魔芋葡甘聚糖功能研究进展_谢建华

挥抗癌作用； 改变了肠道菌群的生态 !"# 大量吸水， 环境， 表现为双歧杆菌为代表的肠厌氧菌增加， 其活 菌具有明显的免疫增强作用，死菌有明显的抗 肿 瘤 活性，即可加速可疑致癌物胆汁酸的代谢产物 的 排 增加粪便容积， 吸附 泄； !"# 吸 水 后 成 为 粘 稠 物 质 ， 肠腔有害物质， 降低肠道细菌 &’ 葡萄糖醛酸酶活性， 增加肠蠕动， 稀释了肠道致癌物和前致癌物的浓度， 并加速它们排出体外，减少肠黏膜与促致癌物 的 接 触， 减少因肠道分解代谢的有毒物质的重 吸 收+达 到 抗癌作用；纤维素能刺激机体产生一种杀灭癌 细 胞 的物质， 而 !"# 是一种优良的食物纤维。
收稿日期： #$$,*$.*#/ 作者简介：谢建华 （!()$*） ， 助理实验师， 研究方向： 天然产物化学。 ； 福建省重大科技项目 （&%%#+%%,） 基金项目：国家自然科学基金 （#%#)!%%(） 资助课题。
!"# !""# 年第 $! 期
综
!"#$%&’("$)%’%**+
留时间，肠道内食物营养物质向肠壁绒毛扩散速度 受到了控制， 延长了食物在消化系统中的消化过程， 在较低水平上调节了胰岛素的平衡。 不 同 分 子 链 段 魔 芋 !"# 的 理 化 性 质 及 生 物 活 性不同，如将脱去 $%& 的 魔 芋 精 粉 经 酶 解 超 滤 后 得 到三个分子链段的组分： !"#’ ! （相 对 分 子 质 量 ( ， )*+***,- ） !"# ’ " （ 相 对 分 子 质 量 .*+*** /)*+ 和 !"#’# （相对分子质量 0.*+***,- ） 。通过 ***,- ） 实验研究， !"#’ ! 、 !"#’ " 、 !"#’ # 和 魔 芋 精 粉 的降血糖效果及对正常小鼠的腹腔巨噬细胞吞噬功 能的影响， 结果显示， !"#’! 、 !"#’" 、 !"#’# 和 魔 芋 精 粉 均 能 显 著 降 低 高 血 糖 小 鼠 的 血 糖 值 （10 ， !"#’! 和 !"#’" 的降血糖效果明显优于魔 *2*3 ） ， 并 以 !"#’ " 的 降 血 糖 效 果 最 佳 ； 芋精粉 （10*2*3 ）
!"# 的衍生物。如从酶解魔芋干粉中提取分子量在
采用吡啶 ’ 氯 磺 酸 35** 左右的葡甘露低聚糖 A=BCD， 法制备了它的硫酸酯衍生物 $’A=BCD， 本身无抗单纯 （9$E’& ） 活 性 的 A=BCD 硫 酸 酯 化 后 产 疱疹病毒 & 型 生了抗病毒活性， 5**/F***$G H IJ 的 $’A=BCD 能 很 好 地 抑 制 9$E ’& 引 起 的 EKLC 细 胞 病 变 ， 而 在
葡甘聚糖 （012 ） 是一种优良的膳食纤维 ， 由 !*
3*葡萄糖和 !*3*甘露糖以 %4%&+ 或 %4%&+/ 的摩尔比
以 !*% ， . 吡喃糖苷键结合构成的，在主链甘糖的 5( 位上存在通过 !*% ， 每 (# 个糖 ( 键结合的支链结构， 残基上有 ( 个左右的支链，支链只有几个残基的长 度， 并且每 %/ 个糖残基上有一个乙酰基团。 012 具 有与肝素相近似的骨架结构， 其单体分子中 5#、 5(、 5+ 位 上 的 *67， 均 具 有 较 强 的 反 应 活 性 8%9， 其分子结构 见图 % 。 012 的这种结构特点使它具有多方面的生 理活性和药理活性。
使 !"# 链 皂化剂， 如 8-%9、 8-&:%.、 !%9 或 !&:%.， 上由乙酸与糖残基上羟基形成酯而发生水解，即脱 分子间则形成氢键 去乙酰基 ， 这样， !"# 变 为 裸 状 ， 而产生部分结构结晶作用，以这种结晶为结节点形 成了网状结构体， 即形成凝胶 4;6。
!%!
对脂质代谢的作用
!"# 具有明显的降血脂效果，能有效防止高血
压、 动脉硬化和其它心血管疾病， 既可降低血胆固醇 水平， 也可降低甘油三酯水平， 起到调节脂质代谢， 预防高脂血症的作用。 其可能机理是： !"# 在消化道 内能与胆固醇等结合，阻碍中性脂肪和胆固醇 的 吸 收， 其降血脂效果优于其它的膳食纤维； !"# 能有效 抑制回肠黏膜对胆汁酸的主动运转，部分地阻 断 胆 汁酸的肠肝循环，而肠肝循环控制着胆固醇转 变 为 阻止胆酸再吸 胆酸的过程。 !"# 在肠内能吸附胆酸， 收， 使其随粪便排出， 从而加快了胆固醇向胆酸方向 的转 化 ， 降低了肝酯， 消耗了体酯； !"# 在 结 肠 内 被 微生物发酵分解， 产生丙酸等短链脂肪酸， 这些短链 脂肪酸被人体吸收， 从而产生降血脂作用。
多糖的化学结构是其生物活性的基础。现已研究发 糖苷键类型、 分子量、 取代 现， 012 的活性与其组成、 基团、 空间结构、 溶解度、 粘度等有密切的关系。
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葡甘聚糖的分子量对生物活性的影响
012 的分子量很大，光散射法测得重量平均分
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葡甘聚糖的组成对生物活性的影响
012 是由葡萄糖和甘露糖以糖苷键相连而形成
$%!
图%
葡甘聚糖的糖苷键类型对生物活性的影响
抗肿瘤多糖结构研究表明，葡聚糖主链上的 !*
012 的分子结构
$
葡甘聚糖的结构与生物活性的关系
魔芋的生物学活性与多种因素有关。 首 先 魔 芋
%， ( 甙键和支链上的 !*% ， + 甙键为 必 须 。 012 由 :
（1 ） （2 ） 83* 葡 萄 糖 94:83* 甘 露 糖 9 约 %4%&+/ 或 %4%&+ ， 通过 !*% ， . 吡喃糖苷键结合构成，具有预防结肠癌 的功能。
关键词： 魔芋葡甘聚糖， 结构， 功能， 生物活性 中图分类号： !"#$%&#’( 文献标识码： ) 文 章 编 号 ： %$$#*$($+ （#$$, ） %#*$%-$*$.
012 大分子建立网络结构，其持水量为魔芋胶本身
粘结肠 重量的 ($ 至 %,$ 倍 8#9。与水形成粘稠胶状物， 道食物残渣兼软化食物残渣聚集体，有利于促 进 肠 道的蠕动， 促进肠道食物残渣的运行， 缩短致癌物质 在肠内停留时间， 有利于通便和预防直肠癌； 同时为 肠内某些有益细菌提供能源， 使有益细菌繁殖生长， 同时合成某些有益于人体健康的物质；而且有 利 于 改善肠道功能，有利于肠道吸留的有害重金属 以 及 放射性同位素金属离子排出体外， 为肠道排除毒素， 增加肠 有利于通便和预防直肠癌。 012 能刺激肠壁， 道的蠕动， 帮助消化， 这些肠内细菌的代谢产物以及 致癌的脱氧胆酸、 石胆酸、 突变异源物质等随纤维素 迅速排出体外。在氢离子的催化作用下使 012 的分 子键上的 *67 与双糖、 单糖及胆固醇中的羟基、 羧酸 基结合成醚类、脂类物质或者吸附于表面形成 分 子 间氢键。
食品工业科技
综
述
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魔芋葡甘聚糖功能研究进展
谢建华 $，庞 杰 !，朱国辉 $，陈翠莲 $ （!" 福建漳州职业技术学院食品与生物工程系， 福建漳州 #$#%%%； 福建福州 #’%%%&） &" 福建农林大学食品科技学院，
摘
!%(
对肠道功能的作用
!"# 及 其 制 品 对 预 防 和 治 疗 便 秘 有 良 好 的 作
!"# 每个葡萄糖或甘露糖残基基本上都含有三
个醇羟基， 因此， 能够在一定条件下， 通过醚化或酯 化反应， 向分子结构中引入亲水性基团， 生成水溶性
用， 它可吸收水分， 增加粪便容积， 改善肠道菌相， 刺 激肠蠕动， 这些都有利于排便， 其可能机理是： !"# 的缚水力很强，吸水可膨胀其体积的 )*/3** 倍， 食 用后能抑制小肠对水分的吸收及肠壁水分被吸 收 进 肠道， 增加平均每日粪湿重和粪便含水量， 软化粪便 被结肠菌丛分解利用时产生短链脂肪酸，刺激 肠 蠕 动，进而缩短肠道运转时间和平均一次排便时间；
!"#’! 、 !"#’" 和 魔 芋 精 粉 可 显 著 增 强 正 常 小 鼠
腹腔巨噬细胞吞噬功能 （10*2*3 ） ， 以 !"#’" 组效果 最佳 456。
$%&
葡甘聚糖的取代基团对生物活性的影响
每 !"# 实 质 是 乙 酸 的 酯 ， 因 其 大 分 子 结 构 中 ，
37 个单糖残基就有一个乙酰基。加入常用皂化酯的
!"# 能 刺 激 以 双 歧 杆 菌 为 代 表 的 肠 道 微 生 物 的 生
长， 降低胆汁酸的羟化， 产生短链脂肪酸等， 促进肠 壁的生理蠕动，使沉积肠道壁的细菌的代谢产 物 以 及致癌物的脱氧胆酸、 石胆酸、 突变异原物质等废物 随纤维素迅速排出体外，缩短了癌原物质与肠 壁 膜
5**$G H IJ 及以上浓度条件下能完全 抑 制 9$E’& 在 EKLC 细胞单层中形成病毒空斑476。
$%#
葡甘聚糖的溶解度及粘度对生物活性的影响
为几十万至几百万， 属高分 !"# 的分子量很大，
子化合物，使其粘度很大，水溶液中粘度可达到
3****/&****<= 。 !"# 溶胶粘度会随着分子量的下降
而显著下降。 可以吸收自身体积 )*/ !"# 易溶于水， 当 !"# 的 浓 度 达 到 >? 以 上 时 ， 观测到液晶现象，而此 时其流体行为认为是假塑体， 通过广角 @’ 衍射 显 示 其挤压纤维保持相当程度的方向性，因此可以作为 纤维或膜的材料 4)6。