植物多糖的提取及功能研究进展

郭凤领，吴金平，陈磊夫，邱正明

（湖北省农业科学院经济作物研究所，武汉，430064）

植物多糖的提取及功能研究进展

郭凤领，吴金平，陈磊夫，邱正明

（湖北省农业科学院经济作物研究所，武汉，430064）

邱正明

男，研究员，湖北省农科院经济作物研究所副所长，博士，国务院特殊津贴专家，中国绿色食品发展中心专家咨询委员会委员，国家大宗蔬菜产业技术体系高山蔬菜岗位科学家，行业专项“长江流域生态型高山蔬菜栽培及产业化示范”首席专家，科技部“国外园艺作物品种引进与改良（南方）国际科技合作基地”技术负责人，多个省县市蔬菜专家顾问。先后参与和主持省部级以上蔬菜课题项目30多项，其中主持国家级科技项目8项；培育审（认）定瓜菜新品种16个，其中主持选育9个；发表文章、专著共40余篇（部），其中主编、主笔12篇（部）；制定国家及地方技术标准17部；获省级以上科技进步奖等8项，获国家技术发明专利3项。

介绍了植物多糖的基本信息，总结了植物多糖的提取工艺，包括溶剂提取法、酶提取法、超声提取法和微波提取法。介绍了植物多糖的抗炎、抑肿瘤、免疫调节、降血脂和抗病毒等功能方面的研究进展。

植物多糖；提取工艺；功能研究；抑肿瘤；降血脂

多糖，又称多聚糖，是由10个以上的单糖分子通过糖苷键聚合而成的一类分子结构复杂且庞大的糖类物质［1］，由醛糖或酮糖通过糖苷键连接而成，糖苷键分为α型和β型2种。植物多糖的糖链结合以β-1，3或β-1，6键为主，有的多糖还带有分支，带有分支链的多糖具有抗肿瘤活性。目前已报道的天然多糖化合物有300多种，广泛存在于植物、动物和微生物组织中［2］。多糖具有多种生物活性，与维持生物机能密切相关。多糖与蛋白质、脂类形成的糖蛋白、脂多糖在细胞的识别、分泌以及蛋白质的加工和转移方面起着不容忽视的作用［3］。植物多糖因具有免疫调节、抗菌、抗病毒、抗肿瘤、降血糖、降血脂等生物活性，成为近年来的研究热点［4］。近年来，通过对植物多糖的提取和研究，人们进一步了解到蔬菜的营养价值。

1　植物多糖的提取

在生物体内多糖以游离状态和结合状态存在，主要有蛋白多糖和脂多糖，因此，提取多糖之前，应先确定多糖的存在形式，再对生物材料进行相关预处理。除此之外，还要考虑提取部位，以确认是否需要脱色或脱脂处理等［5］，主要提取方法有以下几种。

1.1溶剂提取法

①水提醇沉法多糖是极性大分子，容易与水分子形成氢键而溶于水，而在醇、酮等溶剂中不易形成氢键，溶解度较低。所以一般选择水和醇等溶剂分步提取多糖。首先将原材料粉末用热水或者冷水浸泡一定时间，取上清后浓缩，随后加入醇类溶剂并使其体积分数达到一定比例，使多糖沉淀下来。提取过程中，提取温度、提取时间、提取次数和料液比是影响提取效果的主要因素。如梁婷婷等［6］研究认为，采用水提醇沉法提取太子参多糖的最佳温度是90℃、时间是180 min，提取次数为3次，料液比为1∶9。

该方法的优点是不需要昂贵的设备、生产成本低、污染少、安全、适合工业化生产；缺点是在提取过程中不易去除水溶性成分如蛋白质和苷类等，不利于后续的分离纯化，且耗时长、提取率不高［7］。

②酸提法酸提法是在水提醇沉法的基础上发展而来的，在某些植物如香菇的多糖提取中，得率较高；但该法会引起酸降解及糖苷键的断裂，所以采用酸提法时温度不宜高，时间不宜太长［8］。朱建飞等［9］采用酸提紫苏粕多糖时，发现对提取效果影响的大小依次为提取温度、酸浓度、浸提时间，并得出优化的酸提紫苏粕多糖提取工艺条件为浸提时间35 min，提取温度60℃，酸浓度0.25 mol/L，得率为1.42%。

③碱提法对于酸性多糖和糖醛酸含量高的多糖可以采用碱提法［10］。诸爱士等［11］研究发现，随着碱浓度的升高，小米多糖收率比水提多糖收率明显增加，在碱浓度达到0.6 mol/L时收率最大，超过0.8 mol/L后多糖收率下降，是因为碱有助于破除细胞壁中聚合物分子间的物理和化学作用，促进多糖从细胞中溶出，但过高浓度的碱又会促进多糖水解。任初杰等［12］在碱提花生粕水溶性多糖工艺的研究中发现，提取温度和碱浓度对花生多糖得率影响最大，优化的碱提花生多糖工艺条件为提取温度88℃，碱浓度0.68 mol/L，提取时间2.4 h，料液比34∶1，提取1次，最后得率为9.78%。

④超临界萃取法超临界萃取法是利用处于临界温度和临界压力以上、介于气体和液体之间的超临界流体作为萃取溶剂的一项萃取技术，具有传质速率快、穿透能力强、萃取效率高及操作温度低等特点［13］。陈明等［14］在超临界CO2萃取茶多糖的试验研究中验证了该技术萃取茶多糖的可行性，在茶粉颗粒度为40目的情况下，采用20%无水乙醇夹带剂，萃取压力35 MPa，萃取温度45℃，萃取时间2 h，茶多糖得率高达92.5%。与传统方法相比，虽然超临界CO2萃取法需要高端的设备和较长的提取时间，但其优点在于保证多糖高得率的前提下，大大减少了有机溶剂的使用量［15］。

1.2酶提取法

在酶的作用下，植物细胞壁的组分被水解，增加了细胞膜的通透性，加速了多糖的释放［8］。周小玲等［16］比较了果胶酶、胰蛋白酶、复合酶3种酶法提取工艺对茶多糖组成的影响，结果表明，不同的酶法提取对茶多糖的单糖组成种类影响不大，对各单糖组分之间的比例稍有影响，其中果胶酶法提取的茶多糖纯度最高，总糖含量达到95.26%。邹东恢等［17］在香菇多糖复合酶法提取及其脱色工艺优化中发现木瓜蛋白酶和纤维素酶质量比为2，酶解反应的温度为55℃，pH值为6.5，反应时间3 h，多糖提取率为16.1%。

1.3超声提取法

利用超声波的物理作用，通过高频振荡，产生空化作用、机械作用和热学作用，从而使物体内部产生振荡、生长、收缩，增加分子的运动频率和速率，使植物组织和细胞变形破裂，并释放出内含物，从而促进细胞内的分子溶出［18］。超声提取的优点在于效率高。张杰等［19］使用93%的超声功率、40 min的超声时间、50℃的超声温度、1:40的料液比提取蛹虫草多糖，得率达15.48%。

1.4微波提取法

微波提取是指在微波反应器中，使用合适的溶剂从植物中提取化学成分的技术。通过微波的加热作用，加之微波的电磁场，可使植物化学成分加速溶解在溶剂中［20］。朱磊等［21］用微波辅助提取黑木耳多糖，发现一次性提取的多糖得率在28%～29%，比传统水提法和酶提法辅助得率高出了10%。

2　植物多糖的功能研究

2.1抗炎

研究发现，银杏多糖、茯苓多糖、香菇多糖、金樱子多糖、草苁蓉多糖可以显著抑制炎症引起的小鼠耳朵肿胀和毛细血管通透性的增加，随着多糖剂量的增大，抗炎效果增强；海带多糖可以通过降低阿霉素肾病模型大鼠的外周血淋巴细胞及肾组织类肝素酶的表达，减弱炎症趋化因子IL-6和IL-8的表达，从而发挥抗炎性损伤治疗作用［22］；刘立新等［23］在抗炎试验中发现，胡萝卜多糖可以显著抑制二甲苯的致炎作用，而且随着胡萝卜多糖含量的升高，这种抑制作用越明显。

2.2抑肿瘤

多糖对肿瘤的生长具有一定的抑制作用。聂志奎［24］在体内试验中发现，巴参菜多糖对小鼠肿瘤的生长具有抑制作用，它能显著增加小鼠脾脏指数及相关的细胞免疫因子，此外巴参菜多糖还能促进小鼠原代腹腔巨噬细胞增殖，抑制人体肝癌HepG2细胞的生长。汲晨锋［25］试验表明，芦笋多糖可以抑制S180小鼠肿瘤的生长，其中高剂量组抑制率达47.65%，而且芦笋多糖还能延长H22小鼠的生存时间，高剂量组延长率为66.65%。

2.3免疫调节

植物多糖主要通过以下几个方面来增加机体的免疫功能［26］：①提高正常小鼠的脾脏、胸腺指数及改善烧伤小鼠的脾脏、胸腺指数；②通过促进机体生成抗体，提高抗体效价，增强体液免疫功能；③通过促进T、B淋巴细胞的增殖来增强细胞的免疫功能；④通过提高巨噬细胞的吞噬活性，增加巨噬细胞数目；⑤通过增强红细胞C3b受体的免疫粘附功能，提高红细胞的免疫功能；⑥通过促进细胞因子mRNA转录活性的增加，提高细胞因子的分泌，增强细胞因子的生物活性；⑦通过改变免疫细胞内细胞信号分子如cAMP、cGMP、NO、Ca2+的含量和相对比值，调节机体免疫功能。芦笋多糖可以激活巨噬细胞释放活性介质NO，促进TNF-α、IL-6基因的表达，这可能是芦笋增强机体免疫力的作用方式之一［27］。苦瓜多糖能提高小鼠胸脏和脾脏指数，增强免疫能力，抑制小鼠脾脏淋巴细胞的增殖；能显著增强免疫低下小鼠巨噬细胞的吞噬能力；增加小鼠血清溶血素含量；协同ConA作用，显著促进小鼠脾淋巴细胞的转化，提高小鼠的免疫功能［28］。

2.4降血脂

研究表明，植物多糖能明显降低高血脂症、糖尿病及正常大鼠血清中的总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白水平，升高高密度脂蛋白胆固醇水平，同时改善卵磷脂胆固醇酰基转移酶，促进胆固醇的逆向转运和代谢，对糖尿病并发症的预防和治疗有重大作用［29］。芦笋老茎多糖可显著降低高脂血症小鼠的血清胆固醇水平、低密度脂蛋白胆固醇水平，降低谷丙转氨酶、谷草转氨酶和血清碱性磷酸酶活性，增强超氧化物歧化酶及谷胱甘肽、谷胱甘肽过氧化物酶的活性，提高总抗氧化能力，并提高

PPAR-α基因的表达，从而调控脂代谢过程中相关靶基因的表达，达到调节血脂的功能［30］。

2.5降血糖

白子草多糖通过提高机体抗氧化酶活性，清除活性氧自由基以解除自由基对肝脏的损害和胰岛β细胞的修复和再生，增加肝糖原的储存能力，从而实现对2型糖尿病小鼠降血糖的作用，而且在高剂量给药21 d后，小鼠血糖水平与阳性对照无统计学差异［31］。桑叶多糖能改善糖尿病小鼠消瘦和毛色暗淡等症状，降低糖尿病小鼠血糖浓度，提高小鼠肝脏的抗氧化功能，促进葡萄糖转变为肝糖原，同时还具有减轻四氧嘧啶型小鼠胰岛损伤等作用［32］。此外，山药多糖、麦冬多糖、海带多糖、丹皮多糖、黄芪多糖等通过促进胰岛素分泌来降低血糖浓度；茶多糖、人参多糖、玉米须多糖、紫心甘薯多糖等可通过调节代谢中相关酶的活性，抑制糖异生，并促进外周组织和靶器官对糖的利用，从而促进肝糖原合成，改善代谢紊乱，以降低血糖浓度；番石榴多糖、枸杞多糖、柿叶多糖、硫酸化牛膝多糖等通过抗氧化、清除自由基、保护和修复胰岛β细胞来降低血糖浓度；薏苡仁多糖、党参多糖和南瓜多糖等通过调节、恢复免疫系统功能、保护胰岛β细胞来降低血糖浓度［33］。

2.6抗病毒

在猪蓝耳病病毒PRRSV的阻断试验中，先加入山药多糖后接种病毒，发现山药多糖对该病毒感染的Marc-145细胞有阻断作用，其作用机制可能是多糖活性成分增强了细胞膜的稳定性，阻止病毒颗粒吸附靶细胞，使细胞受到保护，从而提高了细胞的抗病毒能力［26］。龙须菜多糖抗病毒作用与其硫酸根含量和取代度有一定关系，其抗病毒能力在一定范围内随硫酸根含量的增加而增强［34］。

［1］时潇丽，姚春霞，林晓，等.多糖药物应用与研究进展［J］.中国新药杂志，2014（9）：1 057-1 062.

［2］申利红，王建森，李雅，等.植物多糖的研究及应用进展［J］.中国农学通报，2011（2）：349-352.

［3］张华，李官浩，杨咏洁，等.荠菜多糖的提取工艺及清除自由基作用的研究［J］.江苏农业科学，2008（4）：225-227.

［4］陈旋，张翼，张剑波.植物多糖的研究进展［J］.中国新药杂志，2007（13）：1 000-1 005.

［5］李晋.洋葱多糖提取、分离纯化及体外抗氧化性研究［D］.杨凌：西北农林科技大学，2011.

［6］梁婷婷，周英，林冰，等.太子参多糖的水提醇沉工艺研究［J］.山地农业生物学报，2013（1）：79-82.

［7］刘蓉.苦菜多糖及饮品的研究与开发［D］.天津：天津科技大学，2012.

［8］薛丹，黄豆豆，黄光辉，等.植物多糖提取分离纯化的研究进展［J］.中药材，2014（1）：157-161.

［9］朱建飞，肖怡，唐春红，等.酸提紫苏粕多糖工艺研究［J］.重庆工商大学学报：自然科学版，2012（11）：50-54.

［10］李小平.红枣多糖提取工艺研究及其生物功能初探［D］.西安：陕西师范大学，2004.

［11］诸爱士，沈晓强.正交设计碱提小米多糖［J］.浙江科技学院学报，2013（3）：205-209.

［12］任初杰，高丽，王承明，等.碱提花生粕水溶性多糖工艺研究［J］.农业工程学报，2008（7）：251-254.

［13］朱俊玲.超临界流体萃取芦荟多糖的研究［J］.农产品加工，2011（7）：67-68.

［14］陈明，熊琳媛，袁城.超临界CO2萃取茶多糖的试验研究［J］.安徽农业科学，2011（1）：261-263，269.

［15］李博，屠幼英，梅鑫，等.响应面法优化超临界 CO2提取茶籽多糖的工艺研究［J］.高校化学工程学报，2010（5）：897-902.

［16］周小玲，汪东风，李素臻，等.不同酶法提取工艺对茶多糖组成的影响［J］.茶叶科学，2007（1）：27-32.

［17］邹东恢，梁敏，杨勇，等.香菇多糖复合酶法提取及其脱色工艺优化［J］.农业机械学报，2009（3）：134-138.

［18］沈潘潘.山菠菜多糖的提取、纯化及活性研究［D］.唐山：河北联合大学，2013.

［19］张杰，孙源.超声提取蛹虫草多糖及其抗氧化活性分析［J］.食品科技，2013（5）：203-207.

［20］范会平，符锋，Giuseppe Mazza，等.微波提取法对樱桃、猕猴桃和枸杞多糖特性的影响［J］.农业工程学报，2009（10）：355-360.

［21］朱磊，王振宇，周芳.响应面法优化微波辅助提取黑木耳多糖工艺研究［J］.中国食品学报，2009（2）：53-60.

［22］张丽娇，费瑞，高立宏，等.植物多糖抗炎活性的研究进展［J］.北方园艺，2010（20）：199-202.

［23］刘立新，张羽男，沙靖全，等.胡萝卜多糖抗炎及体外抗氧化作用研究［J］.时珍国医国药，2011（10）：2 334-2 335.

［24］聂志奎.巴参菜活性多糖制备及抗肿瘤、保肝活性研究［D］.武汉：华中农业大学，2013.

［25］汲晨锋.芦笋多糖、芦笋皂苷抗肿瘤作用及机制研究［D］.北京：北京中医药大学，2010

［26］张红英.3种植物多糖抗猪蓝耳病病毒及免疫增强作用研究［D］.郑州：河南农业大学，2007.

［27］谢燕霞.芦笋多糖对巨噬细胞的免疫调节研究［D］.济南：山东师范大学，2008.

［28］张利芳.苦瓜多糖的纯化及其免疫和抗氧化活性作用［D］.武汉：华中农业大学，2010.

［29］王金宏.龙胆中植物多糖保肝、降血脂及免疫调节作用的研究［D］.哈尔滨：哈尔滨商业大学，2012.

［30］李姣.芦笋老茎多糖提取纯化及其降血脂相关活性研究［D］.上海：华东师范大学，2011.

［31］张钱钱.白子草多糖的分离纯化及其降血糖作用研究［D］.福州：福建中医药大学，2014.

［32］应芝.桑叶多糖提取分离、结构鉴定及其降血糖活性的初步研究［D］.杭州：浙江工商大学，2009.

［33］刘月冉，耿越.植物多糖降血糖作用机制研究［J］.食品与药品，2012（1）：64-67.

［34］廖灶辉.龙须菜多糖硫酸基含量与抗流感病毒活性关系的研究［D］.汕头：汕头大学，2008.

Research Progress on Extraction and Function of Plant Polysaccharides

GUO Fengling， WU Jinping， CHEN Leifu， QIU Zhengming
（ Economic Crops Research Institute， Hubei Academy of Agricultural Science， Wuhan 430064 ）

This paper introduced the basic information of plant polysaccharide， and summarized the extraction methods of plant polysaccharide including method as solvent extraction， enzyme extraction， ultrasonic extraction and microwave extraction. This paper also introduced the research progress on multiple functions of plant polysaccharide including anti-inflammatory， tumor suppression， immune regulation， reducing blood lipid and antiviral， etc.

Plant polysaccharide； Extraction process； Function research； Tumor suppression； Reducing blood lipid

10.3865/j.issn.1001-3547.2016.20.016

O629.12

A

1001-3547（2016）20-0037-04

农业部现代农业产业技术体系项目（nycytx-35-02-06）

郭凤领（1974-），女，副研究员，主要研究方向为蔬菜资源开发利用，E-mail：guofenglingok@163.com

邱正明（1966-），通信作者，男，研究员，主要研究方向为蔬菜育种与高山蔬菜栽培技术研究

2016-07-27