真菌多糖研究进展_结构_特性及制备方法

0 引言
真菌多糖系真菌中分离出的由 10 个以上的单 糖以糖苷键连接而成的高分子多聚物 , 是从真菌 子实体 、菌丝体 、发酵液中分离出的 , 能够控制 细胞分裂分化 , 调节细胞生长衰老的一类活性多 糖 。与动 、植物多糖不同 , 真菌多糖分子单体之 间主要以 β2 1, 3 与 β2 1, 6 糖苷键结合 , 形成链 状分子 , 具有螺旋状的立体构型 。且具有四级结 构 , 这一点与蛋白质结构类似 。真菌多糖按单糖 成分组成种类可以分为杂多糖和均多糖 。真菌多 糖在免疫功能的调节 、癌症的诊断与治疗 、抗衰 老及解除机体疲劳等方面都有着重要的作用 ,
且得到大量国内外科学实验结果证实 。日本及欧 美等国在真菌多糖的研究方面始于 20 世纪 30 年 代 , 积累了大量的科研资料 , 随着科研人员对真 菌多糖功效的更深层次了解 , 真菌多糖势必将被 应用于更多领域 , 尤其是制药及保健品行业 。我 国的真菌多糖研究近年来也有很大进展。真菌多糖 生物功能特性将在续篇进行综述。本文就真菌多糖 来源、真菌多糖结构以及真菌多糖的提取和分离方 面研究的最新进展以及面临的问题展开综述。
Recent advance s in fungis po lysaccha rom yce s — survey on bio ac tive struc ture , func tio na l p rope rtie s and p repa red m e thods
ZHU J ian 2hua , YANG X ia o 2quan
3 糖 苷 键 结 合 , 支 链 β2 1, 6 糖 苷 键 结 合 的 葡
聚糖
[6]
。
117 冬虫夏草多糖 ( CS - 81002 ) 它是由冬虫夏草菌 ( Cordyceps sinensis ) 在液
体培养条件下产生的胞外多糖 , 分子量约为 43 万
D , 主链 M anp 残基中 , 有 6 个在 C3 位上被取代 ,
摘 要 : 本文综述了真菌多糖来源 , 真菌多糖结构以及真菌多糖的提取和分离方法领域的最新研究
进展 。 关键词 : 真菌多糖 ; 结构 ; 特性 ; 制备方法 中图分类号 : TS20211 文献标识码 : A 文章编号 : 1006 - 2513 ( 2005 ) 06 - 0075 - 06
《 中国食品添加剂 》 China Food Additives 2005 No16 菌多糖结构可分为一级结构 、二级结构 、三级结 构和四级结构 。它的一级结构是指其单糖残基的 组成 、排列序列 、连接方式等 , 真菌多糖的一级 结构主链是均多糖 , 主要有两种 : ( 1 ) 葡聚糖 ( glucan ) β2 1, 3 糖苷键连接为主 , 并兼有少量 β2 1, 4 或其它糖苷键 , 香菇多糖 、茯苓多糖 、裂 褶菌多糖 、云芝多糖等都属于这种连接 ; ( 2 ) 甘 露聚糖 (m annan ) 主要由 α2 糖 苷键连接的主链 , 如 : 冬虫夏草多糖 α2 1, 2 糖苷键连接 , 银耳多糖 和黑木耳多糖是 α2 1, 3 糖苷键连接 , 灵芝多糖是 由 α2 1, 4 糖苷键连接 。 真菌多糖的侧链有很多种 , 不同的真菌多糖 [9] 其侧链也不同 。Bohn等 认为 , 真菌多糖的二级 结构是指多糖骨架链间以氢键结合形成的各种聚 合体 , 这只关系到其分子主链的构象 , 不涉及侧 链的空间排布 。三级结构是指由多糖中糖残基中 的羟基 、羧基 、氨基及其它官能团间通过非共价 作用而导致的有序 、规则而粗大的空间构象 。四 级结构则认为是多糖多聚链间以非共价作用力而 结合形成的聚集体 。真菌多糖的结构有四种物理 形状 : 可拉伸带状 、卷曲螺旋状 、皱纹状 、不规 则卷曲状 。 关于真菌多糖的化学结构与生理活性之间的 关系一直是人们关注的焦点 。但至今为止 , 这方 面的研究还没有更大的突破 。多糖的构效关系是 指多糖的一级结构和高级结构与其生物活性的关 系 。就其一级结构而言 , 多糖中单糖的组成 、糖 苷键的类型以及一些官能团对其生物活性都有影 响 , 一般而言 , 多糖主键上 β2 1, 3 糖苷键是其活 性的结构前提 。 [ 10 ] Johm son 等 测定块菌多糖结构时发现它是 β2 分支的 1, 3 2 D2 葡 萄糖 , 具抑瘤活性 。而 α2 1,
6 型糖苷键的多糖 , 对人体淋巴细胞的转化有明 76
[3]
显的促进作用 , 对 PHA 刺激引起的淋巴细胞转化 也有明显的协同作用 。
116 裂褶菌孢内多糖 ( S PG 1 ) 它和孢外多糖 ( SPG2 ) 是分别从发酵培养的
裂菌丝体 ( S ch izophy llum comm une ) 和发酵液中 提取的多糖 。 Itoh测得 SPG1 和 SPG2 的分子量分 别为 10 万 D 和 7 万 D , 化学结构均为主链 β2 1,
。不同的改性方法对其生物活性
的影响各不相同 。而向多糖体系中加入某些物质如 尿素或二甲基亚砜 , 多糖的高级结构会发生改变 , 这将增加多糖构效关系研究中的难度
[ 13 ]
。
3 真菌多糖的结构分析
分析真菌多糖结构的方法发展至今 , 有三大 类 : 化学法 、物理学法 、生物学法 。在组分分析 中 , 一般采用酸水解法 (部分或全部水解 ) , 检 测水解产物可通过纸层析 、薄层层析和气相层析 分析 。一些特殊的取代基团有专门的测定方法 , 甲基化分析用来阐明多糖中相邻单糖基的连接键 型 , 应用较多的是 Hakarmoni 法 ; 相邻单糖基间 的连接方式最经典的方法是采用高碘酸氧化和
有 4 个在 C2 位上被取代 , 从而形成侧链 。 Cho2
SooM uk 等
[7]
对人工培养的冬虫夏草菌丝体的热水
抽提物进行了分析 , 结果发现其热水抽提物含糖 类 8319% , 蛋白质 1118% , 脂类 119%和 214%的 灰分 , 糖类成分通过气相色谱分析表明 , 由葡萄 糖、甘露糖、半乳糖和阿拉伯糖组成 , 分子比例为 ( 110 ∶ 018 ∶ 015 ∶ 011 ) , 相对分子质量为 29kD。
《 中国食品添加剂 》 China Food Additives 2005 No16
真菌多糖研究进展 — — — 结构 、特性及制备方法
朱建华 杨晓泉
1 2
( 11 韶关学院英东生物工程学院食品系 , 广东 512005; 21 华南理工大学食品与生物工程学院 , 广州 510640 )
Abstract: This article introduces materials, structure, functional p roperties and the isolation and purification research p rogress of fungus polysaccharomyces1 Key words: fungus; polysaccharomyces; structure; functional p roperties; p repared methods
119 羧甲基茯苓多糖 ( CM P )
黄开勋等
[8]
它是从茯苓 ( Poriacocos) 菌核中提取的 β2 茯 苓聚糖经化学转化而成的多糖 。 CM P 可提高小鼠 单核巨噬细胞功能 , 可促进 NK 细胞的免疫活性 和抑制肿瘤疗效
[5]
。
2 真菌多糖的结构层次及构效关系
多糖的结构是其生物活性的基础 , 认识和了 解多糖的结构有助于更好的利用和开发多糖 。真
1 真菌多糖来源概况
111 香菇多糖 ( L en tina n, L TN )
它是从香菇中分离得到的具有 β2 1, 6 支链和
收稿日期 : 2005 - 03 - 09 作者简介 : 朱建华 ( 1978 - ) , 男 , 硕士 , 助教 , 主要从事天然产物科研和教学 。
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《 中国食品添加剂 》 China Food Additives 2005 No16 β2 1, 3 支链的葡聚糖 , 多糖生物活性与结构间的 关系的研究尚落后于核酸与蛋白质的研究 。 Koh [1] 等 证实真菌多糖如香菇多糖的结构决定了香菇 多糖是否具有活性 。关于香菇多糖成分和结构的 报道甚多 , 但明确和免疫活性有关的只有 β2 1, 3 葡聚糖物质 , 该多糖的一级结构具有 β2 D2 1, 3 吡 β 喃葡聚糖主链 , 吡喃环上带有共存的 2 1, 3 和 β2 1, 6 糖苷键结合的侧链是抗肿瘤活性所必不可 少的 。 112 猴头菌多糖 ( H E PS ) 它是从猴头菌 ( Hericium erinaceus ) 中分离的 一种多糖 。 猴头菌多糖二 、三级结构比一级结构更具免 [2] 疫活性 , H itoshi 等 采用 X 衍射和黏度分析发 现 , 猴头多糖的三维螺旋结构一旦被破坏 , 免疫 活性随之消失 。有关多糖受体的发现对阐明其作 用机制有重要意义 , 通过多糖具有的抗原性 , 可 以推测其分子中存在活性决定簇 。猴头菌多糖多 数从人工驯化的菌株子实体里面提取 。 113 银耳多糖 ( TP ) 它是从银耳 ( T rem ella fucifor m is ) 中分离的 含蛋白多糖 , M izuno 等 证实其单糖组成为甘露 糖 、葡萄糖醛酸 、木糖及少量岩藻糖和葡萄糖 , 银耳多糖分子量约为 30 万 D。关于银耳多糖的提 取方法 , 常用的有热水提取法 、酸提取法 、碱提 取法以及酶解提取法 。根据银耳原材料的不同 , 提取条件和局部操作的选择也有所不同 。 114 黑木耳多糖 它是从黑木耳 ( A u ricu la ria au ricu la ) 中分离 的分子量约为 1515 万 D 的多糖 , 单糖组成为 L 2 岩藻糖 、L 2 阿 拉伯糖 、 D 2 木 糖 、D 2 甘 露糖 、 D 2 葡 萄糖和葡萄糖醛酸 。黑木耳多糖对机体免疫功能 [4] 有明显的促进作用 。 H irokazu 等 等人对提取的 黑木耳两种酸性杂多糖 Fl A 及 F II进行完全酸水 解 、硼氢化物还原 、乙酰化处理 , 然后进行气相 色谱分析 , 发 现 它 们 均 由 木 糖 、甘 露 糖 、葡 萄 糖 、葡萄糖醛酸组成 。 115 鸡苁菌多糖 它是从液体培养的鸡苁菌 ( Ter m itom yces a l2 bum inosus) 菌丝体中提取的 , 具甘露糖红外特征 [5] 吸收峰 。M izuno 等 发现鸡苁菌多糖是不具 β2 1,
32 D2 葡聚糖没有抑瘤活性 。另外 , 据 13CNMR 分 析推断 , 连接在 β2 ( 1 →3 )多糖活性的尝试中 , 结构的化学修饰产生了一定的突破 , 如官能团的改 造 , 常用的改造方法有降解、羧甲基化 、硫酸酯 化、乙酰化等
[ 12 ]
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( 11 Food Depart m ent, Yingdong B iology Engineering Institute of Shaoguan University, Guangdong 512005; 21 Food Science and B iology Engineering Institute of SCUT, Guangzhou 510640 )
118 灵芝多糖
它是从灵芝 ( Ganoder m a lucidum ) 中分离的 杂多糖 , 由于分离方法的差异 , 所得多糖的化学 结 构 与 药 理 作 用 均 有 不 同 。灵 芝 含 氮 多 糖 ( GPSN ) 含赖氨酸等 13 种氨基酸 , 单糖组成为 木糖 、葡萄糖 、半乳糖及半乳糖醛酸 。 采用现代发酵技术工业化生产灵 芝多糖 , 研究主要集中在培养基组成 (碳源 、氮 源 、无机离子等 ) 、 pH、接种量 、溶解氧 、外源 添加物等因素对发酵中生物量及多糖产量的影 响 , 结果表明培养基组成及 pH 值对灵芝多糖得 率影响最大 。