食品科学技术

谢明勇，聂少平

天然产物活性多糖结构与功能研究进展

谢明勇，聂少平

多糖是自然界含量丰富的生物大分子之一，具有复杂结构和多种功能活性。本文综述了天然产物活性多糖提取、分离纯化和结构解析的技术和方法，以及多糖所具有的免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、降血糖、抗氧化等生物活性。在多糖提取过程中，一般采用醇和醚类物质浸泡或回流提取来除去脂质，以水、盐溶液、稀酸或稀碱在不同条件下提取，提取液浓缩后经透析、沉淀、干燥得到粗多糖。提取得到的多糖溶液一般含有较多杂质，首先要除去含有的蛋白质。最经典的脱蛋白方法是Sevag法。多糖中也常含有一些色素，常用脱色方法有离子交换法、氧化法、金属络合物法和吸附法等。为进一步分离纯化得到均一多糖，常用方法有分步沉淀法、季铵盐沉底法、柱层析法、超滤法和超速离心法等。糖链的一级结构解析需要解决以下问题：（1）相对分子质量；（2）糖链的糖基组成，各种单糖组成的摩尔比；（3）有无糖醛酸及具体的糖醛酸类型和比例；（4）各单糖残基的D-或L-构型，吡喃环或呋喃环形式；（5）各个单糖残基之间的连接顺序；（6）每个糖苷键所取的α-或β-异头异构形式；（7）每个糖残基上羟基被取代情况；（8）糖链和非糖部分连接情况；（9）主链和支链连接位点；（10）糖残基可能连接硫酸酯基、乙酰基、磷酸基、甲基的类型等。多糖结构解析需要用到很多手段，包括仪器分析法如红外、核磁共振、质谱等；化学方法如部分酸水解、完全酸水解、高碘酸氧化、Smith降解、甲基化反应等；以及生物学方法如特异性糖苷酶酶切、免疫学方法等。多糖的免疫调节功能是其最重要的功能活性。多糖能通过多条途径对免疫系统发挥作用，例如提高巨噬细胞吞噬能力，刺激T、B淋巴细胞和NK、LAK细胞，激活补体系统，促进DCs诱导的免疫应答启动等。根据多糖的抗肿瘤作用可将其分为两大类：一类是多糖通过增强机体的免疫功能间接抑制或杀死肿瘤细胞；另一类是具有细胞毒性的多糖，可以直接杀死肿瘤细胞。此外，许多多糖还被发现具有抗疱疹病毒及流感病毒作用。另外，多糖类化合物具有清除自由基，抑制脂质过氧化、亚油酸氧化等抗氧化作用。天然多糖还具有降血糖作用，主要表现在降低肝糖原，保护胰岛细胞以及调节糖代谢酶活性等方面。虽然近几十年来多糖研究取得了很大进步，但是高效分离纯化多糖的方法发展依然缓慢，其结构的复杂性也增加了研究难度。此外，多糖的活性研究大多停留在体外实验阶段，其在体内的具体作用机制有待于进一步深入研究。

来源出版物：中国食品学报, 2010, 10(2): 1-11

入选年份：2014

糖谱法比较不同产地竹荪多糖结构特征

吴定涛，巨瑶君，陆静峰，等

摘要：目的：多糖作为长裙竹荪的主要活性物质，其生物活性与多糖的组成糖及比例、糖苷键类型、分子量及分布、粒径、溶液链构象等密切相关。因此，为评价长裙竹荪的质量，对其多糖进行结构及分子参数比较研究是十分必要的。本文通过比较研究不同产地长裙竹荪多糖的化学结构特征及分子参数，建立适用于长裙竹荪多糖质量研究的特征指纹图谱，从而提高长裙竹荪多糖及其产品质量控制。方法：利用微波辅助水提取法，高效、快速的制备不同产地长裙竹荪水溶性多糖；随后采用高效凝胶排阻色谱法联用多角度激光光散射和示差折光检测器（high performance size exclusion chromatography coupled with multi angle laser light scattering and refractive index detector，HPSEC-MALLS-RID）测定长裙竹荪多糖的重均分子量及其分布，以及长裙竹荪多糖不同组分的相对含量；最后，采用糖谱法联用荧光辅助凝胶电泳（Saccharide mapping based on polysaccharide analysis by carbohydrate gel electrophoresis analysis，PACE）表征长裙竹荪多糖的化学结构特征，以及建立长裙竹荪多糖部分酸水解及酶水解产物的特征糖谱。结果：HPSECMALLS-RID分析结果表明不同产地长裙竹荪多糖的HPSEC图谱均有相似的色谱峰。色谱峰1和2基本无紫外吸收，其分子质量及其分布也类似，色谱峰1和色谱峰2分子质量分别为2.451×106D～4.427×106D和1.775×105D～5.979×105D，其分子质量分散指数分别为1.32～1.53和1.12～1.25。并且不同产地长裙竹荪多糖的色谱峰1和色谱峰2相对含量也相似，色谱峰1和色谱峰2分别占总含量的79.2%～85.2%和14.8%～20.8%。采用HPSEC-MALLS-RID构建不同产地长裙竹荪多糖HPSEC图谱，并准确测定其分子量及分布，研究结果利于提高长裙竹荪多糖的质量控制；采用糖谱法联用荧光辅助凝胶电泳比较研究长裙竹荪多糖的化学结构特征，部分酸水解和特异糖苷酶水解产物分别能够反应多糖的整体化学结构信息和特定的糖苷键结构信息。长裙竹荪多糖的部分酸水解结果表明不同产地长裙竹荪多糖的部分酸水解产物PACE特征图谱基本一致，此外，采用Quantity-One软件采集PACE特征图谱中各条带光密度值，构建部分酸水解产物扫描图，并用计算机辅助相似性评价系统计算部分酸水解产物扫描图共有模式图谱，结果：不同产地长裙竹荪多糖部分酸水解产物与其共有模式之间的平均相关系数值为0.957±0.039（n＝6），提示不同产地长裙竹荪多糖具有相似的部分酸水解特征；进一步采用六种特异性糖苷水解酶（β-1,3-葡聚糖苷酶、β-葡聚糖苷酶、α-淀粉酶、右旋糖酐酶、β-2,1-菊粉酶以及果胶酶）催化水解长裙竹荪多糖，比较研究其化学结构特征，结果表明6种酶均能催化水解长裙竹荪多糖生成小分子糖类化合物，说明长裙竹荪含有β-1,3-葡萄糖苷键、β-1,4-葡萄糖苷键、α-1,4-葡萄糖苷键、α-1,6-葡萄糖苷键、β-2,1-果糖苷键和α-1,4-半乳糖醛酸苷键等，并且不同产地长裙竹荪多糖酶解产物的特征糖谱与其共有模式之间的平均相关系数值均大于0.95，结果进一步证实不同产地长裙竹荪多糖十分相似。结论：不同产地长裙竹荪多糖具有很高的相似性，其HPSEC色谱图、分子量分布、各组份相对含量，以及部分酸水解及酶水解产物的PACE特征图谱均相似。不同产地长裙竹荪多糖均含有β-1,3-葡萄糖苷键、β-1,4-葡萄糖苷键、α-1,4-葡萄糖苷键、α-1,6-葡萄糖苷键、β-2,1-果糖苷键和α-1,4-半乳糖醛酸苷键等。本研究结果有利于表征竹荪多糖的物理化学特征，以及提高长裙竹荪多糖质量控制。

来源出版物：食品科学, 2014, 35(13): 98-102

入选年份：2014

超声波提取莲花粉多糖工艺

刘进杰，张玉香，冯志彬，等

摘要：目的：花粉是21世纪新型的营养源和保健食品。花粉多糖具有治疗心血管疾病、降低胆固醇、甘油三酯等作用，因此对花粉多糖的研究和开发具有广阔的前景。但是花粉具有一层厚厚外壁，结构中的孢粉素对酸、碱、温度、压力、酶都很稳定，限制其营养成分的吸收利用及活性成分的释放。超声波因具有提取效率高、能耗低、时间短、不破坏有效成分等特点，已成为广泛关注的一种提取方式。因此，本文拟利用超声波破壁技术，探讨其对莲花粉中多糖提取的影响。方法：以莲花粉为原料，采用超声波细胞破碎仪对其破壁，首先对超声功率（300、400、500、600 W）、超声时间（4、6、8、10、12 min）、花粉添加量（1.25、1.50、1.75、2.00 g/25 mL水）三个因素进行单因素实验，研究不同条件下对莲花粉粗多糖得率的影响，从而确定单因素条件。根据单因素实验结果分析，以超声功率（1）超声时间、（2）花粉处理量、（3）三个因素为自变量，以莲花粉多糖提取量为响应值，以单因素实验得出的各最佳条件作为中心点，利用Box-Behnken组合设计实验方案，并采用Design Expert软件进行数据处理，最终得出莲花粉粗多糖最佳提取条件。结果：（1）超声功率对莲花粉多糖提取的影响：在超声功率为300～600 W范围内，随着超声功率的增大，莲花粉多糖提取量先升后降，当超声功率为500 W时达到最大。（2）超声时间对莲花粉多糖提取的影响：在超声处理4～12 min范围内，莲花粉多糖提取量在超声时间为4～6 min内显著上升，超声时间为6 min时达到最大，但当超声时间超过8 min后多糖的提取率下降趋势趋于平缓。（3）花粉处理量对莲花粉多糖提取的影响：当花粉处理量为1.25～2.00 g/25 mL水时，莲花粉多糖提取量随花粉处理量的增大而呈先上升后下降的趋势，当花粉处理量为1.50 g/25 mL水时，多糖提取量达到最大。（4）响应面优化实验：以超声功率（1）、超声时间（2）、花粉处理量（3）三个因素为自变量，以莲花粉多糖提取量为响应值，根据Box-Behnken组合设计的方案进行了17组实验。对实验数据进行拟合，确立了超声波提取莲花粉多糖工艺条件的二次回归方程式为：莲花粉多糖含量＝20.93－0.27A－1.79B－2.49C－0.76AB－0.31AC－0.38BC－0.50A2－2.19B2－2.30C2，方程相关系数R2＝0.8593，模型显著，失拟项影响不显著，说明该模型可以用于莲花粉超声破壁提取多糖实验的理论预测。通过对回归模型分析可知，因素C（花粉处理量）对实验结果影响极显著，B（超声时间）、B2、C2影响显著。超声功率（1）和超声时间（2）两因素之间、超声功率（1）和花粉处理量（3）两因素之间的交互作用显著，超声时间（2）与花粉处理量（C）两因素的交互作用不显著。实验结果显示：莲花粉超声波破壁提取多糖的最优工艺参数为超声功率518.53 W、超声时间5.60 min、处理量1.37 g/25 mL，在此优化条件下，实际测得莲花粉多糖提取量21.79 mg/g，与理论值21.91 mg/g接近，这表明该模型可有效预测超声破壁提取莲花粉多糖。结论：本文采用超声波细胞破碎仪提取莲花粉多糖，首先研究了超声功率、超声时间、莲花粉处理量三个单因素对莲花粉多糖提取的影响，然后利用Box-Behnken组合设计对提取工艺进行响应面优化，最终得出超声波提取莲花粉多糖的最佳工艺参数为莲花粉处理量1.37 g/25 mL、超声时间5.60 min、超声功率518.53 W，多糖含量实测值为21.79 mg/g，与理论值21.91 mg/g接近，表明该模型可有效预测超声破壁提取莲花粉多糖。

来源出版物：食品科学, 2011, 32(18): 44-48

入选年份：2015