植物糖蛋白的提取及其生物活性研究进展

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第卷第期

Ｋ岍兀叫丌蹑专题论述

植物糖蛋白的提取及其生物活性研究进展

张淑媛，吴蕾’，庞广昌，任云霞

（天津市食品生物技术重点实验室。天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津３００１３４）

摘要：总结近年来植物糖蛋白提取和纯化的工艺技术的研究和开发情况。综述不同植物来源的糖蛋白的生物活性及生理功能．以期对今后植物糖蛋白的开发和研究有一定启示。

关键词：糖蛋白；植物；提取；生物活性

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Ｃｏｍｍｅｒｃｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１３４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｌａｎｔｇｌｙｃｏｐｒｏｔｅｉｎｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｉｔｓｂｉｏｌｏｇｉｃａｌａｃｔｉｖｉｔｉｅｓａｎｄｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌａｎｔｓｓｏｕｒｃｅｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｌｙｃｏｐｒｏｔｅｉｎ；ｐｌａｎｔ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｂｉｏａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ

糖蛋白是以蛋白质为主，其一定部位以共价键方式与糖分子链相连所构成的分子。１９０８年美国生物化学家协会的蛋白质命名委员会首次将糖蛋白定义为：由蛋白质分子和除核酸外的包含有碳水化合物基团的

物质共同组成的一类复合物ｆｌ－３１。纯粹单一的蛋白质是不存在的，几乎生物体内所有的蛋白都是糖蛋白。由于糖蛋白的生物学功能众多，以多糖结构、功能为核心的

糖工程被认为是继蛋白质工程、基因工程后生物化学

和分子生物学领域中又一个巨大的科学问题，吸引着

众多学科，包括化学、生物学、生物化学、免疫学、细胞生物学、医药学以及食品科学的Ｔ作者从事这一领域

的研究。本文主要就糖蛋白的提取纯化的关键技术及

基金项目：国家自然科学基金（Ｎｏ：３０８７１９５１）；天津市高校科技发展

计划项目（重点ＺＤ２００７１６）

作者简介：张淑媛（１９８卜），女（汉），在读硕士，研究方向：生物活性物质分离与纯化。

·通讯作者：吴蕾（１９６８一），女（汉）。剐教授，博＿Ｉ：。研究方向：生物活

性物质分离与纯化。

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Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ．２００１．９１：８２２－８３２

【３２１ＶａｎＨａｅｓｅｎｄｏｎｃｋＩＰＨ，ＶａｎｚｅｖｅｒｅｎＥＣＡ．Ｒｈａｍｎｏｌｉｐｉｄｓｉｎｂａｋｅｒｙ其生物活性作一简要论述，旨在为开发糖蛋白类保健食品及药品提供一些理论参考。

１植物糖蛋白的提取纯化

糖蛋白存在于自然界所有动植物和微生物的生命形式中，但由于植物来源的糖蛋白所具有的来源丰富，易获得，成本低等特点，所以人们研究植物来源的糖蛋白比较多，也比较清楚。存在于植物中的糖蛋白对人体具有极大的利用价值，许多中草药如天门冬、枸杞、白头翁、黄附子等；许多营养价值较高的菌体和藻类如云芝、香菇、金针菇和螺旋藻等；另外还有一些大宗作物如大豆、甘薯、苦瓜、芦荟等；所含糖蛋白均具有显著的药用功效和保健功能，如增强免疫、降血糖、抗氧化、抗疲劳、抗辐射等。

生物体内含有很多种不同的蛋白质，其中绝大多数蛋白质是与其他大分子或各种小分子一起处于混合体系当中。因此，要研究糖蛋白，第一项工作就是从复杂的大分子体系中分离出这种糖蛋白。由于糖蛋白是

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ｐｒｏｄｕｃｔｓ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐａｔｅｎｔ（ＰＣＴ）．Ｗ．０．［ＰＩ．２００６－Ｏｌ—ｌｌ

收稿日期：２００９－０９—２８

万方数据

专题论述食品研究与开发２０１０年４月

第３１卷第４期以蛋白质为主，只是某些部位连接一些短的糖基，所以

可用提取纯化蛋白质的方法来提取糖蛋白。蛋白质的

种类很多．性质上的差异也很大，又处于不同的体系

中，因此，不可能有一个同定的程序适用于各类蛋白质

的提取分离工作。但多数分离工作中的基本手段、关

键部分是相同的。

１．１材料的选择和预处理

当研究某一具体的植物糖蛋白时，由于不同地

区、不同的品种之间在外形，口感，糖蛋白的含量，及其

他各种营养成分的含量上都存在一定的差异，所以不

能仅仅从糖蛋白的含量上决定选择哪个品种作为研

究的对象，还要考虑其他成分对糖蛋白提取的难易程

度的影响等方面，最终选择某个具体的品种作为研究

对象。如从茶树叶中提取总蛋白时，由于茶树叶富含

大量的多酚类物质，多酚存在严重影响茶树叶总蛋白

的提取１４］，所以在选择材料时可以选择一些含多酚类少

的品种来提取糖蛋白。

选择了研究对象后，要对植物的组织或种子进行

一些预处理。如植物的种子需要除壳，粉碎过筛等．组

织需要进行匀浆处理等；再如上例从茶树叶中提取糖

蛋白时可以制备茶树叶丙酮粉【４ｌ来减少多酚类物质对

提取糖蛋白的干扰。

１．２破碎细胞及提取

分离提取某一生物大分子。首先要求生物大分子

从原来的组织或细胞中以溶解的状态释放出来，并保

持原来的天然状态，不丢生物活性。因此应选择适当

的方法将组织和细胞破碎。植物组织和细胞由于具有

纤维素、半纤维素和果胶等物质组成的细胞壁，一般常

用与石英砂和适当的提取液一起研磨的方法破碎或

用纤维素酶处理。组织细胞破碎过程中，大量的胞内

酶及细胞内含物被释放出来，必须立即将其置于一定

条件下和溶剂中，让制备物充分溶解，并尽可能保持原

来的天然状态，避免因长久放置造成制备物的分解破

坏，这就是提取。大多数蛋白质均能溶于水、稀盐、稀

碱或稀酸溶液中，且糖蛋白中糖链具有高度亲水性，故

糖蛋白的提取一般以水溶液提取为主。水的温度可根

据糖蛋白的热稳定性而定，既保证最大限度地溶出糖

蛋白，又不使糖蛋白失去生物活性。

１．３分离纯化

从细胞中提取得到的生物大分子往往是不纯净

的，含有大量杂质，必须进一步分离纯化。这一阶段可

分为粗分级分离和细分级分离两步进行。粗分级分离

是将粗蛋白中的非糖蛋白组分除去，一般采用的脱蛋

白方法为ｓｅｖａｇ法和硫酸铵分级法。此步主要是为了１７５＝＝－

去除大量的游离蛋白和多糖，多糖不仅影响糖蛋白的

ＳＤＳ电泳睁ｌｉ丕干扰糖蛋白的纯化、鉴定。一般蛋白质样

品经粗分级后，体积较小，杂质大部分被除去。细分级

分离就是进一步将蛋白质混合物中的目的单一组分

分离出来，通常使用高分辨率的膜分离，纤维素离子交

换柱层析法、凝胶柱层析法和亲和层析法。

另外，因为只有活性的蛋白质才是我们需要的，

在上述分离提取过程中，由于搅拌、升温、ｐＨ变化等使

得维持蛋白质高级结构的氢键，疏水相互作用等弱的

作用力不能再保持蛋白质的稳定构象，从而失去活性。

失去活性的蛋白质就是杂质，不仅无用，有时还有毒。

所以在上述分离提取步骤中有时有必要采取一些保

护蛋白质活性的措施。如添加蛋白质稳定剂糖类，聚

乙二醇等；或优化操作条件，如避光，温和的ｐＨ条件，

低温等。

２不同植物来源的糖蛋白的生物活性

２．１白芸豆中仪一淀粉酶抑制剂糖蛋白的组成结构及

生物活性

仅一淀粉酶抑制剂（仪一ａｍｙｔａｓｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒ，简称仅一ＡＩ）

是一种纯天然生物活性物质嘲。可以抑制糖苷水解酶。

ＢＯ—ｃｉｎｎｍ等通过试验证实仅一ＡＩ并不是一种蛋白分解

酶，它是通过与仅一淀粉酶形成可溶性的复合体，从而

改变它的构象使酶失活，失去对淀粉的分解能力。

杨明琰【８Ｉ等从白芸豆经过水浸提得到的ｄ一淀粉

酶抑制剂，其经过常规颜色反应证实。白芸豆中ｄ一淀

粉酶抑制剂糖蛋白是一种不含淀粉类多糖，不含单糖、

糖醛酸及多酚类物质的中性糖类复合物。就像蛋白质

一样，糖蛋白的的生物活性也由其特殊的高级结构决

定。由于糖蛋白其一定部位与糖链以共价键连接，所

以糖链对糖蛋白的高级结构也有一定影响。杨明琰［Ｓｌ

等通过高碘酸氧化处理证实氧化可使得ａ一淀粉酶抑

制剂的活性完全丧失，说明完整的糖链稳定性对其生

物活性很重要；继而又通过糖基化的试验证实单独的

糖链和蛋白链都没有生物活性，由此说明只有两者结

合在一起才有生物活性。杨明琰ＩＳｌ等又通过动物试验

进一步证实ＯＬ一淀粉酶抑制剂能够抑制ｄ一淀粉酶的活

性，阻止机体对碳水化合物的水解消化，减少糖分摄

取，仅对有高血糖的大鼠有一定的降低血糖作用，并可

以降低其餐后血糖峰值提高其淀粉耐受量。另外ＯＬ一淀

粉酶抑制剂通过抑制相应的淀粉酶，延缓食物中碳水

化合物的水解，大量未吸收的碳水化合物到达远端小

肠被消化，这一过程使胃排空时间延长，人体产生饱足

感，食欲下降，进食量减少；同时ａ一淀粉酶抑制剂能够万方数据