植物多糖的研究现状

骆新峥

（1，福建省技术监督干部学校，福建 福州 350002）

（2，福建农林大学食品科学学院，福建 福州 350002）

植物多糖的研究现状

骆新峥1，2

（1，福建省技术监督干部学校，福建 福州 350002）

（2，福建农林大学食品科学学院，福建 福州 350002）

本文介绍了植物多糖的提取和分离方法,综述了植物多糖的生理功能，包括抗病毒、抗肿瘤、降血糖、降血脂，免疫调节，抗氧化及一些其他功能,并对植物的应用前景和研究方向作了展望。

植物多糖；提取；分离；生理功能；应用前景

一、引言

多糖是由10个以上单糖通过糖苷链连接而成的碳水化合物,活性多糖是一类具有生物生理活性和特殊保健功能的多糖类物质。20世纪50年代，日本科学家首次发现香菇中存在能抗辐射和抑制肿瘤生长，甚至使肿瘤缩小的物质，后证实这种物质是香菇多糖。随后几十年,国内外科学家掀起了一股研究开发活性多糖的热潮。我国在多糖研究方面也取得较大进展。由于活性多糖的特殊保健功能,把多糖作为主要有效成分研制开发成保健食品,让特定人群食用,对于改善机体代谢状况和维持人体健康具有重要意义。

二、植物多糖的提取分离纯化方法

（一）植物多糖的提取

目前多糖提取方法有：溶剂提取法、酶提法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法、超临界流体萃取法等。

1、溶剂提取法

溶剂提取法溶剂提取法是提取多糖的常用方法,利用多糖不溶于乙醇的性质在提取液中加入乙醇使多糖沉淀出来。常用的粗多糖的提取方法有水提，酸提和碱提。目前，提取多糖的方法多采用热水浸提法，因为酸法和碱法提取中，极易破坏多糖的立体结构和生物活性，且易引入杂质，给后续工艺带来麻烦。李艳红用传统热水法提取山楂多糖的最佳条件为：温度80℃，提取时间6h，液固比15（ml/g），山楂多糖提取率为1.67%[1]。杨泱等的研究表明对于茶多糖的提取，酸提法的提取率大于水提法，但是从生产成本的角度和安全性考虑，宜采用水提法[2]。

2、超声波提取法

超声提取是一种物理破碎过程,利用超声波辐射产生的空化作用、机械作用及热学作用。超声提取可极大地提高提取效率、节约溶剂、避免高温对提取物的影响。曲哓兰探讨用超声法提取马齿苋多糖，结果表明最佳提取工艺为在60℃加10倍量水超声提取45min,提取2次。与传统水提法相比,超声法提取马齿苋多糖,提取率高,节省提取时间[3]。朱晓君等以超声辅助同时提取条斑紫菜多糖和藻胆蛋白，紫菜粗多糖提取得率为34.03%[4]。

3、微波提取法

微波提取法是一种新型萃取技术,利用高频电磁波穿透萃取介质,细胞液吸收微波能,细胞内温度迅速升高,压力增大,使细胞壁破裂,有效成分被释放出来进入溶剂中,从而被提取。微波提取法选择性高、萃取时间短、提取效率高、安全无污染,但只适用于对热稳定的提取物。Cuixian Yang等采用微波法辅助热水提取法提取龙眼多糖，并将粗多糖进一步纯化成三种组分[5]。吴琼英，戴伟利用微波辅助提取条斑紫菜多糖,结果表明, 最佳提取条件是微波功率为180W、微波时间为8min、料液比为1:40,在此条件下，条斑紫菜多糖提取率为5.358%[6]。

4、酶提取法

酶提法是利用酶对细胞结构的破坏作用，使存在于细胞内部的多糖释放出来，从而提高了多糖的得率。董玉玮等采用纤维素酶、果胶酶和植物蛋白水解酶对灵芝进行水解作用，研究灵芝多糖的最佳提取工艺，3种酶相比，纤维素酶提取灵芝多糖效果最好[7]。李粉玲等利用纤维素酶从芦根中提取芦根多糖，实验结果表明，纤维素酶能够显著提高芦根多糖的提取率[8]。

（二）植物多糖的分离

提取出来的粗多糖含有很多杂质，需要进行进一步分离，脱蛋白，脱色。

1、脱蛋白

常用的脱蛋白方法有以下几种：

（1）Sevag法：该方法是经典的脱蛋白方法，优点是操作条件温和，可避免多糖降解，缺点是一次只能去少量蛋白，即使重复多次，也难将蛋白除尽。

（2）三氯乙酸法：很多多糖是与蛋白相结合的糖复合物，不能用蛋白酶去除多糖中的杂蛋白，然而Sevag法又难将多糖中的游离杂蛋白除尽，因此在样品纯度要求高、原料来源广泛的情况下，可适当采用三氯乙酸法。但此法会引起多糖的降解。

（3）三氟三氯乙烷法：该方法提取效率高，但三氟三氯乙烷易挥发，不宜大量应用[9-10]。

2、脱色

多糖的色泽也是阻碍多糖分离纯化、化学结构、作用机理及构效关系的研究的一个瓶颈。因此，对粗多糖进行脱色，一方面可以改善多糖的外观，提高产品的纯度，另一方面也可为多糖的结构及其构效关系等理论研究打下基础。

（1）离子交换法：兼有脱色分离的作用，常用的离子交换树脂有DEAE纤维素和Sepharose系列。

（2）物理吸附法：物理吸附法常用聚酰胺大孔吸附树脂作为吸附剂。尽量避免用活性炭处理，因为活性炭也会吸附多糖。

（3）氧化法：用H2O2或者浓氨水，虽有一定的脱色作用，但对多糖有降解。在以上脱色方法中，以离子交换树脂法和聚酰胺大孔吸附树脂应用较多。

（三）植物多糖的纯化

进一步分离复合多糖纯化方法主要有如下几种：

1、分步沉淀法

分步沉淀法分级分离是利用不同性质以及不同分子量段的多糖在不同浓度的乙醇中的溶解度是有差别的这一特点，分离沉淀到某一性质或某一分子量段占主要部分的多糖。

2、超滤法

采用超滤膜技术对多糖进行脱盐、分级和浓缩，收率高、极少破坏多糖的生物活性，又没有传统有机溶剂法的试剂残留问题，目前成为活性多糖研究的重要手段。依据不同超滤膜允许不同分子量和形状的物质通过，多糖溶液通过各种已知的超滤膜就能达到分离[9]。

3、柱层析

柱层析分离方法是纯化多糖最常用的方法。该法比较温和，不但能有效精细分离多糖组分，而且能较好保持多糖的结构和生物活性。主要采用离子交换剂、凝胶、大孔吸附树脂等填料装层析柱。罗娅君等用DEAE-纤维素柱对大叶金花草多糖进行分离[11]。孙元琳等将当归粗多糖经DEAE-SepharoseCL-6B柱层析，进行后续的进一步分析[12]。

4、其他分离技术

蒋志国等利用高速逆流色谱仪洗脱，成功分离了香菇多糖粗品得到两个组分，并用Sephadex G-100凝胶色谱柱检测纯度。高速逆流色谱作为新型的分离技术，对天然产物有效成分的分离具有很大的优势，它具有处理量大、适应性强、产品损失小，能一次制备性地分离复杂的样品等优点[13]。

三、植物多糖的生理功能

（一）抗病毒作用

早在1998年陈家童的研究表明，红藻多糖对牛免疫缺陷病毒（BIV）的复制具有明显的抑制作用，其抑制率分别为85.95%和88.65%，与抗爱滋病（AIDS）病毒药物叠脱氧胸腺嘧啶（AZT）近似（相似率达89.52%），因而红藻多糖作为抗AIDS药物是可行的[15]。K.C.S.Queiroza研究表明褐藻多糖能够抑制HIV转录酶活性[14]。厦门大学的张赛金等指出，传统治疗艾滋病的药物，以AZT为代表，都存在的副作用，硫酸多糖在临床试验中发现，其用量少，副作用小，与AZT联合使用，能大大降低AZT的副作用，因此极有望成为此类药物的代表，有着很好的市场潜力[16]。

（二）抗肿瘤作用

有研究表明，植物多糖抑制肿瘤的效果，不是直接作用于肿瘤细胞，而可能是通过提高生物机体对肿瘤细胞的防御能力和增强宿主免疫系统的功能来实现的。Xiaoping Yang用油菜花花粉多糖治疗被移植了肉瘤和黑素瘤的小鼠，结果显示，油菜花花粉具有抗肿瘤活性，并提高了机体的免疫能力，改善贫血症状[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双糖组成，该多糖能够刺激巨噬细胞分泌PGE2的产生，增强环氧化酶（COX-2）和一氧化氮合酶（NOS-2）的表达，可用来做免疫刺激剂起到抗肿瘤的作用[18]。

（三）降血糖、降血脂作用

黑果枸杞果实多糖能显著降低糖尿病小鼠的血糖含量，增强糖尿病小鼠血清和肝脏SOD活性，降低其血清和肝脏MDA含量，并能促进葡萄糖转变为肝糖原。黑果枸杞果实多糖有较好的防治糖尿病的作用。虽然其降糖效果弱于盐酸二甲双胍，但增强小鼠的抗氧化能力的效果要优于盐酸二甲双胍。同时,黑果枸杞果实多糖对糖尿病的多饮多食、体重减轻症状也有一定缓解作用[19]。黄智璇等研究表明，灵芝多糖对四氧嘧啶致高血糖小鼠及去甲肾上腺素致高血糖小鼠具有明显降血糖作用，而对正常小鼠血糖水平影响较小[20]。韦璐等的实验结果表明，金花茶多糖具有降低血清总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白的功能，对冠心病及动脉粥样硬化具有一定的预防作用[21]。

（四）免疫调节作用

多糖是一种免疫调节剂能刺激各种免疫活性细胞成熟、分化和繁殖，使机体免疫系统回复平衡或得到加强。Igor A. Schepetkin等研究了仙人掌多糖对巨噬细胞的调节功能，能够激活核因子，作者建议可作为辅助免疫调节剂[23]。张泽生以体内给药方式，对实验动物进行碳粒廓清实验、淋巴细胞增殖实验、血清溶血素水平测定实验，研究甘草多糖对非特异性和特异性免疫系统的影响。实验表明，与空白对照组进行比较，低、中、高剂量多糖给药组小鼠的免疫能力均有显著性提高（P<0.05），并呈现一定剂量依赖关系，且达到阳性对照药物组水平。说明甘草多糖对正常小鼠的免疫能力有促进作用[24]。

(五）抗氧化作用

近年来的研究表明，过多的活性氧自由基对吞噬细胞本身及其他细胞、组织及生物大分子有破坏作用，而脂质过氧化加速又可造成正常细胞的破坏和死亡。孙明礼等研究半枝莲粗多糖体外清除羟基自由基作用结果表明，随着多糖浓度的升高，其清除作用逐渐增强[25]。Eliza Malinowskaa等人指出猴头菇多糖含硒，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剂，如海带多糖，紫菜多糖等。

（六）其他作用

孔鹏等以果蝇作为试验动物,探讨了海带多糖延缓衰老的作用及其机理，结果显示，培养基中添加海带多糖能延长果蝇平均寿命，寿命延长的百分率与喂食果蝇的海带多糖浓度有一定的量效关系。他认为提高生物体内抗氧化酶活力，降低衰老物质前体的含量可能是海带多糖抗衰老的途径之一[28]。当归多糖具有抗辐射功能，孙元琳研究了其抗辐射功能的构效关系，指出当归多糖的抗辐射功能主要通过“毛发区”的中性糖支链来表达，并通过“光滑区”半乳糖醛酸聚糖主链进行调节。不同的酯化度会使多糖糖链形成不同的空间构象，进而影响其抗辐射功能[29]。另外，有些植物多糖还有抗凝血、抗突变、润肤护肤的作用等[30]。

四、植物多糖的应用前景及研究方向

我国幅员辽阔，地大物博，丰富的植物资源,等待人们去认识和开发。且我国自古就崇尚医食同源，从植物中提取天然有效成分是中国几千年来共同的课题。因此,我认为以植物为物质基础,借助当前先进的提取和分析等技术手段,在医药、食品、饲料、化工和化妆品等行业生产出大批量有重要价值的产品,应该成为学术界和产业界共同奋斗的方向与目标。目前植物多糖提取物的研究已取得很大的进展,但其结构、生物活性、作用机理等还有许多不明确的地方,也缺乏有效的检测手段,仍需做进一步探索。

我认为在以下几方面应加强研究:

一、植物多糖生理活性的构效关系的研究。包括分子量大小对植物多糖生理活性的影响；植物多糖的空间构象对生理活性的影响等。多糖的活性与其初级和高级结构特别是三维空间构象密切相关,特别是高级结构,对其生理活性影响更大。

二、加强植物多糖的分子修饰研究。多糖分子修饰是通过化学、物理学及生物学等手段对化合物分子进行结构改造,以获得众多结构类型衍生物的方法。分子修饰可通过改变植物多糖的空间结构、相对分子量及取代基种类、数目和位置而对植物多糖的生物活性产生影响。选择合适的方法对植物多糖进行分子修饰,获得不同的衍生物,可以降低植物多糖的毒副作用,并提高其生物活性。

三、利用生物技术推动植物多糖生物活性物质的开发。尽管植物多糖中发现了众多具有抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、抗辐射等生物活性,但很多野生植物在自然界中的生长量也是有限的,而这些化合物独特复杂的结构又使得化学合成技术难度大或不经济,对这些化合物的深入的药理研究及进一步的临床研究步履维艰。如果能够利用基因工程、细胞工程等新技术来培育目标产物的高产新品种,我想植物活性多糖研究也将大大加快发展速度。

随着人们对自然界的不断了解和研究手段的多样化，具有良好疗效的新颖植物多糖产品将会离我们的生活越来越近。

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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

骆新峥，女，福建省技术监督干部学校职业资格科副科长，工程师，福建农林大学食品科学学院，农产品加工及贮藏专业在读博士研究生