柑橘低分子果胶研究进展

□ 苏丹丹 河北农业大学

果胶是一类广泛存在于植物细胞壁的初生壁和细胞中间片层的杂多糖，相对分子质量介于50～300 ku，不同的原料和提取工艺所得果胶的相对分子质量存在较大差异，现阶段果胶的提取方法多为盐析法、乙醇沉淀法、超滤，以及动、静态大孔吸附树脂法等。作为一种天然的植物胶体，可作为一种胶凝剂、稳定剂、组织形成剂和增稠剂广泛应用于食品工业。近来研究发现低分子果胶在人体营养健康、医疗方面有新的作用，关于低分子果胶的研究成果越来越多[1]。

1 低分子果胶简介

低分子柑橘果胶（Modified Citrus Pectin，MCP）是通过规定的pH和温度水解天然果胶而得到的分子质量较小、酯化度较低、无分支的果胶多糖，MCP分子量在20 kDa左右，由于其经过修饰，故又称修饰柑橘果胶[2]。水解既可以切断果胶直链从而降低其分子量，又可以降低其酯化度从而使其易于被人体吸收[3]。

近些年来，关于柑橘果胶的改性方法的研究越来越多，主要采用pH（化学）改性、物理改性和酶改性。不同的改性方法作用机理不同，所得低分子果胶样品的功能也各不相同。

因MCP克服了CP分子质量大、不易消化吸收等问题，具有更好的溶解度，且MCP的直链结构具有很强的阳离子结合能力，较CP具有更强的靶向性[4]。研究表明，通过调节果胶分子质量的大小，可控制其作用位点，增强其靶向性[5]。因此关于低分子果胶抑制结肠癌的研究成果越来越多。

2 制备方法

2.1 pH修饰法

采用pH修饰法对果胶多糖进行水解，多糖的水解是一个复杂的过程，酸、碱水解均可造成多糖链的断裂及酯化程度的降低。其中，碱水解主要引起皂化，即降低果胶糖链的酯化程度；酸性溶液主要引起多糖中糖苷键的断裂，使多糖降解为低分子量片段。通过控制酸浓度、温度及反应时间可获得不同分子量大小的降解产物。

利用多糖溶于水或酸、碱、盐溶液而不溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂的特性，可将多糖从溶液中提取出来。采用乙醇沉淀法提取多糖，其中，乙醇与多糖溶液的比例影响沉淀的性状，乙醇与多糖溶液比例为1∶1时，沉淀下来的多糖呈絮状，易于随后的抽滤及干燥。若乙醇与多糖溶液比例大于1∶1，则沉淀的多糖呈糊状，难以进行干燥。pH修饰法制备MCP产率可达90%以上，该方法过程易于控制，且易于将条件放大，可用于大规模生产[6]。

陈颖[7]通过酸热法降解具有较高相对分子质量的橘皮果胶，确定酸水解条件为：80 ℃、1.5 mol/L HCL条件下，一次加样制备得24%（w/v）的果胶溶液，水解反应210 min。

2.2 高温高压修饰法

高温高压修饰法目前应用的不多，经其处理的改性果胶又称为热改性果胶。将未改性的柑橘果胶在100～121℃，一定压力下作用30 min得到，相对于pH改性，高温高压改性具有操作简单易行，且无任何毒副作用的优点[8]。陈剑兵[9]等人研究发现亚临界水处理能明显降低果胶的分子量，温度条件为120 ℃时，可使得Mw下降到20 ku以下，产品均一性、得率、色泽及能耗方面均具有优势。经亚临界水法得到的低分子柑橘果胶单糖含量和酯化度均降低。尹颖[10]等采用高压蒸汽法对果胶进行105 ℃、120 ℃和135 ℃的处理，高压均质法在50、100、150 MPa下对其进行均质处理，确立制备LMCP的较佳物理方法为120 ℃、101.2 MPa、30 min，所得LMCP的分子质量为16 kDa，Mw下降近90%。

2.3 辐照改性

辐照改性一般是指用Co-60等辐射源对果胶进行辐照处理而得到的改性果胶，有研究先对柑橘果胶用Co-60进行20 kGy剂量的辐照处理，吸收剂量率为10 kGy/h，再对辐照后的溶液进行透析处理使分子质量小于10 ku，最后旋蒸浓缩并冷冻干燥得到改性果胶样品。现阶段有人对果胶进行超声、紫外辐射，但关于此方面的研究报道鲜见[11]。

3 生理功能

3.1 抗癌功能

关于低分子柑桔果胶抗肿瘤活性的研究众多,占果胶抗肿瘤相关研究的97%以上，现阶段抗肿瘤果胶的研究主要集中于结肠癌、前列腺癌、肺癌、宫颈癌、乳腺癌、和骨髓癌等癌症[12]。目前，受多数人认可的低分子果胶抗癌作用原理与肿瘤的相关蛋白Galectin-3有关，但具体机理尚不完全清楚[13-15]。

2010年，张文博等制得的MCP通过小鼠移植性肿瘤模型发现MCP对肝癌H22细胞的抑制作用显著,高剂量（4 mg/kg）下抑制率达到47.8%，MCP高剂量（4 mg/kg）与中剂量（2 mg/kg）组对U14瘤株的抑制率分别达到36.5%和38.5%。说明MCP具有抗肝癌和宫颈癌活性[16]。尹颖等[17,18]对MCP的抗癌活性进行了初步的评价，细胞实验结果表明制得的MCP对PC3细胞有很强的抑制作用，高剂量（5～10 mg/mL）下抑制率达70%～90%，相对于天然CP，MCP抗前列腺癌细胞活性显著增强。赵光日等[19]发现MCP可以增加顺铂在体外对肺癌细胞A549的增殖抑制作用，在细胞水平上表现为增加肺癌细胞凋亡率，在分子水平上促进procaspase-3、9激活水平。

通过给小鼠灌胃研究，发现LCP与奥沙利铂联合利用可发挥协同作用，阻滞细胞周期的G2/M期，从而显著延长细胞增殖周期，有效抑制结肠癌[20-22]。

许鹏发现PAC-1联合MCP用药对诱导人结肠癌细胞的凋亡、延长细胞增殖周期的效果优于PAC-1单用，低浓度PAC-1联合低分子柑橘果胶对人结肠癌细胞的增殖和凋亡有拮抗作用；中、高浓度PAC-1联合低分子柑橘果胶对人结肠癌细胞增殖和凋亡表现为协同作用。联合用药后结肠癌细胞凋亡比例及凋亡相关蛋白的表达较PAC-1单用均显著增高，线粒体通路及调控结肠癌细胞的细胞周期是低分子柑橘果胶显著提高PAC-1对人结肠癌细胞的生长抑制作用的分子机制[23]。

3.2 调节血糖、血脂

邬晓倩等[24]研究发现，低分子柑橘果胶可以降低糖尿病小鼠的血糖和血脂水平，且无剂量依赖性，为治疗糖尿病和预防其并发症提供了新的途径。目前,对其作用机制的解释为MCP能通过延迟胃排空和减缓小肠转运影响脂肪和碳水化合物的吸收；低分子果胶通过影响胆酸的代谢进而改变脂质代谢酶的活性，促进脂肪代谢，降低血清中的TC/TG和LDL,从而使血脂降低。同时，低分子量果胶的摄入不会影响动物的正常生长发育[25,26]。

3.3 降低体重

张丽芬在研究修饰柑橘果胶对高脂血症大鼠脂质过氧化调节作用时发现，在成功建立高脂血症模型的基础之上，MCP高剂量组（800 mg/kg·d）对大鼠灌胃能减轻高脂血症大鼠体重。MCP对可升高高脂血症大鼠的血清超氧化物歧化酶（SOD）和血清谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活力，降低大鼠血清丙二醛（MDA）的含量。

张若培[27]以100、400、800 mg/（kg·d）三种剂量对大鼠灌胃6周发现，三个剂量均可显著降低大鼠体重、血清TG、TC。并对这一现象做出解释：MCP由于具有低分子量的特点，易产生饱腹感，减慢小肠的转运从而推迟胃排空的时间，影响食物与消化酶的结合使营养素在肠道黏膜上的分散减少，抑制碳水化合物的脂肪的消化吸收，从而抑制体重增长。同时，低分子量的特点使MCP避免了大量摄入的情况下对动物正常生长发育的影响。

3.4 其他

MCP可通过降低血脂修复因高脂饮食引起的肝细胞损伤，减轻脂肪变性、炎性坏死现象[28]。此外，低酯低分子果胶在醒酒和防醉酒方面也有一定的效果，并呈现一定的剂量作用，解酒效果依次为：低酯低分子果胶中剂量组＞低酯低分子果胶低剂量组＞低酯高分子果胶＞高酯高分子果胶组＞葡萄糖组＞生理盐水组。而防醉酒效果依次为：低酯高分子果胶中剂量组＞低酯高分子果胶低剂量组＞葡萄糖组=低酯低分子果胶＞生理盐水组[29]。MCP可抑制前炎症因子的表达，调借气道炎症，对治疗哮喘药物提供新思路[30]。