酵母葡聚糖及其应用前景

2 抗感染、 提高抗病能力 1982 年， 美国图伦大学医学院研究表明， 喂给 β-葡聚糖 的小白鼠经过高浓度的大肠杆菌注射后， 在数小时内， 不论 死亡率还是血液中细菌浓度都比未喂给者低得多[15]。 1990 年， 研究人 员[16]在 Scandinavian Journal of Immunology 杂 志 发 表 了 关 于 感 染 E. coli 大 肠 杆 菌 的 大 鼠 腹 膜 炎 模 型 ， 未 用 β-1，3 D-葡聚糖干预组， 感染的大鼠体内白细胞逐渐增加， 并 在 12h 内 死 亡 ， 而 干 预 组 大 鼠 腹 腔 液 中 的 大 肠 杆 菌 数 在 24h 后 仍 为 0。 20 世 纪 80 年 代 ， 哈 佛 大 学 的 研 究 陆 续 表 明 ， β-1，3-D葡聚糖可帮助人们抵抗多种病原菌的侵害， 如金色葡萄球菌、 大肠杆菌、 白色念珠菌、 李斯特菌、 卡氏肺囊虫、 利什曼原 虫、 疱疹病毒和蛔虫等。 研究者也对不同的动物进行了葡聚 糖 抗 感 染 的 研 究 ， 如 小 鼠[17]、 大 鼠[18]、 豚 鼠[19]、 猪[20]等 ， 显 示 出其增强机体免疫力， 改善感染状况的能力。 科学研究证明 [21]， 酵母 β-葡聚糖能明显增加抗生素的效 力； 和抗生素联合使用时， 其刺激巨噬细胞的作用能够增加 药物的治疗效果。 在 β-1，3-D-葡聚糖增强人体自身与抗细菌 能力的同时， 抗生素可抑制细菌的侵略， 提高了人体的抗病 力。 大白鼠腹膜炎的实验证实， 单独使用 β-1，3-D-葡聚糖的 大白鼠存活率为 80% （对照组的存活率为 20%）， 单独使用抗 生素组的大白鼠的存活率为 65%， 而二者同时使用则有 100% 的存活率。 3 抗辐射 美国空军辐射生物学研究所的研究表明， 酵母葡聚糖 可以很好地帮助辐射后免疫系统的恢复和抵抗能力的快速 提高。 在给予致死剂量的辐射后， 对照组的小鼠在 2 周后 全 部 死 亡 ， 而 服 用 酵 母 葡 聚 糖 的 小 鼠 的 死 亡 率 只 有 40％ 。 用 β-1，3-D-葡 聚 糖 治 疗 经 辐 射 的 小 鼠 ， 可 以 增 强 小 鼠 恢 复的能力， 并能够提高其骨髓活力使白细胞数量增加， 同时增强脾细胞数。 有研究发现， 一些乳腺癌女性患者手 术 和 放 疗 后 出 现 的 胸 壁 反 复 皮 肤 溃 疡 在 给 予 β-1，3-D-葡 聚糖治疗后可以完全治愈， 这跟葡聚糖防治辐射后感染和 促进皮肤生长有关。 4 降低血脂 β-1，3-D-葡 聚 糖 具 有 吸 收 胆 汁 酸 和 促 使 胆 汁 酸 排 出 体 外的作用， 促进胆固醇向胆汁酸转化， 维持胆固醇固有的 正 常 代 谢 。 β-1，3-D-葡 聚 糖 产 生 粘 度 而 引 起 的 吸 收 障 碍 ， 以 及 β-1，3-D-葡 聚 糖 增 加 了 胆 汁 酸 盐 的 排 出 ， 这 可 能 是 β-1，3-D- 葡 聚 糖 降 胆 固 醇 作 用 的 两 个 主 要 原 因 。 Nicolosi 等 [22]对 15 个 肥 胖 的 高 胆 固 醇 男 性 进 行 了 研 究 ， 研 究 中 病 人 保 持 体 重 不 变 ， 第 7 周 其 血 液 中 总 胆 固 醇 含 量 降 低 了 8％， 在此基础上第 8 周又降低了 6％。 可见酵母 β-1，3-D-葡 聚 糖 能 够 显 著 降 低 血 浆 中 胆 固 醇 含 量 。 1999 年 ， Bell S[23]通 过比较燕麦来源和酵母来源的纤维， 发现后者对 β-1，3-D-葡 聚糖对血浆胆固醇的控制更好， 可以广泛应用于食品中。
酶处理酵母细胞壁后能去除大量蛋白， 从而降低后续碱 的浓度和使用量， 使得到的酵母葡聚糖产品分子结构更加完 整， 葡聚糖的分子结构与其生物活性密切相关， 因此， 酶法 更适合于大规模酵母葡聚糖的提取纯化。
3 其他工艺 除传统的酸碱法和酶法外， 一些研究学者还采用其他 方 法 来 制 备 纯 度 较 高 的 酵 母 葡 聚 糖 产 品 。 日 本 的 Ohno 等 [8]采 用 次 氯 酸 钠 直 接 处 理 酵 母 细 胞 壁 ， 采 用 0.5%~2% 的 次 氯 酸 钠 溶 液 在 室 温 条 件 下 处 理 酵 母 细 胞 壁 5h 以 上 ， 得 到 的 高 纯 度 酵 母 葡 聚 糖 产 品 ， 收 率 20%以 上 。 Yanjun 等[9]也 采 用同样的工艺来处理酵母细胞壁， 得到纯度较高的酵母葡 聚糖产品。 此方法虽能得到纯度较高的酵母葡聚糖， 但是 强氧化剂对葡聚糖分子结构的影响还有待深入研究， 以考 察对其生理活性的影响。
应用科技
酵母葡聚糖及其应用前景
张海波 张 彦 (安琪酵母股份有限公司, 湖北 宜昌 443003）
β-1,3-D-葡聚糖是在微生物、 蘑菇和植物中广泛存在的 一种多糖， 它是组成高等植物、 酵母菌和真菌细胞壁结构的 大分子之一。 酵母细胞壁是具较强生 物 活 性 的 β-1,3-D-葡 聚 糖的重要来源 之一。 酵母细胞壁厚约 70nm， 约占 细 胞 干 重 的 20%。 酵 母 细 胞 壁 主 要 由 3 种 多 糖 组 成 ： 甘 露 糖 蛋 白 （约 占 40%）、 葡聚糖 （约占 50%） 和几丁质 （约 2%）。 酵 母 葡 聚 糖 包 括 碱 不 溶 性 葡 聚 糖 和 碱 溶 性 葡 聚 糖 ， 其 中 碱 不 溶 性 β-1,3D-葡聚糖占 85%[1]。 G Guizand 等人用 X 射线法研究证 明了酵 母不溶性葡聚糖是以三股螺旋存在的， 三条多糖链平行排列 缠绕， 通过链间氢键作用处于稳定状态。 酵母葡聚糖分子结 构见图 1。
近几年来噬细胞的特殊受体上而刺激巨噬细胞的活性， 从 而增强其非特异性免疫功能达到抗肿瘤、 抗炎、 促进伤 口愈合等活性功能。
酵母葡聚糖提取工艺
如上文所提， 酵母细胞壁主要成分为葡聚糖， 还有部分 甘露糖蛋白、 蛋白质、 脂类物质和少量几丁质， 酵母葡聚糖 又以碱不溶性葡聚糖为主。 碱不溶性葡聚糖是一种活性多糖， 从酵母细胞壁制备碱不溶性葡聚糖的关键是除去蛋白质、 甘 露聚糖和脂类物质等杂质。 目前国内外酵母葡聚糖的制备方 法主要有酸碱法、 酶法以及氧化提取等。
1 酸碱法 Mannaners 等[3]最 早 采 用 酸 碱 法 来 提 取 酵 母 中 的 葡 聚 糖 ， 后经过 Willianms 等人改进， 该方法已形成稳定的工艺。 Chung 等[4]研 究 的 碱 处 理 工 艺 为 ： 取 80g 酵 母 细 胞 壁 悬 浮 于 1000mL 4%的 NaOH 溶液中， 95℃下保 温 1h， 离 心 ； 将 不 溶 物 悬 浮 于 2000mL 3%NaOH 溶 液 中 ， 于 75℃下 保 温 3h， 离 心 ； 将 不 溶 物 悬 浮 于 蒸 馏 水 中 ， 用 盐 酸 高 调 节 pH 至 4.5， 75℃ 下 保 温 1h， 离 心 ， 水 洗 、 脱 水 、 干 燥 得 酵 母 葡 聚 糖 。 在 酸 处 理 过 程 中， 酸的选择对葡聚糖的产率有很大影响。 酸性过弱， 酸溶 性 的 糖 原 和 β-1,6-葡 聚 糖 去 除 不 完 全 ， 酸 性 过 强 则 会 导 致 碱 不 溶 性 葡 聚 糖 降 解 ， 降 低 收 率 ， 故 选 择 乙 酸 调 节 pH 至 4.5 时， 效果最佳。 2 酶法 酸碱法快速、 高效， 虽然能够得到纯度较高的葡聚糖产 品， 但是需要大量酸碱、 环境污染严重、 需要使用有机溶剂 且给葡聚糖分子造成一定破坏。 为了克服这种不足， 国内外 的研究者采用更加温和的工艺来提取酵母葡聚糖。 Freimund 等 [5]采 用 酶 法 来 处 理 酵 母 细 胞 壁 制 备 酵 母 葡 聚 糖 ： 取 1.3kg 酵 母 细 胞 壁 加 水 8.8L， 调 节 pH=7.0， 125℃下 保 温 5h， 离 心 后 洗 涤 2 次 ， 不 溶 物 加 水 至 10L 后 用 碱 性 蛋 白 酶— ——Savinase 酶 处 理 5h， 离 心 、 洗 涤 、 干 燥 后 用 乙 醇 或 丙 酮 洗 涤 ， 得 到 含 量 85%以 上 的 葡 聚 糖 样 品 。 唐 治 玉 等 [6]采 用 酶-碱结合的方法来提取酵母细胞壁， 采用木瓜蛋白酶处理自 溶 后 酵 母 18h， 收 集 沉 淀 后 ， 用 2%NaOH 高 温 处 理 3h， 所 得
生理功能
1 增强免疫力 由于口服的酵母葡聚糖与其他的食物成分不同， 它们 不被胃和肠道中的酸或酶水解而直接通过小肠。 小肠粘液 细胞上的巨噬细胞通过葡聚糖受体吸收葡聚糖， 然后激活 这些细胞。 β-1,3-D-葡聚糖通过刺激巨 噬 细 胞 ， 一 种 能 够 在保护和增强免疫系统方面发挥广泛作用的白细胞来发挥 作用， 保护身体不受有害物质的危害。 巨噬细胞是涉及非 特异性免疫的一类主要细胞， 它能吞噬外来粒子并摧毁他 们； 巨噬细胞还给别的免疫细胞如 B 细胞和 T 细胞提供信 号， 使其朝被感染的部位移动； 它还可以产生生长因子来 修复受损组织。 葡聚糖抗肿瘤效用是刺激免疫系统的结果， 而不是直 接对肿瘤的毒性细胞产生作用。 这种效用相对于传统治疗 的优势在于， 免疫细胞具有识别和摧毁 “坏” 细胞和 “外 来入侵者” 的能力， 所以葡聚糖对健康组织和细胞的危害 很小。 目前研究抗癌功能的主要目标是加强高等哺乳类组 织中的巨噬细胞的活性及吞噬能力。 而酵母葡聚糖的功能 之 一 ， 便 是 增 强 巨 噬 细 胞 的 能 力 。 1981 年 挪 威 癌 症 研 究 中 心 及 瑞 典 Uppsala 大 学 比 较 了 42 种 天 然 多 糖 类 的 免 疫 力 ， 发现从酵母、 真菌中提取的葡聚糖能将小白鼠体内巨噬细 胞 的 吞 噬 能 力 提 高 10 倍 以 上 ， 在 其 后 的 研 究 中 指 出 ， 其 对 其他哺乳动物包括人类的免疫效应亦有同样的作用。 大量动 物研究发现 β-葡聚糖能够有效对付各种类型的肿瘤。 如卵巢 癌[10]、 男 性 生 殖 细 胞 肿 瘤 [11]、 淋 巴 肉 瘤 [12]、 肿 瘤 肺 转 移 [13]、 肾 细 胞 癌 [14]等 等 。