植物硒多糖制备及结构鉴定研究进展

郭佳奇，翁 霞

（鞍山师范学院化学与生命科学学院，辽宁 鞍山 114007）

硒是人体生命活动所必需的一种微量元素，自然界中的硒有无机与有机两种形态。无机硒通常以硒酸盐和亚硒酸盐形式存在，摄入无机态硒易使毒性积累，甚至产生突变[1]。而有机态硒主要存在于动植物体内的硒蛋白和含硒多糖中。研究表明，有机硒相比于无机硒具有更高的生物利用度且毒副作用小[2]。硒元素在许多生理过程中发挥着重要作用，具有促进免疫调节、抗肿瘤、抗氧化等生理功能[3-6]，是大量依赖硒的抗氧化酶的辅助因子[7]。在富硒环境中，植物可利用自身的根和叶在生长代谢中将土壤中的无机硒与多糖结合，进而合成天然的植物硒多糖[8]，但植物和微生物对硒的富集作用有限，故天然硒多糖含量少。硒多糖的人工合成仍将是开发有机硒和制备含硒药物的研究热点。综述植物硒多糖制备及结构鉴定方法，为植物硒多糖衍生生理与药理功能深入研究及开发提供参考依据。

1 植物硒多糖的制备

制备植物硒多糖常使用亚硒酸钠或亚硒酸作为硒化剂。氯氧化硒作为硒化剂时，可与多糖分子上相邻的羟基反应生成具有五元环结构的亚硒酸酯。Zhu 等[9]以氯化氧硒为高活性硒化试剂合成的硒化白头蒿多糖（SeASP），比用硝酸/亚硒酸硒化法制得的白头蒿硒多糖的硒含量显著增高。然而，这种合成方法的反应产物并不稳定，易生成有毒气体，故不作为制备硒多糖的首选方法。制备植物硒多糖常以亚硒酸钠为硒化剂，以冰醋酸或硝酸为催化剂进行制备。

1.1 冰醋酸催化修饰

使用醋酸作为催化剂制备植物硒多糖，其催化效率相较于硝酸偏弱，且制得产品的抗氧化活性也较弱。罗敏等[10]用冰醋酸和硝酸制得米胚硒多糖Se-REP1和Se-REP2，比较体内抗氧化物酶的活性，以Se-REP2的活力最高。刘思美等[11]以地黄多糖和亚硒酸钠为原料，在乙酸催化下制备地黄硒多糖，并通过单因素实验对制备工艺进行优化，当m 乙酸∶m 地黄多糖∶m亚硒酸钠=8∶10∶51，反应温度为80.0 ℃，反应时间为7.0 h时，所制备产物硒含量最高达2.239 mg/g。

1.2 硝酸催化修饰

硝酸是目前合成植物硒多糖的最常用催化剂。李梅林等[12]制备枸杞硒多糖的最优条件是每单位质量枸杞多糖加入0.62 g 亚硒酸钠，催化所需HNO3体积分数为1%，再加入1g BaCl2，于74 ℃环境中反应9 h，此条件下硒多糖的硒含量达648.65 μg/g。慕星星[13]等通过单因素和响应面实验得出蕨麻硒多糖的最佳制备工艺条件，其产物中硒含量达8 518.81 μg/g。王国全等[14]采用微波辅助合成款冬花硒多糖，反应时间只需40 min，最终产品的硒含量为3 740 μg/g。微波辅助硝酸合成植物硒多糖备受关注，使用微波辅助可显著减少制备时间且节省能源消耗，防止产物因在硝酸中存在时间过长而发生结构变化甚至降解。李瑾等[15]在微波催化下，通过单因素实验和响应面设计得出优化制备工艺，即在原料质量比1.0、硝酸浓度0.512 %、反应温度70.0 ℃、微波功率600 W、反应时间44.0 min 条件下得到的金银花硒多糖硒含量为3.89 mg/g。体外免疫实验结果表明，金银花硒多糖促进小鼠巨噬细胞RAW 264.7增殖更明显。

2 植物硒多糖的结构鉴定

2.1 红外光谱法

判断植物硒多糖糖苷键构型、硒元素和多糖结合方式多以红外光谱法为主，即通过观察谱图来确定官能团的特征吸收峰。红外光谱法具有不破坏样品、分析成本低、无污染等优点，故在硒多糖结构鉴定中被广泛使用。侯巍等[16]对比玉米须多糖和玉米须硒多糖的红外光谱图，发现SeO3和Se-O-C 的特征吸收峰，推断出亚硒酸酯（C-O-SeO2-）的生成。百合硒多糖[17]、枸杞硒多糖[18]的结构鉴定也使用红外光谱法。

2.2 核磁共振法

核磁共振可对多糖构型的波谱信号进行采集，因此核磁共振法可用来鉴定多糖是否修饰成功。利用核磁共振技术可以快速确定是否有取代基以及取代基的位置。赵博[19]对比蛹虫草多糖和蛹虫草硒多糖的1H和13C的核磁共振谱图，推断出有Se=O键和CSe键的形成。也有学者比对了红芪多糖和含硒衍生物的13C核磁共振谱图，判断出含硒官能团的位置主要在C6[20]。

2.3 X-射线衍射法

X-射线衍射法既可测定高分子聚合物晶体结构，也能用来鉴定硒化修饰前后多糖结晶结构的变化。程爽等[21]对比了冬凌草硒多糖与冬凌草多糖的X-射线衍射图谱，结果显示硒化修饰基本不改变多糖骨架，但结晶程度略低于冬凌草多糖。这与使用X-射线衍射法对榆树果胶硒多糖的结晶形态进行鉴定，得出硒化几乎不改变榆树果胶的无定形结构的研究是一致的。

2.4 拉曼光谱法

拉曼光谱法是用来研究晶体及分子的振动模式、旋转模式以及同一系统里其他低频模式的一种分光技术。白炜琪[22]对比了苦瓜多糖、亚硒酸钠、苦瓜硒多糖的拉曼扫描图，分析了苦瓜硒多糖在500 ～1 000 cm-1范围内荧光强度的变化，推断出单质硒与多糖结合成功。

2.5 扫描电镜法

扫描电镜法可以直观对比硒多糖和多糖的分子表面特征，进一步推断硒化修饰对多糖的影响。张斐然等电镜扫描观察富硒菊花多糖和菊花多糖，显示富硒菊花多糖在电镜下成片状，而菊花多糖在电镜下成碎屑状，这表明富硒菊花多糖的分子间作用力更强。Hou等[23]使用红外光谱法确定百合多糖硒化成功后，又使用扫面电镜法研究了百合硒多糖的表面形态，结果表明：百合多糖表面聚集着大量尖锐的突起，而硒多糖呈片状堆积且表面光滑。

3 结语

人工合成的硒多糖具有较高的硒含量，且采用硝酸-亚硒酸钠法合成植物硒多糖最简单有效，故制备工艺较为成熟。为提高制备效率，采用微波或超声辅助可节约大量时间和试剂成本。鉴定糖苷键构型、硒元素和多糖结合方式，以红外光谱鉴定法最为常用，而进一步研究硒多糖表面形态则用电镜扫描法。核磁共振法、拉曼光谱法、X-射线衍射法也偶尔使用。

植物硒多糖在医学领域具有良好的应用价值和发展潜力，但其潜在毒性有待于进一步研究。与天然成分相比，化学合成物质通常被认为具有更高的毒性，因此，比较人工合成的植物硒多糖与天然植物所含硒多糖的毒性，是植物硒多糖研究的另一个重点。尽管许多研究表明植物硒多糖具有多种生物活性，但对硒多糖引起这些作用的分子机制知之甚少，需在分子水平上进一步研究其潜在机制。硒多糖的活性与其结构之间的关系尚未完全确定，对此开展深入研究有助于通过结构修饰，制备出活性更强、毒性更小甚至无毒的硒多糖。