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茶多糖提取纯化、结构活性及应用研究进展

2021-09-10程利增朱将雄周慧王元凤魏新林

中国茶叶 2021年8期

程利增 朱将雄 周慧 王元凤 魏新林

摘要:我国茶叶产量世界第一,茶资源十分丰富。茶多糖作为从茶叶、茶花和茶籽中提取出来的一种复合多糖,因具有抗糖尿病、抗氧化、抗肿瘤、增强免疫和调节肠道菌群等多种生物活性引起极大关注,并被广泛应用于保健品、化妆品和医药等领域。文章对茶多糖的提取纯化、化学结构、功能活性及产业化应用进行综述,以加强对茶多糖的认知,推动茶叶健康产业发展。

关键词:茶多糖;提取纯化;结构表征;功能活性;产业化应用

Research Progress on the Extraction,

Purification, Structures, Activities and

Application of Tea Polysaccharides

CHENG Lizeng1, ZHU Jiangxiong2, ZHOU Hui2, WANG Yuanfeng2, WEI Xinlin1*

1. Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China; 2. Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China

Abstract: The tea output of China ranks first in the world, and the tea resources are very rich. Tea polysaccharides,

which are extracted from tea leaves, flowers and seeds, exhibit multiple bioactivities, such as anti-diabetic, anti-oxidant,

anti-tumor, immune enhancement, and regulation of intestinal flora. Tea polysaccharides have attracted extensive

attention and are widely used in health-promoting product, cosmetic, and medicine. This paper summarized the

isolation, chemical structure, functional property, and industrialization application of tea polysaccharides, aiming to

improve our understanding of tea polysaccharides and promote the development of tea health industry.

Keywords: tea polysaccharides, purification, structural characterization, functional property, industrialization application

茶葉起源于中国,目前已传播至160多个国家,是全球消费最广泛的植物性饮料。古文献曾有“神农尝百草,日遇七十二毒,得荼而解之”的记载,如今,茶已被越来越多地应用于食品和医药保健行业。茶叶的化学成分主要为多酚、多糖、蛋白质、生物碱和无机元素等。现代药理研究表明,茶多糖是茶中除茶多酚外的另一个重要生物活性成分,具有抗糖尿病、抗氧化、抗肿瘤、增强机体免疫和调节肠道菌群等功能。其含量随茶叶品质等级的降低而提高:高档茶中茶多糖含量为0.4%~0.9%,而低档茶中茶多糖含量为0.8%~1.5%[1]。因此,利用茶叶(特别是中低档茶叶)提取茶多糖,不仅可以充分利用茶叶资源,促进茶产业的发展,而且对防治疾病,保障人类健康都有重要意义。本文对茶多糖的提取纯化、结构表征、功能活性及其产业化应用进行了总结。

一、茶多糖的提取纯化方法

茶叶、茶花和茶籽是茶多糖的三大来源。茶多糖提取通常采用水提醇沉法,然后对沉淀物进行透析、脱蛋白和脱色处理,得到粗茶多糖。粗茶多糖进一步通过柱色谱法纯化后,制得茶多糖纯品。

1. 茶多糖的提取

热水提取是茶多糖提取的一种经典方法,被广泛用于从各种茶叶中提取茶多糖。Lu等[2]采用80 ℃热水,以1∶10料液比,提取黄山毛峰绿茶4 h,重复提取3次,其茶多糖得率为2.30%。Jin等[3]使用响应面法优化了从白茶中提取茶多糖的工艺条件,结果表明其最佳条件为:提取时间97.8 min,提取温度54.1 ℃,水与茶的比例为12.48∶1下提取4次,在该条件下,白茶多糖的得率为0.98%。然而,传统的热水提取法存在提取效率低、提取温度高、提取时间长等缺点,限制了其实用性。为了提高茶多糖的提取效率,各种辅助提取法,如酶促提取、超声辅助提取和微波辅助提取等被应用于茶多糖的提取。Nie等[4]利用微波辅助提取技术提取茶多糖,发现微波技术可以极大缩短提取时间,提高提取率,是一种很有发展前景的茶多糖提取方法。Wang等[5]比较了热水提取(HWE)、沸水提取(BWE)和酶法提取(EE)从茶叶和茶花中提取多糖,发现茶叶多糖和茶花多糖的提取率EE > BWE > HWE。酶和较高的温度可以提高茶多糖的提取率。

近期还报道了一些提取茶多糖的方法。Li等[6]使用阴离子反胶束体系提取茶多糖,在最佳条件(pH 4.6,0.05 mol/L NaCl,7%甲醇和0.06 mol/L

GuHCl)下,其提取回收率达到34%。反胶束提取技术具有选择性高、传质快速和成本较低等优点。李博等[7]采用超临界CO2萃取技术提取茶籽多糖,并应用响应面法优化了其提取条件。其最佳提取条件为:提取时间150 min,压力45 MPa,温度60 ℃,夹带剂乙醇体积分数为65%,在该条件下,茶籽多糖实际得率为13.23%。与传统方法相比,超临界流体萃取技术具有绿色环保、提取效率极高的优点,但也具有配套设备昂贵且耗时较长的缺点。

2. 茶多糖的分离纯化

从茶叶、茶花和茶籽中提取出来的茶多糖,常混有多酚、色素、蛋白质等杂质以及无机盐等小分子化合物。这既影响茶多糖的生物活性,也对茶多糖进一步定性、定量分析和结构鉴定造成干扰。因此,需要通过一系列技术,对茶多糖进行分离纯化。分离纯化是茶多糖产业化开发的起始阶段和关键环节。

茶多糖柱层析纯化前,常采用乙醇洗涤、半透膜透析以去除粗茶多糖中小分子化合物和无机盐,并采用Sevag试剂等脱蛋白、H2O2等脱色。Chen等[8]用NaOH将粗茶多糖的上清液调节到pH 7.0,然后加入H2O2在30 ℃脱色1 h,并透析24 h以去除小分子杂质。Cai等[9]使用无水乙醇洗涤粗茶多糖3次,并使用聚酰胺脱蛋白脱色,其脱蛋白和脱色效率分别为91.2%和75.1%。脱色脱蛋白后得到的茶多糖,进一步通过柱层析纯化,如凝胶过滤层析、离子交换层析和大孔树脂层析。柱层析法是根据茶多糖形状、分子量和极性的不同,达到分离纯化的目的。Zhou等[10]通过Q Sepharose Fast Flow和Sephadex G-100柱色谱纯化粗茶多糖,其纯度从(34.5±1.93)%提高到(90.26±5.25)%。Yang等[11]尝试用大孔树脂(AB-8)纯化茶籽多糖,在最佳条件下,茶籽多糖的得率为11.8%,纯度达到96.0%。

二、茶多糖的结构表征

1. 单糖及其他物质组成

茶多糖主要由单糖组成,通常采用气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)和离子色谱(IC)分析其单糖组成。

Yin等[12]采用三氟乙酸(TFA)水解糖苷键和醋酸肌醇衍生化后,再用GC分析绿茶多糖单糖组成。结果表明,绿茶多糖由摩尔比为90.0∶9.1∶0.9的葡萄糖、阿拉伯糖和半乳糖组成。Chen等[13]采用HPLC分析茯砖茶多糖,发现它是典型的酸性杂多糖,主要由甘露糖、鼠李糖、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖组成,并含有少量的核糖和葡萄糖醛酸。Wang等[5]采用IC鉴定茶多糖单糖组成,发现茶叶多糖和茶花多糖均由鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和半乳糖醛酸组成,且含有少量的葡萄糖醛酸、木糖和甘露糖。与GC和HPLC分析单糖组成相比,IC具有高分辨率且不需要对单糖进行衍生化,已越来越多地应用于茶多糖单糖组成分析。

此外,Wang等[14]比较了茶叶多糖、茶花多糖和茶籽多糖的单糖组成,结果表明它们均含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸,但是茶花多糖中还含有甘露糖,茶叶多糖中还含有甘露糖和核糖。Wang等[5]还比较了不同提取方法(热水提取、沸水提取和酶法提取)提取的茶叶多糖和茶花多糖的单糖组成,结果表明茶叶多糖和茶花多糖均主要由鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和半乳糖醛酸组成,且含有少量的葡萄糖醛酸、木糖和甘露糖。他们还发现,与其他2种提取方法提取的茶多糖相比,酶法提取的茶多糖有较高含量的阿拉伯糖、半乳糖和半乳糖醛酸。所有这些结果表明,茶多糖主要由葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖组成,但是茶多糖来源和提取方法不同,其单糖组成不尽相同。

茶多糖本质上是一种糖蛋白,不仅含有单糖,还有氨基酸、蛋白质和无机元素等成分。茶多糖中的蛋白质含量通常采用Bradford法测定,而氨基酸主要用HPLC、IC和氨基酸分析仪进行分析。Wang等[15]采用Bradford法和离子色谱分析仪分析茶籽多糖(ATSPS1-1和ATSPS2),结果表明茶籽多糖是与蛋白质结合的杂多糖,其蛋白含量分别为2.83%和2.12%,并在其中检测到17种通用氨基酸。Wang等[16]采用Bradford法测定从3种不同乌龙茶(铁观音、凤凰单丛、大红袍)中得到的茶多糖,其蛋白质含量分别为5.57%、7.68%和9.30%。茶多糖中无机元素含量主要通过原子荧光光谱仪(AFS)测定。Yu等[17]使用AFS分析了不同绿茶中茶多糖硒含量,发现富硒绿茶多糖的硒含量(3.34 μg/g)显著高于普通绿茶多糖(0.09 μg/g)。在另一份报告中,Wang等[18]采用AFS分析富硒茶多糖,其硒含量在0.340~1.987 μg/g。

2. 分子量

分子量是多糖最重要的物理性质之一。目前,凝胶过滤色谱(GFC)、凝胶渗透色谱(GPC)和高效凝胶渗透色谱(HPGPC)等技术已被用于测定茶多糖的分子量。

Chen等[19]使用配有示差折光检测器的GFC测定新鲜茶叶中4个茶多糖组分的分子量,结果表明,它们的分子量分别为30.6 kDa、56.8 kDa、196 kDa和1 160 kDa。Wang等[14]以不同分子量的葡聚糖为标准品,通过GPC测定不同来源茶多糖的分子量,结果显示茶叶多糖、茶花多糖、茶籽多糖的分子量分别为3.67×103~7.58×105 Da、2.56×103~1.46×106 Da、3.66×103~9.61×105 Da。Gu等[20]采用HPGPC分析富硒茶多糖组分(SeTPS-1和SeTPS-2),其分子量分別为1.7×104 Da和1.3×104 Da。在各种茶原料中提取的茶多糖,其分子量范围在1.2~3 900 kDa之间。此外,Qin等[21]比较了渥堆发酵前后六堡茶中的茶多糖,发现发酵后茶多糖分子量显著下降。

3. 化学结构

茶多糖化学结构主要包括糖苷键的构型、糖苷键的位置、单糖的序列、附加的非碳水化合物基团的数量和位置以及分子链构象。目前,各种技术,如Smith降解、高碘酸盐氧化、酶消化、甲基化分析、核磁共振(NMR)、原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM),已被用于揭示茶多糖的化学结构。

Wang等[22]使用甲基化分析、部分水解和NMR对绿茶多糖7WA的化学结构进行表征,发现7WA的骨架是1,3-和1,6-连接的半乳糖残基,支链连接在1,6-连接的半乳糖残基的O-3位置上和1,3-连接的半乳糖残基的O-4位置上。Chen等[23]采用1D(1H和13C)和2D(COSY、HSQC、HMBC和NOESY)NMR鉴定茯砖茶多糖FBTPS-2-1结构,发现其骨架由→4)-半乳糖-(1→4)-半乳糖-(1→,→4)-半乳糖-(1→4)-葡萄糖-(1→,→4)-葡萄糖-(1→4)-葡萄糖-(1→,→4)-葡萄糖-(1→4)-半乳糖-(1→,→3)-半乳糖-(1→4)-半乳糖-(1→,→3,6)-半乳糖-(1→3)-半乳糖-(1→和→3,6)-半乳糖-(1→3,6)-半乳糖-(1→组成,支链由阿拉伯糖-(1→3,6)-半乳糖-(1→,→5)-阿拉伯糖-(1→3,6)-半乳糖-(1→,→6)-半乳糖-(1→3,6)-半乳糖-(1→,阿拉伯糖-(1→3,5)-阿拉伯糖-(1→,→3,5)-阿拉伯糖-(1→5)-阿拉伯糖-(1→,半乳糖-(1→3,5)-阿拉伯糖-(1→和→5)-阿拉伯糖-(1→6)-半乳糖-(1→构成。不同来源的茶多糖结构差异很大,很难用一个通用的结构式来表示茶多糖的化学结构。然而,基于之前的研究,Xu等[24]发现茶多糖的骨架主要由1、3、4、6-连接的半乳糖残基、1,4-连接的半乳糖醛酸残基、1,4-连接的葡萄糖残基和1,2,4-连接的鼠李糖残基组成。分支出现在O-2、O-3、O-4和O-6位置上,支链上常有II型阿拉伯半乳聚糖。此外,大多数酸性茶多糖被证实是果胶多糖,其中一些与鼠李糖半乳糖醛酸-II具有相似的结构。

三、茶叶多糖的功能活性

已经进行的多项体外和体内研究表明,茶多糖对人体健康具有重要作用。

1. 抗糖尿病活性

糖尿病是一种严重的慢性代谢性疾病,以高血糖和胰岛素抵抗为主要特征,它是人类健康的主要威胁之一。根据国际糖尿病联合会的预测,全球糖尿病患者将从2013年的3.82亿增加到2035年的5.92亿[25]。

在中国和日本民间,常饮用粗老茶叶治疗糖尿病。目前,已经有许多研究表明,茶多糖是茶叶治疗糖尿病的主要活性成分。茶多糖可以通过抑制淀粉水解成葡萄糖,延缓其吸收和转运,降低餐后血糖水平。Liu等[26]研究发现,茶多糖可以抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶,显著抑制淀粉向葡萄糖转化,阻止二糖向单糖转化。值得注意的是,茶多糖对淀粉水解酶的抑制活性随茶叶陈化时间的延长而增强。Xu等[27]分别从陈化1年、3年和5年的普洱茶中分离出3种茶多糖,即PTPS-1、PTPS-3和PTPS-5,并评价其对α-糖苷酶的抑制活性,研究发现随着普洱茶陈化时间的延长,茶多糖对α-糖苷酶的抑制活性增强,且PTPS-5的抑制活性是阿卡波糖的3倍。

茶多糖还可以通过降低胰岛素抵抗,改善胰岛素分泌和敏感性,缓解糖尿病。Ren等[28]采用富硒茶多糖干预高糖饮食小鼠,发现富硒茶多糖可显著改善小鼠胰岛素抵抗,缓解葡萄糖耐受不良。研究还发现,茶多糖可通过激活PI3K/Akt信号通路增强抗糖尿病活性。PI3K/Akt信号通路参与葡萄糖摄取和转运[29],激活该通路可导致细胞内葡萄糖转运蛋白(GLUT)转移到膜表面,从而增加葡萄糖摄取。茶多糖干预可通过调节PI3K/Akt信号通路,上调PI3Kp85/p-Akt/GLUT4的表达,改善小鼠胰岛素抵抗并降低血糖水平[30]。茶多糖干预后,胰岛素分泌在高糖水平下显著增加,胰高血糖素样肽-1R(GLP-1R)、蛋白激酶A(PKA)、胰十二指肠同源盒-1(PDX-1)、胰岛素-1(INS-1)、胰岛素-2(INS-2)、GLUT2和葡萄糖激酶(GCK)在mRNA水平的转录和PDX-1在蛋白质水平的翻译被上调[22]。

2. 抗氧化活性

据报道,氧化应激与许多疾病有关,如癌症、阿尔茨海默症、肾炎、动脉硬化和糖尿病[31]。不同来源的茶多糖对超氧化物、羟基和DPPH自由基等均表现出较强的清除活性,且茶叶多糖和茶花多糖的清除活性强于茶籽多糖[14]。绿茶多糖干预H2O2诱导的人视网膜色素上皮细胞,可降低细胞凋亡,有效抑制细胞内ROS和丙二醛(MDA)的产生,并恢复超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和谷胱甘肽(GSH)至正常水平[32]。近年来,还利用小鼠氧化损伤模型,进一步探究了茶多糖体内抗氧化活性。在CCl4诱导的肝氧化损伤小鼠中,富硒茶多糖干预显著降低血清谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)含量,下调肝脏MDA水平,恢复血清SOD和GPX水平,保护肝脏免受CCl4诱导的氧化损伤[33]。在精疲力竭小鼠实验中,与对照组相比,茶多糖干预30 d后小鼠心脏、肝脏和血浆的MDA水平下降,而心脏、肝脏和血液中的GPX、CAT和SOD活性显著增加[34]。综上所述,茶多糖可以有效清除自由基,提高心脏、肝脏和血液中SOD、GPX、CAT等生物活性参数,降低MDA等生化参数,以增强体内的抗氧化活性。

值得注意的是,富硒茶多糖比普通茶多糖表现出更强的抗氧化活性。Wang等[18]比较了普通茶多糖和富硒茶多糖的抗氧化活性,发现富硒茶多糖对DPPH自由基和超氧自由基的清除活性比普通茶多糖更强。Yu等[17]也得到类似的结论:富硒绿茶多糖的抗氧化活性显著高于普通绿茶多糖。富硒茶多糖包含两部分,即微量元素硒和茶多糖。硒是硒依赖性抗氧化酶(如GPX和SOD)的辅因子,在体内可转化为硒依赖性抗氧化酶的活性中心。这些硒依赖性抗氧化酶有效地催化人体细胞中脂质氢过氧化物和过氧化氢的分解,从而保护细胞、细胞膜、脂质、脂蛋白和DNA免受氧化损伤[35]。因此,富硒茶多糖极大促进硒依赖性抗氧化酶的活性,显示出比普通茶多糖更强的抗氧化活性。茶多糖O-H键的弱解离,使其能够向超氧阴离子供氢,有助于茶多糖清除自由基[36]。此外,富硒多糖中-OSeO2H基團的存在,可以激活异头碳的氢原子,有助于清除自由基[37]。

3. 抗肿瘤活性

多项细胞和动物模型研究表明,茶多糖可显著抑制乳腺癌、胃癌、肝癌、前列腺癌、结肠癌、宫颈癌等的发展,具有广谱的抗肿瘤活性。

Wei等[38]使用MTT法评估茶籽多糖对人白血病K562细胞的抗癌活性,结果表明茶籽多糖对K562细胞的生长具有显著的抑制活性,在50 g/mL的质量浓度下抑制率达到(38.44±2.22)% (P < 0.01)。He等[39]研究了紫阳富硒茶多糖对MCF-7人乳腺癌细胞的抑制活性和分子机制,结果表明,富硒茶多糖通过停滞MCF-7的G2/M期并诱导其凋亡,对MCF-7细胞生长有显著抑制作用(IC50为140.1 g/mL)。Zhou等[40]采用CCK8实验研究了绿茶多糖对癌细胞增殖的抑制作用,发现茶多糖诱导溶酶体自噬,对结肠癌细胞系HCT116细胞的增殖具有显著的抑制作用。

研究人员进一步采用小鼠肿瘤模型实验,以探究茶多糖的体内抗肿瘤活性。Yang等[41]用胃癌小鼠评价茶多糖药理活性,结果表明茶多糖能降低胃MDA水平、血清IL-6和TNF-α水平,提高血清免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)、白介素2(IL-2)、白介素4(IL-4)、白介素10(IL-10)水平。Wang等[42]采用体外体内实验研究了富硒绿茶多糖的抗肿瘤活性,发现其可剂量依赖性抑制人骨肉瘤U-2 OS细胞的增殖,并使U-2 OS癌症异种移植小鼠的肿瘤消退。Cheng等[43]也得到类似的结果:富硒茶多糖干预可剂量依赖性抑制肉瘤180增殖,并使肿瘤消退。有趣的是,在同等剂量下,富硒茶多糖表现出显著高于普通茶多糖和富硒酵母的抗肿瘤活性。这些研究表明,茶多糖具有非常优良的抗肿瘤活性,它可以直接抑制肿瘤细胞的生长,促进其凋亡,或者通过改善免疫系统以消除癌细胞。

4. 增强免疫

调节机体免疫是天然多糖最显著的生物学功能之一,是多糖抗肿瘤效应的关键基础。近年来,已经进行了许多体外和体内研究,证明茶多糖对机体免疫系统具有显著的调节作用。用绿茶多糖干预肉仔鸡,结果表明,绿茶多糖可显著增加血清IgG水平、胸腺指数、血清CAT、GPX和SOD活性、巨噬细胞活性和淋巴细胞转化率[44]。以200 mg/kg·BW/d剂量的茶花多糖干预环磷酰胺诱导的免疫抑制小鼠,可以显著刺激小鼠的免疫反应[45]。富硒绿茶多糖和火棘多糖对小鼠免疫活性调节有协同作用,联合干预时可显著增强小鼠自然杀伤细胞(NK)活性、胸腺和脾脏指数、SOD和GPX活性,减弱脾细胞IL-6和TNF-α的含量[46]。这些结果表明,茶多糖具有良好的免疫增强活性,但是其增强免疫活性的机理目前尚不清楚。

5. 调节肠道菌群

研究表明,茶多糖不会在口腔、胃和小肠中分解,能安全抵达大肠,并被肠道菌群利用,刺激它们的生长和有益化合物的生成[47]。茶多糖通过改善肠道免疫系统和维持肠道屏障,在促进肠道健康方面发挥积极作用。茶花多糖可以激活结肠TLR4/MyD88/NF-κB p65和JAK2/STAT3通路,增强肠黏膜完整性基因Claudin1、Claudin5和Occludin1在mRNA水平上的表达,进而改善肠道屏障[45]。

此外,茶多糖可调节肠道菌群的组成和丰度,增加短链脂肪酸含量。在模拟肠道厌氧发酵模型中,茶花多糖干预显著调节肠道菌群,如增加Lactobacillus和Bifidobacterium的相对丰度,降低Prevotella和Clostridium XlVa的相对丰度,促进短链脂肪酸的产生[48]。同样地,在体外厌氧发酵的过程中,茯砖茶多糖干预显著增加Bacteroides、

Megasphaera和Prevotella的相对丰度,促进乙酸、丙酸和正丁酸等短链脂肪酸的生成[49]。茯砖茶多糖干预高脂饮食诱导的代谢紊乱小鼠,可显著增加小鼠肠道菌群的多样性,降低Erysipelotrichaceae、Coriobacteriaceae和Streptococcaceae的相对丰度,改善代谢紊乱[50]。因此,茶多糖可以改善肠道免疫系统和肠道屏障,调节肠道菌群的组成和代谢产物,维持机体的正常功能。

四、茶多糖的产业化应用

1. 功能食品和药用成分

茶多糖是继茶多酚之后,在茶叶中发现的又一种极具开发价值的生物活性物质。茶多糖的多重生物活性,为其在功能食品和医药领域的开发应用奠定了基础。利用茶多糖抗糖尿病功效,针对糖尿病患者开发成各种相应的降糖制剂和辅助制剂,如茶多糖口含片、茶多糖复方胶囊及茶多糖口服液等。基于茶多糖抗氧化活性,可以开发成为抗氧化剂作为食品添加剂,也可添加在面膜等用于化妆品中。鉴于茶多糖的抗肿瘤和免疫增强活性,将茶多糖与抗肿瘤药联用,可以降低抗肿瘤药物的毒性。茶多糖还可用于保健产品和药物的配方中,开发免疫增强剂和免疫佐剂,以增强免疫力和预防疾病。

2. 食品级包装膜

茶多糖与增塑剂(甘油、乙二醇等)和表面活性剂混合,形成可食用、具有良好阻隔性能的薄膜和涂层,控制气体交换和食物氧化,有助于水果和蔬菜的保鲜[51]。Gao等[52]采用茶多酚、多糖和果胶制备了一种功能性多糖薄膜,该多糖薄膜可有效抑制鲜牛肉贮藏期内变色。汲雪宁[53]将茶多糖添加到海藻酸钠中,制备具有天然生物活性的茶多糖复合薄膜。该茶多糖薄膜可以防止或延缓有机蒸汽(溶剂、香气)、水蒸气、溶质和气体(二氧化碳、氧气和氮气)的释放,有效延缓水果和蔬菜的脱水,防止食品变质,延长其保质期。茶多糖薄膜优于合成包装薄膜,因为它们不仅可以很好地包装和保存食品,而且可以食用和生物降解,是一种环保的包装材料,有望更广泛地替代合成包装材料。

3. 药物输送载体

茶多糖作为药物载体,与合成聚合物相比,具有较高的生物相容性和生物降解性,较低的生物毒性、免疫原性和成本。它们具有适合药物递送的物理和化学性质,易于进行化学修饰,可以配制成颗粒和水凝胶,使其适用于治疗性药物递送[54]。近年来,基于茶多糖偶联的纳米载体被用于生物医学领域。Li等[55]以茶多糖为壳,以玉米醇溶蛋白为核,制备了一种新型的紫杉醇纳米粒子,以提高紫杉醇的水溶性。其中,紫杉醇通过-OH和C=O基团与玉米醇溶蛋白和多糖相互作用,从而提供缓释效果。Wu等[56]合成了一种具有低细胞毒性的茶多糖衍生物,用作将siRNA递送到肝脏的载体。此外,茶多糖也可开发成微晶给药的载体,应用于化妆品领域。

五、展望

茶多糖是茶的主要活性成分之一,具有抗糖尿病、抗氧化、抗肿瘤、增强免疫和调节肠道菌群等多重生物活性。在过去10年中,由于茶多糖优异的生物活性,其在功能性食品领域的潜在应用吸引了越来越多的研究。然而,由于其結构的复杂性,茶多糖研究仍存在如下问题。

1. 现有的部分茶多糖分离纯化方法,尚处在实验室阶段,存在提取纯度不高、纯化成本高、工艺复杂等问题。然而,茶多糖的研究及其在功能性食品和医药行业的产业化应用,需要更简单、有效、经济的分离纯化方法,以大规模生产高质量的茶多糖。因此,大量生产高品质低成本的茶多糖仍然是研究人员面临的巨大挑战。

2. 茶多糖的多种生物活性被认为与其化学结构相关。近几十年来,茶多糖的化学结构和生物活性得到了广泛研究。然而,由于其结构的复杂性和灵活性,茶多糖的结构特征、空间构象及其构效关系仍不清楚。

3. 茶多糖的功能活性研究主要停留在细胞实验和动物实验上,其临床医学功能、保健机理有待深入研究。

4. 有大量文献证实了茶多糖的生物活性及其潜在商业用途,但其作为功能性食品成分在食品中的应用尚未得到广泛研究。

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