醛酸和硫化鼠李糖的雙糖組成，該多糖能夠刺激巨噬細(xì)胞分泌PGE2的產(chǎn)生，增強(qiáng)環(huán)氧化酶（COX-2）和一氧化氮合酶（NOS-2）的表達(dá)，可用來做免疫刺激劑起到抗腫瘤的作用[18]。

（三）降血糖、降血脂作用

黑果枸杞果實(shí)多糖能顯著降低糖尿病小鼠的血糖含量，增強(qiáng)糖尿病小鼠血清和肝臟SOD活性，降低其血清和肝臟MDA含量，并能促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)楦翁窃?。黑果枸杞果?shí)多糖有較好的防治糖尿病的作用。雖然其降糖效果弱于鹽酸二甲雙胍，但增強(qiáng)小鼠的抗氧化能力的效果要優(yōu)于鹽酸二甲雙胍。同時(shí),黑果枸杞果實(shí)多糖對(duì)糖尿病的多飲多食、體重減輕癥狀也有一定緩解作用[19]。黃智璇等研究表明，靈芝多糖對(duì)四氧嘧啶致高血糖小鼠及去甲腎上腺素致高血糖小鼠具有明顯降血糖作用，而對(duì)正常小鼠血糖水平影響較小[20]。韋璐等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，金花茶多糖具有降低血清總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白的功能，對(duì)冠心病及動(dòng)脈粥樣硬化具有一定的預(yù)防作用[21]。

（四）免疫調(diào)節(jié)作用

多糖是一種免疫調(diào)節(jié)劑能刺激各種免疫活性細(xì)胞成熟、分化和繁殖，使機(jī)體免疫系統(tǒng)回復(fù)平衡或得到加強(qiáng)。Igor A. Schepetkin等研究了仙人掌多糖對(duì)巨噬細(xì)胞的調(diào)節(jié)功能，能夠激活核因子，作者建議可作為輔助免疫調(diào)節(jié)劑[23]。張澤生以體內(nèi)給藥方式，對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行碳粒廓清實(shí)驗(yàn)、淋巴細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)、血清溶血素水平測(cè)定實(shí)驗(yàn)，研究甘草多糖對(duì)非特異性和特異性免疫系統(tǒng)的影響。實(shí)驗(yàn)表明，與空白對(duì)照組進(jìn)行比較，低、中、高劑量多糖給藥組小鼠的免疫能力均有顯著性提高（P<0.05），并呈現(xiàn)一定劑量依賴關(guān)系，且達(dá)到陽性對(duì)照藥物組水平。說明甘草多糖對(duì)正常小鼠的免疫能力有促進(jìn)作用[24]。

(五）抗氧化作用

近年來的研究表明，過多的活性氧自由基對(duì)吞噬細(xì)胞本身及其他細(xì)胞、組織及生物大分子有破壞作用，而脂質(zhì)過氧化加速又可造成正常細(xì)胞的破壞和死亡。孫明禮等研究半枝蓮粗多糖體外清除羥基自由基作用結(jié)果表明，隨著多糖濃度的升高，其清除作用逐漸增強(qiáng)[25]。Eliza Malinowskaa等人指出猴頭菇多糖含硒，具有抗氧化活性[26]。海藻硫酸多糖(SPS)具有消除活性氧的作用，是有效的自由基清除劑，如海帶多糖，紫菜多糖等。

（六）其他作用

孔鵬等以果蠅作為試驗(yàn)動(dòng)物,探討了海帶多糖延緩衰老的作用及其機(jī)理，結(jié)果顯示，培養(yǎng)基中添加海帶多糖能延長果蠅平均壽命，壽命延長的百分率與喂食果蠅的海帶多糖濃度有一定的量效關(guān)系。他認(rèn)為提高生物體內(nèi)抗氧化酶活力，降低衰老物質(zhì)前體的含量可能是海帶多糖抗衰老的途徑之一[28]。當(dāng)歸多糖具有抗輻射功能，孫元琳研究了其抗輻射功能的構(gòu)效關(guān)系，指出當(dāng)歸多糖的抗輻射功能主要通過“毛發(fā)區(qū)”的中性糖支鏈來表達(dá)，并通過“光滑區(qū)”半乳糖醛酸聚糖主鏈進(jìn)行調(diào)節(jié)。不同的酯化度會(huì)使多糖糖鏈形成不同的空間構(gòu)象，進(jìn)而影響其抗輻射功能[29]。另外，有些植物多糖還有抗凝血、抗突變、潤膚護(hù)膚的作用等[30]。

四、植物多糖的應(yīng)用前景及研究方向

我國幅員遼闊，地大物博，豐富的植物資源,等待人們?nèi)フJ(rèn)識(shí)和開發(fā)。且我國自古就崇尚醫(yī)食同源，從植物中提取天然有效成分是中國幾千年來共同的課題。因此,我認(rèn)為以植物為物質(zhì)基礎(chǔ),借助當(dāng)前先進(jìn)的提取和分析等技術(shù)手段,在醫(yī)藥、食品、飼料、化工和化妝品等行業(yè)生產(chǎn)出大批量有重要價(jià)值的產(chǎn)品,應(yīng)該成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界共同奮斗的方向與目標(biāo)。目前植物多糖提取物的研究已取得很大的進(jìn)展,但其結(jié)構(gòu)、生物活性、作用機(jī)理等還有許多不明確的地方,也缺乏有效的檢測(cè)手段,仍需做進(jìn)一步探索。

我認(rèn)為在以下幾方面應(yīng)加強(qiáng)研究:

一、植物多糖生理活性的構(gòu)效關(guān)系的研究。包括分子量大小對(duì)植物多糖生理活性的影響；植物多糖的空間構(gòu)象對(duì)生理活性的影響等。多糖的活性與其初級(jí)和高級(jí)結(jié)構(gòu)特別是三維空間構(gòu)象密切相關(guān),特別是高級(jí)結(jié)構(gòu),對(duì)其生理活性影響更大。

二、加強(qiáng)植物多糖的分子修飾研究。多糖分子修飾是通過化學(xué)、物理學(xué)及生物學(xué)等手段對(duì)化合物分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造,以獲得眾多結(jié)構(gòu)類型衍生物的方法。分子修飾可通過改變植物多糖的空間結(jié)構(gòu)、相對(duì)分子量及取代基種類、數(shù)目和位置而對(duì)植物多糖的生物活性產(chǎn)生影響。選擇合適的方法對(duì)植物多糖進(jìn)行分子修飾,獲得不同的衍生物,可以降低植物多糖的毒副作用,并提高其生物活性。

三、利用生物技術(shù)推動(dòng)植物多糖生物活性物質(zhì)的開發(fā)。盡管植物多糖中發(fā)現(xiàn)了眾多具有抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、抗輻射等生物活性,但很多野生植物在自然界中的生長量也是有限的,而這些化合物獨(dú)特復(fù)雜的結(jié)構(gòu)又使得化學(xué)合成技術(shù)難度大或不經(jīng)濟(jì),對(duì)這些化合物的深入的藥理研究及進(jìn)一步的臨床研究步履維艱。如果能夠利用基因工程、細(xì)胞工程等新技術(shù)來培育目標(biāo)產(chǎn)物的高產(chǎn)新品種,我想植物活性多糖研究也將大大加快發(fā)展速度。

隨著人們對(duì)自然界的不斷了解和研究手段的多樣化，具有良好療效的新穎植物多糖產(chǎn)品將會(huì)離我們的生活越來越近。

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Study Situation of Plant Polysaccharides

LUO Xinzheng1,2
(1,Fujian Cadre School of Technology Supervis, Fuzhou 350002, Fujian, China)
(2,Food Science College of Fujian Agriclture and Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, China)

The extracting and separating method of plant polysaccharides was introduced. And the physiological function of plant polysaccharides were summarized such as antiviral property, antitumor activity, regulation the level of blood sugar , antiatheroscloresis, immunoregulation, antioxidation and so on. The author believes plant polysaccharides has good prospect in application and points out the possible practical research orientation.

plant polysaccharides; extraction; separation; physiological function; application prospect

2010-04-28

駱新崢，女，福建省技術(shù)監(jiān)督干部學(xué)校職業(yè)資格科副科長，工程師，福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏專業(yè)在讀博士研究生