多糖高级结构研究方法
多糖的结构及其生物学功能研究进展
食品科技多糖的结构及其生物学功能研究进展郭 杰，贾国军，陶 蕾，王瑞雪（兰州职业技术学院，甘肃兰州 730070）摘 要：多糖绿色安全，且具有多种药理作用，得到了人们的广泛研究。
生物多糖结构复杂，目前相关研究主要集中于多糖的一级结构。
近年来的研究表明，多糖具有多种生物学功能，包括抗肿瘤、降血糖、抗辐射、增强免疫力和抗氧化等作用，在保健、医药领域具有十分广阔的应用前景。
本文从化学结构和生物学功能两方面介绍了多糖的研究进展。
关键词：多糖；结构；生物学功能Research Progress on Structure and Biological Function ofPolysaccharidesGUO Jie, JIA Guojun, TAO Lei, WANG Ruixue(Lanzhou V ocational and Technical College, Lanzhou 730070, China) Abstract: Polysaccharide is green, safe and has a variety of pharmacological effects, which has been widely studied. The structure of biological polysaccharides is complex. At present, relevant research mainly focuses on the primary structure of polysaccharides. Recent studies have shown that polysaccharides have a variety of biological functions, including anti-tumor, hypoglycemic, anti radiation, enhancing immunity and antioxidation. They have a very broad application prospect in the field of health care and medicine. This paper introduces the research progress of Polysaccharides from two aspects of chemical structure and biological function.Keywords: polysaccharide; structure; biological function多糖（Polysaccharides）是一类由单糖为基本单位，通过糖苷键连接而成的生物高分子化合物，是构成生命体的4大生物大分子之一，在机体的新陈代谢中作为信息受体参与多种信号传导[1]。
茯苓多糖的提取、结构、活性和作用机理研究进展
圆园21年4月第42卷第8期DOI ：10.12161/j.issn.1005-6521.2021.08.028食品研究与开发茯苓（Poria cocos ）为多孔菌科真菌茯苓Poria co 原cos （Schw.）Wolf 的干燥菌核，是我国重要的传统药物之一[1]。
作为一种药食同源的物质，我国传统医学认为茯苓有利水渗湿、健脾和宁心的功效，可以用来治疗水肿、小便不利等。
研究发现，茯苓中多糖成分约占菌核干重的70%耀90%[2]，其余为三萜类化合物、甾体类、蛋白质等成分[3]。
自20世纪70年代报道茯苓多糖抗肿瘤作用以来[4]，茯苓多糖的功效报道集中于免疫活性调节、抗肿瘤、抗氧化等作用[5]。
茯苓中的多糖不易溶于水，经过结构改性后得到溶于水的茯苓多糖，抗肿瘤活性得以提高[6-7]。
因此，研究如何高效提取茯苓多糖及后续的活性、结构研究成为研究的热点。
本文综述了茯苓多糖的提取、结构研究、功能活性机制及安基金项目：国家重点研发计划（2018YFC1602106）作者简介：刘星汶（1995—），女（汉），硕士研究生，研究方向：生物活性多糖。
*通信作者：杨继国（1977—），男，教授级高级工程师，博士，研究方向：食品生物化学。
茯苓多糖的提取、结构、活性和作用机理研究进展刘星汶1，徐晓飞2，刘玮2，赵云鹏1，张尚微1，沈艺楠1，杨继国1，2*（1.华南理工大学食品科学与工程学院，广东广州510640；2.华南协同创新研究院，广东东莞523808）摘要：真菌多糖具有悠久的研究历史，且生物活性广泛。
茯苓多糖来源于多孔菌科真菌茯苓（Poria cocos ）的菌核，具有免疫调节、抗肿瘤、抗炎、抗氧化等多种功能活性，成为近年来的研究热点。
该文主要综述茯苓多糖的提取工艺、结构、功能活性、作用机理以及安全性研究进展，最后对茯苓多糖的应用前景进行展望。
关键词：茯苓多糖；提取工艺；功能活性；构效关系；安全性研究Research Progress on Extraction ，Structure ，Activity and Mechanism of Poria cocos -derived PolysaccharidesLIU Xing-wen 1，XU Xiao-fei 2，LIU Wei 2，ZHAO Yun-peng 1，ZHANG Shang-wei 1，SHEN Yi-nan 1，YANG Ji-guo 1，2*（1.College of Food Science and Engineering ，South China University of Technology ，Guangzhou 510640，Guangdong ，China ；2.South China Institute of Collaborative Innovation ，Dongguan 523808，Guangdong ，China ）Abstract ：Fungal polysaccharides have been intensively investigated for a long time ，which exhibited a widerange of biological activities.Poria cocos -derived polysaccharides ，which were obtained from the sclerotia of Poria cocos ，have been proven to have various bioactivities such as immunomodulation ，anti -tumor ，anti -inflammation ，anti-oxidation ，etc.In this paper ，the extraction methods ，structure ，functional activities and the corresponding mechanism of Poria cocos polysaccharides as well as the safety assessment were reviewed.Finally ，the application prospect of Poria cocos -derived polysaccharides was discussed.Key words ：Poria cocos -derived polysaccharides ；extraction method ；functional activity ；structure-functionalrelationship ；safety assessment引文格式：刘星汶，徐晓飞，刘玮，等.茯苓多糖的提取、结构、活性和作用机理研究进展[J].食品研究与开发，2021，42（8）：172-178.LIU Xingwen ，XU Xiaofei ，LIU Wei ，et al.Research Progress on Extraction ，Structure ，Activity and Mechanism of Poria cocos -derived Polysaccharides[J].Food Research and Development ，2021，42（8）：172-178.专题论述172食品研究与开发圆园21年4月第42卷第8期1.2茯苓多糖的结构研究来自茯苓菌核和菌丝体的茯苓多糖大多是以β-（1→3）-糖苷键为主链，伴有少量β-（1→6）-糖苷键的分支葡聚糖[22]。
真菌多糖的化学结构研究
2、主链上糖苷键决定多糖活性
大多抗肿瘤活性的葡聚多糖：(1→3)糖苷键连接。 香菇多糖
3、主链构型决定多糖活性
抗肿瘤活性的多糖：β-(1→3)-D-葡聚糖的主链结构。
[1]孔繁利.碱提糙皮侧耳水溶性多糖WPOP-N1的结构解析及抗肿瘤机制研究[D].吉林大学，2012
4、多糖支链长度对活性的影响
一般支链较短的多糖具有抗肿瘤活性
参考文献
[4] Shao-Ping Nie, Steve W. Cui, Aled O. Phillips, et al. Elucidation of the structure of a bioactive hydrophilic polysaccharide from Cordyceps sinensisby methylation analysis and NMR spectroscopy[J].Carbohydrate Polymers. 2011,84:819– 899.
[5] Himani Bhatia, P.K.Guptab, P.L. Soni. Structure of the oligosaccharides isolated from Prosopis juliflora (Sw.)DC. seed polysaccharide[J]. Carbohydrate Polymers.2014,101:438– 443.
2.2、单糖组成分析
XiuJu Du[2]等采用了 HPAEC-PA对3种桦褐 孔菌子实体多糖进行了 单糖组成分析。
表1 桦褐孔菌多糖的HPAEC-PAD分析
[3] XiuJu Dua, et al. International Journal of Biological Macromolecule.2013,62: 691– 696.
多糖的研究方法及其现状概要
有人认为β-葡聚糖是一种融合诱 导剂,它能诱导免疫细胞与肿瘤细胞的 融合,从而使肿瘤细胞消失.上述这些 作用机制的理论有的虽被初步实验证 实,有的却是推测,有待人们去进一步 完善.
由此可见,至今活性多糖的研究 尚属初级阶段.
多糖的应用可分为两个方面
一类是利用多糖的独特理化性质， 如易形成凝胶、高渗透压、高粘度和吸 水性，制备医药材料、药物缓释剂、血 浆代用品等
多糖
多糖是由十个以上单糖通过糖苷键以共价键形式 结合起来的聚糖
（Polysaccharide或glycan）
可用(C6H10O5)n表示，其中n>10
自然界很少存在n为10-30的多糖
匀多糖——只有一种类型的单糖组成的多糖 杂多糖——几种类型的单糖组成的多糖
直线型 多糖结构 取代线状型 分枝型 环状型
氢键,范德华力,色散力和疏水性等非共
价作用 --------决定了多糖的三级结构
蘑菇类产生具抗肿瘤作用的多糖: 分子量 10万至100万 分枝度为2:3至1:5 三股螺旋立体结构的β-葡聚糖
香菇多糖,云芝糖肽,裂褶菌多糖 -------正式在临床上应用
证明在提高机体免疫功能上特别是 肿瘤辅助治疗中具有显著作用---受到 临床医生的青睐 但是,人们期待更有效的活性多糖 的问世
但是
多糖的研究必竟起步较晚
----各方面尚须进行深入的研究 ----大量新的活性多糖有待于研究与开发 ----作用机制有待于完善
多糖的构效关系的研究是寻找高活性 多糖及深入研究多糖作用机制的基础
最近
机体
作用机理研究
免疫细胞
-------进展快
多糖 ----分子水平
-------激活 --------释放出细胞间传导的信息Cytokine -------再作用于免疫细胞 ---------体内协同作用 最终 抑制肿瘤生长
植物多糖的结构与活性研究进展_何余堂
植物多糖的结构与活性研究进展何余堂，潘孝明(渤海大学生物与食品科学学院，辽宁省食品质量安全与功能食品研究重点实验室，辽宁 锦州 121000)摘 要：植物多糖是一类具有重要生理功能并在食品中有广泛应用的生物大分子。
本文综述植物多糖的组成、结构和生理活性，对于植物多糖的开发具有现实意义。
关键词：植物多糖；种类；结构；生物活性；研发Biological Activity and Structure of Plant PolysaccharidesHE Yu-tang ，PAN Xiao-ming(College of Biology and Food Science, Bohai University, Liaoning Provincial Key Laboratory of Food Quality Safety and FunctionalFood, Jinzhou 121000, China)Abstract ：Plant polysaccharides are a variety of biomacromolecules with important physiological functions and broad applications in foods. Composition, structure and physiological activity of plant polysaccharides are reviewed in this article,which will offer practical guidance for their exploitation.Key words ：plant polysaccharides ；variety ；structure ；biological activity ；exploitation中图分类号：TS201.4 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2010)17-0493-04收稿日期：2010-06-29基金项目：辽宁省教育厅高校重点实验室计划项目(2008S003)作者简介：何余堂(1967—)，男，教授，博士，研究方向为食品生物技术与功能性食品。
多糖结构构象及生物活性概述
3·2 3·2·2部分酸水解
• 通过部分酸水解的方法将多糖水解成易于分 析的小片段。一般来说， 析的小片段。一般来说，吡喃型糖基比呋喃型糖 基稳定，己糖比戊糖稳定， 基稳定，己糖比戊糖稳定，1-6糖苷键对酸水解相 对稳定，主链的糖基比支链的糖基稳定。因此， 对稳定，主链的糖基比支链的糖基稳定。因此， 通过部分酸水解可以判断糖苷键的断裂次序， 通过部分酸水解可以判断糖苷键的断裂次序，推 断可能的糖苷键类型。 断可能的糖苷键类型。多糖可在温和条件下水解 或者在剧烈条件（高温、较高浓度酸）下水解。 或者在剧烈条件（高温、较高浓度酸）下水解。 在完全水解前，终止水解， 在完全水解前，终止水解，可得到不同的寡糖片 段和可能的多糖主链，然后综合采用单糖测定、 段和可能的多糖主链，然后综合采用单糖测定、 甲基化分析和核磁共振等方法可深入解析多糖结 构。
•
多糖结构的分析手段很多， 多糖结构的分析手段很多，不仅有仪器 分析法，如红外、核磁共振、质谱等， 分析法，如红外、核磁共振、质谱等，还有 化学方法，如部分酸水解、完全酸水解、 化学方法，如部分酸水解、完全酸水解、高 碘酸氧化、 降解、 碘酸氧化、Smith降解、甲基化反应等，以 降解 甲基化反应等， 及生物学方法，如特异性糖苷酶酶切、 及生物学方法，如特异性糖苷酶酶切、免疫 学方法等（见表1） 学方法等（见表 ）
表1 多糖的结构分析方法
3·1 3·1 相对分子质量的测定
• 多糖的相对分子质量可以用量均相对分子质 Mw）、数均相对分子质量（Mn）、 ）、数均相对分子质量 ）、重均相 量（Mw）、数均相对分子质量（Mn）、重均相 对分子质量（Mw）和粘均相对分子质量（Mv） 对分子质量（Mw）和粘均相对分子质量（Mv） 表示。 表示。 目前测定多糖相对分子质量的方法主要有渗 透压法、蒸汽压法、端基法、光散射法、黏度法、 透压法、蒸汽压法、端基法、光散射法、黏度法、 超过滤法、聚丙烯酰胺凝胶电泳法、 超过滤法、聚丙烯酰胺凝胶电泳法、凝胶过滤法 HPGPC（高效凝胶渗透色谱法） 和HPGPC（高效凝胶渗透色谱法）等。HPGPC 测定多糖相对分子质量具有快速、 测定多糖相对分子质量具有快速、高分辨率和重 现性好等优点，在国内外得到广泛使用。 现性好等优点，在国内外得到广泛使用。
多糖的构象研究方法综迹
多糖的构象研究方法综迹多糖物质（Polysaccharides）是构成生物高级组织的重要物质，是最常见的复杂植物碳水化合物。
它们在维持和调节生物系统稳定性方面表现出极高的活性、组成多样性和结构复杂性。
过去几年来，多糖结构构象研究取得了显著进展，得益于几种先进研究方法的支持。
本文就目前用于多糖结构构象研究的主要方法进行综述，主要内容包括：结构表征技术、分子模拟技术、结构分析技术和表征技术。
结构表征技术是多糖构象研究的基础，包括显微镜技术、X光衍射技术和核磁共振技术等。
它们可以测量多糖分子的几何构型，不仅能识别多糖分子的底物，还能准确地表征其形状、大小和官能团分布等。
显微镜技术可用于研究多糖分子的构象，提供了一种量化分析多糖构象和抗原性的方法。
X光衍射技术是一种穿透衍射技术，可以测量多糖分子空间结构，从而获得更准确的构象信息。
核磁共振技术可以快速准确地测量多糖构象，给出更准确的结构表征指标，例如取代官能团类型、取代数量和官能团位置等。
分子模拟技术是多糖构象研究的基础，可以用来预测多糖分子的构象和性质。
它可以提供有关多糖分子结构、性能和作用机制的重要信息，并有助于设计新的多糖。
分子模拟技术主要包括力场模拟、能量最小化和统计力学模拟等。
它们可以帮助我们更好地了解多糖结构的物理化学性质，探索多糖分子的构象调控机制，从而明确其作用机制。
结构分析技术是指在多糖分子构象研究中所应用的技术，可以将多糖分子的空间结构以及其结构表征参数提取出来。
结构分析技术包括几何分析技术、能量模型分析技术和统计分析技术等。
它们可以用于分析多糖结构的物理实体、结构特征、空间构象和结构参数等。
此外，还可以用于比较不同多糖结构的差异，发掘多糖结构之间的关系，并用于设计新的多糖分子及其结构表征。
表征技术是指在多糖结构构象研究中所应用的技术，主要用于描述和分类多糖结构构象。
表征技术主要包括：结构表征技术、序列表征技术和表面表征技术等。
它们可以用于提取多糖分子的序列特征、表面特征、结构特征和功能特征等，更好地了解多糖的构象特性，从而获得更精确的多糖结构构造及功能。
多糖的研究进展
多糖的研究进展摘要：对活性多糖的生物活性及化学结构与构效方面的研究进行了综述分析，并对其发展前景作了介绍。
关键词：活性多糖；生物活性；构效关系1多糖的生物活性1.1活性多糖的抗肿瘤作用在活性多糖的抗肿瘤研究中，人们发现不同生物材料中可以得到多种具有抗肿瘤活性多糖，如从香蕈中得到的香菇多糖(Lentinan)。
Ikekawa 等人发现腔腹注射香菇水溶提取物在很大程度对小鼠皮下移植的内瘤S-180 的生长有强抑制作用。
但其效果不是直接作用移植性癌细胞，而是通过宿主调节而发行作用。
接着人们又在灵芝、云芝、茯苓、银耳等真菌中得到对小白鼠硬肉瘤和艾氏癌肿有不同抑制作用的活性多糖。
1.2活性多糖的免疫功能在一般情况下，多糖对机体特异性免疫与非特异免疫，细胞免疫与体液免疫皆有影响。
免疫多糖作为生物效应调节剂,主要影响机体的网状内皮系统(RES)、巨噬细胞、淋巴细胞、白细胞、NK细胞、补体系统以及RNA、DNA、蛋白质的合成，体内cAMP与cGMP的含量，结果是抗体的生成，淋巴因子及干扰素的诱生增强。
现已证实不同的多糖具有不同的免疫促进作用。
1.3多糖的抗病毒活性及其作用机制Goultet 等人(1960)首次指出，在蘑菇中存在抗病毒物质。
Tsunoda 和Ishida(1969)发现从香菇的菌丝体和孢子中水溶液的提取物对病毒A/SW15 所引起的感冒有一定的疗效。
Tochilura等人发现香菇多糖与3-叠氮-3-脱氧胸嘧啶（AZT）的联合使用对抑制HIV抗原表达比单独使用AZT更强。
近年来，对于多糖衍生物的抗病毒活性的研究，主要集中硫酸脂多糖（Sulfacted polysaccharide）或称硫酸多糖，在研究中发现硫酸酯多糖在抗HIV病毒方面有着特殊的功能，香菇多糖硫酸盐当通过被HIV-III 感染的MT-4 细胞验证时表现出了对HIV 的活跃的抗性。
从海洋海藻(Aghadhiella tenera)分离的硫酸半乳聚糖能在体外抑制HIV-1 和HIV-2 引起的细胞病变,同时也能抑制合胞体的形成。
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1. 红外光谱法（IR）
红外光谱在多糖的结构分析上的应用主要是确定糖苷键的构型以及常规官能团。
如：多糖化合物在890cm- 1处吸收是β-吡喃糖苷键特征峰，而820 cm- 1和850cm- 1则是α-吡喃糖苷键特征峰。
2.核磁共振法( NMR)
主要用于确定多糖结构中糖苷键的构型以及重复结构中单糖的数目。
3. 原子力显微镜（AFM）
该技术是在扫描隧道显微镜( STM )基础上发展起来的一种新颖的物质结构分析方法。
其用很尖的探针扫描待测样品表面, 探针附在一根可活动的微悬臂的底端上, 当探针与样品接触时, 产生的微小作用力引起微悬臂的偏转, 通过光电检测系统对微悬臂的偏转进行检测和放大, 信号经过转换可得到样品的三维立体图像。
如：该技术研究了香菇多糖在不同浓度NaOH 溶液下构型和构象的转变。
4. X- 射线衍射法(XRD)
X - 射线衍射法可得到晶体的晶胞参数和晶格常数, 再加上立体化学方面的信息，包括键角、键长、构型角和计算机模拟, 就可以准确的确定多糖的构型。
5. 圆二色谱( CD)
从CD 可以知道绝对构型、构象等信息, 是研究多糖的三维结构的有效办法。
中性多糖因缺少一般紫外区可提供信息的结构, 难以直接得到由CD 谱提供的结构信息，通常可进行衍生化或者将多糖与刚果红络合后测定。
6. 快原子轰击质谱( FAB - M S)
FAB- MS适合于分析极性大、难挥发、热不稳定的样品。
在快原子轰击过程中, 样品通过正离子方式增加一个质子或阳离子, 或通过负离子方式失去一个质子产生准分子离子作为谱图的主要信号, 并给出反映连接顺序等信息的碎片。
因此FAB- MS可用来测定寡糖链的分子量。
通过FAB- MS形成[M - H ] - 离子是确定寡糖中单糖组成的一种方便的方法。
7. 气质联用(GC - M S)
气相色谱与质谱联用可以得到有关单糖残基类型、链的连接方式、糖的序列和糖环形式、聚合度等多种结构信息。
气相色谱要求试样具有良好的挥发性和热
稳定性。
多糖为大分子物质, 不能直接挥发, 不适用于气象色谱, 因而将大分子多糖降解为结构单糖或寡糖, 并且将其衍生成具有易挥发, 对热稳定的衍生物。
一般衍生方法有三甲基硅烷化、三氟醋酸酯衍生化和糖醇醋酸酯衍生化等。