多糖分离鉴定国内外研究现状及发展趋势

多糖分离鉴定国内外研究现状及发展趋势

多糖是存在于自然界的醛糖和(或)酮糖通过糖苷键连接在一起的聚合物。多糖是一切有生命的有机体必不可少的成分,它与维持生命的种种生理机能有着密切的联系。近年来,植物、海洋生物及菌类等来源的多糖已作为有生物活性的天然产物中的一个重要类型出现,各种多糖所具有的抗肿瘤、免疫抗凝血、降血糖和抗病毒活性已相继被发现。

多糖的生物活性

多糖与蛋白质一样，具有生物大分子的复杂结构，具有一定的生理和生物学活性，概括起来多糖的生物活性包括：免疫调节性、抗肿瘤活性、降血糖活性、降血脂活性、抗病毒活性、抗衰老活性(抗氧化活性)、抗疲劳、抗突变活性，除此之外，还具有其他生物活性，包括抗凝血、抗炎、抗菌、抗惊厥、镇静等作用。免疫调节功能。由于现代医学、细胞生物学及分子生物学快速发展，人们对免疫系统的认识越来越深入。

免疫系统紊乱，会导致人体衰老和多种疾病的发生。植物多糖是一种免疫调节剂。多糖对肌体的免疫调节作用，包括激活巨噬细胞，激活网状内皮系统，激活T和B细胞，激活补体，促进干扰素的生成，促进白细胞介素的生成，诱生肿瘤坏死因子等。

I.降血糖、血脂活性植物多糖能够促进胰岛分泌胰岛素，影响糖代谢酶的

活性，促使外周组织对葡萄糖的作用，抑制糖异生。例如玉米多糖、高

山红景天中提取的多糖均有显著的降血糖作用，南瓜多糖也能有效控制

糖尿病的症状，而且疗效不错。

II.抗菌、抗病毒活性。许多多糖对细菌和病毒有抑制作用，如艾滋病毒、单纯疤疹病毒、流感病毒、囊状胃炎病毒等。例如硫酸多糖(夏枯草中分

离)具有抗HIV作用，科学家们还进一步发现硫化多糖能从多个环节和步

骤干扰HIV对宿主细胞的侵袭，并对HIV有很高的选择性抑制作用。

III.抗衰老活性。多糖类化合物可以增强机体的免疫功能，在一定程度上延缓衰老，防治老年病。科学家们己从某些中药中得到了多种多糖类化合

物，不但能促进机体的免疫功能，而且证实了有些多糖确实有抗老延寿

的作用。

IV.其他作用。植物多糖除具有上述主要生物活性外，还具有抗凝血、抗炎、抗惊厥、镇静、止喘及保肝的作用。

植物多糖的提取方法

种类繁多的植物多糖，存在于植物中的部位不尽相同。一般植物细胞壁比较牢固，在提取前需进行专门的破细胞操作，包括机械破碎(研磨法、组织捣碎法、超声波法、压榨法、冻融法)、溶胀和自胀、化学处理和生物酶降解。因此，植

物多糖提取的研究中采用了许多不同的方法，包括溶剂提取法、酸提法、碱提法、酶解法、超滤法、超声波强化法、微波法。

I.溶剂提取法是从植物中提取多糖的常用方法，溶剂提取法一般应遵循相

似相溶的原则。多糖是极性大分子化合物，在所有溶剂中，水、乙醇是

典型的强极性溶剂，对植物组织的穿透力强，提取效率高，在生产上使

用安全。溶剂提取为常用的传统方法之一，有自身的优点。如不需特殊

设备、成本低等，但此法往往提取效率低且费时，因此，近年来，伴随

着现代工业工程技术的迅猛发展，一些现代高新技术不断被应用到植物

多糖的提取中。

II.有些多糖适合用稀酸提取。如海篙子多糖、茜草多糖提取研究中，发现相对于水提，以稀酸提取多糖产品纯度较高。但酸提法有其特殊性，只

在一些特定的植物多糖提取中占有优势，目前报道的并不多。而且即使

有优势，在操作上还应严格控制酸度，因为酸性条件下可能引起多糖中

糖苷键的断裂。

III.有些多糖在碱液中有更高的提取率，尤其是提取含有糖醛酸的多糖及酸性多糖。采用稀碱提取多为氢氧化钠、氢氧化钾，为防止多糖降解，常

通以氮气或加入硼氢化钠或硼氢化钾。碱提优势也是因多糖类的不同而

异。与酸提类似，碱提中碱的浓度也应得到有效控制，因为有些多糖在

碱性较强时会水解。另外，稀酸、稀碱提取液应迅速中和或迅速透析，

浓缩与醇析而获得多糖沉淀。

IV.酶提法。酶技术是近年来广泛应用的一项生物技术，在多糖的提取过程中，使用酶可降低提取条件，在比较温和的条件中分解植物组织，加速

多糖的释放或提取。此外，使用酶还可分解提取液中淀粉、果胶、蛋白

质等非目的产物，常用的酶有蛋白酶，纤维素酶，果胶酶等。酶提法的

优势越来越受到研究人员的关注，因此有众多关于各种酶在多种植物多

糖提取中的应用的报道。此外，新酶的开发利用也有着广阔的前景。

V.超滤法。超滤是一种膜分离技术，所采用的超滤膜能够从水和其他液体中分离出很小的胶体和大分子。由于超滤膜具有不对称微孔结构，且采

用摩擦流道和湍流促进结构，减少膜污染，使得在分离过程中大分子溶

质和微粒(如胶体，淀粉等)随溶液切向流经膜表面，而小分子物质和溶

剂则在压力驱动下穿过致密层上的微孔而进入膜另一侧，因而超滤膜可

以长期连续使用并保持较恒定的产量和分离效果。将超滤膜用于多糖这

种生物活性物质的分离，具有不损害活性、分离效率高、能耗低、设备

简单、可连续生产、无污染等优点。超滤浓缩与传统的加热浓缩相比具

有如下优点：浓缩条件温和，多糖损失小，速度快，节约能源，浓缩的

同时可除去小分子杂质和色素。

VI.超声提取是应用超声波强化提取植物多糖的方法。当超声波振动时能产生并传递强大的能量，引起媒质以大的速度加速进入振动状态。使媒质

结构发生变化，促使有效成分进入溶剂中，同时，超声波在液体中还会

产生空化作用(即在有相当大破坏应力的作用下，液体内形成空化泡的现

象)。空化泡在瞬间涨大并破裂，破裂时吸收的声场能量在极短的时间和

极小的空间内释放出来，形成高温和高压的环境，同时伴随有强大的冲

击波和微声波，从而破坏细胞壁结构，使其在瞬间破裂，植物细胞内的

有效成份得以释放，直接进入溶剂并充分混合，从而提高提取率。此外，

超声波还产生许多次级效应，如热效应、乳化、扩散、击碎、化学效应、

生物效应、凝聚效应等也能加速植物有效成份在溶剂中的扩散释放，有

利于提取。与常规提取法相比，超声波提取可缩短提取时间，提高提取

率，所以超声提取在植物多糖的提取中得到广泛应用。

VII.微波提取。微波是频率介于300MHz -300GHz之间的电磁波，微波提取的原理是微射线辐射于溶剂并透过细胞壁到达细胞内部，由于溶剂及细

胞液吸收微波能，细胞内部温度升高，压力增大，当压力超过细胞壁的

承受能力时，细胞壁破裂，位于细胞内部的有效成份从细胞中释放出来，

传递转移到溶剂周围被溶剂溶解。此法提取时间短，提取率高，是强化

固液提取过程颇具发展潜力的一项新型辅助提取技术。

VIII.多糖的工业化生产。日本科研人员通过离体培养晚香玉的花瓣衍生细胞可以大量产生胞外多糖。这些多糖主要由含葡糖醛酸、甘露糖、阿拉伯

糖、乳糖、葡萄糖和木糖的酸性多糖组成，研究人员通过植物细胞培养，

利用最高水平的代谢物生产进行多糖的生产。

植物多糖的开发

丰富的植物资源使我国在植物多糖的开发方面具有得天独厚的优势。低廉的原料成本为多糖提取的工业化、产业化的应用提供了较大的发展空间。目前市场上含量为30%的多糖, 其价格为每公斤1000 元人民币左右。1997 年全球从植物中提取的多糖类药物销售额达73 亿美元。据不完全统计, 到2010 年我国保健品市场销售额将达1000 亿元人民币, 其中植物多糖将是极有应用潜力的资源之一。

I.在医药方面的应用活性多糖一定剂量时可治疗疾病, 从植物中大规模

提取具有药理的植物多糖, 经过浓缩、纯化、干燥等工艺制成各种胶囊、

针剂、片剂、栓剂、软膏等。根据多糖独特的理化性质,如易制成凝胶、

高渗透压、高黏度吸附性, 制备人工血液; 药物的缓冲剂、稳定剂、悬

浮剂; 人工皮肤和医用透析膜等。

II.在保健食品方面的应用活性多糖少剂量可防衰老, 是抗衰老增强免疫佳品。所以可将多糖作为重要的保健品进行开发。在工业化生产中, 可

直接制成高浓度的多糖粗提液, 然后进一步加工制成饮料口服液, 或作

为营养强化剂直接加入食品中作为特殊人群的保健食品, 使之由药品向

功能性食品转化。

III.在其他方面的作用多糖可作为果蔬的涂漠剂及可食剂的包装材料; 工业上的凝聚剂、润滑剂和水滞留剂, 例如白芨多糖可作为润滑剂、保湿

剂而应用于石油和化妆工业。