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中国农学通报

2011,27(02):349-352

Chinese Agricultural Science Bulletin

植物多糖的研究及应用进展
申利红， 王建森， 雅， 李 张大海， 朱廷春
(邯郸学院化学系， 河北邯郸 056005)

摘 要： 植物多糖具有广

泛的药理作用， 参与机体各种生理代谢， 具有调节机体免疫功能、 抑制肿瘤、 抗衰 老、 抗病毒、 降血脂、 降血糖、 抗氧化等多种生物活性。提高植物多糖的提取分离效率， 加深对其药理活 性机制及作用机理与结构关系的认识， 是当前研究的热点。此文重点对植物多糖的结构、 提取方法、 药 理作用以及在医药、 食品、 农业等领域的应用等方面概述了其研究进展， 以期作为合理利用植物资源的 依据， 为植物多糖的进一步开发利用提供了参考。 关键词： 植物多糖； 结构； 提取方法； 药理作用； 农业应用 中图分类号： R9 文献标志码： A 论文编号： 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 多糖又称多聚糖 （Polysaccharide） 是由单糖缩合 ， 成的多聚物， 广泛分布于自然界中， 是一类重要的活性 物质。从 20 世纪 50 年代对真菌多糖抗癌效果的发现 以来， 人们开始了对多糖的化学、 物理、 生物学系列的 研究。目前已有报道的天然多糖化合物约有 300 多种， 广泛存在于植物、 动物和微生物组织中。近年来， 由于 植物多糖具有免疫调节、 抗肿瘤、 抗衰老、 降血糖等多 种生物活性、 毒副作用小和不易造成残留等优点 ， 对 植物多糖的研究呈现逐渐增多的趋势。中国幅员辽 阔， 自然条件复杂， 孕育着丰富的植物资源， 为开发利 用植物多糖奠定了深厚的物质基础。目前， 对植物多 糖的研究多集中在药理作用等方面， 而对植物多糖进 一步的分离纯化、 结构测定、 结构和功能关系及在食
基金项目： 邯郸市科技计划项目 （0923104040-4） 资助。 第一作者简介： 申利红， 1974 年出生， 女， 河北邯郸人， 硕士， 研究方向： 天然产物。通信地址： 056005 邯郸市邯山区学院北路 530 号， 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、 农业、 工业方面的开发应用等研究工作较少。笔者 参阅了部分资料， 对植物多糖的结构、 提取方法、 药理 作用及在保健品、 食品、 农业等领域的应用作一简要综 述， 旨在为今后中国植物多糖的综合利用和开发奠定 技术和理论基础。 1 植物多糖的组成和结构 多糖是由超过 10 个以上、 通常由几百甚至几千个 单糖分子聚合而成的一类化合物。由醛糖或酮糖通过 糖苷键连接而成， 糖苷键分为α型和β型 2 种。植物多 糖的糖链结合以β-1,3 或β-1,6 键为主， 有的多糖还带有 分支， 带有分支链的多糖具有抗肿瘤活性。而α型连 接的多糖生理活性较弱。但有研究表明[3]， α型连接的 多糖也具有较强的抗肿瘤活性。 多糖与蛋白质一样具有一、 三、 二、 四级结构。一

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中国农学通报 机体的免疫功能， 又可调节异常机体的免疫功能。牛 膝多糖具有明显的增强机体免疫功能作用， 能升高血 清溶血素和脾脏内抗体形成细胞束， 提高血清免疫球 蛋白 IgG 水平， 激活网状内皮系统的吞噬功能， 激活 巨噬细胞促进 TNF 和 IL-2 的生长， 促进淋巴细胞的 增殖 [9]。淫羊藿多糖能提高免疫系统组织细胞的活 性， 具有双向免疫调节功效， 使机体紊乱的免疫状态恢 复正常， 促进抗体生成， 提高小鼠淋巴细胞转化率和腹 腔巨噬细胞吞噬率[10]。蕨麻多糖能提高正常小鼠和免 疫抑制小鼠脾脏指数， 表明该多糖体内注射能促进免 疫抑制小鼠脾脏和胸腺淋巴细胞的增殖， 可对抗环磷 酰胺引起的免疫抑制[11]。 3.2 抗肿瘤 多糖通过活化巨噬细胞， 活化淋巴细胞， 促进细胞 因子分泌， 活化补体而提高宿主抗肿瘤免疫功能， 通过 影响肿瘤细胞膜生化、 抗自由基、 诱导肿瘤细胞分化与 凋亡， 影响肿瘤细胞超微结构而发挥直接的抗肿瘤作 用。香菇多糖能恢复或加强宿主对淋巴细胞、 激素及 其它生物活性因子的反应， 通过刺激免疫活性细胞的 成熟、 分化和繁殖， 使机体的淋巴细胞大量增加； 它又 能激活补体系统的经典途径或变更途径， 增加巨噬细 胞非特异性细胞毒， 并增加中性粒细胞对肿瘤节的侵 润， 促使宿主因癌症及感染而引起的体内平衡失调的 恢复 [12]。芦荟多糖能激活巨噬细胞， 增加一氧化氮 （NO） 的合成， 刺激巨噬细胞表面分子的表达， 具有抗 肿瘤作用， 而且与化疗药物合用时， 均有不同程度的减 毒增效作用， 且可显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 淋巴细胞转 化能力和人体自然杀伤细胞 （NK 细胞） 活性， 提示其 抗肿瘤作用可能是通过增强荷瘤小鼠免疫功能间接实 现的[14]。 3.3 抗衰老 现代研究认为， 植物多糖的抗衰老作用主要涉及 以下四个方面： 加强 DNA 的复制与合成， 提供必须的 微量元素与营养来延长动物的生长期， 提高动物对非 特异性刺激的抵抗能力以达到强壮作用； 调节蛋白质 和核酸、 糖和脂质代谢； 抗脂质过氧化与抑制脂褐质作 用； 提高机体超氧化物歧化酶 （SOD） 活力， 清除机体 内脂质过氧化物 （LPO） 和丙二醛 （MDA） 抑制 MAOB ， 的作用， 以抗衰老 [15]。枸杞多糖可明显降低衰老大鼠 羰基蛋白含量， 增加谷胱甘肽含量和增强谷胱甘肽活 性， 通过降低蛋白质氧化损伤而发挥抗衰老的作用[16]。 此外， 芦荟多糖、 野甘草多糖、 南沙参多糖、 牛膝多 糖、 螺旋藻多糖、 山茱萸多糖、 玉竹多糖、 紫菜多糖、 木

级结构是指糖基的组成， 糖基排列顺序， 相邻糖基的连 接方式， 异头碳构型以及糖链有无分支， 分支的位置与 长短等。二级结构是指多糖主链间以氢键为主要次级 键而形成的有规则的构象。三级和四级结构是指以二 级结构为基础， 由于糖单位之间的非共价相互作用， 导 致二级结构在有序的空间里产生的有规则的构象。研 究表明， 同是β-1,3 连接的多糖即使其一级结构完全相 同， 但由于二级和三级结构不同， 其生理活性差异也很 大 。因此， 多糖的活性与其高级结构密切相关。 2 提取方法的研究 2.1 溶剂提取法 溶剂提取法是从植物中提取多糖的常用方法， 多 糖是极性大分子化合物， 可利用多糖不溶于有机溶剂 的性质在提取液中加入乙醇等有机溶剂使多糖从提取 液中沉淀出来， 达到初步分离纯化的目的。一般植物 多糖多采用热水浸提法、 水提醇沉法提取 。有些多 糖适合用稀酸或稀碱溶液提取， 才能得到更高的提取 率； 但在操作上应严格控制酸碱度， 因为某些多糖在酸 性或者碱性较强时， 可能引起糖苷键的断裂 。 2.2 复合酶法 酶技术是近年来广泛应用到有效成分提取中的一 项生物技术， 在多糖的提取过程中， 使用酶可降低提取 条件， 在温和的条件下分解植物组织， 加速多糖的释放 或提取。植物中除含有多糖外， 还含有一定量的蛋白 质、 淀粉、 胶质、 粗纤维及脂肪， 使用酶还可分解提取液 中的这些物质， 从而有利于多糖的分离和纯化。因此， 复合酶法提取多糖具有条件温和、 杂质易除、 提取率高 和生物活性高等特点。常用的酶有蛋白酶、 纤维素酶、 果胶酶等。龚世伟等 [7] 的研究表明， 在最适合酶提取 的条件下香菇多糖含量可达 224.86 mg/g。 此外， 植物多糖的提取方法还有超滤法、 超声波 法、 微波法、 2 超临界萃取法， CO 离子交换法， 等等。植 物多糖的提取方法和技术在不断的改进和创新， 但对 于同一种方法需要在不同植物多糖的提取中进行考察 研究。在选择提取分离方法时， 应当根据目标多糖的 结构特点和物理化学性质， 综合比较并进行实验研究， 选取最佳提取方法和工艺。 3 药理作用 3.1 免疫调节的作用 研究发现， 植物多糖最重要的药理作用为免疫促 进作用。黄芪多糖可从多层面发挥免疫增强作用 [8]： （1） 可直接影响细胞内的物质代谢， 诱导机体细胞产生 相关的体液因子；2） （ 不仅能增强机体的特异性免疫， 而且还能增强机体的非特异性免疫；3） （ 既可增强正常
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耳多糖、 天门冬多糖、 沙棘多糖、 板蓝根多糖都具有一 定程度的清除自由基及延缓衰老的作用 3.4 其他作用 此外， 植物多糖还具有抗炎、 抗菌、 抗病毒、 抗寄生 虫、 抗辐射、 降血脂、 降血糖、 抗感染、 抗消化性溃疡、 抗 凝血及清除体内外氧自由基等作用[8,18]。 4 植物多糖的应用 4.1 在保健食品方面的应用 活性多糖小剂量可防病健身， 是增强免疫力、 延缓 衰老的佳品。所以可将植物多糖作为重要的保健品进 行开发。近年来已有灵芝多糖、 香菇多糖、 甘草多糖、 枸杞多糖等被用来开发了多种保健品， 取得了较好的 效果 [19]。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。 4.2 在畜牧生产中的应用 植物多糖具有 “prebiotic” 益生元的特性， 能促进 动物体内有益菌生长， 而对有害菌起抑制作用， 能起到 调节动物肠道菌群的效果， 是一种有效的益生协同剂， 例如黄芪多糖和益生菌组成合生元， 能协同作用提高 雏鸡机体免疫水平 [20]。研究发现， 在仔猪日粮中添加 300 mg/kg 香菇多糖能够显著提高日增重和采食量， 并 且生产激素 （GH） 三碘甲腺原氨酸 、 （T3） 水平显著提 高， 皮质醇水平显著下降， 仔猪生产性能得到改善 [21]。 黄芪多糖既能促进哺乳仔猪、 断奶仔猪免疫系统的免 疫功能， 增强机体的抗病力， 又能降低哺乳仔猪 “三 痢” 断奶仔猪腹泻的发病率 。不同浓度淫羊藿多糖 、 能显著提高雏鸡淋巴细胞转化率、 中性粒细胞吞噬力、 AI-HI 和 ND-HI 抗体效价、 红细胞-C3b 花环率， 降低红 细胞-IC 花环率， 且中剂量效果较好[23]。 研究表明， 饲料中添加枸杞多糖能显著增强鲫鱼 的溶菌酶活力， 提高其非特异性免疫力[24]； 低浓度β-葡 聚糖能显著促进齐口裂腹鱼生长， 增强其免疫功能 。 黄芪多糖可以显著提高仿刺参体腔细胞溶菌酶 mRNA 表达量， 其中 5 mg/kg 剂量组提高显著[26]。云芝 多糖对银鲫的吞噬活性、 血清溶菌酶活力和超氧化物 歧化酶活力有一定的增强作用， 还能提高奥尼罗非鱼 蛋白酶活性， 降低脂肪酶活性， 而对淀粉酶活性影响不 显著[27,28]。 近年来，， 随着人们生活水平的提高， 对畜产品质量 的要求也越来越严格， 生产无激素、 无残留的绿色食品 已成为生活的必要。研究表明 [29]， 植物多糖具有促进 T 细胞增殖、 产生、 NO 白细胞介素生成以及抗炎、 抗病
[25] [22] [17,18]

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毒等作用， 且低毒或无毒， 不易造成残留， 是一种天然 的绿色饲料添加剂， 在畜牧生产中具有广阔的应用前 景。 4.3 在其他方面的应用 多糖可作为果蔬的涂膜保鲜剂、 可食性的包装材 料； 以及工业上的絮凝剂、 润滑剂和保湿剂等等， 例如 白芨多糖可作为润滑剂、 保湿剂应用于石油和化妆品 工业中。此外， 由于多糖优越的保湿性、 吸附性及粘结 性， 研究人员认为将价廉易得的植物多糖用于环境治 理将是该领域新的研究方向。 5 结语 总之， 植物多糖的生物活性日益受到重视， 在医 药、 食品、 农业、 工业等方面有着较大的潜在应用价 值。迄今， 对植物多糖的研究、 开发应用已取得了飞速 的发展， 但仍存在着一些问题， 如对植物多糖作用机理 与结构关系的研究仍是薄弱环节， 植物多糖虽具有广 泛的生物活性， 但真正应用于临床的植物多糖并不多， 在这些方面仍需要深入研究。我国资源丰富， 但长期 以来， 由于自然条件和人为的破坏， 许多珍贵植物资源 已濒临灭绝， 如何改进适于工业化生产的提取、 分离、 纯化方法以提高资源的利用率， 节省能源， 也显得极为 重要。 参考文献
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immunomodulation and therapeutic

中国农学通报
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