植物及食用菌多糖的提取、分離純化及結(jié)構(gòu)分析

白海娜

（吉林化工學院生物與食品工程學院，吉林吉林 132022）

多糖又稱聚糖，是由分子質(zhì)量從中等到高分子的聚合物，不同聚糖中單糖的同一性、鏈的長度、連接單糖的鍵類型以及鏈的分支程度等方面不同。植物及食用菌多糖的結(jié)構(gòu)特征以及生物活性等研究已成為食品和制藥的熱門研究。與蛋白質(zhì)的研究相比，多糖各方面研究還比較落后。本文主要對植物及食用菌多糖的提取、分離純化及結(jié)構(gòu)分析進行闡述。

1 多糖的提取

1.1 酶解提取

該方法是由于酶具有專一性的特征，所以根據(jù)酶解反應將植物細胞壁分解成小分子物質(zhì)，該小分子物質(zhì)容易溶于提取溶劑，使植物細胞壁被破壞，從而使植物細胞中的有效成分溶出。此方法的優(yōu)點是不僅能使植物細胞壁中的有效成分發(fā)生降解，使其更容易被提取出來，從而達到使提取率提高或溶劑用量減少的目的；而且還可以對植物藥中的部分雜質(zhì)進行選擇性降解，使多糖的提取分離更加容易，同時除了所需的有效成分之外其他的成分還可以收集利用[1]。盡管該方法在多糖的提取率方面得到了提高，但是在操作過程中溫度和pH的變化會嚴重影響所用酶的活性，且提取的成本相對較高。

1.2 微波提取

微波提取多糖的方法又被稱為微波萃取技術(shù)，該方法是通過微波輻射，使高頻電磁波快速穿透被萃取的物質(zhì)。因為植物細胞在微波輻射能的作用下吸收了微波能，使植物細胞的內(nèi)部溫度升高，從而導致了組織內(nèi)部的壓力變大，細胞發(fā)生破裂，需要被提取的成分在能量的作用下從內(nèi)部溶出。該方法在提取多糖時的優(yōu)勢是操作簡單、溶劑的使用量消耗少、在操作過程中不會造成污染、多糖提取率高等。

1.3 熱回流提取法

該方法是在多糖提取方法中最為傳統(tǒng)、也是一種操作簡單的方法，此方法是根據(jù)相似相溶的原理來提取多糖，提取溶劑一般是選擇用熱水、酸、堿；但是該方法由于在提取過程中溫度高、時間長、能量消耗高，容易引起多糖結(jié)構(gòu)以及生物活性發(fā)生變化，因此若利用此方法提取多糖，會限制天然多糖產(chǎn)業(yè)在市場上的發(fā)展。

1.4 超聲輔助提取

該方法的提取原理是由超聲波的高頻振動引起多糖樣品內(nèi)部分子的高速運動，導致植物細胞壁發(fā)生破裂，從而使植物細胞內(nèi)的有效物質(zhì)溶解、釋放，達到與提取溶劑的充分接觸的目的。該方法的優(yōu)點是能使有效成分的提取率得到提高；使多糖原料的利用率得到了提高；提取所消耗的時間短、能量消耗低[2]。但是經(jīng)過超聲處理，多糖高級結(jié)構(gòu)受到破壞，降低了多糖分子的分子量，從而造成了多糖的物理屬性（黏度、溶解度等）發(fā)生改變，嚴重影響多糖的生物活性。

2 多糖的分離純化

2.1 多糖除蛋白

2.1.1 三氯乙酸法

該方法的原理是使樣品中的蛋白質(zhì)沉淀，然后通過過濾除去即可。操作的具體方法是在相同體積的多糖提取液中加入一定量的三氯乙酸法，混勻后，離心除去沉淀的蛋白，收集上清液。該方法的反應條件較溫和，在除去蛋白質(zhì)的過程中能使多糖的生物活性不發(fā)生改變，但是蛋白質(zhì)的去除率和其他方法相比不高。

2.1.2 Sevage法

將正丁醇和氯仿按一定比例混合，并加入到多糖提取物中以去除蛋白質(zhì)，并按一定比例將樣品溶液和Sevage試劑反復搖勻并離心。該方法的反應條件也較溫和，去除蛋白質(zhì)后，多糖的結(jié)構(gòu)沒有變化，但需要重復幾次才能達到去除蛋白質(zhì)的效果[3]。

2.2 多糖脫色

2.2.1 過氧化氫脫色法

過氧化氫電解可得到具有強氧化性的過氧根，而多糖與過氧化氫接觸時，多糖中的色素會被其所氧化，從而達到多糖脫色的目的。與其他脫色方法相比較，利用過氧化氫脫色法進行多糖脫色處理時，多糖的脫色率和保留率效果好。

2.2.2 離子交換法

由于色素能夠與陰離子發(fā)生交換反應，從而達到使多糖脫色的目的。該方法的優(yōu)點是多糖的脫色率高；缺點是被污染的樹脂無法再次利用，成本較高[4]。

2.3 分級沉淀法

該方法的原理是在多糖溶液中加入極性比水小的有機溶劑，使待純化的多糖沉淀；使用分級沉淀法對多糖進行分級沉淀時，需要把有機溶劑配制成不同溶度的溶液，才可以分離得到多個組分。

2.4 凝膠柱層析法

該方法通常又被叫做凝膠排阻層析法，其使用的介質(zhì)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為多孔網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，具有根據(jù)分子大小篩選分子的作用；多糖的各組分由于分子質(zhì)量的大小和形狀的差別，在凝膠層析柱中小分子的移動速度慢而大分子移動速度快，根據(jù)流動速度的快慢從而達到多糖不同組分的分離，使多糖得到純化。

3 多糖的結(jié)構(gòu)分析

3.1 多糖的純度及分子量測定

多糖純度分析的方法有超離心法、高壓電泳法、凝膠柱層析、旋光測定法和高壓液相法等。多糖分子量的測定方法有高效液相色譜法、粘度法、滲透壓法、蒸汽壓法；由于多糖的相對分子質(zhì)量只代表相似鏈長的平均分布，多糖的微觀不均一性，采用不同的方法測定同一多糖樣品的相對分子質(zhì)量，其結(jié)果往往存在一定的差異。

3.2 多糖的化學分析法

3.2.1 甲基化反應

該化學反應是多糖中的羥基發(fā)生甲基化反應，從而達到讓多糖中的羥基全都變成甲醚，多糖中的糖苷鍵發(fā)生水解反應，獲得了被部分甲基化的單糖，在此過程中，一般將完全甲基化組成多糖的單糖稱為末端的糖，多糖中的游離羥基的位置可以被用來判斷每一個單糖的連接位點；經(jīng)過甲基化的多糖使用氣質(zhì)聯(lián)用色譜分析儀器進一步分析，即可推斷出多糖中每一種單糖的數(shù)目以及連接方式[5]。

3.2.2 Smith降解法

該方法具有專一性，只能氧化一種或一類糖苷鍵，Smith降解法所用的試劑可以將經(jīng)過高碘酸試劑所氧化的產(chǎn)物還原，該方法在稀酸溶液中專一地使多糖醇發(fā)生降解，一些沒有被高碘酸試劑氧化的糖殘基依舊以糖苷鍵的方式連接在糖鏈上。具體操作是利用硼氫化合物與被氧化的產(chǎn)物反應生成性質(zhì)不活潑的多羥基化合物，然后在稀酸性條件下處理后，使用高效液相色譜法或氣相色譜法判斷經(jīng)水解后生成的物質(zhì)，根據(jù)降解產(chǎn)物的性質(zhì)能夠推出多糖中每一種單糖的連接方式和分支度等結(jié)構(gòu)[6]。

3.2.3 高碘酸氧化

高碘酸試劑具有很強的氧化性，且能夠選擇性地氧化多糖分子中的連二羥基或者連三羥基的碳碳單鍵，并使其發(fā)生斷裂，氧化斷裂生成多糖醛或者酸；由于該反應是定量反應，所以可以從高碘酸的消耗用量推出糖苷鍵的位置信息。高碘酸氧化方法通常與Smith降解法一起使用，可以準確地推斷出多糖中的糖苷鍵構(gòu)造、聚合度以及分枝數(shù)等。

4 結(jié)語

目前，多糖的提取效率低，測定多糖結(jié)構(gòu)的方法沒有達到微量化和標準化，多糖化學結(jié)構(gòu)尚不清楚。因此，需要改善多糖的提取、分離純化工藝，找出有效的多糖結(jié)構(gòu)測定方法，為多糖進行分子修飾、構(gòu)效關(guān)系的研究提供可靠的理論依據(jù)。