陳慧穎，韋體，賈翼瑋，郭鵬輝

（西北民族大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州 730124）

天然多糖是由生物體合成的一種生物大分子，主要位于細(xì)胞壁、細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞間以及分泌質(zhì)細(xì)胞外，是生命活動的必需成分。天然多糖的主要存在形式包括纖維素及其衍生物、海藻酸、瓊脂糖、殼聚糖等，生物體內(nèi)存在的糖分子在機體的生命活動中扮演著重要角色，它的生物學(xué)功能豐富多樣，在臨床試驗中具有強大的藥理功效，在藥品、保健品及化妝品領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。

1 多糖類物質(zhì)提取分離

多糖的提取方法有多種，一般要根據(jù)試驗?zāi)康暮蛯μ崛《嗵堑木唧w要求選擇恰當(dāng)?shù)奶崛》椒ǎ缓笤賹Χ嗵堑拇痔嵛镞M行分離純化，濾去其中的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、淀粉、色素等雜質(zhì)，得到純化多糖。

1.1 熱水浸提法

熱水浸提法設(shè)備簡單，它利用水穿透植物組織的能力，可用于溶于水的多糖提取[1]。具體講，就是用水作為溶劑浸取多糖，控制溫度，用恒溫水浴進行回流浸提，過濾出濾液、濾渣。再將濾渣反復(fù)浸取幾次，把所得全部濾液放在恒溫水浴環(huán)境下濃縮，邊攪拌邊加入95%乙醇，多糖呈絮狀沉淀析出，離心分離，然后用乙醚或丙酮洗滌，最后進行干燥獲得粗多糖。該方法的主要缺點是提取時間較長，且多糖的提取率不夠高。

1.2 超聲波提取法

1.3 微波輔助萃取法

采用微波使細(xì)胞溫度升高，細(xì)胞內(nèi)分子無規(guī)則熱運動速率加劇，細(xì)胞壓強升高，細(xì)胞壁被破壞，多糖類物質(zhì)充分溢出。用這種方法可以提取出純度較高的多糖。將原材料干燥后粉碎，經(jīng)石油醚、乙醇脫脂，然后乙醇提取，去除其中的醇溶性雜質(zhì)和單糖，過濾后殘渣晾干備用；稱取除脂后的產(chǎn)物，加入規(guī)定用量的溶劑靜置后，采取微波樣品處理系統(tǒng)，濃縮除去蛋白質(zhì)，用無水乙醇淋洗，干燥后即可得粗多糖[3]。

1.4 酶解法

酶解法可以破壞細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、多糖等成分溶出，該方法要考慮酶的用量、時間、溫度以及pH 值等因素。酶解法提取效率高，降低細(xì)胞活化能，多糖釋放速率高。在實際中，常用纖維素酶、蛋白酶及果膠酶來輔助提取多糖。郭燕菲等研究了黃花蒿多糖的酶法提取工藝[4]，即先用酶分解蛋白質(zhì)，然后再浸提多糖，稀釋溶液，調(diào)整pH 值，加入酶或復(fù)合酶制劑，在水浴中進行酶解，最后過濾、濃縮、加入乙醇后沉淀、分離、洗滌，脫水后得粗多糖。

1.5 酸解法和堿解法

酸解法是指加入少量酸液使提取劑呈現(xiàn)弱酸性，加入乙醇溶液，讓多糖以沉淀方式析出[5]。酸解法所得的多糖純度較高，其中的雜質(zhì)容易去除。堿解法則是向原料中加氫氧化鈉等堿性溶液代替酸解法中的酸液，此法適于麩皮、米糠和葉子中半纖維素之類堿性多糖的提取[6]。酸解法和堿解法的缺點是所用稀酸、稀堿的濃度難以控制，多糖提取率不高。

2 多糖類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)鑒定

多糖是由多個單糖分子縮合、失水而成，其分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜且龐大，可分為一、二、三、四級結(jié)構(gòu)。研究多糖主要研究其一級結(jié)構(gòu)，即單糖的組成、糖苷鍵的類型、相對分子質(zhì)量等等。多糖的高級結(jié)構(gòu)決定多糖功能，高級結(jié)構(gòu)不同的多糖即便一級結(jié)構(gòu)相同，其生物活性也差別巨大。多糖結(jié)構(gòu)鑒定的方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法。

2.1 物理法

物理法主要包括生物質(zhì)譜和核磁共振等。生物質(zhì)譜是糖鏈研究的重要手段，它的主要優(yōu)點是相對分子質(zhì)量檢測范圍大、高通量、高分辨率和高靈敏度，可以應(yīng)對生物大分子難揮發(fā)、熱不穩(wěn)定性等難題。一維及二維核磁共振聯(lián)用的方法也可以對糖鏈進行解析，核磁共振法的主要優(yōu)點是可以利用化學(xué)位移、耦合常數(shù)、空間偶極耦合、積分面積和弛豫時間不同，在不損壞樣品的情況下，對糖鏈構(gòu)型和連接方式進行精確解析[7]。

2.2 化學(xué)法

傳統(tǒng)的化學(xué)分析法主要包括甲基化分析、Smith降解和完全酸解法，它們常與質(zhì)譜、核磁共振法聯(lián)用，用于研究多糖的糖苷鍵位置、比例、構(gòu)型等[8]。

甲基化分析法可以確定糖基間的連接位點[9]：二甲基亞磺酰陰離子可以用二甲基亞砜和NaOH 來制備，用碘甲烷做甲基化試劑，糖鏈中的游離羥基可變?yōu)榧籽趸２捎肧mith 降解法確定糖苷鍵的連接方式：高硼氫化鈉或碘酸氧化將糖鏈還原，采用乙酸等弱酸水解，以獲取糖連接重復(fù)單元，經(jīng)凝膠過濾、色譜純化后，利用核磁共振法確定糖基的構(gòu)象及其連接方式。采用完全酸解法獲取糖鏈中糖基的組成及其比例：將多糖鏈置于酸中，通過加熱使其徹底水解，或?qū)⑵渲糜邴}酸-無水甲醇中用甲醇解，用氣相或液相色譜等方法對生成的糖基混合物或糖基、甲基糖苷混合物做定性與定量分析。

2.3 生物法

2.3.1 酶學(xué)方法

酶學(xué)法能夠進行糖鏈結(jié)構(gòu)的分析：取純化的多糖試樣，將試樣與外切糖苷酶混合物一起保溫酶解，把每次酶水解得到的產(chǎn)物合并，采用凝膠滲透色譜分離，與數(shù)據(jù)庫中圖譜進行對照，即可確定結(jié)構(gòu)[10]。

2.3.2 免疫學(xué)方法

免疫學(xué)方法的原理是：多糖會抑制抗體和抗原的結(jié)合，不同結(jié)構(gòu)的多糖有不同的抑制常數(shù)，抑制常數(shù)接近的多糖，其結(jié)構(gòu)往往是相似的。通過尋找能對抗原和抗體的結(jié)合產(chǎn)生抑制作用的多糖，測定其抑制常數(shù)，再與已知結(jié)構(gòu)的糖鏈做比較，即能了解該多糖的結(jié)構(gòu)。

3 多糖類物質(zhì)的生物活性應(yīng)用研究

多糖類物質(zhì)對包括人在內(nèi)的生物體有著重要作用，是重要的生物活性物質(zhì)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于藥品、保健品以及化妝品等領(lǐng)域。

3.1 多糖類物質(zhì)對人體的作用

3.1.1 抗腫瘤作用

WANG 等人用不同劑量的人參多糖來抑制小鼠肺癌腫瘤細(xì)胞的生長，驗證了人參多糖的抗癌效果[11]。大量動物實驗和臨床研究報道表明：香菇多糖能夠抑制腫瘤生長并提高免疫功能。目前，香菇多糖主要用于增強放化療療效、降低腫瘤治療相關(guān)不良反應(yīng)、提高免疫效應(yīng)和改善患者生存質(zhì)量等方面[12]。

3.1.2 治療糖尿病

糖尿病及其并發(fā)癥已成為全球性的醫(yī)學(xué)問題。XIE 等[13]人評估了美國人參果提取物中多糖組分的抗高血糖作用，發(fā)現(xiàn)人參果多糖能夠有效控制空腹小鼠的血糖水平。

3.1.3 抗氧化

AKASHI 等[14]研究了人參多糖的抗氧化作用。結(jié)果表明，人參多糖有自分泌機制，可自我激活，且細(xì)胞外的一些蛋白激酶也參與了人參多糖對血液中超氧化物歧化酶的激活作用。

3.1.4 免疫調(diào)節(jié)

研究發(fā)現(xiàn)，不同多糖具有不同的免疫促進作用，香菇多糖、靈芝子實體多糖、銀耳多糖、黑木耳多糖以及從豬苓菌核中提取的水溶性多糖，都可提高小鼠巨噬細(xì)胞的吞噬性能。WANG 等[15]研究了人參多糖的免疫調(diào)節(jié)功能，表明其能夠刺激產(chǎn)生活性氧中間體，是一種十分有效的非特異性免疫調(diào)節(jié)劑。

3.1.5 護肝作用

為了使人參多糖作為保肝藥物應(yīng)用得到更廣泛的認(rèn)可，SHIMET 等[16]驗證了人參多糖在四氯化碳誘導(dǎo)肝損傷方面的保護作用。此外，中華獼猴桃多糖能夠清除活性氧自由基，刺五加果多糖、云芝胞內(nèi)多糖、竹黃多糖等對小白鼠的急性四氯化碳肝損傷有較好的保護作用[16]。

3.1.6 抗輻射作用

人參多糖具有抗輻射作用，它能抑制輻射導(dǎo)致的抗氧化酶紊亂，減輕輻射傷害[17]；黑木耳多糖、茶多糖、銀耳多糖等都具有抗輻射作用；而螺旋藻水溶性多糖可以降低因輻射引起的基因突變概率。

3.1.7 抗炎癥作用

人參多糖可通過抑制自身反應(yīng)性T 細(xì)胞的增殖以及炎癥因子的表達(dá)，來改善自身免疫性腦脊髓炎的發(fā)生。WANG 等[18]發(fā)現(xiàn)，人參多糖可抑制炎癥相關(guān)因子的釋放，治療炎癥及其相關(guān)疾病。

3.2 在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域的應(yīng)用

近年來，以天然多糖材料作為基材在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域進行各種功能化設(shè)計已成為科研領(lǐng)域的熱門課題[19]。根據(jù)功能應(yīng)用的分類，主要用于包括藥物載體、組織工程、支架材料以及傷口敷料等需求缺口較大的領(lǐng)域中。

在藥物載體研究上，常選用天然多糖作為基材，設(shè)計出各種藥物緩控釋系統(tǒng)，讓藥物釋放更加安全可靠，進而提高靶向治療的有效性；在組織工程研究中，一些復(fù)合材料得到廣泛的應(yīng)用，例如RAMOS 等[20]探討了天然多糖基功能化支架在肌腱愈合和再生方面的應(yīng)用；在支架材料上，由于天然多糖基材料的生物相容性和生物可降解性良好，被應(yīng)用于人工關(guān)節(jié)、人工牙齒以及心血管醫(yī)用材料等方面；在傷口敷料上，天然多糖分子表面含有大量活性基團可進行功能化修飾，在材料的韌性、強度及疏水性方面都能獲得良好效果。

3.3 在化妝品行業(yè)中的應(yīng)用

植物多糖已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于化妝品行業(yè)，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：一是植物多糖具有豐富的生物活性，能夠起到保濕、抗氧化、抗皺、美白、抑菌、祛痘、抗敏、消炎、防曬、除螨以及愈創(chuàng)等作用；二是植物多糖含有親水性基團，乳化性和成膜性好，容易形成凝膠，更適合添加到日化用品中。植物多糖類化妝品具備更為廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景[21]。

4 結(jié)語

多糖類物質(zhì)對生命體有著重要作用，其在生物醫(yī)用材料、化妝品行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。在今后的研究中，應(yīng)引入現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù),尋找多糖類物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)與其功能之間的聯(lián)系，深入研究多糖在體內(nèi)代謝和作用的機理，明確多糖物質(zhì)的藥理機理和化學(xué)結(jié)構(gòu)，加強多糖類物質(zhì)應(yīng)用的科學(xué)理論研究。