香菇多糖的研究进展

连希希，孙佳宁，孙伶俐，刘 佳，王联芝，段正超

(湖北民族大学化学与环境工程学院，湖北 恩施 445000)

香菇别名香蕈、合蕈、戴沙、香信、冬菇、香纹等，是具有代表性的药食两用真菌，富含肉质，味道鲜美，被视为“菇中之王”。我国食用菌产量位居世界前列，其中香菇产量为世界之最。香菇含有多种营养成分，如71%的碳水化合物、18.64%的蛋白质、4.8%的脂肪以及多种氨基酸、粗纤维、维生素、矿物盐等，具有很高的保健价值[1]。香菇多糖是从香菇中提取的具有天然生物活性的一种纯化多糖，有较好的应用前景，是目前的研究热点之一。作者在此对香菇多糖的结构、提取方法、分离纯化方法和药理活性进行综述，以期为香菇多糖的开发应用提供参考。

1 香菇多糖的结构

《中国药用孢子植物》中记载了香菇的多种功效，多糖为其主要活性成分。香菇多糖具有很高的药理活性，这与其化学结构密切相关，具有β-糖苷键的葡聚糖是香菇多糖发挥药理作用的主要形式[2]。Chihara等[3]于1969年从香菇中首次发现多糖并将其提取出来，证明了香菇多糖是具有β-1,3-D-主链和β-1,6-D-葡萄糖残基支链的大分子，即以β-1,3-键接的吡喃葡聚糖为主链，每5个葡萄糖单元连接2个β-1,6-键接的吡喃葡萄糖残基为侧链。香菇多糖的一级结构如图1所示。

图1 香菇多糖的一级结构

2 香菇多糖的提取方法

目前，香菇多糖的提取率普遍较低，为了更充分利用香菇资源，寻找更高效、更实用、成本低、易操作的提取方法极为重要。

2.1 溶剂提取法

2.1.1 热水提取法

热水提取法是一种广泛使用的提取方法，它不但成本较低，而且不需要任何特殊的设备，但提取温度较高、提取时间较长[4]。张玉娜等[5]采用热水提取法提取香菇多糖，并优化了pH值对多糖提取率的影响，提取率达到27.12%。赵凯等[6]推导了热水提取香菇多糖的动力学模型，发现香菇多糖的浸出率随提取温度的升高而提高、随香菇质量浓度的变化而变化、随提取时间的延长而提高，最后达到平衡。

2.1.2 碱提取法

碱提取法是一种较为常见的提取方法，操作简单方便、提取时间短、耗能少，但是碱性溶液会使提取物中色素分子沉淀[7]。Zhang等[8]用1.25 mol·L-1的NaOH/0.05%NaBH4碱溶液作为提取剂提取香菇多糖，提取率达到5%。李波等[9]用NaOH溶液提取香菇多糖，提取率提高了6倍。

2.1.3 酸提取法

酸提取法也是一种较为常见的提取方法，操作简单、成本较低，但是酸性溶液易破坏多糖的糖苷键，导致多糖的生物活性降低，因此有一定的局限性。梅光明等[10]以香菇柄为研究对象，用盐酸溶液提取其中多糖，并对粗多糖进行了分离纯化及结构鉴定。

2.2 辅助提取法

2.2.1 超声波辅助提取法

超声波辅助提取法具有以下优势：(1)提取时间短，提取效果好；(2)适用范围广，可以从不同植物中提取活性物质；(3)提取温度低，可提取不耐热活性物质[11]；(4)可以最大限度地减少溶剂消耗，允许使用绿色溶剂。但超声有效作用区域为一环形，可能会有超声空白区，导致不同位置的活性物质溶出效果不同。黄超等[12]分两段进行超声波辅助提取香菇多糖，采用正交实验结合响应面法确定最优提取方案，香菇多糖提取率达到7.24%。付丽娜等[13]对超声波辅助提取香菇多糖的超声时间进行了优化，在超声时间为40 min时香菇多糖提取率最高为11.73%。

2.2.2 微波辅助提取法

微波辅助提取法具有以下优势：(1)微波对容器不产生作用，热量可直接作用于样品上；(2)微波产生的最高温度由热损失和功率决定，传热速率更快[14]；(3)微波可以选择性地对样品中的组分进行加热[15]。但同时存在一些问题：(1)微波可能会对与微波加热相关的热稳定性化合物产生负面影响；(2)微波对化合物和溶剂的极性有要求，难以提取非极性目标化合物；(3)微波设备投资高，规模化成本较高。秦楠等[16]以香菇柄为研究对象，在微波功率为400 W的条件下提取香菇多糖，提取率为4.91%。刘小丽等[17]在pH值为9的条件下利用微波提取香菇多糖，多糖纯度可达85%。

2.2.3 酶解辅助提取法

酶解辅助提取法是一种非常规提取方法，是通过酶水解蛋白质以破碎细胞壁，促进胞内多糖的释放[18]，提取温度低、提取时间短，但由于成本高、对环境不友好，应用受到限制。香菇的细胞壁主要由甲壳素多糖(β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖)和葡聚糖(β-1,3和β-1,6)组成，因此可以被甲壳素酶或葡聚糖酶降解。林杉等[19]利用酶的专一性，采用复合酶法提取香菇菌糠多糖，提取率较热水提取法的显著提高。程俊文等[20]发现，分步酶法相较于复合酶法，提取效率大大提高，是传统热水提取法的1.28倍。

2.3 复合提取法

为了提高香菇多糖的提取率，可以将两种及两种以上提取方法结合起来使用。Yang等[21]采用高负载量、可持续液-液分配的高速逆流色谱法结合可以保持高生物活性的双水相体系来分离纯化多糖。秦令祥等[22]采用超声波协同复合酶法提取香菇多糖，相较于单一的提取方法提取率更高。

3 香菇多糖的分离纯化方法

香菇多糖至少由10种单糖分子缩合而成，属于不均一多糖。多糖与蛋白质、核酸等不同，基于单糖残基组成、糖苷键、糖单元顺序、聚合度和分支点的不同，多糖的结构要复杂得多。此外，品种、来源、批次的不同，甚至提取方法和分离程序的不同，都会对多糖的理化性质和结构性质产生重要影响。提取得到的粗多糖往往含有色素、蛋白质、脂质、维生素、多酚等物质，一般需经过脱色、脱蛋白、多糖分级等分离纯化[23]才能进行结构与生物活性的深入研究。

3.1 脱色

Shao等[25]研究了脱色方法对羊草多糖的分子量、官能团和抗氧化活性的影响，发现过氧化氢氧化脱色的多糖比活性炭吸附脱色的多糖具有更低的分子量、更多的糖醛酸和更高的抗氧化活性；活性炭吸附脱色过程温和，可以较好地保存多糖的大分子结构，脱色后的多糖分子量较大，含有较多的硫酸基团；而过氧化氢氧化脱色降解了部分多糖，提高了多糖的抗氧化活性。Chai等[26]采用有机溶剂(无水二乙醚、丙酮和乙醇)漂洗的方法去除粗多糖中的色素，但由于气味难闻、毒性大等缺点，使其应用受到限制。

3.2 脱蛋白质

蛋白质与多糖都是不溶于醇的大分子，醇沉后蛋白质会和多糖混合在一起，从而影响多糖的结构鉴定及活性研究。一般采用化学试剂使蛋白质变性沉淀，再经离心实现脱蛋白质。脱蛋白质方法主要有以下几种：蛋白酶-Sevag法[27]、碱法、酸法、醋酸铅法、三氯乙酸法、酶法、树脂吸附法[28]等。

3.3 多糖分级

多糖的分子量分布范围较宽，因为小分子化合物所规定的纯度标准不同，一般要去掉小分子化合物。多糖纯品一般是指在一定分子量范围内具有较强生物活性的多糖。没有分级的多糖分子量分布范围较宽，生物活性没有达到最佳[29]，因此要对多糖进行分级，提高其生物活性。常见的分级方法有分级沉淀法、季铵盐沉淀法、凝胶柱层析法、超滤分离法等。

4 香菇多糖的药理活性

4.1 免疫调节作用

香菇多糖可以激活T细胞、活化巨噬细胞、调节人体细胞新陈代谢等。Wang等[30]发现了以香菇多糖为基础的化学免疫治疗方法，香菇多糖能促进非小细胞肺癌患者的T细胞增殖，从而提高免疫调节能力。吴小清等[31]研究发现，香菇多糖可活化巨噬细胞，刺激细胞分泌肿瘤坏死因子-α等相关细胞因子，在机体内进行免疫调节，进而达到抗肿瘤的效果。

4.2 抑制肿瘤细胞增殖的作用

香菇多糖可以抑制肿瘤细胞增殖，诱导其凋亡、自噬[32]。桂明杰等[33]为提高实体肿瘤化疗的临床有效率，研究了香菇多糖对HepG2及H22肿瘤细胞的抑制作用，发现香菇多糖有较好的体内安全性，可以有效抑制肿瘤生长。Sun等[34]将香菇多糖与其它药物联用治疗膀胱癌，明显减少了癌细胞的数量。Li等[35]通过检测自噬体和自噬流，证明了香菇多糖可以刺激细胞自噬。

4.3 抗氧化作用

人体氧化代谢会产生有危害的活性氧自由基。多糖类物质是自由基的天敌，对自由基有一定的清除能力，具有抗氧化作用[36]。邓加聪等[37]比较了香菇多糖清除DPPH自由基和羟基自由基的能力，发现香菇多糖具有一定的抗氧化作用。Tian等[38]研究发现，香菇多糖可有效清除羟基自由基，达到抗氧化目的。Mu等[39]研究发现，蛋白质和色素会影响桦褐孔菌多糖对自由基的清除效果。Wei等[40]比较了含硒红芪多糖与天然红芪多糖对自由基的清除能力，发现含硒红芪多糖具有更强的自由基清除能力和还原能力。

5 展望

香菇多糖的质量和含量因菌种的不同而不同，而且还取决于香菇的产地、培养条件和生长情况。香菇具有很重要的药用价值，特别是在预防和治疗肿瘤、获得性免疫缺陷综合征和高胆固醇血症等严重健康问题方面。目前已经证实了香菇多糖具有免疫调节作用、抑制肿瘤细胞增殖作用以及抗氧化作用，但仍有许多未知之处需要探索，如目前还没有评价香菇多糖功效的既定标准；药理学角度的安全性问题还需进一步研究等。随着对香菇多糖功能的进一步研究，其应用领域会大大拓展。