植物多糖的研究現狀

駱新崢

（1，福建省技術監督干部學校，福建 福州 350002）

（2，福建農林大學食品科學學院，福建 福州 350002）

植物多糖的研究現狀

駱新崢1，2

（1，福建省技術監督干部學校，福建 福州 350002）

（2，福建農林大學食品科學學院，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，免疫調節，抗氧化及一些其他功能,并對植物的應用前景和研究方向作了展望。

植物多糖；提取；分離；生理功能；應用前景

一、引言

多糖是由10個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。20世紀50年代，日本科學家首次發現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，后證實這種物質是香菇多糖。隨后幾十年,國內外科學家掀起了一股研究開發活性多糖的熱潮。我國在多糖研究方面也取得較大進展。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成保健食品,讓特定人群食用,對于改善機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，因為酸法和堿法提取中，極易破壞多糖的立體結構和生物活性，且易引入雜質，給后續工藝帶來麻煩。李艷紅用傳統熱水法提取山楂多糖的最佳條件為：溫度80℃，提取時間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于茶多糖的提取，酸提法的提取率大于水提法，但是從生產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,利用超聲波輻射產生的空化作用、機械作用及熱學作用。超聲提取可極大地提高提取效率、節約溶劑、避免高溫對提取物的影響。曲嘵蘭探討用超聲法提取馬齒莧多糖，結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。與傳統水提法相比,超聲法提取馬齒莧多糖,提取率高,節省提取時間[3]。朱曉君等以超聲輔助同時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,利用高頻電磁波穿透萃取介質,細胞液吸收微波能,細胞內溫度迅速升高,壓力增大,使細胞壁破裂,有效成分被釋放出來進入溶劑中,從而被提取。微波提取法選擇性高、萃取時間短、提取效率高、安全無污染,但只適用于對熱穩定的提取物。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,結果表明, 最佳提取條件是微波功率為180W、微波時間為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

酶提法是利用酶對細胞結構的破壞作用，使存在于細胞內部的多糖釋放出來，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靈芝進行水解作用，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，實驗結果表明，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，需要進行進一步分離，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：該方法是經典的脫蛋白方法，優點是操作條件溫和，可避免多糖降解，缺點是一次只能去少量蛋白，即使重復多次，也難將蛋白除盡。

（2）三氯乙酸法：很多多糖是與蛋白相結合的糖復合物，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，可適當采用三氯乙酸法。但此法會引起多糖的降解。

（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，不宜大量應用[9-10]。

2、脫色

多糖的色澤也是阻礙多糖分離純化、化學結構、作用機理及構效關系的研究的一個瓶頸。因此，對粗多糖進行脫色，一方面可以改善多糖的外觀，提高產品的純度，另一方面也可為多糖的結構及其構效關系等理論研究打下基礎。

（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，因為活性炭也會吸附多糖。

（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用較多。

（三）植物多糖的純化

進一步分離復合多糖純化方法主要有如下幾種：

1、分步沉淀法

分步沉淀法分級分離是利用不同性質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，分離沉淀到某一性質或某一分子量段占主要部分的多糖。

2、超濾法

采用超濾膜技術對多糖進行脫鹽、分級和濃縮，收率高、極少破壞多糖的生物活性，又沒有傳統有機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。依據不同超濾膜允許不同分子量和形狀的物質通過，多糖溶液通過各種已知的超濾膜就能達到分離[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，不但能有效精細分離多糖組分，而且能較好保持多糖的結構和生物活性。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-纖維素柱對大葉金花草多糖進行分離[11]。孫元琳等將當歸粗多糖經DEAE-SepharoseCL-6B柱層析，進行后續的進一步分析[12]。

4、其他分離技術

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組分，并用Sephadex G-100凝膠色譜柱檢測純度。高速逆流色譜作為新型的分離技術，對天然產物有效成分的分離具有很大的優勢，它具有處理量大、適應性強、產品損失小，能一次制備性地分離復雜的樣品等優點[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，紅藻多糖對牛免疫缺陷病毒（BIV）的復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轉錄酶活性[14]。廈門大學的張賽金等指出，傳統治療艾滋病的藥物，以AZT為代表，都存在的副作用，硫酸多糖在臨床試驗中發現，其用量少，副作用小，與AZT聯合使用，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胞，而可能是通過提高生物機體對腫瘤細胞的防御能力和增強宿主免疫系統的功能來實現的。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，結果顯示，油菜花花粉具有抗腫瘤活性，并提高了機體的免疫能力，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胞分泌PGE2的產生，增強環氧化酶（COX-2）和一氧化氮合酶（NOS-2）的表達，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

黑果枸杞果實多糖能顯著降低糖尿病小鼠的血糖含量，增強糖尿病小鼠血清和肝臟SOD活性，降低其血清和肝臟MDA含量，并能促進葡萄糖轉變為肝糖原。黑果枸杞果實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，但增強小鼠的抗氧化能力的效果要優于鹽酸二甲雙胍。同時,黑果枸杞果實多糖對糖尿病的多飲多食、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，而對正常小鼠血糖水平影響較小[20]。韋璐等的實驗結果表明，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，對冠心病及動脈粥樣硬化具有一定的預防作用[21]。

（四）免疫調節作用

多糖是一種免疫調節劑能刺激各種免疫活性細胞成熟、分化和繁殖，使機體免疫系統回復平衡或得到加強。Igor A. Schepetkin等研究了仙人掌多糖對巨噬細胞的調節功能，能夠激活核因子，作者建議可作為輔助免疫調節劑[23]。張澤生以體內給藥方式，對實驗動物進行碳粒廓清實驗、淋巴細胞增殖實驗、血清溶血素水平測定實驗，研究甘草多糖對非特異性和特異性免疫系統的影響。實驗表明，與空白對照組進行比較，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），并呈現一定劑量依賴關系，且達到陽性對照藥物組水平。說明甘草多糖對正常小鼠的免疫能力有促進作用[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吞噬細胞本身及其他細胞、組織及生物大分子有破壞作用，而脂質過氧化加速又可造成正常細胞的破壞和死亡。孫明禮等研究半枝蓮粗多糖體外清除羥基自由基作用結果表明，隨著多糖濃度的升高，其清除作用逐漸增強[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動物,探討了海帶多糖延緩衰老的作用及其機理，結果顯示，培養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系。他認為提高生物體內抗氧化酶活力，降低衰老物質前體的含量可能是海帶多糖抗衰老的途徑之一[28]。當歸多糖具有抗輻射功能，孫元琳研究了其抗輻射功能的構效關系，指出當歸多糖的抗輻射功能主要通過“毛發區”的中性糖支鏈來表達，并通過“光滑區”半乳糖醛酸聚糖主鏈進行調節。不同的酯化度會使多糖糖鏈形成不同的空間構象，進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、潤膚護膚的作用等[30]。

四、植物多糖的應用前景及研究方向

我國幅員遼闊，地大物博，豐富的植物資源,等待人們去認識和開發。且我國自古就崇尚醫食同源，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,我認為以植物為物質基礎,借助當前先進的提取和分析等技術手段,在醫藥、食品、飼料、化工和化妝品等行業生產出大批量有重要價值的產品,應該成為學術界和產業界共同奮斗的方向與目標。目前植物多糖提取物的研究已取得很大的進展,但其結構、生物活性、作用機理等還有許多不明確的地方,也缺乏有效的檢測手段,仍需做進一步探索。

我認為在以下幾方面應加強研究:

一、植物多糖生理活性的構效關系的研究。包括分子量大小對植物多糖生理活性的影響；植物多糖的空間構象對生理活性的影響等。多糖的活性與其初級和高級結構特別是三維空間構象密切相關,特別是高級結構,對其生理活性影響更大。

二、加強植物多糖的分子修飾研究。多糖分子修飾是通過化學、物理學及生物學等手段對化合物分子進行結構改造,以獲得眾多結構類型衍生物的方法。分子修飾可通過改變植物多糖的空間結構、相對分子量及取代基種類、數目和位置而對植物多糖的生物活性產生影響。選擇合適的方法對植物多糖進行分子修飾,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、利用生物技術推動植物多糖生物活性物質的開發。盡管植物多糖中發現了眾多具有抗腫瘤、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,而這些化合物獨特復雜的結構又使得化學合成技術難度大或不經濟,對這些化合物的深入的藥理研究及進一步的臨床研究步履維艱。如果能夠利用基因工程、細胞工程等新技術來培育目標產物的高產新品種,我想植物活性多糖研究也將大大加快發展速度。

隨著人們對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品將會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，福建省技術監督干部學校職業資格科副科長，工程師，福建農林大學食品科學學院，農產品加工及貯藏專業在讀博士研究生