山藥多糖結(jié)構(gòu)、生物活性及其機(jī)制研究進(jìn)展

梁 杉，王 琨，劉佩瑤，何曉桐，鄒澤斌，黎 攀，杜 冰

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東 廣州 510642）

山藥（Dioscorea oppositaThunb.）又名薯蕷、土薯、山薯等，是薯蕷科（Dioscoreaceae）草本植物的地下塊莖，主要分布于非洲、美洲和亞洲的熱帶和亞熱帶地區(qū)，山藥在我國(guó)栽培歷史悠久，其原產(chǎn)地是河南焦作，現(xiàn)在華北、華中、山東、江蘇、福建、云南等地均有廣泛分布[1]。山藥是一種藥食同源植物，含有蛋白質(zhì)、脂肪、維生素等多種營(yíng)養(yǎng)成分，同時(shí)還含有多糖、尿囊素、皂苷等多種活性成分[2]，其中多糖是其主要的活性成分。

山藥多糖因其復(fù)雜的組成和結(jié)構(gòu)，具有多種功效作用，是近年來的研究熱點(diǎn)。山藥多糖主要由葡萄糖（glucose，Glu）、甘露糖（mannose，Man）、半乳糖（galactose，Gal）等單糖組成，具有抗氧化[3]、降血脂[4]、抗腫瘤[5]、抗衰老[6]、調(diào)節(jié)免疫活性[7]等多種生物學(xué)功效。山藥多糖的生物活性與其結(jié)構(gòu)特征息息相關(guān)，因此本文主要從山藥多糖的結(jié)構(gòu)、活性機(jī)制及結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系進(jìn)行綜述，旨在為研究山藥多糖的結(jié)構(gòu)特征及生物活性提供理論依據(jù)。

1 山藥多糖結(jié)構(gòu)

1.1 單糖組成

山藥多糖主要是由7種單糖和2種糖醛酸組成，其中單糖分別是Glu、Man、鼠李糖（rhamnose，Rha）、Gal、木糖（xylose，Xyl）、核糖（ribose，Rib）和阿拉伯糖（arabinose，Ara），在樣品中含量較高的是Gal、Glu、Rha和Ara，糖醛酸只有半乳糖醛酸（galacturonic acid，GalA）和葡萄糖醛酸（glucuronic acid，GluA）兩種（表1），山藥多糖的單糖組成和含量受產(chǎn)地、品種、純化方法、洗脫液、生長(zhǎng)環(huán)境等多種因素的影響。

不同產(chǎn)地的山藥，其單糖組成和含量存在差異。河南和廣東產(chǎn)的山藥中普遍Glu含量高，浙江和河北產(chǎn)的山藥中單糖種類少[8-10]；而同一產(chǎn)地的不同品種山藥，其單糖含量有一定區(qū)別，如種植于河南的4種山藥，懷山藥和白玉山藥中Glu含量較高，懷山藥中Gal含量較高，鐵棍山藥中Man含量較高[11-14]。

不同純化方法純化出的多糖中單糖組成存在差異。目前用于分離純化山藥多糖的方法主要有DEAE纖維柱層析法、葡聚糖凝膠柱層析法及膜分離法3種，其中使用DEAE纖維柱層析法純化得到的3個(gè)山藥多糖組分（多糖I、多糖II、多糖III）中，多糖II糖醛酸含量高；超濾膜包法純化得到的3個(gè)HSY組分（HSY-I、HSY-II、HSY-III）中，組分II中Glu含量較高，組分III中Gal含量較高，組分I中僅含有Gal和GluA；而高速逆流色譜法（high-speed countercurrent chromatography，HSCCC）和Sephadex凝膠柱層析法純化后的山藥多糖僅由Glu和Gal組成[15-16,19]。

表1 山藥多糖的單糖和糖醛酸組成Table 1 Monosaccharide and uronic acid compositions of yam polysaccharides

山藥多糖中單糖組成會(huì)受到洗脫液的影響。山藥多糖經(jīng)過DEAE纖維柱層析時(shí)，蒸餾水洗脫出的為中性多糖，NaCl洗脫出的為酸性多糖[20]。目前山藥多糖主要包括中性多糖和酸性多糖兩種，其中中性多糖主要由Glu、Gal、Man、Ara、果糖（fructose，F(xiàn)ru）5種單糖組成，酸性多糖主要包括Glu、Man、Gal、Xyl、Ara、阿卓糖、GalA 7種單糖[21-24]。

不同生長(zhǎng)環(huán)境的山藥中單糖組成和含量受土壤類別、土壤pH值等因素的影響。如砂土栽培的山藥中Glu含量較高且單糖含量最高的是Glu、GalA和Gal，而黃土栽培的山藥中含量最高的是Gal、Man和Ara[8]。對(duì)于種植于砂土的山藥，由于連作土壤中pH值降低，引起土壤養(yǎng)分元素發(fā)生變化，使得連作砂土種植的山藥中Gal相對(duì)含量由7.03%升高至26.19%[8,25]。此外化學(xué)修飾也會(huì)影響山藥多糖的單糖組成。硫酸化修飾后，多糖中Rha、巖藻糖、GluA的含量降低，而Gal和GalA的含量增加[12,26]。

1.2 分子質(zhì)量

目前提取山藥多糖的方法有熱水提取法、酶法、超聲波輔助提取法等。多糖類物質(zhì)由于其分子中含有大量極性基團(tuán)，因而對(duì)水分子具有較大的親和力，一些分子質(zhì)量較小、分支程度較低的多糖在水中有一定溶解度，并且溫度越高，其溶解性能越好[27]；傳統(tǒng)的熱水提取法成本低、操作簡(jiǎn)單，是提取植物多糖最常用的方法[28]。分子質(zhì)量較大的多糖，疏水性強(qiáng)，溶解度差，就需要采用酸、堿、有機(jī)溶劑或酶法、超聲波等輔助方法來將植物細(xì)胞壁降解成易溶于提取溶劑的小分子物質(zhì)，或是機(jī)械性地破壞植物細(xì)胞壁，加快細(xì)胞質(zhì)中成分的傳遞，從而加速植物細(xì)胞中有效成分的溶出[29-31]，因此不同分子質(zhì)量大小的山藥多糖應(yīng)選用不同的多糖提取方法[29,32]。Zhao Chengcheng等[33]分別采用熱水、溫水、冷水、超聲輔助來提取山藥多糖，其中熱水提取出的多糖分子質(zhì)量最低，其他3種方法提取的多糖分子質(zhì)量相差不明顯，可能是熱水提取過程中隨著溫度的升高，多糖發(fā)生熱降解，分子質(zhì)量減小[34]。

目前用于測(cè)定山藥多糖分子質(zhì)量的方法主要是高效凝膠滲透色譜法（high-performance gel permeation chromatography，HPGPC）和高效液相色譜法（highperformance liquid chromatography，HPLC）（表2）。HPGPC是將分子質(zhì)量大小不同的聚合物按其由大到小的順序依次洗脫，當(dāng)聚合物分子質(zhì)量大于填料孔徑時(shí)，不能被洗脫出，因此用于測(cè)定分子質(zhì)量在一定范圍內(nèi)的聚合物，此外這種方法會(huì)因聚合物分子中某些陰離子基團(tuán)與凝膠色譜柱表面殘留的陰離子基團(tuán)相互排斥而導(dǎo)致測(cè)出的分子質(zhì)量偏大[37-38]；HPLC是根據(jù)固定相對(duì)組分的吸附力大小不同而將不同的組分分離，適用于分子質(zhì)量大、分子質(zhì)量范圍廣的化合物分析[39]。從表2可看出，山藥多糖的分子質(zhì)量在1～370 ku范圍內(nèi)，其中HPGPC測(cè)得的分子質(zhì)量為1～50 ku，HPLC測(cè)得的分子質(zhì)量為9～370 ku，此外陳運(yùn)中等[24]采用多角度激光光散射檢測(cè)器和示差折光檢測(cè)器與凝膠滲透色譜聯(lián)用測(cè)出山藥多糖的分子質(zhì)量為34.78～65.09 ku。分子質(zhì)量大小還與多糖種類有關(guān)，多糖提取方法和分子質(zhì)量測(cè)定方法相同時(shí)，酸性多糖的分子質(zhì)量大于中性多糖的分子質(zhì)量[24,40]。

表2 提取和測(cè)定方法對(duì)山藥多糖分子質(zhì)量的影響Table 2 Effects of extraction and detection methods on molecular mass of yam polysaccharides

山藥多糖分子質(zhì)量還受化學(xué)修飾和分離純化方法的影響。硫酸酯化修飾后，強(qiáng)烈的反應(yīng)條件使山藥多糖降解，從而使其硫酸化多糖衍生物的分子質(zhì)量由原來的66.00～68.32 ku降低到9～18 ku[11-12]。不同的純化方法可以有效分離分子質(zhì)量片段不同的山藥多糖，同時(shí)在分離純化過程中，由于多糖降解，糖鏈斷裂，導(dǎo)致大分子多糖變成小分子多糖而被透析除去，因此，采用梯度醇沉法分離的山藥多糖，其分子質(zhì)量隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大而減?。煌瑯又鶎游龇兓纳剿幎嗵?，其分子質(zhì)量隨NaCl洗脫液濃度的升高也減小[16,20,24]。

1.3 糖鏈結(jié)構(gòu)

山藥多糖糖鏈的結(jié)構(gòu)包括碳鏈構(gòu)型、糖苷鍵類型、糖鏈有無分支、分支的位置等（表3），山藥多糖的主鏈主要由Glc、Man、Gal組成，其中Glc最常見，Man和Gal常在支鏈末端，側(cè)鏈通過O-2、O-3、O-6與主鏈連接，碳鏈有α和β兩種構(gòu)型。不同組分的山藥多糖中，糖苷鍵的類型、糖苷構(gòu)型有所差異，如懷山CYS中，組分1（CYS-1）的碳鏈有2種α構(gòu)型和4種β構(gòu)型，其中主鏈由1→2和1→4兩種糖苷鍵連接，而組分2（CYS-2）的碳鏈有2種α構(gòu)型和3種β構(gòu)型，主鏈主要是由1→2、1→4和1→6 3種糖苷鍵連接[14]。

表3 山藥多糖的糖苷及糖鏈Table 3 Glycosides and sugar chains of yam polysaccharides

2 山藥多糖的活性及機(jī)制

山藥多糖具有抗氧化[3]、降血脂[4]、抗腫瘤[5]、抗衰老[6]和免疫調(diào)節(jié)[7]等多種生物學(xué)活性，廣泛應(yīng)用于功能性食品、藥品等行業(yè)?，F(xiàn)階段，有關(guān)山藥多糖的體外評(píng)價(jià)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)不斷被報(bào)道，對(duì)其機(jī)制的研究也逐漸深入，明確其具體的活性機(jī)制對(duì)山藥多糖的精深加工及應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

2.1 抗氧化、抗衰老活性

氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)脂類、蛋白質(zhì)、DNA、脂質(zhì)膜的損壞，從而引起機(jī)體衰老。研究表明，山藥多糖具有很強(qiáng)的還原力，具有抗氧化和抗衰老的功效[6]。山藥多糖主要通過清除自由基來發(fā)揮其體外抗氧化的作用，同時(shí)又通過激活各種抗氧化酶、調(diào)控抗衰老基因klotho的表達(dá)、調(diào)控p53/p12信號(hào)通路而起到抗衰老的作用。

山藥多糖通過清除羥自由基、超氧陰離子自由基、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-dipheny1-2-picrythydrazyl，DPPH）自由基來提高其體外抗氧化活性[30]，且其清除能力可達(dá)到VC的清除水平[3]。其中清除自由基的機(jī)理可能是山藥多糖中的羥基可以提供氫，與羥自由基結(jié)合，促進(jìn)羥自由基的清除；另外多糖中可能存在親電基團(tuán)，如醛或酮，會(huì)釋放出氫原子，清除超氧陰離子自由基；而對(duì)DPPH自由基的清除可能是與山藥多糖中單糖組成、糖苷鍵及構(gòu)型有關(guān)[46-49]。

山藥多糖可通過上調(diào)相關(guān)抗氧化基因超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和過氧化氫酶（catalase，CAT）的mRNA表達(dá)水平，使機(jī)體內(nèi)各種氧化酶如SOD、CAT和谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）的活力顯著提高，脂質(zhì)過氧化物如丙二醛（malondialdehyde，MDA）、總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglyceride，TG）的水平顯著降低，從而降低胞內(nèi)自由基的數(shù)量，提高機(jī)體抗氧化應(yīng)激的能力，減少氧化損傷，延緩衰老[50-52]。

山藥多糖可上調(diào)肝和腎臟中抗衰老klotho基因的表達(dá)來延緩小鼠衰老[6]，klotho蛋白通過與細(xì)胞膜表面特定受體結(jié)合而啟動(dòng)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，該信號(hào)傳遞可以抑制特定的靶酶磷酸肌醇-3激酶/蛋白激酶B（phosphatidyinositol 3-kinase/protein kinase B，PI3K/Akt）的磷酸化過程，而導(dǎo)致Akt的去磷酸化，去磷酸化后的Akt抑制了叉頭轉(zhuǎn)錄因子FOXO家族（FOXO1、FOXO3a、FOXO4等）的磷酸化，進(jìn)而直接調(diào)控并促進(jìn)錳超氧化物歧化酶（MnSOD）的表達(dá)，從而清除細(xì)胞內(nèi)活性氧類物質(zhì)，減輕氧化應(yīng)激，延緩機(jī)體衰老[6,52]。

p53/p12信號(hào)通路在氧化應(yīng)激引發(fā)細(xì)胞衰老的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用，其中p53蛋白和p12蛋白是細(xì)胞衰老調(diào)控通路中的關(guān)鍵蛋白，當(dāng)氧化應(yīng)激發(fā)生時(shí)，p53蛋白活化，表達(dá)水平升高，進(jìn)而激活p21蛋白，使其表達(dá)量顯著上升，引起衰老的發(fā)生[53]。對(duì)D-半乳糖誘導(dǎo)的衰老大鼠灌胃山藥多糖后，大鼠中衰老基因p16、p21的表達(dá)水平降低，免疫印跡檢測(cè)結(jié)果表明，山藥多糖可顯著下調(diào)大鼠肝腦中p53、p21蛋白的表達(dá)，從而下調(diào)衰老基因的表達(dá)水平[54]，因此推斷山藥多糖發(fā)揮抗氧化與抗衰老主要的機(jī)制如圖1所示。

圖1 山藥多糖的抗氧化與抗衰老機(jī)制Fig. 1 Antioxidant and anti-aging mechanisms of yam polysaccharides

2.2 免疫調(diào)節(jié)活性

免疫調(diào)節(jié)活性被認(rèn)為是改善老年人和癌癥患者身體防御機(jī)制的重要能力[55]。大量研究表明，山藥多糖具有免疫調(diào)節(jié)的功效[56-57]。Li Cheng等[43]研究得出，含有N-聚糖的山藥糖蛋白（30CYGP）和去糖基化的山藥糖蛋白（De-30CYGP）都具有免疫調(diào)節(jié)作用，其中兩種糖蛋白發(fā)揮免疫作用的機(jī)制可能是山藥糖蛋白激活了巨噬細(xì)胞，促進(jìn)了一氧化氮（NO）的釋放而發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用，這與Chen Weixia等[58]的研究結(jié)果相似；而Huang Rong等[17]研究發(fā)現(xiàn)，山藥非淀粉多糖（CYP）及多糖硫酸化衍生物（SCYP）均能減輕環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的免疫抑制小鼠的免疫損傷，而SCYP在一定程度上表現(xiàn)出更為明顯的作用，其機(jī)制可能是CYP和SCYP通過刺激脾淋巴細(xì)胞增殖，觸發(fā)T細(xì)胞表面標(biāo)志物（CD3+、CD4+、CD8+）的表達(dá)，同時(shí)使免疫損傷小鼠中CD4+/CD8+恢復(fù)，從而活化T細(xì)胞，釋放大量腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）α和白細(xì)胞介素（interleukin，IL）1β，并刺激了血清中抗體免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）G和IgM的產(chǎn)生，激活免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)免疫調(diào)節(jié)功能。

此外山藥多糖還可調(diào)控核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB）信號(hào)通路激活其免疫調(diào)節(jié)活性，NF-κB是一種轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)與免疫和炎癥反應(yīng)相關(guān)的各種基因。在未受刺激細(xì)胞的胞質(zhì)中，NF-κB與NF-κB抑制蛋白（inhibitory protein of NF-κB，IκB）結(jié)合，成為一種非活性復(fù)合物形式。當(dāng)細(xì)胞受到刺激時(shí)，IκB激酶（IκB kinase，IKK）復(fù)合物被激活。IKK家族催化IκB-α磷酸化并與NF-κB解離，IκB-α降解并誘導(dǎo)NF-κB的核異位，將NF-κB轉(zhuǎn)化為活化形式[59]。Li Min等[23]研究表明，山藥非淀粉多糖可通過激活NF-κB信號(hào)通路，從而激活RAW264.7巨噬細(xì)胞，釋放大量NO，促進(jìn)IL-6和TNF-α的表達(dá)，最終發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)功效。山藥多糖發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用主要的機(jī)制如圖2所示。

圖2 山藥多糖的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制Fig. 2 Immunoregulatory mechanism of yam polysaccharides

2.3 降血糖、降血脂活性

山藥多糖具有降血糖、降血脂、治療糖尿病的功效[60]。山藥多糖可降低2型糖尿病大鼠體內(nèi)與糖代謝相關(guān)酶活力，如己糖激酶（hexokinase，HK）、琥珀酸脫氫酶（succinate dehydrogenase，SDH）及蘋果酸脫氫酶（malate dehydrogenase，MDH）、α-葡萄糖苷酶的活力，來降低其血糖水平[18,61]；此外山藥多糖也能夠通過降低大鼠體內(nèi)的TC、TG和低密度脂蛋白膽固醇（low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C）的含量，改善胰島素抵抗降低糖尿病小鼠的血糖、血脂水平[62-67]，杜妍妍等[68]研究發(fā)現(xiàn)，低、中、高劑量的山藥多糖均能顯著降低小鼠的空腹血糖濃度和血清胰島素指標(biāo)水平，并能在一定程度上改善胰島素抵抗指數(shù)，較好地發(fā)揮其降糖、降脂功效；王淑靜[61]的研究也得出類似的結(jié)論。山藥多糖改善胰島素抵抗的機(jī)制復(fù)雜，Lee等[69]在研究CYP是否會(huì)對(duì)胰島素抵抗有影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，CYP在抑制由TNF-α或活性氧誘導(dǎo)的胰島素抵抗中發(fā)揮了重要作用，推測(cè)可能的潛在機(jī)制是山藥多糖抑制了胰島素受體底物蛋白的酪氨酸磷酸化，使胰島素受體（insulin receptor，IR）和磷酸化Akt（phospho-Akt，p-Akt）水平增加，從而增大了胰島素信號(hào)通路中Akt的活性，抑制了小鼠體內(nèi)Glu濃度的升高，并降低血脂水平；而Cheng Zhenyong等[67]研究又表明，山藥多糖可通過降低LDL-C和TC的水平，抑制游離脂肪酸（free fatty acids，F(xiàn)FAs）的產(chǎn)生，隨后降低血清中瘦素和IL-1β的水平并下調(diào)內(nèi)臟脂肪組織中基質(zhì)金屬蛋白酶-3（matrix metalloproteinase-3，MMP-3）的表達(dá)，減少了炎癥蛋白產(chǎn)物，同時(shí)MMP-3活力降低又抑制了TNF-α的產(chǎn)生，從而改善了胰島素抵抗，起到降血脂的功效，因此推測(cè)山藥多糖改善胰島素抵抗的主要機(jī)制如圖3所示。

圖3 山藥多糖改善胰島素抵抗的機(jī)制Fig. 3 Mechanism by which yam polysaccharides improve insulin resistance

2.4 保肝護(hù)肝活性

研究表明，山藥多糖具有預(yù)防肝損傷的作用[70]。對(duì)急性酒精中毒的小鼠灌胃山藥多糖溶液，可協(xié)調(diào)小鼠肝器官，調(diào)節(jié)血糖水平，降低乙醇和乙醛的質(zhì)量濃度，延長(zhǎng)醉酒耐受時(shí)間，減輕小鼠肝損傷；對(duì)D-半乳糖誘導(dǎo)的衰老小鼠灌胃HSY后發(fā)現(xiàn)，HSY能明顯改善衰老小鼠肝、腎組織器官的病理狀態(tài)，修復(fù)肝、腎的儲(chǔ)備能力；對(duì)環(huán)磷酰胺所致免疫低下小鼠分別灌胃中劑量和高劑量的山藥多糖后發(fā)現(xiàn)，小鼠脾臟指數(shù)和白細(xì)胞計(jì)數(shù)明顯改善，肝組織病理學(xué)損傷明顯減輕，山藥多糖對(duì)肝脾損傷小鼠起到良好的保護(hù)作用；對(duì)肝損傷的小鼠灌胃山藥多糖溶液后，小鼠體內(nèi)血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶的活力降低，MDA、NO含量及肝臟指數(shù)降低，而GSH-Px和SOD活力增大，小鼠的體質(zhì)量、脾臟指數(shù)和白細(xì)胞數(shù)量得到改善，小鼠肝損傷修復(fù)[71-74]。

2.5 抗腫瘤活性

目前治療癌癥的方法大多數(shù)依賴于化學(xué)藥物，但長(zhǎng)期使用化學(xué)藥物治療會(huì)導(dǎo)致機(jī)體免疫力下降，因此，尋找高效、低毒、低副作用的天然抗腫瘤藥物具有重要意義。研究表明，植物多糖多無毒且具有抗腫瘤活性[75-76]。趙國(guó)華等[77]研究表明，山藥多糖可促進(jìn)T淋巴細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的增殖分化，提高腫瘤小鼠的脾淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中IL-2和TNF-α含量，抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，發(fā)揮抗腫瘤功效，且山藥多糖的給藥劑量越高，荷瘤鼠腫瘤質(zhì)量越小，對(duì)腫瘤抑制率越高。

2.6 其他活性作用

Li Pan等[9]發(fā)現(xiàn)CYP及從中分離純化出的水溶性多糖（CYP-1）均能降低葡聚糖硫酸鈉（dextran sodium sulfate，DSS）誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠中厚壁菌門數(shù)量，增加擬桿菌門數(shù)量，從而使厚壁菌門與擬桿菌門的比例降低，緩解了腸道菌群失調(diào)，且與DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠相比，CYP-1降低了幽門螺桿菌和未知腸桿菌科的水平，而CYP增加了鼠桿菌、玫瑰桿菌和杜氏桿菌的水平，CYP-1和CYP均改善了DSS誘導(dǎo)結(jié)腸炎小鼠的腸道微生物群失調(diào)，緩解了結(jié)腸炎小鼠的炎癥。

3 山藥多糖結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系

3.1 糖醛酸與活性的關(guān)系

在多糖中單糖作為基本組成單元會(huì)以特定的方式形成特殊的空間構(gòu)象，這個(gè)空間構(gòu)象一般都是多糖發(fā)揮活性的中心，如糖醛酸能明顯影響多糖的活性[78-79]。在山藥多糖中，糖醛酸能夠清除DPPH自由基、羥自由基和超氧陰離子自由基，且清除能力隨著糖醛酸濃度的增加而提高[15,27]；此外嚴(yán)靜等[10]分別用清水、亞硫酸鈉及乳酸芽孢桿菌發(fā)酵液對(duì)山藥多糖進(jìn)行3種不同的護(hù)色處理，并探究其對(duì)巨噬細(xì)胞分泌IL-6水平的影響中發(fā)現(xiàn)，乳酸芽孢桿菌發(fā)酵液護(hù)色的山藥多糖中糖醛酸含量顯著升高，免疫活性明顯增強(qiáng)。

3.2 分子質(zhì)量與活性的關(guān)系

多糖的活性與其分子質(zhì)量大小密切相關(guān)[80]，分子質(zhì)量過小，很難形成活性空間結(jié)構(gòu)，分子質(zhì)量越大，多糖分子的體積越大，越不利于多糖跨越細(xì)胞膜被吸收進(jìn)入生物體內(nèi)發(fā)揮生物學(xué)活性，分子質(zhì)量分布在一個(gè)比較合理的區(qū)間由于多糖發(fā)揮其生物活性[78]。超聲波輔助提取法、冷水提取法、溫水提取法和熱水提取法提取的4種山藥多糖中，超聲波輔助提取法和冷水提取法制得的山藥多糖分子質(zhì)量相對(duì)較低，表現(xiàn)出的抗氧化活性較強(qiáng)[33]；同樣對(duì)于分子質(zhì)量分別為132、94、36 kDa和9 kDa的4種山藥多糖（DP、LP1、LP2和LP3）中，LP3分子質(zhì)量最小，但其抗氧化能力明顯高于其他組分[81]，因此，分子質(zhì)量相對(duì)較小的山藥多糖其抗氧化活性強(qiáng)。此外從同一種山藥中分離純化出的兩個(gè)多糖組分中，分子質(zhì)量較大的其免疫活性相對(duì)較強(qiáng)[78]。

3.3 硫酸化修飾與活性的關(guān)系

硫酸酯化修飾的原理是多糖大分子鏈上單糖分子中的羥基被硫酸基團(tuán)取代，硫酸酯化對(duì)多糖的活性有提高作用[79]。如采用氯磺酸吡啶法對(duì)懷山藥堿溶性多糖（alkali polysaccharides ofDioscorea fordiiPrain et Burkill，DFPA）-I進(jìn)行硫酸化修飾后，其清除超氧陰離子自由基的能力是DFPA-I的4 倍；采用濃硫酸法修飾后的山藥多糖同樣增大了對(duì)自由基的清除率[12,82]。

硫酸化修飾后的多糖SCYP可通過提高腸道中消化酶活力，促進(jìn)SCYP的消化與吸收，修復(fù)環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)小鼠體內(nèi)的短鏈脂肪酸水平，高劑量的SCYP還可促進(jìn)腸道有益菌乳酸桿菌、擬桿菌和阿克曼菌的產(chǎn)生，抑制變形菌與疣狀菌等有害菌的產(chǎn)生，改善腸道菌群的結(jié)構(gòu)和組成，激活免疫活性[1]。此外取代度不同的硫酸酯化修飾對(duì)山藥多糖活性的影響也存在差異，Huang Lixin等[26]在研究山藥多糖中發(fā)現(xiàn)，硫酸化修飾后，山藥多糖的取代度為0.5，其免疫活性高于原山藥多糖CYP，Wang Xiaohua等[83]解釋了這一結(jié)論，由于取代度小于1的SCYP中三螺旋結(jié)構(gòu)沒有被破壞，而取代度大于1的SCYP中三螺旋結(jié)構(gòu)被破壞，因此取代度小于1的山藥多糖SCYP的免疫活性大于取代度大于1的SCYP或原CYP，這也說明硫酸化修飾處理后山藥多糖的生物活性與多糖中的三螺旋結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。

3.4 糖鏈與活性的關(guān)系

糖鏈對(duì)多糖的活性起著重要作用。山藥多糖主鏈中的β-(1→3)-糖苷鍵與免疫調(diào)節(jié)作用有關(guān)，而支鏈末端連接的α-或β-連接的Manp殘基可啟動(dòng)先天免疫，從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)、抗炎、抗腫瘤等功效[84-85]。

李倩[16]分離純化出的3種山藥多糖組分（HSY-I、HSY-II、HSY-III）中，組分II和組分III都含有1→3類糖苷鍵，HSY-II具有一定的降糖作用，而HSY-III卻無降血糖的功效，說明僅具備1→3活性功能鍵的一級(jí)結(jié)構(gòu)單元對(duì)其活性的影響不大，而多糖中的高級(jí)結(jié)構(gòu)如雙螺旋、三螺旋結(jié)構(gòu)對(duì)其活性具有重要影響，因此研究山藥多糖的高級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)其活性具有重要意義[16]。

4 結(jié) 語

由于山藥多糖無毒性，單糖組成復(fù)雜、結(jié)構(gòu)獨(dú)特且具有免疫調(diào)節(jié)、抗衰老、抗氧化、降血糖、降血脂等多種生物活性，使其在保健食品、化妝品和制藥等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前對(duì)山藥多糖中單糖組成及分子質(zhì)量、一級(jí)結(jié)構(gòu)的研究較多，而對(duì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的研究甚少，盡管山藥多糖在結(jié)構(gòu)與生物活性及作用機(jī)制的研究中取得了一定的進(jìn)展，但因多糖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、不規(guī)律性及分子質(zhì)量的分散性，極大增加了山藥多糖高級(jí)結(jié)構(gòu)鑒定的難度，使得山藥多糖分子結(jié)構(gòu)與其生物活性之間的關(guān)系仍不明確。此外，因山藥多糖發(fā)揮其生物活性的作用機(jī)制是多途徑、多靶點(diǎn)、多效應(yīng)的，目前雖已有大量文獻(xiàn)報(bào)道了山藥多糖的生物活性及作用機(jī)制，但報(bào)道的主要是抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、降血糖的作用機(jī)制，其他活性機(jī)制還有待深入研究。

為了更加有效地開發(fā)利用山藥多糖，今后可在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上創(chuàng)新、完善分析方法，明確山藥多糖的高級(jí)結(jié)構(gòu)，深入探究其與生物活性間的關(guān)系。對(duì)于化學(xué)修飾方面，可深入探究硫酸化修飾過程中，硫酸基團(tuán)的取代位置、取代數(shù)量及與生物活性間的關(guān)系，同時(shí)在硫酸化修飾的基礎(chǔ)上衍生出其他化學(xué)修飾方法并探究其與硫酸化修飾的異同及對(duì)山藥多糖生物活性的影響。另外也可從分子結(jié)構(gòu)及作用機(jī)制上尋找山藥多糖與其生物活性之間的作用規(guī)律，探究山藥多糖的新型活性，從而為開發(fā)相關(guān)功能產(chǎn)品提供理論基礎(chǔ)。