植物多糖研究现状

植物多糖是普遍存在于自然植物界中的由许多相同或不同的单糖以α-或β-糖苷键所组成的化合物，由1O个以上的单糖分子通过聚合而成，其分子量较大，是一类大分子化合物。多糖还是一类重要的信息分子，结合了蛋白质和脂类的多糖，在有机体中参与多种生命活动。人们对多糖生物活性的研究可追溯到1936年Shear对多糖抗肿瘤作用的发现。以后陆续发现一些真菌多糖和高等植物多糖具有明显的抑菌抗肿瘤等活性。至今已有300多种多糖从自然界中得到分离与鉴定J。研究发现多糖及糖复合物参与和介导了细胞各种生命现象的调节，具有抗肿瘤、免疫调节、降血糖、抗病毒、降血脂、抗凝血等生物活性 J。因其来源广泛，没有毒副作用，而且药物质量通过化学手段容易控制等优点，成为当今新药及功能保健品和绿色食品添加剂发展的新方向。本文主要对植物多糖的提取分离技术、分析检测方法及生物学活性等研究发展进行综述。

1.植物多糖的提取分离 在植物多糖的研究中，如何建立最佳的提取工艺是多糖研究的基础．目前植物多糖提取方法甚多，每种方法都各有利弊，选择合适的植物多糖提取方法可满足不同的需要J ，常用方法主要有水提取法、酸提法、碱提法、酶解法、超声法、微波法等。近些年多采用混合或辅助手段提高提取效率，降低溶剂用量。J 1.1 水提醇沉法 水提醇沉法是提取多糖最常用的方法。多糖是极性大分子化合物，根据相似相容原理，应使用水、醇等极性较强的溶剂，利用多糖溶于水而不溶于醇的性质，可以采用热水浸煮或冷水浸提渗滤提取多糖，用乙醇将多糖从提取液中沉淀出来，即为水提醇沉法。一般来说，醇含量在50％一60％可以去除淀粉，在75％时可除去蛋白质，在80％时基本可以除去全部蛋白质、多糖和无机盐。 影响水提醇沉法提取率的因素有：水的用量、提取温度、料液比、提取时间及提取次数。传统采用正交试验法确定上述几个因素的最佳比例，如孙莹等J用水提醇沉法对大黄多糖的工艺优化进行研究，发现在料液比1：10，提取温度95oC二，提取1h的情况下，大黄多糖得到最佳浓度为80％，得到影响提取率的主次因素依次为料液比、提取温度和提取时间。 水提醇沉法提取多糖不需要特殊设备，但在提取多糖的同时也易将蛋白质、苷类等水溶性成分提出来，造成存放时易变质。此外该法耗时，提取率也不高。 1.2 酸碱提法 用稀酸或碱溶液提取多糖，在一些植物中得到更高的提取率．孟宪元J等用5％HC1和水2种方法提取茜草多糖，发现稀酸提取法产品纯度相对较高．赵宇 等用0．1 mol／L HC1溶液提取海篙子多糖发现，粗多糖产率酸提方法优于水提方法．赵云平 Jmo．1 mol／L氢氧化钠提取知母多糖，多糖得率22．078％． 虽然碱法提取会使多糖含量增加，但寡糖含量则相对减少，且提取后液体需要中和，程序繁琐．碱提多糖时，容易使多糖的糖苷键断裂，且这种提取方法只适用于含果胶物质少，黏度小的原料．酸会引起多糖降解及糖苷键的断裂，因此在稀酸提取时，时间不宜长、温度不宜太高． 酸提法和碱提法在反应结束后还要对酸、碱液进行迅速中和或透析，否则会减产。此外酸碱的残留会造成毒性隐患，不适宜大规模的生产。 1.3 酶解辅助提取 酶解辅助提取是利用酶反应的高度专一性的性质，将植物细胞壁水解或降解，使得有效成分充分释放而被提取的方法，常用的酶有纤维素酶、蛋白酶等。此法特别适用于有效成分含量很低，或是溶剂影响大易发生结构变化的植物有效成分的提取。目前将酶解与各种技术连用提取多糖，可以提高粗多糖的提取率，如超声酶法提取_8 J、酶法与膜分离技术结合等。 合理地使用酶，可以使后续的浓缩、脱蛋白工作变得简单易行，提高多糖的纯度。程俊文 叫正交试验优化纤维素酶、果胶酶和木瓜蛋白酶对香菇子实体多糖酶解提取的工艺参数，然后在优化酶解条件下，依次采用纤维素酶、果胶酶和木瓜蛋白酶分步处理香菇子实体以提取香菇多糖，并与单一酶解提取法和传统热水浸提法进行对比，在优化提取条件下，分步酶解法提取香菇粗多糖的提取率可达14．17％，比传统热水浸提法提高128．2％，比单独采用纤维素酶、果胶酶、木瓜蛋白酶酶解提取分别提高了43．71％，46．99％，23．1 1％．并证明分步酶解法提取的香菇多糖纯度明显高于热水浸提法提取的香菇多糖．Hauke Hilzn 等应用酶分离得到更多的果胶多糖，这种方法具有条件温和、易去除杂质、回收率高、节约能耗、对生物活性影响小等优点，但提取成本较高． 1.4 超声波法与微波法 1.4．1 超声波法 超声波提取法是利用了超声波的空化作用和强烈振动，加速有效成分进入溶剂，从而有利于多糖的提】周泉城“ 等研究了超声波法提取桔梗多糖，其工艺条件为液料比范围为45．33～47．90，超声波温度为75℃，超声波功率范围为162～180 w，提取液乙醇质量分数范围为44．7％一49．8％，超声波时间为37～39 min，此条件下多糖得率能达到35％以上．黄生权n 采用超声波法提取灵芝多糖，在温度为50％，超声时间为40 rain时灵芝多糖得率最高．覃海元等u 比较了热水和超声波法提取鹿角灵芝多糖的提取率，水提法多糖提取率为0．63％，超声波提取法多糖提取率为0．87％，超声波提取率是热水提取率的1．37倍． 超声波提取无需高温，因此溶剂选择是否得当将会影响到多糖的提取率，在选择提取溶剂时，要结合多糖的理化陛质进行筛选．在提取过程中，找到合适的提取参数对于提取率的提高也是至关重要的“q． 1.4．2 微波法 利用微波提取多糖的原理是微波射线辐射于溶剂并透过细胞壁到达细胞内部，对样品从内向外进行加热，瞬间穿透样品，破坏样品的细胞壁，从而使各种有效成分从细胞中释放出来传递转移到溶剂中． 胡灵“ 等利用微波辅助技术提取灵芝多糖，确定微波提取灵芝多糖的最佳提取工艺条件为：提取时间20 min，提取功；~400 w，提取温度90％，料液比20 mL／g，提取2次．在此条件下，实际测得的灵芝多糖提取率为1．150％，与对照比较微波可使多糖提取率明显提高．李永裕u刚等采用微波前处理一热水浸提新工艺提取余甘多糖，确定微波时间60 s，微波功．~48o W，热水浸提温度90~C，热水浸提时间4 h．在此条件下，余甘多糖得率为7．94％． 近年来，微波辅助提取技术在多糖提取工艺方面得到广泛的应用．与传统提取技术相比，具有操作简便、提取速度快、效率高、耗能少等优点，同时该技术可减少产品的污染和热敏性物质的分解，在中草药有效成分的提取中得到了广泛应用 9J． 但是，微波辅助提取法也存在一些缺陷，它的提取时间不宜过长，功率不宜过高，否则会导致水分蒸发过多，多糖溶出受阻，导致多糖得率下降．同时，该法也降低了某些反应的活化能，使多糖分子之间、多糖分子与其它分子之间形成新的作用力，增加分子之间的碰撞机会，阻止多糖分子的溶出 0】． 1.5超临界流体萃取(SFE) 超临界流体是指物质处于临界温度和临界压力以上时的状态¨¨，此时流体密度大，粘度小，溶解度大，且溶解度随压力的升高而增加，如CO：、NH H O等。由于CO 的临界温度(31．1℃)接近室温，临界压力(7．38kPa)中等，又有无毒、无味、价格便宜、不燃、易于回收的特点L1 ，因此一般最常用是CO 超临界流体。SFE是用超临界流体代替有机溶剂，在超临界状态下，通过改变温度、压力，不同类型及含量的夹带剂，有选择性地分离萃取。在提取结束后可减压，因此具有无溶剂残留的特点。应用此法获得的多糖纯度高，提取率高，切操作简单、节能。 多糖极性较大，用纯超临界CO：流体基本无法萃取出多糖H ，需使用夹带剂，或考虑梯度超临界CO萃取，使用夹带剂可以使混入其中的超临界流体在物料中的扩散速度、溶质之间的范德华力与传统溶剂相比更为优良 引，且夹带剂的选择性多，可灵活调节。例如盛桂华等 通过四因素三水平的响应曲面试验设计，用超临界CO 法萃取瓜蒌多糖，得最佳提取条件：萃取压力为20．1Mpa，萃取温度55．2~C，夹带剂乙醇浓度50．2％ 。在此条件下瓜蒌多糖的提取率比文献方法提高了3％ 。 1.6 离子交换技术(IET) 离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物。离子交换技术是利用离子交换、吸附于解吸附的原理，将离子交换树脂官能团上的离子与水中符号相同的离子相交换，失效后的树脂可再生恢复交换能力，继续使用的技术。 离子交换技术可分离各种酸性多糖、中性多糖和粘多糖。多糖分子中含有许多醇羟基，有极弱的酸性，现在多采用糖中顺式邻二羟基与硼酸可形成复盐阴离子的特性，用硼酸型强碱性或用硼酸容易作为流动相_1 ，使多糖分离。现在最常用阴离子交换法，常用的交换剂有二乙基氨基乙基纤维素。 1.7 超滤膜技术 超滤是一种膜分离技术，其原理主要是利用膜的筛分作用，以压差为传质推动力，根据分子量的不同将高分子物质与小分子物质分离的方法 ’]。超滤膜不仅能筛选出一定相对分子量范围的多糖，还能除去病菌、热源、胶体和蛋白质等大分子化合物中【18]，可以广泛应用于各种多糖的分离、浓缩和纯化等研究中。如杜邵龙等 引用超滤膜法浓缩薏苡仁多糖提取液，证明截留分子量为150kDa的超滤膜最适合薏苡仁多糖提取液浓缩；在压力0．13—0．21MPa，温度20—60cc时，超滤膜通量与压力和温度呈正比，但也会加剧膜通量的下降趋势。应用超滤膜还需注意应知道被提取多糖的相对分子量，以便选取有效的超滤膜。

2.植物多糖的分析方法 关于糖类化合物的分析方法已有许多报道，如常规的菲林法、3，5一二硝基水杨酸等化学分析方法测定总还原糖心 ]，纸色谱 -10]、薄层色谱法 卜把 及柱色谱法用于混合糖的分离鉴定及其组成的分析。近年来，糖组分分析方法主要以气相色谱法_1 、高效液相色谱法 "-20]和高效毛细管电泳法 卜 为主。 2.1 化学分析方法 化学分析方法测定总还原糖的报道颇多，其中比色法已被广泛使用。将多糖从植物中提取分离出来，然后显色、比色测定。所用的显色剂有咔唑一硫酸、蒽酮一硫酸、苯酚一硫酸和3，5一二硝基水杨酸等。 刘玉明 等采用咔唑一硫酸比色法，以半乳糖醛酸为对照品，在最大吸收波长525nrn处测定吸光度值(OD)，结果三批方格星虫多糖中糖醛酸含量分别为