食品科學(xué)技術(shù)

謝明勇，聶少平

天然產(chǎn)物活性多糖結(jié)構(gòu)與功能研究進展

謝明勇，聶少平

多糖是自然界含量豐富的生物大分子之一，具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和多種功能活性。本文綜述了天然產(chǎn)物活性多糖提取、分離純化和結(jié)構(gòu)解析的技術(shù)和方法，以及多糖所具有的免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗病毒、降血糖、抗氧化等生物活性。在多糖提取過程中，一般采用醇和醚類物質(zhì)浸泡或回流提取來除去脂質(zhì)，以水、鹽溶液、稀酸或稀堿在不同條件下提取，提取液濃縮后經(jīng)透析、沉淀、干燥得到粗多糖。提取得到的多糖溶液一般含有較多雜質(zhì)，首先要除去含有的蛋白質(zhì)。最經(jīng)典的脫蛋白方法是Sevag法。多糖中也常含有一些色素，常用脫色方法有離子交換法、氧化法、金屬絡(luò)合物法和吸附法等。為進一步分離純化得到均一多糖，常用方法有分步沉淀法、季銨鹽沉底法、柱層析法、超濾法和超速離心法等。糖鏈的一級結(jié)構(gòu)解析需要解決以下問題：（1）相對分子質(zhì)量；（2）糖鏈的糖基組成，各種單糖組成的摩爾比；（3）有無糖醛酸及具體的糖醛酸類型和比例；（4）各單糖殘基的D-或L-構(gòu)型，吡喃環(huán)或呋喃環(huán)形式；（5）各個單糖殘基之間的連接順序；（6）每個糖苷鍵所取的α-或β-異頭異構(gòu)形式；（7）每個糖殘基上羥基被取代情況；（8）糖鏈和非糖部分連接情況；（9）主鏈和支鏈連接位點；（10）糖殘基可能連接硫酸酯基、乙酰基、磷酸基、甲基的類型等。多糖結(jié)構(gòu)解析需要用到很多手段，包括儀器分析法如紅外、核磁共振、質(zhì)譜等；化學(xué)方法如部分酸水解、完全酸水解、高碘酸氧化、Smith降解、甲基化反應(yīng)等；以及生物學(xué)方法如特異性糖苷酶酶切、免疫學(xué)方法等。多糖的免疫調(diào)節(jié)功能是其最重要的功能活性。多糖能通過多條途徑對免疫系統(tǒng)發(fā)揮作用，例如提高巨噬細胞吞噬能力，刺激T、B淋巴細胞和NK、LAK細胞，激活補體系統(tǒng)，促進DCs誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答啟動等。根據(jù)多糖的抗腫瘤作用可將其分為兩大類：一類是多糖通過增強機體的免疫功能間接抑制或殺死腫瘤細胞；另一類是具有細胞毒性的多糖，可以直接殺死腫瘤細胞。此外，許多多糖還被發(fā)現(xiàn)具有抗皰疹病毒及流感病毒作用。另外，多糖類化合物具有清除自由基，抑制脂質(zhì)過氧化、亞油酸氧化等抗氧化作用。天然多糖還具有降血糖作用，主要表現(xiàn)在降低肝糖原，保護胰島細胞以及調(diào)節(jié)糖代謝酶活性等方面。雖然近幾十年來多糖研究取得了很大進步，但是高效分離純化多糖的方法發(fā)展依然緩慢，其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也增加了研究難度。此外，多糖的活性研究大多停留在體外實驗階段，其在體內(nèi)的具體作用機制有待于進一步深入研究。

來源出版物：中國食品學(xué)報, 2010, 10(2): 1-11

入選年份：2014

糖譜法比較不同產(chǎn)地竹蓀多糖結(jié)構(gòu)特征

吳定濤，巨瑤君，陸靜峰，等

摘要：目的：多糖作為長裙竹蓀的主要活性物質(zhì)，其生物活性與多糖的組成糖及比例、糖苷鍵類型、分子量及分布、粒徑、溶液鏈構(gòu)象等密切相關(guān)。因此，為評價長裙竹蓀的質(zhì)量，對其多糖進行結(jié)構(gòu)及分子參數(shù)比較研究是十分必要的。本文通過比較研究不同產(chǎn)地長裙竹蓀多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征及分子參數(shù)，建立適用于長裙竹蓀多糖質(zhì)量研究的特征指紋圖譜，從而提高長裙竹蓀多糖及其產(chǎn)品質(zhì)量控制。方法：利用微波輔助水提取法，高效、快速的制備不同產(chǎn)地長裙竹蓀水溶性多糖；隨后采用高效凝膠排阻色譜法聯(lián)用多角度激光光散射和示差折光檢測器（high performance size exclusion chromatography coupled with multi angle laser light scattering and refractive index detector，HPSEC-MALLS-RID）測定長裙竹蓀多糖的重均分子量及其分布，以及長裙竹蓀多糖不同組分的相對含量；最后，采用糖譜法聯(lián)用熒光輔助凝膠電泳（Saccharide mapping based on polysaccharide analysis by carbohydrate gel electrophoresis analysis，PACE）表征長裙竹蓀多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征，以及建立長裙竹蓀多糖部分酸水解及酶水解產(chǎn)物的特征糖譜。結(jié)果：HPSECMALLS-RID分析結(jié)果表明不同產(chǎn)地長裙竹蓀多糖的HPSEC圖譜均有相似的色譜峰。色譜峰1和2基本無紫外吸收，其分子質(zhì)量及其分布也類似，色譜峰1和色譜峰2分子質(zhì)量分別為2.451×106D～4.427×106D和1.775×105D～5.979×105D，其分子質(zhì)量分散指數(shù)分別為1.32～1.53和1.12～1.25。并且不同產(chǎn)地長裙竹蓀多糖的色譜峰1和色譜峰2相對含量也相似，色譜峰1和色譜峰2分別占總含量的79.2%～85.2%和14.8%～20.8%。采用HPSEC-MALLS-RID構(gòu)建不同產(chǎn)地長裙竹蓀多糖HPSEC圖譜，并準確測定其分子量及分布，研究結(jié)果利于提高長裙竹蓀多糖的質(zhì)量控制；采用糖譜法聯(lián)用熒光輔助凝膠電泳比較研究長裙竹蓀多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征，部分酸水解和特異糖苷酶水解產(chǎn)物分別能夠反應(yīng)多糖的整體化學(xué)結(jié)構(gòu)信息和特定的糖苷鍵結(jié)構(gòu)信息。長裙竹蓀多糖的部分酸水解結(jié)果表明不同產(chǎn)地長裙竹蓀多糖的部分酸水解產(chǎn)物PACE特征圖譜基本一致，此外，采用Quantity-One軟件采集PACE特征圖譜中各條帶光密度值，構(gòu)建部分酸水解產(chǎn)物掃描圖，并用計算機輔助相似性評價系統(tǒng)計算部分酸水解產(chǎn)物掃描圖共有模式圖譜，結(jié)果：不同產(chǎn)地長裙竹蓀多糖部分酸水解產(chǎn)物與其共有模式之間的平均相關(guān)系數(shù)值為0.957±0.039（n＝6），提示不同產(chǎn)地長裙竹蓀多糖具有相似的部分酸水解特征；進一步采用六種特異性糖苷水解酶（β-1,3-葡聚糖苷酶、β-葡聚糖苷酶、α-淀粉酶、右旋糖酐酶、β-2,1-菊粉酶以及果膠酶）催化水解長裙竹蓀多糖，比較研究其化學(xué)結(jié)構(gòu)特征，結(jié)果表明6種酶均能催化水解長裙竹蓀多糖生成小分子糖類化合物，說明長裙竹蓀含有β-1,3-葡萄糖苷鍵、β-1,4-葡萄糖苷鍵、α-1,4-葡萄糖苷鍵、α-1,6-葡萄糖苷鍵、β-2,1-果糖苷鍵和α-1,4-半乳糖醛酸苷鍵等，并且不同產(chǎn)地長裙竹蓀多糖酶解產(chǎn)物的特征糖譜與其共有模式之間的平均相關(guān)系數(shù)值均大于0.95，結(jié)果進一步證實不同產(chǎn)地長裙竹蓀多糖十分相似。結(jié)論：不同產(chǎn)地長裙竹蓀多糖具有很高的相似性，其HPSEC色譜圖、分子量分布、各組份相對含量，以及部分酸水解及酶水解產(chǎn)物的PACE特征圖譜均相似。不同產(chǎn)地長裙竹蓀多糖均含有β-1,3-葡萄糖苷鍵、β-1,4-葡萄糖苷鍵、α-1,4-葡萄糖苷鍵、α-1,6-葡萄糖苷鍵、β-2,1-果糖苷鍵和α-1,4-半乳糖醛酸苷鍵等。本研究結(jié)果有利于表征竹蓀多糖的物理化學(xué)特征，以及提高長裙竹蓀多糖質(zhì)量控制。

來源出版物：食品科學(xué), 2014, 35(13): 98-102

入選年份：2014

超聲波提取蓮花粉多糖工藝

劉進杰，張玉香，馮志彬，等

摘要：目的：花粉是21世紀新型的營養(yǎng)源和保健食品?；ǚ鄱嗵蔷哂兄委熜难芗膊　⒔档湍懝檀?、甘油三酯等作用，因此對花粉多糖的研究和開發(fā)具有廣闊的前景。但是花粉具有一層厚厚外壁，結(jié)構(gòu)中的孢粉素對酸、堿、溫度、壓力、酶都很穩(wěn)定，限制其營養(yǎng)成分的吸收利用及活性成分的釋放。超聲波因具有提取效率高、能耗低、時間短、不破壞有效成分等特點，已成為廣泛關(guān)注的一種提取方式。因此，本文擬利用超聲波破壁技術(shù)，探討其對蓮花粉中多糖提取的影響。方法：以蓮花粉為原料，采用超聲波細胞破碎儀對其破壁，首先對超聲功率（300、400、500、600 W）、超聲時間（4、6、8、10、12 min）、花粉添加量（1.25、1.50、1.75、2.00 g/25 mL水）三個因素進行單因素實驗，研究不同條件下對蓮花粉粗多糖得率的影響，從而確定單因素條件。根據(jù)單因素實驗結(jié)果分析，以超聲功率（1）超聲時間、（2）花粉處理量、（3）三個因素為自變量，以蓮花粉多糖提取量為響應(yīng)值，以單因素實驗得出的各最佳條件作為中心點，利用Box-Behnken組合設(shè)計實驗方案，并采用Design Expert軟件進行數(shù)據(jù)處理，最終得出蓮花粉粗多糖最佳提取條件。結(jié)果：（1）超聲功率對蓮花粉多糖提取的影響：在超聲功率為300～600 W范圍內(nèi)，隨著超聲功率的增大，蓮花粉多糖提取量先升后降，當超聲功率為500 W時達到最大。（2）超聲時間對蓮花粉多糖提取的影響：在超聲處理4～12 min范圍內(nèi)，蓮花粉多糖提取量在超聲時間為4～6 min內(nèi)顯著上升，超聲時間為6 min時達到最大，但當超聲時間超過8 min后多糖的提取率下降趨勢趨于平緩。（3）花粉處理量對蓮花粉多糖提取的影響：當花粉處理量為1.25～2.00 g/25 mL水時，蓮花粉多糖提取量隨花粉處理量的增大而呈先上升后下降的趨勢，當花粉處理量為1.50 g/25 mL水時，多糖提取量達到最大。（4）響應(yīng)面優(yōu)化實驗：以超聲功率（1）、超聲時間（2）、花粉處理量（3）三個因素為自變量，以蓮花粉多糖提取量為響應(yīng)值，根據(jù)Box-Behnken組合設(shè)計的方案進行了17組實驗。對實驗數(shù)據(jù)進行擬合，確立了超聲波提取蓮花粉多糖工藝條件的二次回歸方程式為：蓮花粉多糖含量＝20.93－0.27A－1.79B－2.49C－0.76AB－0.31AC－0.38BC－0.50A2－2.19B2－2.30C2，方程相關(guān)系數(shù)R2＝0.8593，模型顯著，失擬項影響不顯著，說明該模型可以用于蓮花粉超聲破壁提取多糖實驗的理論預(yù)測。通過對回歸模型分析可知，因素C（花粉處理量）對實驗結(jié)果影響極顯著，B（超聲時間）、B2、C2影響顯著。超聲功率（1）和超聲時間（2）兩因素之間、超聲功率（1）和花粉處理量（3）兩因素之間的交互作用顯著，超聲時間（2）與花粉處理量（C）兩因素的交互作用不顯著。實驗結(jié)果顯示：蓮花粉超聲波破壁提取多糖的最優(yōu)工藝參數(shù)為超聲功率518.53 W、超聲時間5.60 min、處理量1.37 g/25 mL，在此優(yōu)化條件下，實際測得蓮花粉多糖提取量21.79 mg/g，與理論值21.91 mg/g接近，這表明該模型可有效預(yù)測超聲破壁提取蓮花粉多糖。結(jié)論：本文采用超聲波細胞破碎儀提取蓮花粉多糖，首先研究了超聲功率、超聲時間、蓮花粉處理量三個單因素對蓮花粉多糖提取的影響，然后利用Box-Behnken組合設(shè)計對提取工藝進行響應(yīng)面優(yōu)化，最終得出超聲波提取蓮花粉多糖的最佳工藝參數(shù)為蓮花粉處理量1.37 g/25 mL、超聲時間5.60 min、超聲功率518.53 W，多糖含量實測值為21.79 mg/g，與理論值21.91 mg/g接近，表明該模型可有效預(yù)測超聲破壁提取蓮花粉多糖。

來源出版物：食品科學(xué), 2011, 32(18): 44-48

入選年份：2015