植物多糖的研究现状和发展展望

植物多糖的研究现状和发展展望

摘要：本文阐述了植物多糖提取分离纯化主要的方法，简要叙述了植物多糖生物活性的研究现状，并对植物多糖未来的研究方向进行了建议。

关键词：植物多糖，研究现状，发展展望

Abstract: This paper describes the plant polysaccharide extraction

separation purification method,briefly describes theresearch status of biological activities of plant polysaccharide,and some suggestions for future research direction of plant polysaccharides.

Keywords:plant polysaccharide,research situation,development prospect 多糖研究开始于20世纪40年代，经过几十年的努力人们对于多糖这一类重要的生命物质有了较为深刻的认识，也使这一学科成为当今生命科学研究最为活跃的领域之一。多糖根据来源可分为动物多糖、植物多糖、微生物多糖，广泛存在于动植物体内和微生物的细胞壁中。植物多糖因其来源广泛，无细胞毒性，应用生命体后毒副作用小、药物质量可通过化学手段进行控制等优点成为当今新药及功能性保健食品和绿色食品添加剂发展的新方向。目前对于植物多糖的研究大体分可分为以下几个方面：植物多糖的测定、植物多糖生物活性的研究、植物多糖的应用。

1、植物多糖的测定

植物多糖的测定包括提取和分离纯化的研究、植物多糖的纯度鉴定及相对分子量的测定、植物多糖的含量测定、植物多糖的结构分析。

1.1提取及分离纯化

1.1.1提取

由于大多数植物多糖都是极性大分子化合物，对于植物多糖的提取通常是用水、盐或者稀酸液、稀碱液在不同温度下进行提取。采用不同溶剂提取的多糖成分不同，其生物活性也有较大差异。

水提醇沉法提取多糖操作简单且效果较佳，在中药有效成分提取中应用已久，大多是作为澄清液体的一种方法，但由于其提取多糖纯度不高，且随着新的活性多糖的发现，水提醇沉法的单独使用已难以满足提取要求。而有些多糖更适合用酸碱溶液进行提取，但是需对酸碱度进行严格的控制以防酸碱度过高使多糖糖苷键被破坏而失去生理活性，且容易引入杂质，这一操作要求提高了提取操作和后续分离的复杂性，限制了应用范围。总体来说，从成本及操作安全方面来看，溶剂提取多糖中水法提取更为简单宜用。

现在随着科学技术的发展，酶法提取、微波提取法、超声提取法等新兴提取方法也开始广泛应用于多糖提取中。

酶提取法是利用酶对细胞结构的破坏作用，是存在于细胞内部的多糖释放出来，从而提高多糖的提取率。在使用酶提取多糖的过程中，酶可降低提取条件，在温和的条件下分解植物组织，加速多糖的释放或提取。植物中除含有多糖外，还含有一定量的蛋白质、淀粉、胶质、粗纤维及脂肪，使用酶还可分解提取液中的这些物质，从而有利于多糖的分离和纯化。酶提取法多糖具有条件温和、杂质易除、提取率高和生物活性高等特点。常用的酶有蛋白酶、纤维素酶、果胶酶等。在实际使用酶对多糖提取操作时，有时根据提取物质的不同和多糖提取难易度将几种酶结合起来共同使用，可大大提高提取率，这种方法称为复合酶提取法。超声波提取法是利用超声辐射产生的空化作用、机械作用和热学作用对植物细胞进行破碎，之后再用水醇沉法对多糖进行提取，这一方法及有效缩短了提取时间又提高了多糖提取率。微波提取法是一种新型萃取技术，利用高频电磁波穿透萃取介质，细胞液吸收微波能，细胞内温度迅速升高，压力增大，使细胞壁破裂，有效成分被释放出来进入溶剂中，从而被提取。

微波提取法选择性高、萃取时间短、提取效率高、安全无污染，但只适用于对热稳定的提取物。目前微波提取法已成功辅助完成了龙眼多糖和紫菜多糖的提取。

1.1.2 分离纯化

粗提出来的植物多糖除多糖成分外还含有蛋白质、色素、无机物和一些醇不溶性的小分子有机物杂质，因而需对其进行分离纯化，主要的分离纯化物是蛋白质和色素，所以分离纯化的主要操作就是脱蛋白和脱色。脱蛋白的常用方法有Sevag法、三氟三氯乙烷法、三氯醋酸法、酶法、层析法、等电点法等，实际操作中应根据分离目的多糖的性质选用合适、有效的方法去除蛋白。通常情况下，多糖去除蛋白后活性更强。多糖的色泽也是阻碍多糖分离纯化、化学结构、作用机理及构效关系的研究的一个瓶颈。因此，对粗多糖进行脱色，一方面可以改善多糖的外观，提高产品的纯度，另一方面也可为多糖的结构及其构效关系等理论研究打下基础。目前常用的脱色方法有离子交换法、物理吸附法和氧化法。多糖纯化能够及有效的提高多糖纯度和提高多糖的生理活性，常见的植物多糖纯化方法主要有分步沉淀法、盐析法、季铵盐沉淀法、金属离子络合法、纤维素柱层析法、纤维素阴离子交换剂柱层析法、凝胶柱层析法等。

1.2 植物多糖结构的分析

多糖的生物大分子结构比蛋白质更为复杂, 这不仅因为组成多糖的单糖品种繁多, 而且只有一种单糖组成的多糖, 其连接方式的不同以及可能有的支链也可造成多糖的结构测定非常困难L多糖的结构有四级的概念: 一级包括糖基的组成、排列顺序、相邻糖基的连接方式、异头物构型及糖链有无分支,分支位置与长短; 二级包括多糖骨架链间以氢键结合所形成的各种聚合体; 三级包括多糖一级结构的重复顺序, 由于糖单元的羟基、羧基、氨基以及硫酸基之间的非共价相互作用, 导致有序的二级结构空间有规则而粗大的构想; 四级包括多聚链间非共价链结合形成的聚集体。对多糖结构的分析研究能更好帮助我们了解多糖的物理和化学性质，了解多糖结构和生理活性之间的联系以帮助我们对多糖进行修饰以获得功能更为多样应用更为广泛的衍生多糖。

2 植物多糖的生理活性

2.1免疫调节作用和抗肿瘤作用

多糖是一种免疫调节剂能刺激各种免疫活性细胞成熟、分化和繁殖，使机体免疫系统回复平衡或得到加强。很多植物多糖能够抑制或杀伤肿瘤细胞，而不损伤正常细胞，具有抑制肿瘤生长、激活免疫细胞、改善机体免疫功能的作用，而免疫功能的提高是机体抗肿瘤能力的主要机制之一。目前甘草多糖、紫菜多糖、香菇多糖、虫草多糖、猪苓多糖、刺五加多糖、云芝多糖、黄芪多糖、茯苓多糖、灵芝多糖、灰树花多糖、玉米须多糖等相继被提取分离，均表现出不同程度的免疫调节、抗肿瘤的生物活性。

2.2 抗衰老、抗氧化作用

多糖的抗衰老作用与提高免疫功能、清除体内氧自由基及抗脂质过氧化密切相关，。目前大量研究表明植物多糖能有效起到抗衰老作用，如刘秀娟等研究车前子多糖对衰老模型大鼠脑氧化、非酶糖基化的影响，发现车前子多糖通过提高机体抗氧化和清除羰基化产物的能力而发挥抗脑衰老作用；guchi等发现，壳聚糖和硫酸酯多糖等能保护细胞膜结构的完整性瑚1。多糖能在内皮细胞表面形成一层糖屏障，防止氧自由基的攻击；还可与羟基自由基形成有关的金属离子相结合，阻碍羟基自由基的产生；并能清除体内过多的自由基，保护DNA、蛋白质、脂类等生物大分子免受自由基的直接攻击，或减轻活性氧自由基对免疫系统的损伤。近年来的研究表明，过多的活性氧自由基对吞噬细胞本身及其他细胞、组织及生物大分子有破坏作用，而脂质过氧化加速又可造成正常细胞的破坏和死亡。孙明礼等研究半枝莲粗多糖体外清除羟基自由基作用结果表明，随着多糖浓度的升高，其清除作用逐渐增强恻。ElizaMalinowskaa等人指出猴头菇多糖含硒，具有抗氧化活性。海藻硫酸多糖(SPS)具有消