植物多糖的功能性及其在肉制品中的应用研究进展

刘傲兵 段君雅 化稳 张津 郑智哲 张宇君 高晓光

摘要：植物多糖作为天然的植物提取物，具有抗氧化、抑菌的能力以及降血糖、抗肿瘤等多种生物活性，因此成为医学和食品等领域的研究热点。将植物多糖应用于肉制品中可改善产品的质构、风味、色泽等，部分植物多糖可使加工后的肉制品具有功能特性。植物多糖还可替代部分脂肪，减少肉制品中的脂肪含量，起到促进健康的作用。文章对植物多糖的多种功能特性以及在肉制品中添加多糖对产品感官、理化性质等方面的影响进行综述，以期为后续的研究提供参考。

关键词：植物多糖；抗氧化性；抑菌性；降血糖；抗肿瘤；功能性肉制品

中图分类号：TS201.2      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）04-0205-06

Abstract： As natural plant extract， plant polysaccharides have the capacity of antioxidation， bacteriostasis， and a variety of biological activities such as reducing blood sugar and anti-tumor. Therefore， they have become a research hotspot in the fields of medicine and food. The application of plant polysaccharides in meat products can improve the texture， flavor and color of products. Some plant polysaccharides can make the processed meat products have functional characteristics. Plant polysaccharides can also replace part of fat， reduce the fat content in meat products and promote health. In this paper， the multiple functional characteristics of plant polysaccharides and the effects of adding polysaccharides into meat products on the sensory and physicochemical properties of products are reviewed， in order to provide references for the follow-up research.

Key words： plant polysaccharide; antioxidation; bateriostasis; reducing blood sugar; anti-tumor; functional meat products

植物多糖是一类存在于植物体内的生物大分子物质，在生物体中发挥着重要的作用。人们对植物多糖的研究不断深入，从植物中提取活性多糖已有多种方法，并且在多糖的生物活性研究等方面取得了重大突破。植物多糖作为天然产物，来源广泛、无毒副作用且具有众多功能特性，在食品、医药、化妆品领域有巨大的发展潜力。

我国是世界上最大的肉类生产国，随着消费能力的提升和健康饮食观念的更新，人們越来越重视肉类对健康的影响。近年来，各种新型肉制品层出不穷，功能性肉制品越来越受到人们的关注。研究发现，将植物多糖添加于肉制品中，不仅可以改变其质构、保水性等品质特性，改善肉制品的口感，而且可以增加肉类加工制品的功能特性。本文主要概述了植物多糖的功能性及其在肉制品中的应用研究进展。

1 植物多糖概述

多糖又称多聚糖，是由10个以上的单糖以不同比例的α或β糖苷键组成的高分子聚合物[1]，既是生物体的结构物质也是贮能物质，在多种生命活动中有重要的意义。多糖在自然界中广泛存在，按来源可以分为植物多糖、动物多糖以及真菌多糖。

植物多糖为多糖的一种，在植物体中广泛存在，从植物体中提取、分离、纯化后可得到高纯度的植物多糖。植物多糖具有多种提取方式，热水提取法是主要的提取方式，随着对多糖研究的深入，提取方法也逐步改进，目前有酶法提取、微波提取和超声波辅助提取，不断优化的提取方式可以使多糖提取纯度和效率更高。不同来源的植物多糖相对分子质量、分子结构各不相同，从而导致植物多糖的功能特性不同[2]。植物多糖具有抑制肿瘤细胞生长[3]、降血糖[4]、抑菌[5]、抗氧化[6]等生理活性以及提高食品品质和风味等作用。越来越多的植物多糖被证明具有功能性，其在各个领域的应用也在不断地被开发和研究。

2 植物多糖功能性研究进展

2.1 植物多糖的抗氧化特性

抗氧化又称抗氧化自由基，植物多糖的抗氧化特性具有多途径、多靶点、多效应的特点[7]。研究表明，抗氧化作用机制可分为两类：一类是植物多糖对自由基的直接或间接清除作用，测定植物多糖的抗氧化能力也主要通过此机制；另一类是提高抗氧化酶活性或降低氧化酶活性，间接达到抗氧化的目的[8]。

自由基清除机理大致可分为两大类：氢原子转移和单电子转移[9]。氢原子转移法是通过提供氢来终止自由基，单电子转移法是通过抗氧化剂转移一个或多个电子以还原氧化金属、羰基和自由基的能力。自由基清除实验主要有 DPPH自由基、超氧阴离子自由基、羟自由基等。实验表明，植物多糖具有清除氧自由基的能力，对多种自由基均有良好的清除效果。植物多糖的抗氧化特性见表1。

植物多糖具有抗氧化性，其既可作为研究新型的抗氧化药物原料，以达到预防氧化损伤疾病的目的，也可为食品中新型天然抗氧化剂的开发提供新思路，同时还可制作成面膜等抗氧化产品，其抗氧化功能在生活中的多个领域具有广阔的开发前景。

2.2 植物多糖的抑菌特性

植物多糖的抑菌机制主要为多糖可以使细菌的细胞壁和细胞膜通透性增大，从而使细胞内容物外溢，导致细菌的死亡[19]，其目标分子是膜蛋白，可导致膜流动性的改变或激活细胞自噬作用，以此达到抑菌作用[20]。

植物多糖可以广泛抑制细菌的活性，对多种细菌均具有抑制效果。孙伟等[21]对桑叶多糖进行分离纯化并对其抑菌性进行研究，结果表明，桑叶多糖对大肠杆菌、沙门氏菌以及金黄色葡萄球菌均有抑制作用。黄仁术等[22]对蘘荷多糖的抑菌能力进行研究，结果表明，蘘荷多糖对枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌均具有较强的抑制作用。

此外，植物多糖经过改性可使原多糖的抑菌性发生显著变化。如牡丹籽粕多糖[23]及其硫酸化、羧甲基化和磷酸化衍生物均能抑制鼠伤寒沙门氏菌的生长，其中硫酸化和羧甲基化衍生物表现出的抑菌能力更强。褐藻多糖[20]在解聚后可以显著抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的增殖。浒苔多糖[24]经硒化修饰后，对大肠杆菌、枯草杆菌等多种菌类均具有显著的抑制作用，具有较好的抗真菌和细菌活性。

作为天然的抑菌剂，安全无毒的植物多糖被食品行业所青睐，植物多糖具有良好的抑菌性，能有效地控制食品的品质，防止食品的腐败，可应用在食品包装中，从而达到延长食品保质期的目的。

2.3 植物多糖的降血糖特性

植物多糖大致通过3种方式达到降血糖的作用：首先可通过促进胰岛素分泌[25]，改善胰岛β细胞来降低血糖[26]。植物多糖能够通过保护胰岛β细胞来达到降血糖的目的。刘丹奇等[27]对红茶多糖、枸杞多糖和桑叶多糖3种植物多糖进行研究，对比了这3种多糖的降血糖效果。这3种多糖通过调控糖代谢以及保护胰岛β细胞，从而达到降血糖的作用。Liu等[28]对糖尿病大鼠使用桑叶多糖灌胃，发现大鼠的炎症得到抑制，游离脂肪酸明显下降，因此减轻了对胰岛β细胞的损伤，表明桑叶多糖可以通过改善胰岛β细胞达到降低血糖的效果。

其次，还可以通过改善免疫功能等方式[29]达到降血糖的作用。多糖可以调节关键酶如α-葡萄糖苷酶的活性[30]，达到降低血糖的目的。α-葡萄糖苷酶是一种糖类消化酶，抑制其活性可降低餐后的血糖水平，陈庆等[31]从无籽刺梨中提取得到两种组分的多糖，这两种多糖表现出较强的α-葡萄糖苷酶抑制活性，因此刺梨多糖可以作为食品中多功能添加劑或降血糖剂[32]。

植物多糖能够通过多种作用共同达到降低血糖的目的。如茶多糖是一种具有生理活性的复合型多糖，茶多糖[26]可通过多种途径达到降血糖的功效，保护胰岛β细胞，促进肝糖原的合成，调节代谢酶的活性等。

植物多糖具有降血糖的功能，可作为天然无毒的治疗糖尿病的药物，其带来的副作用更小，为开发新型低毒副作用的降血糖药物提供了新思路。

2.4 植物多糖的抗肿瘤特性

目前研究表明，多糖的抗肿瘤作用主要通过两方面的机制来实现：一方面，植物多糖可以直接抑制肿瘤细胞增殖，通过诱导肿瘤细胞凋亡，干扰肿瘤细胞的能量代谢等发挥直接抗肿瘤作用。邢会军等[33]对灵芝多糖的抗肿瘤性进行了体外以及体内抗肿瘤实验，体外实验表明灵芝多糖可以有效促进胃癌细胞MKN45和AGS的凋亡，并且可以抑制AGS胃癌细胞停留在G1期；体内实验表明，灵芝多糖可以有效抑制胃部肿瘤的生长，同时增加Bcl-2相关X蛋白基因表达量，抑制B淋巴细胞瘤-2的基因表达，从而促进癌细胞的凋亡。刘超等[34]对红花多糖的抗癌性进行研究，结果表明，红花多糖处理后MGC-803细胞增殖率和克隆形成率降低，且MGC-803细胞分裂过程中G0/G1期的占比增高，因此表明红花多糖可以抑制细胞的增殖和侵袭。同样，Zhou等[35]研究指出，红花多糖可以诱导舌鳞癌HN-6细胞的周期，使其停滞在G0/G1期，从而抑制肿瘤细胞的增殖。Li等[36]研究表明，仙人掌多糖可以诱导肺鳞癌细胞SK-MES-1停止生长，阻滞在S期，导致癌细胞凋亡。

另一方面，植物多糖还可通过调节宿主的免疫功能，如调节体内淋巴细胞亚群及功能，激活巨噬细胞的功能，从而间接抑制或杀灭肿瘤细胞[37]。实验表明香菇多糖、茯苓多糖及银耳多糖复配处理免疫抑制的小鼠，可有效改善小鼠的免疫抑制状态[38]。吴先闯等[39]研究玉米须多糖对H22荷瘤小鼠肿瘤的抑制作用，结果表明，玉米须多糖对H22实体瘤小鼠的肿瘤有明显的抑制作用，通过调节机体的免疫系统从而达到抗肿瘤的效果。多糖还可抑制其扩散迁移，达到抗肿瘤的功效，李容[40]对桑葚多糖抗肿瘤活性进行了研究，研究发现桑葚多糖可以抑制MCF-7细胞增殖，并且随着桑葚多糖浓度以及作用时间的增加，其对目的细胞的抑制率也增加，此外，桑葚多糖还可以大幅度抑制癌细胞迁移。

植物多糖有多种抗肿瘤的作用，因此可开发更多新型、毒副作用小的抗肿瘤药物，对医药领域具有重要的意义。

3 植物多糖在肉制品中的应用

肉类是人们日常膳食的重要组成部分，不仅提供人体所需的蛋白质，而且含有丰富的维生素和矿物质等营养成分。添加植物多糖可影响肉制品的质地以及感官品质，并且部分添加后可具有功能性。植物多糖在肉制品中的应用见表2。

3.1 植物多糖对肉制品质构特性的影响

将植物多糖添加到肉制品中可以改善肉制品的理化性质，植物多糖可与肌原纤维蛋白相互作用，使得肉制品具有良好的质构。孙彩玉等[41]将菊粉作为脂肪替代物加入到低脂发酵香肠中，当香肠脂肪含量为7.5%、菊粉加入量为12.5%时，低脂发酵香肠在口感、风味以及质构上与传统发酵香肠非常接近。菊粉可替代糖类作为鱼糜商品化冷冻保护剂[42]，实验表明，经1.5%菊粉和0.3%三聚磷酸钠处理过的鱼糜理化性能最好。胡方洋等[43]将玉米抗性淀粉添加至鸡胸肉肌原纤维蛋白中，结果表明抗性淀粉可明显改善肌原纤维蛋白的凝胶品质。Mokoginta等[44]将从马尾藻中提取的海藻酸钠应用于鱼丸中，用于改善鱼丸的质地。

3.2 植物多糖对肉制品感官的影响

脂肪在很大程度上影响肉制品的感官，对肉制品的风味、色泽、口感有重大作用。但动物脂肪摄入过多会对人体健康产生不利的影响，多糖具有良好的保水、保油和凝胶性能，可以替代部分脂肪，降低肉制品的热量，并使产品具有丰厚、润滑的口感。添加菊粉能够提高香肠的红度值，增加其硬度和咀嚼性，改善低脂羊肉乳化香肠的感官品质；当菊粉添加量为6%时，低脂香肠的持水性和硬度与高脂组香肠无显著性差异[45]。抗性淀粉同样可作为脂肪代替物添加到香肠中，有研究表明，将抗性淀粉加入到低脂低盐乳化肠中，可影响低脂、低盐猪肉乳化肠的气味和滋味[46]。将仙草提取物添加至猪肉脯中，添加量为3%时，可以改善豬肉脯的感官品质，同时具有清除自由基的能力[47]。

3.3 植物多糖对肉制品功能性的影响

红肉和加工肉制品对人体健康的影响表现在很多方面，加工肉制品中有很多对人体健康不利的因素，不同的加工肉制品中脂肪、杂环胺、多环芳烃、亚硝基化合物等对人体有潜在的致癌风险[48]。膳食纤维不能在胃和小肠中被吸收，但是在大肠中可以被发酵从而产生一些对健康有益的产物，达到预防肥胖、降血糖、预防心脑血管疾病和改善肠道免疫等对人体有益的功效[49]。添加植物多糖可以使肉制品具有某些功能特性，达到调节健康的作用。

抗性淀粉作为一种新型的膳食纤维，具有多种功效，抗性淀粉与肠道菌群两者共存可产生积极效应，主要包括增强胰岛素敏感性，减少脂肪积累，脂质代谢等[50]，并且对肥胖[51]、Ⅱ型糖尿病[52]、癌症[53]等疾病具有预防及调节作用。将抗性淀粉添加到肉制品中，可使肉制品具备其功能特性并且可以改变肉制品的质构。添加植物多糖可降低肉制品对人体健康的不良影响。Wang等[54]研究了瘦肉和抗性淀粉混合凝胶对胃肠道的影响，研究发现，添加抗性淀粉能够促进低温肉制品中蛋白质的水解，可以产生大量游离氨基酸，显著减小消化物粒径，还可抑制肠道中有害细菌酶的活性，改善小鼠的肠胃消化和盲肠发酵特性。Wang等[55]还研究了瘦肉和抗性淀粉的熟混合物对小鼠健康的影响，结果表明，添加了抗性淀粉的熟制肉制品能够促进小鼠生长，降低脂肪和肝脏组织质量，减轻脂质堆积，发挥了较好的效果。

菊粉具有形成泡沫的能力，已作为脂肪替代品在食品中广泛应用[56]，此外，菊粉还具有改善肠道环境、调节血糖水平、减肥、预防癌症和提高免疫力等功效[57]。同样，添加菊粉的肉制品也具有多种功能性，研究发现[58]，饲喂添加菊粉的猪肉香肠也可以显著降低大鼠粪便中N-亚硝基化合物和亚硝酰铁化合物含量，加工肉中的菊粉可减少食用后内源性生成的亚硝基化合物，预防癌症。在此基础上添加牛奶矿物质[59]明显提高了健康大鼠肠道粪便中短链脂肪酸的浓度。菊粉和大豆膳食纤维的添加均能提高小鼠肠道菌群的多样性[60]，增加了结肠内短链脂肪酸浓度，以达到减肥的目的。

有实验将从角豆树果实中提取的膳食纤维与肉制品混合，饲喂糖尿病模型的小鼠，在Ⅱ型糖尿病动物模型中测试了角豆提取物富集肉的效果：在Ⅱ型糖尿病早期[61]，食用功能性肉类增加了肝脏中芳基酯酶的活性以及其中一种对氧磷酶的活性，但降低了血浆中的芳基酯酶含量；在Ⅱ型糖尿病晚期[62]，可以增加血浆和肝脏的芳基酯酶，减少肝脏和超低密度脂蛋白的氧化。实验发现，如果在病理发展之前食用富含角豆树果实提取物的肉类，可以逆转糖尿病脂蛋白的变化，对糖尿病小鼠起到降血糖的作用。

在肉制品中添加植物多糖可以开发出新型的促健康肉制品，但植物多糖与肉制品的组合对生理功能的影响还在探索阶段，需深入研究植物多糖与肉制品结合对肠道菌群、糖尿病、肥胖等疾病的影响机制。植物多糖功能性肉制品方面的研究具有巨大的研究空间，对于开发促进健康的功能性肉制品具有重要价值。

4 展望

植物多糖具有多种功能特性，其抗氧化和抑菌作用的研究是多糖生物活性研究较为重要的一部分。植物多糖抗氧化性的研究，为解决相关氧化性疾病提供了新的研究方向；具有抑菌活性的植物多糖，对于开发新型有效的食品防腐剂有着重要的研究意义。植物多糖降血糖和抗肿瘤功效的研究，对医药领域研究新型降血糖和抗肿瘤药物有着深远影响。

随着人们生活水平的不断提高，人们更加注重身体健康以及食品安全，新兴起的保健品、绿色食品添加剂产业对天然活性物质的需求大幅度增加，植物多糖在肉制品中的应用也越来越广泛，不断研究功能性肉制品具有广阔的发展空间。植物多糖的应用对提高人体健康、改善生活质量有着长远的影响。

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