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

23.68% ,22.87% 和25.08%。夏永刚 等采用苯酚一硫酸比色法建立麻黄总多糖中多糖的含量测定方法,结果表明,麻黄总多糖中多糖含量为66.43% ,精密度及重复性良好,回收率为100.99%,RSD为1.91% 。董文慧 等建立了适于测定少量多糖的3,5一二硝基水杨酸比色分析方法。应用此法测定云芝肝泰中云芝多糖的含量,此法操作简便,准确,适于工业分析应用。

2.2 纸色谱分析方法

毛建山 等以葡萄糖、甘露糖、果糖、岩藻糖、鼠李糖、木糖、阿拉伯糖作为对照单糖,2mol/L三氟乙酸(TFA)110oC水解精多糖SIPS一1、SLPS一2 1.5h,减压蒸干后加少量水溶解,醋酸乙酯一吡啶一醋酸一水(5:5:1:3)展开,苯胺一邻苯二甲酸显色,进行中华滤纸色谱分离,结果初步鉴定两者均含有葡萄糖,另外,SLPS一1还含有木糖,SLPS一2还含有果糖和阿拉伯糖。向东 。。等用纸色谱分析南瓜多糖的单糖组成,通过筛选4种不同的展开剂,最终选用正丁醇:吡啶:水= 8:2:1作为展开剂进行纸色谱分析。分析结果表明,多糖PP—I是由半乳糖、葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖等单糖组成的杂多糖;多糖PP一Ⅱ是由半乳糖、葡萄糖、木糖、葡萄糖醛酸等单糖组成的杂多糖。

2.3 薄层色谱分析方法

于立芹¨ 等利用薄层色谱法结合酸水解,以葡萄糖、木糖、鼠李糖、果糖、甘露糖、半乳糖为标准单糖对照,乙酸乙酯:异丙醇:水(v/V/V)=26:14:7为展开剂,对红薯叶多糖进行成分分析,结果推测红薯叶多糖中的单糖含有葡萄糖、木糖,还可能含有甘露糖、半乳糖。陶俊¨ 等利用薄层层析结合酸水解测定油茶籽多糖的组成,展开剂为乙酸乙酯:丙酮:甲醇:水=12:3:3:2,显色剂为0.5g苯胺溶于50mL丙酮,然后加入0.5mL二苯胺,再加入25g三氯乙酸,闭光保存。结果表明,通过薄层色谱法,CPSI有半乳糖和木糖,CPSⅡ有果糖和木糖,还有一种糖不明,CPSⅢ由半乳糖组成。

2.4 气相色谱分析法

气相色谱法测定糖类,遇到的主要困难是糖类本身没有足够的挥发性,必须将其转化为挥发性衍生物才能进行GC测定。对于多糖需要首先降解为结构简单的单糖,然后将其衍生成易挥发、热稳定的衍生物,通过对降解糖的衍生物的定性、定量测定,可得到多糖的单糖组成。

周宝珍 等应用气相色谱(Gc),通过乙酰化反应分析绞股蓝多糖的单糖的组成及摩尔比值。结果表明,GC分析得出该多糖的单糖组成为鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖,摩尔比为3.23:7.71:1.00:2.29:2.88:14.84,其中半乳糖的含量最高。窦佩娟 等将茶树菇多糖完全酸水解和糖腈乙酰化后,进行气相色谱测定,结果表明,S—ACP的单糖组成为木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖,其摩尔比为2.527:0.140:1.284:1.738;J—ACP的单糖组成为鼠李糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖,其摩尔比为1.327:2.525:0.140:

3.641 I 1.765。

2.5 高效液相色谱分析法

糖的高效液相色谱法分析在上世纪70年代就开始研究,是糖类研究方法学中的重要组成部分,多年来已取得了较大的进展,它具有快速、方便、分辨率高、分离效果好、重现性好和不破坏样品等优点,成为常量及微量单糖和寡糖重要的分析分离方法之一。

马耀宏_l’ 等应用柱前PMP衍生化HPLC法分析真菌多糖的单糖组成,结果发现了灵芝、树舌类真菌的系列产糖特点。周威 等采用了微波辅助提取,PMP柱前

衍生高效液相色谱法分析板蓝根多糖的单糖组成,结果表明,板蓝根多糖主要由D一葡萄糖、L一鼠李糖和D一半乳糖组成。UPLC应用于糖组成的分析也有报道,由于颗粒更小的UPLC可以以更低的流速获得更高的理论塔板数,所以此方法快速、高效而且经济环保。匡海学等通过UPLC系统,采用HSST3色谱柱,5min内实现了完全基线分离9种单糖的PMP衍生物,分析时间短,分离效果好。

2.6 高效毛细管电泳分析法

毛细管电泳分析糖类物质已成为与20世纪50年代末、60年代初出现的气相色谱(GC)以及20世纪70年代初出现的液相色谱(HPLC)相媲美的一种分离技术,并被认为是当代分析科学最具活力的前沿研究课题。

菅丽君_2 等应用柱前PMP衍生化高效毛细管电泳法测定刺糖多糖中单糖的组成,结果表明,刺糖多糖中阿拉伯糖、葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、甘露糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸的摩尔比为2.80:38.61:5.28:3.76:1.91:3.82:

2.45,且刺糖多糖中葡萄糖的含量为35.65%。杨洁 等将海参多糖水解后,经PMP衍生化,高效毛细管电泳分析3种不同海参多糖的单糖组成,结果显示,3种不同海参多糖中均含GaIN、GlcN、GaINAC、Glc、Man、Fuc、Gai、GLcUA,梅花参多糖中各单糖的摩尔比为1.00:1.02:1.63:1.19:1.02:10.26:0.82:0.38,四方刺参多糖中各单糖的摩尔比为1.00:0.41:0.43:0.56:0.29:

5.47:0.43:0.25,北极参多糖中各单糖的摩尔比为1.00:0.26:0.22:0.25:0.06:1.36:0.27:0.16。

以上的方法均是通过柱前衍生实现各种单糖衍生物的分离,而Stella Roviol 等在Electrophoresis杂志报道的采用130mM NaOH+36mM NaH PO4作为缓冲介质,于270nm直接检测中性糖,该方法不经过衍生处理,大大减少了实验过程的误差,为多糖中中性单糖的定量测定提供了更加准确的数据。在此基础上,夏永刚心 等建立了中性和酸性单糖同时直接紫外检测的新方法。具体条件为130mM NaOH +36mMNa2HPO ·12H20作为缓冲介质,0.5mM十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对毛细管内壁进行动态改性,于270nm处直接检测,15min内实现了2种酸性糖和4种中性糖的完全基线分离。

3 植物多糖的生物学活性研究进展

自1960年以来,人们陆续发现多糖具有多种药理活性,它不仅可以作为广谱免疫促进剂调节机体免疫功能,还可以在抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、降血糖、抗辐射等方面发挥广泛的药理作用[2-7]。迄今为止,已有300多种多糖类化合物从天然产物中分离出来,其中从植物中提取的水溶性多糖最为重要[8]。因为它药理活性强,来源广泛,细胞毒性低,安全性强,毒副作用较小,已引起医药界的广泛关注,并成为当今生命科学研究的热点之一。

3.1 植物多糖免疫调节作用

Cheun$ 等从冬虫夏草中提取虫草多糖,并对其进行体外药理生物学活性研究,发现虫草多糖可显著促进细胞增殖和促进白细胞介素的分泌,同时虫草多糖可短暂诱导细胞外信号调控酶的磷酸化而使其激活,提高巨噬细胞的吞噬能力,并提高酸性磷酸酯酶的活性。证明虫草多糖在免疫应答方面具有极其重要的作用。王庭欣等 用250、500、1 000 I.Ls/g的海带多糖灌胃正常小鼠和免疫低下小鼠,结果发现500、1 000 g/g剂量的海带多糖能够显著增强正常小鼠和免疫力低下小鼠T淋巴细胞增殖能力,提高NK细胞活性。王国秀等⋯研究香菇多糖、灵芝多糖、黄芪多糖、人参多糖、海带多糖和地衣多糖对小鼠免疫细胞活性的影

响,发现这6种多糖都能增强小鼠脾脏NK细胞活性和腹腔巨噬细胞吞噬能力,促进淋巴细胞增殖以及促进脾淋巴细胞分泌IsG等多种功效,增强细胞免疫、体液免疫和非特异免疫功能。

3.2 植物多糖的抗肿瘤作用

目前国内外已经有多种活性多糖在临床上用作抗肿瘤药物,或作为肿瘤辅助治疗药物和减轻肿瘤化疗副作用的药物。一般认为,活性多糖的抗肿瘤机理有3个方面。①诱导细胞凋亡。多糖诱导细胞凋亡的作用机制是多方面的,有些活性植物多糖具有细胞毒性,直接杀灭肿瘤细胞;有些是通过抑制蛋白质和核酸的合成,诱导肿瘤细胞凋亡;还有些是通过影响癌基因的表达而改变肿瘤生长。肿瘤的发生是细胞增殖与凋亡失衡所致,而癌细胞凋亡则是一种主动的、有较多基因参与的过程。。赵俊霞等研究了刺五加多糖诱导人小细胞肺癌H446细胞凋亡机制,发现经刺五加多糖处理后的H446细胞与对照组比较,细胞内p53、bax的表达明显增高,而bcl一2表达明显降低,Bcl一2/Bax比值明显降低。研究结果表明刺五加多糖可能通过上调凋亡基因p53、bax表达,下调抑制凋亡基因 一2的表达,而诱导肿瘤细胞凋亡。Yamasaki等通过体外试验研究发现,云芝多糖可抑制肿瘤细胞生长,增强肿瘤细胞凋亡,降低肿瘤细胞的扩散能力,从而发挥抗肿瘤的作用 ]。② 增强免疫力。植物多糖作为生物的免疫反应调节剂,可通过增强宿主免疫功能,促进多种免疫细胞、NK细胞等产生,干扰素和白细胞介素的分泌而杀死或抑制肿瘤细胞膜,达到抑制肿瘤的目的 。李胜军等 研究了紫菜多糖对小鼠NK细胞活性的影响,结果发现紫菜多糖可显著增强小鼠NK细胞活性,提高小鼠细胞分泌IFN—T水平。王慧铭等 用香菇多糖饲喂S180荷瘤小鼠,发现其能明显增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能,脾细胞的转化功能和NK细胞的活性。③ 抑制肿瘤血管的形成。大量的研究结果表明,实体瘤的生长和转移与新血管的形成有密切关系u 。抗癌的机理之一就是抑制肿瘤血管的形成。当归多糖、黄芪多糖、金针菇多糖等能有效抑制肿瘤血管的形成,阻止肿瘤的生长和转移。

3.3 植物多糖抗病毒活性

大多数多糖对各种病毒,如免疫缺陷病毒(my)、肝炎病毒、流感病毒(influenza A vires)、单纯疱疹病毒(HSV)、巨细胞病毒(CMV)等有抑制作用。Wang等研究发现,匍扇藻粗多糖具有显著抗I型和Ⅱ型单纯疱疹病毒的活性,可抑制不同的单纯疱疹病毒株,包括标准株、阿昔洛韦抗性株和临床病毒株;其细胞毒性很低,具有较大的选择性系数。这种粗多糖还有一定的抗呼吸道合胞病毒活性,但对流感病毒没有抑制作用_1 。Martins等报道伞菇多糖可以提高白色念珠菌感染的小鼠腹膜巨噬细胞的杀菌活性,同时H。0。水平上升,并且多糖处理组的腹膜巨噬细胞甘露糖受体表达量增加,可加强无噬菌素微生物对细菌的粘附和吞噬作用,说明巴西伞菇多糖可以通过刺激宿主巨噬细胞的杀菌活性来发挥抑菌活性 。

3.4 植物多糖降糖降血脂活性

植物多糖能够促进胰岛素的分泌,影响糖代谢酶的活性,促使外周组织摄取葡萄糖。抑制糖异生途径,从而降低血糖。Gong等研究表明,马齿苋粗多糖可显著降低糖尿病小鼠的空腹血糖浓度、血清总胆固醇和甘油三酯的浓度,并可显著提高高密度脂蛋白一C和血浆胰岛素水平I1 。Li等报道黄芪多糖在时间和计量依赖性条件下,可显著降低血糖水平,提高血浆胰岛素浓度,降低8细胞凋亡率和辅助性T淋巴细胞因子Thl/Th2的比例,促进脾脏中过氧化物酶体增生物激活受体一 (PPAR一-/)基因的表达,说明黄芪多糖具有降血糖活性,但它并不能完全

治愈I型糖尿病 。

3.5 抗辐射活性

Kim等把人参多糖预处理的小鼠骨髓细胞经7射线照射后.与对照组相比,人参多糖处理组的骨髓细胞内的IL-12、主要组织相容性复合体II(MHCⅡ类分子)和CD4 T淋巴细胞的含量显著提高,骨髓细胞含量高并且可以成功分化为树突状细胞进行抗原递呈以参与免疫应答,说明人参多糖可保护和修复受辐射损伤的细胞,具有较好的抗辐射活性[1 。Sun等在研究当归多糖的辐射保护作用时发现,与对照组相比,当归多糖预处理组小鼠的外周淋巴细胞的死亡率显著降低,说明当归多糖能保护白血球和淋巴细胞免受辐射的损伤,可用于急性辐射的防护。

3.6 植物多糖抗氧化、抗衰老作用

目前人们认为植物多糖具有清除自由基、抗衰老作用其可能的作用机制是:①体内的羟基自由基与多糖碳链上的氢原子结合而生成水,多糖上留下的单电子可继续氧化形成过氧自由基,再进一步分解;② 通过捕捉脂质过氧化链式反应中产生的活性氧(ROS),或多糖环上的羟基与产生羟基自由基等所必需的金属离子络合,使其不能产生启动脂质过氧化的羟基自由基,或是使其不能分解脂质过氧化所产生的产物,从而抑制ROS的产生 ;③ 多糖可通过提高SOD、GSH—PX、Cat~ase等抗氧化酶的活性,加强机体清除自由基能力,从而发挥抗氧化、抗衰老的作用;④通过调节和增强免疫功能达到抗衰老作用。

Eguchi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 ]。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。龚涛等分别用高中低三个剂量灌胃D一半乳糖致衰老模型小鼠,研究枸杞多糖在小鼠体内的抗氧化功效,结果显示,枸杞多糖能显著降低MDA含量,提高小鼠血清、肝脏及脑组织中SOD活性,提高小鼠抗疲劳和耐缺氧的能力,对小鼠有显著的抗氧化与抗衰老作用 。板蓝根多糖能显著提高中华鳖肾脏GSH—PX的活性,降低MDA含量 。薏苡仁多糖可具有较好的抑制肝脏细胞GOT、GpT活性,降低MDA含量的作用,还可提高由四氯化碳诱导肝脏损伤小鼠SOD、GSH—PX活性,保护小鼠的肾脏功能 。

3.7 植物多糖的其他作用

植物多糖除了具有上述的生物活性以外,还具有多种其他的生物学功能。有些多糖具有抗疲劳活性,如毛竹叶多糖;有些多糖具有抗凝血活性,如龙胆多糖;有些多糖具有溃疡保护活性,如芦荟多糖;有些多糖具有抗炎活性,如虎杖多糖;有些多糖具有镇痛活性,如牡荆多糖;还有些植物多糖具有促进创伤愈合、减轻肝损伤以及治疗骨质疏松等活性[21 283。

4 结语

植物多糖广泛生物活性已被人们认知,植物多糖药理作用极其广泛,其独特活性和低毒效应在临床应用中具有很大潜力。多糖已越来越受到人们关注,为此有学者预言21世纪前几十年将是“多糖时代”。多糖作为一种重要生命物质,具有丰富生物活性,且无毒副作用,这有利于我们进一步开发新药,并不断扩展其在保健品、功能性食品中应用,这是多糖区别于其它药物一大优势[21]。但由于多糖本身原因,如多糖结构太复杂,其质量标准不易控制;多糖结构测定及合成

有其自身难度和特殊性;有些多糖在天然产物中含量低而不易分离及多糖药理活性与多种冈素有关,给多糖研究和临床应用带来很大限制。目前只有香菇多糖、云芝多糖、灰树花多糖、猪苓多糖、茯苓多糖应用于临床,且主要集中于抗肿瘤、治疗艾滋病等延缓衰老及抗病毒药物。而我国各种多糖资源丰富,尤其是来源于中草药植物多糖,具有巨大开发潜力[22]。要使更多多糖应用于临床,造福于人类,这需要广大化学家、食品学家、生物学家及医学家共同努力,接受这一挑战,以显示多糖类化合物广阔应用前景。

总之,经过半个多世纪的发展,多糖的研究已经取得了重大进步,发现了许多具有重要生理活性的植物源多糖,研究的广度和深度也在不断深人。但由于多糖本身在质量标准、表征鉴定等方面都有自身的研究难度和特殊性,多糖的研究还处于刚刚起步的阶段,有待于进行进一步研究。

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

23.68% ,22.87% 和25.08%。夏永刚 等采用苯酚一硫酸比色法建立麻黄总多糖中多糖的含量测定方法,结果表明,麻黄总多糖中多糖含量为66.43% ,精密度及重复性良好,回收率为100.99%,RSD为1.91% 。董文慧 等建立了适于测定少量多糖的3,5一二硝基水杨酸比色分析方法。应用此法测定云芝肝泰中云芝多糖的含量,此法操作简便,准确,适于工业分析应用。

2.2 纸色谱分析方法

毛建山 等以葡萄糖、甘露糖、果糖、岩藻糖、鼠李糖、木糖、阿拉伯糖作为对照单糖,2mol/L三氟乙酸(TFA)110oC水解精多糖SIPS一1、SLPS一2 1.5h,减压蒸干后加少量水溶解,醋酸乙酯一吡啶一醋酸一水(5:5:1:3)展开,苯胺一邻苯二甲酸显色,进行中华滤纸色谱分离,结果初步鉴定两者均含有葡萄糖,另外,SLPS一1还含有木糖,SLPS一2还含有果糖和阿拉伯糖。向东 。。等用纸色谱分析南瓜多糖的单糖组成,通过筛选4种不同的展开剂,最终选用正丁醇:吡啶:水= 8:2:1作为展开剂进行纸色谱分析。分析结果表明,多糖PP—I是由半乳糖、葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖等单糖组成的杂多糖;多糖PP一Ⅱ是由半乳糖、葡萄糖、木糖、葡萄糖醛酸等单糖组成的杂多糖。

2.3 薄层色谱分析方法

于立芹¨ 等利用薄层色谱法结合酸水解,以葡萄糖、木糖、鼠李糖、果糖、甘露糖、半乳糖为标准单糖对照,乙酸乙酯:异丙醇:水(v/V/V)=26:14:7为展开剂,对红薯叶多糖进行成分分析,结果推测红薯叶多糖中的单糖含有葡萄糖、木糖,还可能含有甘露糖、半乳糖。陶俊¨ 等利用薄层层析结合酸水解测定油茶籽多糖的组成,展开剂为乙酸乙酯:丙酮:甲醇:水=12:3:3:2,显色剂为0.5g苯胺溶于50mL丙酮,然后加入0.5mL二苯胺,再加入25g三氯乙酸,闭光保存。结果表明,通过薄层色谱法,CPSI有半乳糖和木糖,CPSⅡ有果糖和木糖,还有一种糖不明,CPSⅢ由半乳糖组成。

2.4 气相色谱分析法

气相色谱法测定糖类,遇到的主要困难是糖类本身没有足够的挥发性,必须将其转化为挥发性衍生物才能进行GC测定。对于多糖需要首先降解为结构简单的单糖,然后将其衍生成易挥发、热稳定的衍生物,通过对降解糖的衍生物的定性、定量测定,可得到多糖的单糖组成。

周宝珍 等应用气相色谱(Gc),通过乙酰化反应分析绞股蓝多糖的单糖的组成及摩尔比值。结果表明,GC分析得出该多糖的单糖组成为鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖,摩尔比为3.23:7.71:1.00:2.29:2.88:14.84,其中半乳糖的含量最高。窦佩娟 等将茶树菇多糖完全酸水解和糖腈乙酰化后,进行气相色谱测定,结果表明,S—ACP的单糖组成为木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖,其摩尔比为2.527:0.140:1.284:1.738;J—ACP的单糖组成为鼠李糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖,其摩尔比为1.327:2.525:0.140:

3.641 I 1.765。

2.5 高效液相色谱分析法

糖的高效液相色谱法分析在上世纪70年代就开始研究,是糖类研究方法学中的重要组成部分,多年来已取得了较大的进展,它具有快速、方便、分辨率高、分离效果好、重现性好和不破坏样品等优点,成为常量及微量单糖和寡糖重要的分析分离方法之一。

马耀宏_l’ 等应用柱前PMP衍生化HPLC法分析真菌多糖的单糖组成,结果发现了灵芝、树舌类真菌的系列产糖特点。周威 等采用了微波辅助提取,PMP柱前

衍生高效液相色谱法分析板蓝根多糖的单糖组成,结果表明,板蓝根多糖主要由D一葡萄糖、L一鼠李糖和D一半乳糖组成。UPLC应用于糖组成的分析也有报道,由于颗粒更小的UPLC可以以更低的流速获得更高的理论塔板数,所以此方法快速、高效而且经济环保。匡海学等通过UPLC系统,采用HSST3色谱柱,5min内实现了完全基线分离9种单糖的PMP衍生物,分析时间短,分离效果好。

2.6 高效毛细管电泳分析法

毛细管电泳分析糖类物质已成为与20世纪50年代末、60年代初出现的气相色谱(GC)以及20世纪70年代初出现的液相色谱(HPLC)相媲美的一种分离技术,并被认为是当代分析科学最具活力的前沿研究课题。

菅丽君_2 等应用柱前PMP衍生化高效毛细管电泳法测定刺糖多糖中单糖的组成,结果表明,刺糖多糖中阿拉伯糖、葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、甘露糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸的摩尔比为2.80:38.61:5.28:3.76:1.91:3.82:

2.45,且刺糖多糖中葡萄糖的含量为35.65%。杨洁 等将海参多糖水解后,经PMP衍生化,高效毛细管电泳分析3种不同海参多糖的单糖组成,结果显示,3种不同海参多糖中均含GaIN、GlcN、GaINAC、Glc、Man、Fuc、Gai、GLcUA,梅花参多糖中各单糖的摩尔比为1.00:1.02:1.63:1.19:1.02:10.26:0.82:0.38,四方刺参多糖中各单糖的摩尔比为1.00:0.41:0.43:0.56:0.29:

5.47:0.43:0.25,北极参多糖中各单糖的摩尔比为1.00:0.26:0.22:0.25:0.06:1.36:0.27:0.16。

以上的方法均是通过柱前衍生实现各种单糖衍生物的分离,而Stella Roviol 等在Electrophoresis杂志报道的采用130mM NaOH+36mM NaH PO4作为缓冲介质,于270nm直接检测中性糖,该方法不经过衍生处理,大大减少了实验过程的误差,为多糖中中性单糖的定量测定提供了更加准确的数据。在此基础上,夏永刚心 等建立了中性和酸性单糖同时直接紫外检测的新方法。具体条件为130mM NaOH +36mMNa2HPO ·12H20作为缓冲介质,0.5mM十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对毛细管内壁进行动态改性,于270nm处直接检测,15min内实现了2种酸性糖和4种中性糖的完全基线分离。

3 植物多糖的生物学活性研究进展

自1960年以来,人们陆续发现多糖具有多种药理活性,它不仅可以作为广谱免疫促进剂调节机体免疫功能,还可以在抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、降血糖、抗辐射等方面发挥广泛的药理作用[2-7]。迄今为止,已有300多种多糖类化合物从天然产物中分离出来,其中从植物中提取的水溶性多糖最为重要[8]。因为它药理活性强,来源广泛,细胞毒性低,安全性强,毒副作用较小,已引起医药界的广泛关注,并成为当今生命科学研究的热点之一。

3.1 植物多糖免疫调节作用

Cheun$ 等从冬虫夏草中提取虫草多糖,并对其进行体外药理生物学活性研究,发现虫草多糖可显著促进细胞增殖和促进白细胞介素的分泌,同时虫草多糖可短暂诱导细胞外信号调控酶的磷酸化而使其激活,提高巨噬细胞的吞噬能力,并提高酸性磷酸酯酶的活性。证明虫草多糖在免疫应答方面具有极其重要的作用。王庭欣等 用250、500、1 000 I.Ls/g的海带多糖灌胃正常小鼠和免疫低下小鼠,结果发现500、1 000 g/g剂量的海带多糖能够显著增强正常小鼠和免疫力低下小鼠T淋巴细胞增殖能力,提高NK细胞活性。王国秀等⋯研究香菇多糖、灵芝多糖、黄芪多糖、人参多糖、海带多糖和地衣多糖对小鼠免疫细胞活性的影

响,发现这6种多糖都能增强小鼠脾脏NK细胞活性和腹腔巨噬细胞吞噬能力,促进淋巴细胞增殖以及促进脾淋巴细胞分泌IsG等多种功效,增强细胞免疫、体液免疫和非特异免疫功能。

3.2 植物多糖的抗肿瘤作用

目前国内外已经有多种活性多糖在临床上用作抗肿瘤药物,或作为肿瘤辅助治疗药物和减轻肿瘤化疗副作用的药物。一般认为,活性多糖的抗肿瘤机理有3个方面。①诱导细胞凋亡。多糖诱导细胞凋亡的作用机制是多方面的,有些活性植物多糖具有细胞毒性,直接杀灭肿瘤细胞;有些是通过抑制蛋白质和核酸的合成,诱导肿瘤细胞凋亡;还有些是通过影响癌基因的表达而改变肿瘤生长。肿瘤的发生是细胞增殖与凋亡失衡所致,而癌细胞凋亡则是一种主动的、有较多基因参与的过程。。赵俊霞等研究了刺五加多糖诱导人小细胞肺癌H446细胞凋亡机制,发现经刺五加多糖处理后的H446细胞与对照组比较,细胞内p53、bax的表达明显增高,而bcl一2表达明显降低,Bcl一2/Bax比值明显降低。研究结果表明刺五加多糖可能通过上调凋亡基因p53、bax表达,下调抑制凋亡基因 一2的表达,而诱导肿瘤细胞凋亡。Yamasaki等通过体外试验研究发现,云芝多糖可抑制肿瘤细胞生长,增强肿瘤细胞凋亡,降低肿瘤细胞的扩散能力,从而发挥抗肿瘤的作用 ]。② 增强免疫力。植物多糖作为生物的免疫反应调节剂,可通过增强宿主免疫功能,促进多种免疫细胞、NK细胞等产生,干扰素和白细胞介素的分泌而杀死或抑制肿瘤细胞膜,达到抑制肿瘤的目的 。李胜军等 研究了紫菜多糖对小鼠NK细胞活性的影响,结果发现紫菜多糖可显著增强小鼠NK细胞活性,提高小鼠细胞分泌IFN—T水平。王慧铭等 用香菇多糖饲喂S180荷瘤小鼠,发现其能明显增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能,脾细胞的转化功能和NK细胞的活性。③ 抑制肿瘤血管的形成。大量的研究结果表明,实体瘤的生长和转移与新血管的形成有密切关系u 。抗癌的机理之一就是抑制肿瘤血管的形成。当归多糖、黄芪多糖、金针菇多糖等能有效抑制肿瘤血管的形成,阻止肿瘤的生长和转移。

3.3 植物多糖抗病毒活性

大多数多糖对各种病毒,如免疫缺陷病毒(my)、肝炎病毒、流感病毒(influenza A vires)、单纯疱疹病毒(HSV)、巨细胞病毒(CMV)等有抑制作用。Wang等研究发现,匍扇藻粗多糖具有显著抗I型和Ⅱ型单纯疱疹病毒的活性,可抑制不同的单纯疱疹病毒株,包括标准株、阿昔洛韦抗性株和临床病毒株;其细胞毒性很低,具有较大的选择性系数。这种粗多糖还有一定的抗呼吸道合胞病毒活性,但对流感病毒没有抑制作用_1 。Martins等报道伞菇多糖可以提高白色念珠菌感染的小鼠腹膜巨噬细胞的杀菌活性,同时H。0。水平上升,并且多糖处理组的腹膜巨噬细胞甘露糖受体表达量增加,可加强无噬菌素微生物对细菌的粘附和吞噬作用,说明巴西伞菇多糖可以通过刺激宿主巨噬细胞的杀菌活性来发挥抑菌活性 。

3.4 植物多糖降糖降血脂活性

植物多糖能够促进胰岛素的分泌,影响糖代谢酶的活性,促使外周组织摄取葡萄糖。抑制糖异生途径,从而降低血糖。Gong等研究表明,马齿苋粗多糖可显著降低糖尿病小鼠的空腹血糖浓度、血清总胆固醇和甘油三酯的浓度,并可显著提高高密度脂蛋白一C和血浆胰岛素水平I1 。Li等报道黄芪多糖在时间和计量依赖性条件下,可显著降低血糖水平,提高血浆胰岛素浓度,降低8细胞凋亡率和辅助性T淋巴细胞因子Thl/Th2的比例,促进脾脏中过氧化物酶体增生物激活受体一 (PPAR一-/)基因的表达,说明黄芪多糖具有降血糖活性,但它并不能完全

治愈I型糖尿病 。

3.5 抗辐射活性

Kim等把人参多糖预处理的小鼠骨髓细胞经7射线照射后.与对照组相比,人参多糖处理组的骨髓细胞内的IL-12、主要组织相容性复合体II(MHCⅡ类分子)和CD4 T淋巴细胞的含量显著提高,骨髓细胞含量高并且可以成功分化为树突状细胞进行抗原递呈以参与免疫应答,说明人参多糖可保护和修复受辐射损伤的细胞,具有较好的抗辐射活性[1 。Sun等在研究当归多糖的辐射保护作用时发现,与对照组相比,当归多糖预处理组小鼠的外周淋巴细胞的死亡率显著降低,说明当归多糖能保护白血球和淋巴细胞免受辐射的损伤,可用于急性辐射的防护。

3.6 植物多糖抗氧化、抗衰老作用

目前人们认为植物多糖具有清除自由基、抗衰老作用其可能的作用机制是:①体内的羟基自由基与多糖碳链上的氢原子结合而生成水,多糖上留下的单电子可继续氧化形成过氧自由基,再进一步分解;② 通过捕捉脂质过氧化链式反应中产生的活性氧(ROS),或多糖环上的羟基与产生羟基自由基等所必需的金属离子络合,使其不能产生启动脂质过氧化的羟基自由基,或是使其不能分解脂质过氧化所产生的产物,从而抑制ROS的产生 ;③ 多糖可通过提高SOD、GSH—PX、Cat~ase等抗氧化酶的活性,加强机体清除自由基能力,从而发挥抗氧化、抗衰老的作用;④通过调节和增强免疫功能达到抗衰老作用。

Eguchi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 ]。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。龚涛等分别用高中低三个剂量灌胃D一半乳糖致衰老模型小鼠,研究枸杞多糖在小鼠体内的抗氧化功效,结果显示,枸杞多糖能显著降低MDA含量,提高小鼠血清、肝脏及脑组织中SOD活性,提高小鼠抗疲劳和耐缺氧的能力,对小鼠有显著的抗氧化与抗衰老作用 。板蓝根多糖能显著提高中华鳖肾脏GSH—PX的活性,降低MDA含量 。薏苡仁多糖可具有较好的抑制肝脏细胞GOT、GpT活性,降低MDA含量的作用,还可提高由四氯化碳诱导肝脏损伤小鼠SOD、GSH—PX活性,保护小鼠的肾脏功能 。

3.7 植物多糖的其他作用

植物多糖除了具有上述的生物活性以外,还具有多种其他的生物学功能。有些多糖具有抗疲劳活性,如毛竹叶多糖;有些多糖具有抗凝血活性,如龙胆多糖;有些多糖具有溃疡保护活性,如芦荟多糖;有些多糖具有抗炎活性,如虎杖多糖;有些多糖具有镇痛活性,如牡荆多糖;还有些植物多糖具有促进创伤愈合、减轻肝损伤以及治疗骨质疏松等活性[21 283。

4 结语

植物多糖广泛生物活性已被人们认知,植物多糖药理作用极其广泛,其独特活性和低毒效应在临床应用中具有很大潜力。多糖已越来越受到人们关注,为此有学者预言21世纪前几十年将是“多糖时代”。多糖作为一种重要生命物质,具有丰富生物活性,且无毒副作用,这有利于我们进一步开发新药,并不断扩展其在保健品、功能性食品中应用,这是多糖区别于其它药物一大优势[21]。但由于多糖本身原因,如多糖结构太复杂,其质量标准不易控制;多糖结构测定及合成

有其自身难度和特殊性;有些多糖在天然产物中含量低而不易分离及多糖药理活性与多种冈素有关,给多糖研究和临床应用带来很大限制。目前只有香菇多糖、云芝多糖、灰树花多糖、猪苓多糖、茯苓多糖应用于临床,且主要集中于抗肿瘤、治疗艾滋病等延缓衰老及抗病毒药物。而我国各种多糖资源丰富,尤其是来源于中草药植物多糖,具有巨大开发潜力[22]。要使更多多糖应用于临床,造福于人类,这需要广大化学家、食品学家、生物学家及医学家共同努力,接受这一挑战,以显示多糖类化合物广阔应用前景。

总之,经过半个多世纪的发展,多糖的研究已经取得了重大进步,发现了许多具有重要生理活性的植物源多糖,研究的广度和深度也在不断深人。但由于多糖本身在质量标准、表征鉴定等方面都有自身的研究难度和特殊性,多糖的研究还处于刚刚起步的阶段,有待于进行进一步研究。


相关文章

  • 芦荟药用价值的开发与利用
  • 芦荟药用价值的开发与利用 摘要:芦荟不仅具有极高的观赏价值还具有神奇的药用功效,芦荟作为原料主要是用于化妆品.药物.食品.保健品等生产,经济效益明显,具有广阔的市场前景.因此,引起人们日益广泛的重视.本文主要对芦荟的生态分布.生物学特性.药 ...查看


  • 功能性多糖产品市场调研及新产品开发
  • 功能性多糖产品市场调研及新产品开发 一.多糖产品概况 多糖类物质在自然界中广泛存在,是各种单糖的高分子缩合物的总称,它们在加酸水解 (或用酶水解) 时复变为构成它的各种单糖.多糖类物质的种类很多,性质各不相同.按其来源可分为三类:动物多糖. ...查看


  • 功能性食品论文(1)
  • 徐州工程学院 姓 名:俞海蓬班 级: 学 号:指 导 老 师 : 10食工2班 [1**********] 马利华 2013/12/11 膳食纤维功能性研究及发展趋势 10食工2 俞海蓬 [1**********] 摘要:功能性食品是21世 ...查看


  • 第四讲乳酸菌类型及生物活性次生代谢产物
  • 第四讲 乳酸菌及益生菌种类的功能及具有生物活性的次生代谢产物 一. 乳酸菌及益生菌 1. 定义及分类 (1)乳酸菌 (2)益生菌 2.生物活性 3.生长特性及应用.产品开发 二. 生物活性的次生代谢产物 1.细菌素 (1) 定义及种类 (2 ...查看


  • 淀粉废水资源化利用现状
  • 淀粉废水资源化利用现状 引言 淀粉废水是淀粉及其相关产品在生产过程中产生的废液,主要含有可溶性淀粉.蛋白质.有机酸.矿物质及少量油脂,是我国食品工业中污染最严重的废水之一.据统计,我国每年淀粉废水的产量约为2400万吨.如何将淀粉废水中所含 ...查看


  • 苯酚_硫酸法测定维吾尔药昆仑雪菊多糖含量的研究
  • 药物分析杂志ChinJPharmAnal2010,30(11) * )2205) 苯酚-硫酸法测定维吾尔药昆仑雪菊多糖含量的研究 张彦丽,阿布都热合曼#合力力,阿依吐伦#斯马义 1 2 **1 (1.新疆医科大学药学院,新疆乌鲁木齐8300 ...查看


  • 海洋生物多糖在肠内营养制剂中的应用
  • #综 述# 海洋生物多糖在肠内营养制剂中的应用 蔡冰娜 1,2,3 综述, 孙恢礼 1,2,3 , 吴园涛 1,2,3 , 万 鹏 1,2,3 审校 (中国科学院,1.南海海洋研究所广东省海洋药物重点实验室;2.海洋生物资源可持续利用重点实 ...查看


  • 我国果胶发展的现状
  • 我国果胶发展的现状 果胶的主要成分 果胶是植物中的一种酸性多糖物质,它通常为白色至淡黄色粉末,稍带酸味,具有水溶性,工业上即可分离,其分子量约5万一30万,主要存在于植物的细胞壁和细胞内层,为内部细胞的支撑物质.果胶(Pectin)是一组聚 ...查看


  • 功能食品开发与评价课程论文
  • 湖南农业大学课程论文 学 院:动物医学院 班 级: 姓 名:王吉 学 号: 课程论文题目:山药 课程名称:功能食品开发与评价 评阅成绩: 评阅意见: 成绩评定教师签名: 日期: 年 月 日 山药 摘 要:山药,多年生草本植物,茎蔓生,常带紫 ...查看


热门内容