水果多糖的開發(fā)及應(yīng)用進(jìn)展

任二芳　牛德寶　劉功德　李建強(qiáng)　彭欣怡　王麗萍

摘 要：水果多糖作為水果中重要的功能因子之一，廣泛存在于日常食用的水果當(dāng)中，具有巨大的市場開發(fā)潛力。文章詳細(xì)介紹了水果多糖的分類、結(jié)構(gòu)與分析、在醫(yī)療和食品領(lǐng)域的應(yīng)用以及水果多糖的應(yīng)用前景，從而為水果多糖的深度開發(fā)與廣泛應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：水果多糖 生物活性 開發(fā) 應(yīng)用

多糖是由10個以上的相同或不同的單糖及糖醛酸通過糖苷鍵連結(jié)在一起的天然高分子碳水化合物[1]，廣泛存在于動物、植物、微生物和藻類地衣中，是維持生命活動正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本物質(zhì)之一[2]。水果多糖作為一種功能性活性成份，雖然其活性和作用在不同的個體中表現(xiàn)的作用存在差異，但是都具有一般的生理活性 [3]。

水果多糖作為天然植物多糖中的一類，雖然都是由單糖組成，但其性質(zhì)與單糖存在很大的差異，且不具有甜味[3-4]。近年來隨著分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展和多糖的深入研究，人們逐漸認(rèn)識到水果多糖具有許多極其重要的生物功能，如抗腫瘤、抗病毒、治療艾滋病等[5-6]，由于它們具有獨(dú)特的生物活性、低毒性和安全性高等優(yōu)點(diǎn)，在食品、藥品、保健品開發(fā)方面具有廣闊的應(yīng)用前景[4-7]。事實(shí)上，水果多糖早就引起了人們的注意，先前一直處于初級研究階段；近年來隨著生物多糖研究的深入，人們逐漸從其作為結(jié)構(gòu)物質(zhì)性質(zhì)方面的初級研究逐漸轉(zhuǎn)向了水果多糖的提取分離、化學(xué)以及生物活性等方面的實(shí)際應(yīng)用研究[3]。因此，了解水果多糖的開發(fā)與應(yīng)用進(jìn)展，不僅有助于改進(jìn)和改善果品的加工工藝和品質(zhì)，而且對于水果多糖的進(jìn)一步深度開發(fā)利用具有重要的實(shí)際指導(dǎo)意義[8-9]。

1 水果多糖的結(jié)構(gòu)與分析

研究表明多糖主要有一級、二級、三級和四級結(jié)構(gòu)等四種結(jié)構(gòu)存在形式 [10]。一級結(jié)構(gòu)是指單糖的組成以及單糖的鏈接方式和鏈接順序等；二級結(jié)構(gòu)是指在一級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上以氫聚集成的不同類型聚合物；三級結(jié)構(gòu)是指在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上糖殘基中的各種官能團(tuán)之間相互作用形成的一種有序空間構(gòu)象。四級結(jié)構(gòu)是指多糖多聚鏈間相互作用而形成的聚合體[10-11]。而多糖的結(jié)構(gòu)分析通常分為初級結(jié)構(gòu)分析和高級結(jié)構(gòu)分析[10]。目前還很難對多糖進(jìn)行精確的結(jié)構(gòu)分析，究其主要原因：一是單糖的種類繁多；二是各種單糖的鏈接方式和鏈接順序的不同會導(dǎo)致多糖的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生多種結(jié)構(gòu)[10]。多糖初級結(jié)構(gòu)的分析方法主要有物理法、化學(xué)法和生物學(xué)方法[10]。物理分析法主要有質(zhì)譜、核磁共振、紫外和紅外光譜等；化學(xué)分析法包括酸水解、Smith降解和高碘酸氧化等；生物分析法主要是酶學(xué)方法[12-14]。而多糖高級結(jié)構(gòu)分析方法主要有二維核磁、原子力顯微鏡分析、圓二色譜、X射線法、電子衍射等[15-16]。

2 水果多糖的分類

按多糖的組成種類，多糖可分為均一性多糖和不均一性多糖。其中，均一性多糖是指由一種單糖縮合所形成的多糖，比如纖維素、糖原和淀粉等[9]。不均一性多糖是指由兩種或兩種以上不同單糖分子組成的多糖，如半纖維素、透明質(zhì)酸以及肽聚糖等[9]。而水果多糖幾乎都是不均一性多糖，含有多種單糖組分[9]。

按多糖來源的水果種類不同，水果多糖可以以自己的名字分類，如：葡萄多糖、蘋果多糖以及獼猴桃多糖等，研究表明，這些水果多糖具有很好的免疫調(diào)節(jié)作用，能夠很好的增強(qiáng)機(jī)體免疫力[8]。

按多糖的水溶性性質(zhì)，多糖又可分為水溶性多糖和水不溶性多糖，例如，果膠類多糖就是可溶性多糖的一種，作為水果中最重要的一類活性多糖，其分子量和化學(xué)結(jié)構(gòu)在不同的植物組織中各有所不同，所以果膠多糖也是植物細(xì)胞壁多糖家族中最為復(fù)雜的一員 [3]。

3 水果多糖的開發(fā)與應(yīng)用進(jìn)展

近年來，隨著人們對多糖的生物活性和化學(xué)結(jié)構(gòu)不斷深入研究，越來越多的生物活性多糖被人們發(fā)掘[10]，展現(xiàn)出較好的應(yīng)用前景。

3.1 水果多糖在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1.1 抗腫瘤作用

水果多糖的抗腫瘤作用主要表現(xiàn)在其不僅可以間接抑制或殺死腫瘤細(xì)胞，某些具有細(xì)胞毒性的水果多糖還可以直接殺死腫瘤細(xì)胞?？鼓[瘤作用一般是通過多糖的免疫調(diào)節(jié)作用激活特定的免疫細(xì)胞，從而誘導(dǎo)多種細(xì)胞因子以及受體基因的表達(dá)，來增強(qiáng)機(jī)體的抗腫瘤免疫功能。劉曉連[17]等人用6種長棗多糖對人肝癌細(xì)胞、人鼻咽癌細(xì)胞以及人胃癌細(xì)胞的增殖抑制率進(jìn)行了測定和比較分析。結(jié)果表明，制得的6種長棗多糖均為單一組分多糖，當(dāng)濃度為400 mg/L時，LJU-3對3 種腫瘤細(xì)胞的抑制率分別為61.29 % 、68.77 % 、72.16 %，均高于其他多糖，且高于50 %，說明它對3種腫瘤細(xì)胞的抑制作用為中度敏感或高敏感[17]。江巖[18]的研究表明杏多糖粗提物可不同程度的殺傷實(shí)驗(yàn)的五株腫瘤細(xì)胞，并且對除細(xì)胞以外的其他四株細(xì)胞的蛋白合成有抑制作用。

3.1.2 免疫調(diào)節(jié)作用

水果多糖是一種良好的免疫調(diào)節(jié)劑，能很好的提高機(jī)體抗腫瘤免疫力[2]。易陽等人[19]的研究表明新鮮果肉多糖和干制果肉多糖均能顯著刺激ConA 誘導(dǎo)的脾淋巴細(xì)胞增殖和巨噬細(xì)胞NO生成（P<0.05），但對LPS 誘導(dǎo)的脾淋巴細(xì)胞增殖刺激作用較弱，而且龍眼果肉的干制處理可能通過改變水溶性多糖的理化特征而增強(qiáng)其體外免疫調(diào)節(jié)活性。劉成榮[20]的研究也表明枇杷多糖可以提高草金魚的免疫功能。

3.1.3 抗氧化作用

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為，抗氧化劑和自由基清除劑在人類健康方面具有重要的作用，能有效延緩人體衰老和預(yù)防心腦血管疾病、癌癥、免疫系統(tǒng)低下、過敏等多種疾病的發(fā)生[21]。潘瑩和許經(jīng)偉把冬棗多糖經(jīng)DEAE-52分離和Sephadex G-100純化得到2個組分DPA和DPB，研究表明DPA和DPB均具有一定的抗氧化活性，且其抗氧化活性隨著冬棗多糖質(zhì)量濃度的增加而增強(qiáng)，在質(zhì)量濃度8 mg/mL時，對羥自由基清除率分別為28.52 %、78.79 %；在質(zhì)量濃度為0.4 mg/mL時，對DPPH自由基清除率分別為9.97 %、24.54 %[22]。

3.1.4 抗病毒作用

研究表明，多糖的抗病毒作用主要是表現(xiàn)在通過其免疫調(diào)節(jié)作用來增強(qiáng)宿主的免疫能力，預(yù)防病毒感染，有些多糖也可以直接殺死病毒[21]。陳玉香[23]等人從沙棘果提取沙棘油所剩殘渣中提取分離有抗病毒活性的多糖Hn進(jìn)行抗病毒試驗(yàn)，結(jié)果表明沙棘果多糖Hn不僅對柯薩奇病毒B3有明顯的抑制作用，而且可以預(yù)防病毒對正常細(xì)胞侵染。另外，劉濤[24]等人用HepG 2.2.15 細(xì)胞株為模型，研究了瑣瑣葡萄多糖抗乙肝病毒的作用，結(jié)果顯示瑣瑣葡萄多糖對HepG 2.2.15 細(xì)胞分泌HBV DNA 的抑制作用隨多糖濃度的增大而逐漸增強(qiáng)，在100 mg/L時對HBV DNA的抑制率達(dá)59.33 %，說明瑣瑣葡萄多糖在體外具有一定的抗HBV生物學(xué)活性。

3.1.5 抑菌作用

曾紅亮等人[25]對金柑多糖的抑菌效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)金柑多糖抑制金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌和假單胞桿菌等菌的最小抑菌濃度分別為3.13，50.00， 12.50，12.50，12.50 mg/L；所得多糖能較好的抑制金黃色葡萄球菌。吳敬等人[26]的研究也表明海紅果粗多糖對蠟樣芽孢桿菌 GMCC1.1686、單核細(xì)胞增生李斯特氏菌以及沙門氏菌均有抑制作用，其中對沙門氏菌、 單核細(xì)胞增生李斯特氏菌最小抑菌質(zhì)量濃度均為25 mg/mL，對蠟樣芽孢桿菌CGMCC1.1686 的最小抑菌質(zhì)量濃度為50 mg/mL。實(shí)驗(yàn)證明，水果多糖表現(xiàn)出較好的抑菌效果。

3.1.6 降血糖作用

糖尿病是一組以高血糖為特征的代謝性疾病，而持久的高血糖會導(dǎo)致各種組織慢性損害或功能障礙[21]。糖尿病是一種常見病和多發(fā)病，科研人員為尋找治療糖尿病的活性物質(zhì)，著重從化學(xué)合成藥物開始向從無毒無公害的天然物質(zhì)中去篩選藥物的方向轉(zhuǎn)移，這已成為醫(yī)藥開發(fā)領(lǐng)域的一個趨勢[21]。伍曾利和陳厚宇[27] 用自提取的香蕉多糖以100 mg/kg的劑量對小鼠進(jìn)行連續(xù)10 d的灌胃給藥，結(jié)果表明香蕉多糖能明顯降低四氧嘧啶性糖尿病小鼠的血糖值，其效果不僅比對照藥物格列本脲片的效果還明顯，而且香蕉多糖對正常小鼠的血糖值沒有影響。劉延吉等人[28]的研究也證明糖尿病小鼠灌胃軟棗獼猴桃多糖顯著降低空腹血糖、提高糖耐量、增加肝糖原，降低血脂水平。

3.1.7 抗衰老作用

水果多糖具有抗衰老作用，楊聯(lián)河[29]通過桑堪多糖抗衰老作用實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明?？岸嗵强刹煌潭鹊纳咝∈蠹t細(xì)胞SOD、CAT和小鼠全血GSH-Px的活力，降低小鼠血漿、肝勻漿和腦勻漿LOP水平，具有抗衰老作用。周鵬[30] 以美國野生型黑腹果蠅為抗衰老試驗(yàn)對象進(jìn)行葡萄多糖的抗衰老實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明葡萄多糖能延長果蠅的壽命，分別延長雄、雌果蠅半數(shù)死亡期為23.41 %、24.62 %，分別延長雄、雌果蠅的平均壽命為18.69 %、21.23 %，分別延長雄、雌果蠅的最高壽命為33.21 %、32.62 %，雄、雌果蠅脂褐素含量分別降低為0.81、0.78 μg/g[30]。

3.1.8 其他作用

水果多糖具有廣泛的生物活性功能，除上述作用外，水果多糖還可以促進(jìn)表皮細(xì)胞增殖、抗缺氧、抗疲勞、抗應(yīng)激、抗感染以及清除活性氧自由基等作用[21]。

3.2 水果多糖在食品領(lǐng)域的應(yīng)用

3.2.1 作為食品添加劑

唐小俊等人[31-32] 以18 %荔枝粗多糖為配方原料，以50 %乙醇水溶液為濕潤劑在65 ℃下研制成荔枝多糖咀嚼片；以比例1：4：0.04的荔枝粗多糖：可溶性淀粉：甜蜜素配成荔枝多糖沖劑。

3.2.2 作為酶抑制劑

張鐘等人[33]對荔枝果肉水溶性多糖對α-葡萄糖苷酶的活性影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明荔枝果肉水溶性多糖對α-葡萄糖苷酶具有明顯抑制作用，且其抑制效果是阿卡波糖的1.25倍；荔枝果肉水溶性多糖對α-葡萄糖苷酶抑制的最佳作用條件為溫度30 ℃、pH 6.8、時間25 min、抑制劑質(zhì)量濃度80 mg/mL。

3.2.3 其他應(yīng)用

水果多糖具有廣泛的生物活性功能，一定劑量時可以治療人體疾病，而少劑量時又可以健身防病，是增強(qiáng)人體機(jī)能的健康佳品。因此，水果多糖不僅可以作為藥物進(jìn)行研究，還可以作為保健食品進(jìn)行開發(fā)，比如保健飲料、口服液，或含片等，這就使得更多的研究人員開始把水果多糖從藥品研究向食品開發(fā)轉(zhuǎn)化，從疾病治療向食品保健的方向發(fā)展[21，34-35]。

4 展望

我國水果資源豐富，品類繁多，隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對水果多糖的研究會越來越全面和深入，不斷將會有新型水果多糖被發(fā)現(xiàn)，而由于水果多糖具有獨(dú)特的生理功能，在抗腫瘤、抗病毒以及治療艾滋病等臨床應(yīng)用方面將會顯示出越來越廣闊的應(yīng)用前景。另外，隨著水果多糖研究深度和廣度的不斷發(fā)展，水果多糖也不會僅被局限應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，更多的水果多糖也將會被進(jìn)一步開發(fā)利用在其他領(lǐng)域，造福于人類的健康事業(yè)。

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