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中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)

2011,27(02):349-352

Chinese Agricultural Science Bulletin

植物多糖的研究及應(yīng)用進(jìn)展
申利紅， 王建森， 雅， 李 張大海， 朱廷春
(邯鄲學(xué)院化學(xué)系， 河北邯鄲 056005)

摘 要： 植物多糖具有廣

泛的藥理作用， 參與機(jī)體各種生理代謝， 具有調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能、 抑制腫瘤、 抗衰 老、 抗病毒、 降血脂、 降血糖、 抗氧化等多種生物活性。提高植物多糖的提取分離效率， 加深對(duì)其藥理活 性機(jī)制及作用機(jī)理與結(jié)構(gòu)關(guān)系的認(rèn)識(shí)， 是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。此文重點(diǎn)對(duì)植物多糖的結(jié)構(gòu)、 提取方法、 藥 理作用以及在醫(yī)藥、 食品、 農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用等方面概述了其研究進(jìn)展， 以期作為合理利用植物資源的 依據(jù)， 為植物多糖的進(jìn)一步開發(fā)利用提供了參考。 關(guān)鍵詞： 植物多糖； 結(jié)構(gòu)； 提取方法； 藥理作用； 農(nóng)業(yè)應(yīng)用 中圖分類號(hào)： R9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 論文編號(hào)： 2010-1977 Research and Application of Plant Polysaccharide Shen Lihong, Wang Jiansen, Li Ya, Zhang Da’ Zhu Tingchun hai, Abstract: Plant polysaccharide involved in various physiological metabolism of the body, had broad phacology effect, such as regulation of immune, anti-tumor, resisting guard against a seni1ity, antivirus, hypoglycemic, antioxidation and so on. At present, the studies on increasing the production of polysaccharide and exploring the mechanism of its pharmaceutical activities were very popular. The article summarized the progress in structure, extraction method, pharmacological action, as well as in medicine, food, agricultural and other areas of application in the past years and provides reference for the utilization of plant polysaccharide. Key words: plant polysaccharide; structure; extraction method; pharmacological action; agricultural application 0 引言 多糖又稱多聚糖 （Polysaccharide） 是由單糖縮合 ， 成的多聚物， 廣泛分布于自然界中， 是一類重要的活性 物質(zhì)。從 20 世紀(jì) 50 年代對(duì)真菌多糖抗癌效果的發(fā)現(xiàn) 以來， 人們開始了對(duì)多糖的化學(xué)、 物理、 生物學(xué)系列的 研究。目前已有報(bào)道的天然多糖化合物約有 300 多種， 廣泛存在于植物、 動(dòng)物和微生物組織中。近年來， 由于 植物多糖具有免疫調(diào)節(jié)、 抗腫瘤、 抗衰老、 降血糖等多 種生物活性、 毒副作用小和不易造成殘留等優(yōu)點(diǎn) ， 對(duì) 植物多糖的研究呈現(xiàn)逐漸增多的趨勢(shì)。中國(guó)幅員遼 闊， 自然條件復(fù)雜， 孕育著豐富的植物資源， 為開發(fā)利 用植物多糖奠定了深厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前， 對(duì)植物多 糖的研究多集中在藥理作用等方面， 而對(duì)植物多糖進(jìn) 一步的分離純化、 結(jié)構(gòu)測(cè)定、 結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系及在食
基金項(xiàng)目： 邯鄲市科技計(jì)劃項(xiàng)目 （0923104040-4） 資助。 第一作者簡(jiǎn)介： 申利紅， 1974 年出生， 女， 河北邯鄲人， 碩士， 研究方向： 天然產(chǎn)物。通信地址： 056005 邯鄲市邯山區(qū)學(xué)院北路 530 號(hào)， Tel： 0310-6260302， E-mail： latishen@sohu.com。 收稿日期： 2010-07-01， 修回日期： 2010-07-28。
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(Department of Chemistry, Handan College, Handan 056005)

品、 農(nóng)業(yè)、 工業(yè)方面的開發(fā)應(yīng)用等研究工作較少。筆者 參閱了部分資料， 對(duì)植物多糖的結(jié)構(gòu)、 提取方法、 藥理 作用及在保健品、 食品、 農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用作一簡(jiǎn)要綜 述， 旨在為今后中國(guó)植物多糖的綜合利用和開發(fā)奠定 技術(shù)和理論基礎(chǔ)。 1 植物多糖的組成和結(jié)構(gòu) 多糖是由超過 10 個(gè)以上、 通常由幾百甚至幾千個(gè) 單糖分子聚合而成的一類化合物。由醛糖或酮糖通過 糖苷鍵連接而成， 糖苷鍵分為α型和β型 2 種。植物多 糖的糖鏈結(jié)合以β-1,3 或β-1,6 鍵為主， 有的多糖還帶有 分支， 帶有分支鏈的多糖具有抗腫瘤活性。而α型連 接的多糖生理活性較弱。但有研究表明[3]， α型連接的 多糖也具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性。 多糖與蛋白質(zhì)一樣具有一、 三、 二、 四級(jí)結(jié)構(gòu)。一

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中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) 機(jī)體的免疫功能， 又可調(diào)節(jié)異常機(jī)體的免疫功能。牛 膝多糖具有明顯的增強(qiáng)機(jī)體免疫功能作用， 能升高血 清溶血素和脾臟內(nèi)抗體形成細(xì)胞束， 提高血清免疫球 蛋白 IgG 水平， 激活網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬功能， 激活 巨噬細(xì)胞促進(jìn) TNF 和 IL-2 的生長(zhǎng)， 促進(jìn)淋巴細(xì)胞的 增殖 [9]。淫羊藿多糖能提高免疫系統(tǒng)組織細(xì)胞的活 性， 具有雙向免疫調(diào)節(jié)功效， 使機(jī)體紊亂的免疫狀態(tài)恢 復(fù)正常， 促進(jìn)抗體生成， 提高小鼠淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率和腹 腔巨噬細(xì)胞吞噬率[10]。蕨麻多糖能提高正常小鼠和免 疫抑制小鼠脾臟指數(shù)， 表明該多糖體內(nèi)注射能促進(jìn)免 疫抑制小鼠脾臟和胸腺淋巴細(xì)胞的增殖， 可對(duì)抗環(huán)磷 酰胺引起的免疫抑制[11]。 3.2 抗腫瘤 多糖通過活化巨噬細(xì)胞， 活化淋巴細(xì)胞， 促進(jìn)細(xì)胞 因子分泌， 活化補(bǔ)體而提高宿主抗腫瘤免疫功能， 通過 影響腫瘤細(xì)胞膜生化、 抗自由基、 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化與 凋亡， 影響腫瘤細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)而發(fā)揮直接的抗腫瘤作 用。香菇多糖能恢復(fù)或加強(qiáng)宿主對(duì)淋巴細(xì)胞、 激素及 其它生物活性因子的反應(yīng)， 通過刺激免疫活性細(xì)胞的 成熟、 分化和繁殖， 使機(jī)體的淋巴細(xì)胞大量增加； 它又 能激活補(bǔ)體系統(tǒng)的經(jīng)典途徑或變更途徑， 增加巨噬細(xì) 胞非特異性細(xì)胞毒， 并增加中性粒細(xì)胞對(duì)腫瘤節(jié)的侵 潤(rùn)， 促使宿主因癌癥及感染而引起的體內(nèi)平衡失調(diào)的 恢復(fù) [12]。蘆薈多糖能激活巨噬細(xì)胞， 增加一氧化氮 （NO） 的合成， 刺激巨噬細(xì)胞表面分子的表達(dá)， 具有抗 腫瘤作用， 而且與化療藥物合用時(shí)， 均有不同程度的減 毒增效作用， 且可顯著提高荷瘤鼠血清中 IL-2、 TNF 含 量[13]。枸杞多糖可提高荷 H22 瘤小鼠的 T 淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn) 化能力和人體自然殺傷細(xì)胞 （NK 細(xì)胞） 活性， 提示其 抗腫瘤作用可能是通過增強(qiáng)荷瘤小鼠免疫功能間接實(shí) 現(xiàn)的[14]。 3.3 抗衰老 現(xiàn)代研究認(rèn)為， 植物多糖的抗衰老作用主要涉及 以下四個(gè)方面： 加強(qiáng) DNA 的復(fù)制與合成， 提供必須的 微量元素與營(yíng)養(yǎng)來延長(zhǎng)動(dòng)物的生長(zhǎng)期， 提高動(dòng)物對(duì)非 特異性刺激的抵抗能力以達(dá)到強(qiáng)壯作用； 調(diào)節(jié)蛋白質(zhì) 和核酸、 糖和脂質(zhì)代謝； 抗脂質(zhì)過氧化與抑制脂褐質(zhì)作 用； 提高機(jī)體超氧化物歧化酶 （SOD） 活力， 清除機(jī)體 內(nèi)脂質(zhì)過氧化物 （LPO） 和丙二醛 （MDA） 抑制 MAOB ， 的作用， 以抗衰老 [15]。枸杞多糖可明顯降低衰老大鼠 羰基蛋白含量， 增加谷胱甘肽含量和增強(qiáng)谷胱甘肽活 性， 通過降低蛋白質(zhì)氧化損傷而發(fā)揮抗衰老的作用[16]。 此外， 蘆薈多糖、 野甘草多糖、 南沙參多糖、 牛膝多 糖、 螺旋藻多糖、 山茱萸多糖、 玉竹多糖、 紫菜多糖、 木

級(jí)結(jié)構(gòu)是指糖基的組成， 糖基排列順序， 相鄰糖基的連 接方式， 異頭碳構(gòu)型以及糖鏈有無分支， 分支的位置與 長(zhǎng)短等。二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多糖主鏈間以氫鍵為主要次級(jí) 鍵而形成的有規(guī)則的構(gòu)象。三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)是指以二 級(jí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)， 由于糖單位之間的非共價(jià)相互作用， 導(dǎo) 致二級(jí)結(jié)構(gòu)在有序的空間里產(chǎn)生的有規(guī)則的構(gòu)象。研 究表明， 同是β-1,3 連接的多糖即使其一級(jí)結(jié)構(gòu)完全相 同， 但由于二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)不同， 其生理活性差異也很 大 。因此， 多糖的活性與其高級(jí)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。 2 提取方法的研究 2.1 溶劑提取法 溶劑提取法是從植物中提取多糖的常用方法， 多 糖是極性大分子化合物， 可利用多糖不溶于有機(jī)溶劑 的性質(zhì)在提取液中加入乙醇等有機(jī)溶劑使多糖從提取 液中沉淀出來， 達(dá)到初步分離純化的目的。一般植物 多糖多采用熱水浸提法、 水提醇沉法提取 。有些多 糖適合用稀酸或稀堿溶液提取， 才能得到更高的提取 率； 但在操作上應(yīng)嚴(yán)格控制酸堿度， 因?yàn)槟承┒嗵窃谒?性或者堿性較強(qiáng)時(shí)， 可能引起糖苷鍵的斷裂 。 2.2 復(fù)合酶法 酶技術(shù)是近年來廣泛應(yīng)用到有效成分提取中的一 項(xiàng)生物技術(shù)， 在多糖的提取過程中， 使用酶可降低提取 條件， 在溫和的條件下分解植物組織， 加速多糖的釋放 或提取。植物中除含有多糖外， 還含有一定量的蛋白 質(zhì)、 淀粉、 膠質(zhì)、 粗纖維及脂肪， 使用酶還可分解提取液 中的這些物質(zhì)， 從而有利于多糖的分離和純化。因此， 復(fù)合酶法提取多糖具有條件溫和、 雜質(zhì)易除、 提取率高 和生物活性高等特點(diǎn)。常用的酶有蛋白酶、 纖維素酶、 果膠酶等。龔世偉等 [7] 的研究表明， 在最適合酶提取 的條件下香菇多糖含量可達(dá) 224.86 mg/g。 此外， 植物多糖的提取方法還有超濾法、 超聲波 法、 微波法、 2 超臨界萃取法， CO 離子交換法， 等等。植 物多糖的提取方法和技術(shù)在不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新， 但對(duì) 于同一種方法需要在不同植物多糖的提取中進(jìn)行考察 研究。在選擇提取分離方法時(shí)， 應(yīng)當(dāng)根據(jù)目標(biāo)多糖的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和物理化學(xué)性質(zhì)， 綜合比較并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究， 選取最佳提取方法和工藝。 3 藥理作用 3.1 免疫調(diào)節(jié)的作用 研究發(fā)現(xiàn)， 植物多糖最重要的藥理作用為免疫促 進(jìn)作用。黃芪多糖可從多層面發(fā)揮免疫增強(qiáng)作用 [8]： （1） 可直接影響細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)代謝， 誘導(dǎo)機(jī)體細(xì)胞產(chǎn)生 相關(guān)的體液因子；2） （ 不僅能增強(qiáng)機(jī)體的特異性免疫， 而且還能增強(qiáng)機(jī)體的非特異性免疫；3） （ 既可增強(qiáng)正常
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耳多糖、 天門冬多糖、 沙棘多糖、 板藍(lán)根多糖都具有一 定程度的清除自由基及延緩衰老的作用 3.4 其他作用 此外， 植物多糖還具有抗炎、 抗菌、 抗病毒、 抗寄生 蟲、 抗輻射、 降血脂、 降血糖、 抗感染、 抗消化性潰瘍、 抗 凝血及清除體內(nèi)外氧自由基等作用[8,18]。 4 植物多糖的應(yīng)用 4.1 在保健食品方面的應(yīng)用 活性多糖小劑量可防病健身， 是增強(qiáng)免疫力、 延緩 衰老的佳品。所以可將植物多糖作為重要的保健品進(jìn) 行開發(fā)。近年來已有靈芝多糖、 香菇多糖、 甘草多糖、 枸杞多糖等被用來開發(fā)了多種保健品， 取得了較好的 效果 [19]。在工業(yè)化生產(chǎn)中， 可直接制成高濃度的多糖 粗提液， 然后進(jìn)一步加工制成飲料、 口服液， 或作為營(yíng) 養(yǎng)強(qiáng)化劑直接加入食品中作為特殊人群的保健食品， 使之由藥品向功能性食品轉(zhuǎn)化。 4.2 在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用 植物多糖具有 “prebiotic” 益生元的特性， 能促進(jìn) 動(dòng)物體內(nèi)有益菌生長(zhǎng)， 而對(duì)有害菌起抑制作用， 能起到 調(diào)節(jié)動(dòng)物腸道菌群的效果， 是一種有效的益生協(xié)同劑， 例如黃芪多糖和益生菌組成合生元， 能協(xié)同作用提高 雛雞機(jī)體免疫水平 [20]。研究發(fā)現(xiàn)， 在仔豬日糧中添加 300 mg/kg 香菇多糖能夠顯著提高日增重和采食量， 并 且生產(chǎn)激素 （GH） 三碘甲腺原氨酸 、 （T3） 水平顯著提 高， 皮質(zhì)醇水平顯著下降， 仔豬生產(chǎn)性能得到改善 [21]。 黃芪多糖既能促進(jìn)哺乳仔豬、 斷奶仔豬免疫系統(tǒng)的免 疫功能， 增強(qiáng)機(jī)體的抗病力， 又能降低哺乳仔豬 “三 痢” 斷奶仔豬腹瀉的發(fā)病率 。不同濃度淫羊藿多糖 、 能顯著提高雛雞淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率、 中性粒細(xì)胞吞噬力、 AI-HI 和 ND-HI 抗體效價(jià)、 紅細(xì)胞-C3b 花環(huán)率， 降低紅 細(xì)胞-IC 花環(huán)率， 且中劑量效果較好[23]。 研究表明， 飼料中添加枸杞多糖能顯著增強(qiáng)鯽魚 的溶菌酶活力， 提高其非特異性免疫力[24]； 低濃度β-葡 聚糖能顯著促進(jìn)齊口裂腹魚生長(zhǎng)， 增強(qiáng)其免疫功能 。 黃芪多糖可以顯著提高仿刺參體腔細(xì)胞溶菌酶 mRNA 表達(dá)量， 其中 5 mg/kg 劑量組提高顯著[26]。云芝 多糖對(duì)銀鯽的吞噬活性、 血清溶菌酶活力和超氧化物 歧化酶活力有一定的增強(qiáng)作用， 還能提高奧尼羅非魚 蛋白酶活性， 降低脂肪酶活性， 而對(duì)淀粉酶活性影響不 顯著[27,28]。 近年來，， 隨著人們生活水平的提高， 對(duì)畜產(chǎn)品質(zhì)量 的要求也越來越嚴(yán)格， 生產(chǎn)無激素、 無殘留的綠色食品 已成為生活的必要。研究表明 [29]， 植物多糖具有促進(jìn) T 細(xì)胞增殖、 產(chǎn)生、 NO 白細(xì)胞介素生成以及抗炎、 抗病
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毒等作用， 且低毒或無毒， 不易造成殘留， 是一種天然 的綠色飼料添加劑， 在畜牧生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前 景。 4.3 在其他方面的應(yīng)用 多糖可作為果蔬的涂膜保鮮劑、 可食性的包裝材 料； 以及工業(yè)上的絮凝劑、 潤(rùn)滑劑和保濕劑等等， 例如 白芨多糖可作為潤(rùn)滑劑、 保濕劑應(yīng)用于石油和化妝品 工業(yè)中。此外， 由于多糖優(yōu)越的保濕性、 吸附性及粘結(jié) 性， 研究人員認(rèn)為將價(jià)廉易得的植物多糖用于環(huán)境治 理將是該領(lǐng)域新的研究方向。 5 結(jié)語 總之， 植物多糖的生物活性日益受到重視， 在醫(yī) 藥、 食品、 農(nóng)業(yè)、 工業(yè)等方面有著較大的潛在應(yīng)用價(jià) 值。迄今， 對(duì)植物多糖的研究、 開發(fā)應(yīng)用已取得了飛速 的發(fā)展， 但仍存在著一些問題， 如對(duì)植物多糖作用機(jī)理 與結(jié)構(gòu)關(guān)系的研究仍是薄弱環(huán)節(jié)， 植物多糖雖具有廣 泛的生物活性， 但真正應(yīng)用于臨床的植物多糖并不多， 在這些方面仍需要深入研究。我國(guó)資源豐富， 但長(zhǎng)期 以來， 由于自然條件和人為的破壞， 許多珍貴植物資源 已瀕臨滅絕， 如何改進(jìn)適于工業(yè)化生產(chǎn)的提取、 分離、 純化方法以提高資源的利用率， 節(jié)省能源， 也顯得極為 重要。 參考文獻(xiàn)
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immunomodulation and therapeutic

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