中药寡糖生物活性及炮制过程中化学反应研究概况

王佳++魏晓峰++任晓航++李祥溦++史辑

摘要：中药寡糖来源及分布广泛，以其特殊的生物活性和化学性质，在营养保健、疾病防治等方面有巨大潜力，其成分研究逐渐增多，并不断拓展研究及应用范围。中药寡糖可通过天然提取、降解和人工合成方法获取，其中以层析法为代表的天然提取方法最为适用。中药寡糖具有不同的基团和连接方式，其结构复杂，在炮制过程中也有不同化学反应。本文从中药寡糖的分离、生物活性及炮制过程中化学反应等方面综述该领域研究概况。

关键词：寡糖；分离；生物活性；化学性质 ；综述

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2018.01.030

中图分类号：R285.5；R283.1 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2018）01-0128-04

Research Overview of Biological Activity and Chemical Reactions in Process of Oligosaccharides of TCM

WANG Jia1， WEI Xiao-feng2， REN Xiao-hang2， LI Xiang-wei3， SHI Ji1，2，3

1. School of Pharmacy， Liaoning University of Traditional Chinese Medicine， Dalian 116600， China；

2. Key Laboratory of Analysis of Processing Principle， State Administration of Tradition Chinese Medicine，

Dalian 116600， China；

3. Liaoning Research Center of Traditional Chinese Medicine Processing Engineering， Dalian 116600， China

Abstract： The origin and distribution of oligosaccharides of TCM are extensive， and its special biological activity and chemical properties have great potential in health preserving and disease prevention and treatment. The researches about its components are increasing， and its research and application are expanded. Oligosaccharides of TCM can be obtained by natural extraction， degradation and artificial synthesis. Among them， the natural extraction method is the most suitable for chromatography. The oligosaccharides of TCM have different groups and connections， and the structure is complex， with different chemical reactions in the process. This article reviewed the research overview of oligosaccharides of TCM from the aspects of separation， biological activity and chemical reactions in the process.

Keywords： oligosaccharide； separation； biological activity； chemical properties； review

近年来，随着国家对中医中药的传承与发展，对中药材研究逐渐增多，多种中药材特殊活性成分逐渐被发现，寡糖就是其中之一。寡糖由2～10个单糖分子通过脱水缩合形成糖苷键连接而成，属于碳水化合物，又被称为低聚糖，寡糖是生物体内重要的一种信

基金项目：国家自然科学基金（81473350）；国家自然科学基金青年基金（81001635）

通讯作者：史辑，E-mail：lnshiji@163.com

息类物质。中药寡糖特殊生物活性和自身化学性质已引起了高度关注，尤其是在营养保健、疾病防治方面有巨大潜力，其发现和分离的相关研究极大推动了中药寡糖领域研究进展，并不断拓展其应用范围。兹从中药寡糖的分离、生物活性及炮制过程中化学反应等方面综述该领域研究概况。

1 分离

中藥寡糖类混合成分很难得到分离提取，其主要原因是寡糖本身包含了很多结构相似的化学成分，具有多种可能的异构体，基团分子之间的多种连接形式和分支方式也造成其结构的复杂性。寡糖类物质在植物来源的中药中含量较大，但由于结构复杂，分离相对困难，可得到的单一组分极少。目前，中药寡糖类成分分离的方法主要有硅胶薄层柱层析法、活性炭柱层析法、离子交换树脂柱层析法及葡聚糖凝胶层析法。其中硅胶薄层柱层析法为分离寡糖最常用手段[1]。除上述几种常用方法外，还有很多分离技术也在实际操作中得以使用，如纸色谱、纸电泳等技术。

由于中药寡糖的糖链结构不同，基团连接方式不同，分支结构不同，以致分离寡糖样品的性质也不尽相同，选择的分离方法也各不相同，可以单独使用某种分离方法，也可以2种分离方法联合使用，以达到较好分离效果。endprint

2 生物活性

寡糖类成分不仅是中药材重要的信息物质，同时在临床试验方面也起到较大作用。大量研究表明，寡糖类成分除其缀合物起作用外，很多寡糖自身也有着重要且特殊的生物活性，有的能激活植物自我防卫系统，有的能抑制癌细胞转移、抑制血糖升高、抗抑郁、降血糖、抗肿瘤、保护心肌等[2-4]。

2.1 抗抑郁

近年研究着重从中药来源植物中提取有效化学成分治疗抑郁症。

研究表明，许多含寡糖类成分的中药材都具有抗抑郁的生物活性，如寡糖成分占50%的巴戟天。巴戟天寡糖可选择性与5-HT1A受体亲和，强化神经元信号转到通路功能，保护神经元，从而表现出抗抑郁活性[5]。巴戟天寡糖不仅能改善抑郁模型大鼠糖水偏爱、强迫游泳不动时间等行为学表现，还可促进其海马齿状回的神经细胞的再生等抗抑郁作用。邹连勇等[6]在体外实验中发现，巴戟天寡糖能够显著促进成年小鼠海马神经细胞的再生，使其具有可塑性，从而达到抗抑郁的作用。

2.2 调节血糖

中药寡糖类物质具有明显的调节血糖作用[7]，其机制为改善胰岛B细胞功能、增强胰岛素敏感性、抑制葡萄糖吸收、提高抗氧化活性。

地黄能治疗2型糖尿病的主要原因是含有大量的寡糖成分，通过抑制肝葡萄糖-6-磷酸酶的活性，促进胰岛素分泌，增加肝糖原合成，达到降血糖作用[8]。寡糖在中药来源植物中大量存在，价廉易得，水溶性良好又无免疫原性，在生物体内可自行降解，无不良反应，作为糖尿病患者的口服治疗制剂，具有较好前景。

2.3 对免疫系统的影响

寡糖作为中药多糖降解后的产物，具有免疫调节功能，不仅可以通过不同途径调节、提高免疫能力，而且可与免疫活性细胞的糖受体结合，释放细胞因子和激素，活化下游的效应细胞，提高抗氧化能力、增长细胞周期、防止细胞凋亡[9]。

研究发现，巴戟天寡糖口服能明显促进正常小鼠脾细胞增殖，增强脾细胞抗体形成[10]，同时还可提高体外培养的小鼠脾细胞对刀豆蛋白A的反应性，促进淋巴细胞的转化与增殖，促进脾细胞白细胞介素-2和干扰素-γ的分泌，从而增强细胞免疫[11]。

2.4 对心血管系统的影响

人体心肌缺血再灌注损伤时，氧自由基的生成增多，清除自由基的能力降低，造成心肌组织中自由基大量蓄积，其与细胞膜内的多价不饱和脂肪酸结合，生成丙二醛，进一步激活生物脂质过氧化反应，使膜的流动性和通透性发生改变，造成膜的功能障碍，引起心肌组织严重损伤[12]。

中药寡糖类成分可直接或间接促进造血干细胞的增殖和分化，从而治疗心血管疾病。赵胜等[13]发现巴戟天对大鼠心肌缺血再灌注损伤有保护作用，其主要原因是降低了脂质过氧化反应及其有害代谢产物对心肌细胞等膜结构的损害，维持细胞膜正常通透性，从而防治心肌缺血再灌注损伤。张贺鸣等[14]体外培养心肌细胞建立缺氧复氧损伤模型时，发现巴戟天对缺血再灌注损伤的心肌细胞具有直接保护作用，能增加一氧化氮含量，提高超氧化物歧化酶、乳酸脱氢酶活性，起到抗缺氧复氧损伤、保护心肌的作用。

此外，中药寡糖类成分在其他疾病防治方面也有良好疗效，如抗休克、保护胃肠道、抗过敏、抗感染、抗氧化等[15-16]。

3 炮制过程中的化学反应

中药寡糖有很多种连接方式，糖基与糖基、糖基与糖苷之间不同的连接方式可形成不同的异构体，每种中药寡糖成分都不是单一的，均含有2种或多种寡糖类成分。中药寡糖因其不同的基团和连接方式而结构复杂，同时在炮制的过程中也会发生多种化学变化。

3.1 梅拉德反应

梅拉德反应是羰基和氨基化合物之间发生的非酶促反应，也叫羰氨反应。梅拉德反应中产物繁多，代表性产物为5-羟甲基糠醛。梅拉德反应是葡萄糖和氨基酸或蛋白质中的自由氨基之间缩合生成席夫碱，席夫碱经过重排形成重排产物，接着重排产物会根据pH值的不同发生一定降解[17]。由于寡糖类是多羟基醛和多羟基酮类的衍生物或聚合物，因此梅拉德反应是中药寡糖化合物最为重要的化学变化。

狗脊的化学成分中40%以上是寡糖类成分，在其炮制品中分离得到了生品中未检测到的γ-吡喃酮和糠醛类成分，表明狗脊中糖类成分经过梅拉德反应，以及其他后续一系列反应产生了γ-吡喃酮和糠醛类成分[18]。结果表明，何首乌在其炮制加热的过程中检测到了2种新的成分：5-羟基麦芽酚和5-羟甲基糠醛[19]。进一步研究表明，何首乌中的糖类和氨基酸类成分使何首乌在炮制过程发生了梅拉德反应从而产生了生品中未检测的新成分[20]。

杜芹芹等[21]研究发现，红参在蒸制过程阶段，其所含的淀粉和多糖类物质多会发生水解，生成麦芽糖或其他还原糖为梅拉德反应提供了羰基底物，氨基酸类中精氨酸为其提供了氨基底物，从而通过梅拉德反应产生麦芽酚及精氨酸双糖苷等成分，使红参具有特殊的颜色及香味。而红参梅拉德反应的产物本身还具有良好的生物活性。

3.2 水解反应

水解反应是大部分中药在炮制过程中重要的化学反应之一，尤其是糖类物质的水解。由于糖的水解，含有糖类成分较多的中药中糖的含量会随炮制程度加深而逐渐降低，分解成低聚糖甚至是单糖。

糖类是地黄根茎主要的化學成分，生品含有16%左右的糖类成分，生地黄经过炮制后糖类成分降为3%左右。其原因可能是，地黄在蒸制过程中糖类成分发生了水解反应，部分寡糖成分水解为低聚糖和单糖。鲜地黄在炮制过程中，寡糖类成分不稳定，水苏糖发生了脱半乳糖反应，寡糖含量减低，单糖含量升高[22]。

3.3 焦糖化反应

焦糖化一般发生在非酶褐变的反应中，且与梅拉德反应一起发生。焦糖化反应是糖类成分在无氨基化合物存在的情况下，经直接加热发生的脱水以及热分解反应，加热温度一般需要140～170 ℃或更高。反应体系酸度提高还可加快反应速率。酸性条件下，单糖可生成类黑精色素；碱性条件下，单糖可生成糖类小分子物质，再经过聚合可生成黑褐色物质。焦糖化反应中，糖在强热条件下脱水形成的焦糖是一种胶态物质，具有抗氧化及抑制酶促褐变、致染色体畸形等作用[23]。endprint

山茱萸炮制前后颜色会发生明显变化，山茱萸未炮制时为红色，炮制后为紫黑色[24]，环烯醚萜苷易水解和氧化可能是颜色变深的原因之一，条件不同产生的颜色变化也不尽相同，还有可能是产生了类黑素，发生了梅拉德反应[25]。五味子中除糖类成分外还含有大量的有机酸类成分，五味子蒸制过程发生的梅拉德反应和焦糖化作用，使五味子由炮制前红色变成炮制后深黑色[26-27]。

寡糖有多种异构体形式及复杂的连接方式和分支结构，对其成分的研究尚未深入。目前，中药来源植物中寡糖类成分研究仅限于巴戟天、地黄、牛蒡等，相对其他科属以植物来源居多的中药资源来说，中药寡糖研究仍需继续深入，从提取、分离以及更多生物活性、药理作用机制等方面，进行更加全面、系统化的研究。

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（收稿日期：2017-03-08）

（修回日期：2017-03-24；编辑：向宇雁）endprint