仙人掌多糖提取、純化、結(jié)構(gòu)表征及生物活性研究進(jìn)展

楊 艷 周 欣,2 陳華國(guó),2

(1. 貴州師范大學(xué)貴州省山地環(huán)境信息系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550001；2. 貴州師范大學(xué)貴州省藥物質(zhì)量控制及評(píng)價(jià)技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550001)

仙人掌(OpuntiadilleniiHaw.)是仙人掌科縮刺仙人掌的變種，具有行氣活血、清熱解毒、消腫止痛、健脾止瀉、安神利尿等功效，是一種藥食兩用植物[1-2]。仙人掌含有多種化學(xué)物質(zhì)，如生物堿、黃酮類、多糖、酚類、微元素等[3]，其中多糖作為仙人掌的主要活性成分之一，可從仙人掌莖和果實(shí)中獲取。根據(jù)提取方法不同，仙人掌多糖得率會(huì)有差異。近年來，仙人掌多糖因具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗炎、保肝、抗腫瘤、降血脂血糖等生物活性備受科技工作者的關(guān)注。文章擬對(duì)仙人掌多糖提取、純化、結(jié)構(gòu)表征及生物活性等方面的研究情況進(jìn)行綜述，以期為其深度開發(fā)與利用提供依據(jù)。

1 仙人掌多糖的提取與分離純化

多糖是一類大分子物質(zhì)，具有良好的生物活性，且無明顯毒副作用，因而具備良好的開發(fā)利用潛質(zhì)，是新型保健食品和醫(yī)藥產(chǎn)品的潛在優(yōu)質(zhì)原料源[4]。仙人掌多糖提取方法主要有熱水法[5]、酸法[6]、酶法[7]、超聲波法[8]、微波輔助法[9]、微生物法[10]等，各類提取方法的得率和優(yōu)缺點(diǎn)見表1。熱水法與酸法的提取原理相似，通過熱水或者酸性溶液使細(xì)胞壁破裂，釋放多糖[14]。焦偉艷等[15]采用熱水法浸提野生仙人掌多糖成分，冷凍干燥后多糖得率為6.61%。酶法、超聲波法及微波輔助法分別是通過酶破環(huán)細(xì)胞壁和細(xì)胞膜、超聲波破壁及微波加熱破壁的原理提取仙人掌多糖[16]。

通過表1中方法提取的仙人掌粗多糖中常含蛋白質(zhì)、色素及小分子物質(zhì)等雜質(zhì)，需對(duì)其分別除去。仙人掌粗多糖中的蛋白常用Sevag法(氯仿—正丁醇)、三氯乙酸法、酶法、等電點(diǎn)法等除去[17]。三氯乙酸法是仙人掌粗多糖中最常用的提取方法，具有效率高、用量少等優(yōu)點(diǎn)，但高濃度的三氯乙酸會(huì)加快多糖的降解，破壞其結(jié)構(gòu)，因此一般選擇質(zhì)量濃度為3%～5%比較合適。當(dāng)使用3%的三氯乙酸時(shí)，多糖損失率僅為5.98%；Sevag法雖成本低、適用范圍廣，但需要重復(fù)多次才能除去多糖中的蛋白質(zhì)，隨著次數(shù)的增加多糖損失率也隨之增加，處理7次多糖損失率高達(dá)36.92%，此時(shí)蛋白僅除去了58.30%，且氯仿有毒，溶劑殘留物可能會(huì)造成多糖活性的下降；與前兩種方法相比，等電點(diǎn)法反應(yīng)條件較溫和，當(dāng)pH 3.5時(shí)多糖損失率僅為1.67%，但仙人掌多糖的抗氧化活性卻不及Sevag法和三氯乙酸法[18]。相較其他3種方法，酶法雖然耗時(shí)，但其作用條件溫和，不易破環(huán)多糖活性，無有機(jī)試劑造成的危害，且隨著酶濃度的增加，多糖損失變化不大[19]，是一種較為理想的脫蛋白手段。仙人掌粗多糖脫色素一般可用雙氧水脫色法和樹脂脫色法，而不用活性炭，因?yàn)榛钚蕴坎粌H吸附色素也會(huì)吸附多糖[20]；石油醚一般用于脫脂，但也可除去部分色素；利用樹脂可以除去仙人掌粗多糖中的色素，主要是因?yàn)槠渚哂休^強(qiáng)的吸附力，且多糖損失較少[21]。

表1 仙人掌多糖不同提取方法及其優(yōu)缺點(diǎn)Table 1 Different extraction methods of Opuntia dillenii Haw.polysaccharides and their advantages and disadvantages

為了能夠更準(zhǔn)確分析仙人掌多糖的分子量、單糖組成及糖苷鍵構(gòu)型等信息，在上述純化的基礎(chǔ)上需對(duì)仙人掌粗多糖進(jìn)一步分離純化，以獲得均一多糖。通常情況下，仙人掌多糖可用離子交換層析法和凝膠層析分離法獲取均一多糖。離子交換層析法主要是以DEAE-52、DEAE-Sepharose Fast Flow、DEAE-Sepharose A-25等為固定相，NaOH溶液或者NaCl溶液為流動(dòng)相，按1 mL/min的流速進(jìn)行洗脫，使仙人掌多糖溶液中殘留的蛋白、色素等雜質(zhì)與多糖溶液分離，獲得純度較高的仙人掌多糖[22]；凝膠層析分離法是以SephadexG-75、SephadexG-100、SephadexG-200、Sephadex S-400等為固定相，NaOH溶液或者NaCl溶液為流動(dòng)相，18 mL/h進(jìn)行洗脫，使多糖大分子與無機(jī)鹽等小分子進(jìn)行分離，得到純度更高的仙人掌多糖。朱苗[17]采用水提法獲得野生仙人掌粗多糖，通過DEAE-Sepharose Fast Flow(2.5 cm×30 cm)的離子交換層析柱，利用NaCl溶液進(jìn)行連續(xù)梯度洗脫和分布洗脫的方式，得到多糖純度高的仙人掌多糖溶液，濃縮，醇沉，沉淀冷凍干燥，得到多糖組分ODP-Ⅱ；ODP-Ⅱ溶液通過Sephadex S-400(1.6 cm×100 cm)凝膠層析柱，0.05 mol/L NaCl溶液分步洗脫后，得到分子量均一的多糖。林愛琴等[23]將已脫蛋白的多糖溶液過DEAE-Sepharose A-25柱(1.5 cm×30 cm)，采用0.1 mol/L NaCl溶液等度洗脫后再進(jìn)行梯度洗脫，得到OPA、OPB兩個(gè)級(jí)分，將其透析、醇沉后，沉淀經(jīng)過無水乙醇和丙酮洗滌，干燥，得到純度為92.20%和86.91%的OPA、OPB兩個(gè)多糖組分。陶美華等[24]將仙人掌粗多糖溶液先經(jīng)過離子交換柱分離后，又利用SephadexG-75、SephadexG-200凝膠濾過柱再次分離，得到ODP1、ODP2、ODP3、ODP4、ODP5 5個(gè)多糖組分，通過醋酸纖維薄膜電泳法對(duì)其進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)電泳結(jié)果均為單一區(qū)帶。仙人掌多糖提取與分離純化的基本思路與流程圖見圖1。

圖1 仙人掌多糖的提取純化Figure 1 Extraction and purification of Opuntia dillenii Haw.polysaccharides

2 仙人掌多糖的結(jié)構(gòu)表征

多糖結(jié)構(gòu)分為初級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)，初級(jí)結(jié)構(gòu)主要關(guān)注主鏈和支鏈的組成，而高級(jí)結(jié)構(gòu)則涉及主鏈間的構(gòu)象及多糖間非共價(jià)鍵作用[25-26]等。目前，由于受分析手段與技術(shù)的限制，仙人掌多糖結(jié)構(gòu)表征主要是從初級(jí)結(jié)構(gòu)方面開展相關(guān)研究，即從總糖含量、雜質(zhì)測(cè)定、分子量大小及分布、單糖組成及摩爾比、糖苷鍵類型等角度展開。涉及的方法和技術(shù)主要包括紅外光譜(IR)、核磁共振波譜(NMR)、高效液相色譜(HPLC)、氣相色譜(GC)、氣相色譜—質(zhì)譜(GC-MS)、甲基化分析、完全酸水解、部分酸水解和Smith降解[27-28]等。高級(jí)結(jié)構(gòu)主要涉及超分子結(jié)構(gòu)、在溶液中構(gòu)象、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等方面，測(cè)定方法主要有X射線衍射法、熒光相關(guān)光譜、分子模型的構(gòu)建、原子力顯微鏡法[29-30]等。目前，關(guān)于仙人掌多糖高級(jí)結(jié)構(gòu)的研究鮮有報(bào)道，為了更好、更全面地發(fā)揮仙人掌多糖的潛在價(jià)值，后續(xù)可對(duì)其進(jìn)一步深入探討。

2.1 含量測(cè)定

目前，多糖含量測(cè)定方法主要有蒽酮—硫酸法、苯酚—硫酸法、比色量法、原子吸收法、HPLC法、酶法、DNS(還原)法、離子交換色譜法[31]等。苯酚—硫酸法和蒽酮—硫酸法具有操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)速度快等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種研究中[32-33]。何火聰?shù)萚34]研究表明，苯酚—硫酸法的穩(wěn)定性、精密度及回收率均高于蒽酮—硫酸法，是測(cè)定仙人掌多糖含量的理想方法，但苯酚易氧化，操作時(shí)應(yīng)快速且避光保存。趙龍巖等[8]采用雙酶法提取仙人掌多糖，苯酚—硫酸法測(cè)定多糖含量，為83.02%。Wu等[35]對(duì)熱水法提取的仙人掌多糖除蛋白后，利用5 000 Da 濾膜對(duì)仙人掌粗多糖進(jìn)行過濾，苯酚—硫酸法測(cè)得其總糖含量為91.46%。

2.2 雜質(zhì)測(cè)定

仙人掌多糖常含有蛋白質(zhì)、多酚、氨基酸、多肽、低聚糖、色素、生物堿、核酸等雜質(zhì)，不僅對(duì)其質(zhì)量和純度有影響，還會(huì)影響后續(xù)的純化、結(jié)構(gòu)測(cè)定及生物活性。多糖中蛋白質(zhì)含量一般可采用考馬斯亮藍(lán)G-250法和紫外檢測(cè)法進(jìn)行定量和定性測(cè)定，朱苗[17]采用離子柱層析法除去仙人掌粗多糖中蛋白質(zhì)后，經(jīng)SephacrylS-400凝膠柱后，得到分子量均一的ODP-Ⅱa和ODP-Ⅱb兩個(gè)多糖組分，且260，280 nm處均無特征峰出現(xiàn)，說明不含氨基酸、蛋白質(zhì)、多肽等雜質(zhì)。多酚作為仙人掌的主要活性成分之一，常采用溶劑提取法獲得，仙人掌多糖提取過程中，石油醚脫脂時(shí)可除去大部分色素和多酚類物質(zhì)，剩余部分多酚類物質(zhì)可用分光光度法對(duì)其測(cè)定；嚴(yán)贊開[36]采用分光光度法測(cè)得仙人掌中多酚含量為71 mg/kg，目前，有關(guān)仙人掌多糖中多酚含量的測(cè)定尚未見報(bào)道；張郁松[37]利用活性炭、Sevag法、透析對(duì)仙人掌粗多糖中的色素、蛋白質(zhì)及小分子物質(zhì)進(jìn)行處理，經(jīng)淀粉試驗(yàn)、雙縮脲試驗(yàn)、茚三酮試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，該樣品中不含淀粉、多肽、氨基酸等雜質(zhì)，含少量蛋白質(zhì)，通過生物堿鑒定和甾體化合物鑒定后，發(fā)現(xiàn)不含生物堿和甾體化合物。陶美華等[38]對(duì)仙人掌粗多糖進(jìn)行雜質(zhì)定性和定量測(cè)定，其蛋白質(zhì)含量為9.86%，核酸含量為7.35%。

2.3 分子量測(cè)定

目前，測(cè)定多糖分子量的方法主要有HPLC、高效凝膠色譜法(HPGPC)、高效凝膠過濾色譜法(HPGFC)、聚丙烯酰胺凝膠電泳法、超濾截留法[39]等。金鑫等[40]利用SephacrylS-400柱對(duì)水提仙人掌粗多糖進(jìn)行純化后，通過HPGPC測(cè)定其相對(duì)分子量為1.25×105Da；郭燕嬌等[41]采用DEAE-纖維素離子交換層析柱對(duì)水提醇沉的多糖溶液進(jìn)行分離純化，得到OPS-1、OPS-2、OPS-3 3個(gè)多糖組分，經(jīng)HPGFC檢測(cè)到分子量分別為1.25×105，1.98×105，4.31×104Da；林愛琴等[23]通過DEAE-SephadexA-25分離得到兩個(gè)級(jí)分OPA、OPB，經(jīng)高效液相色譜和聚丙烯酰胺凝膠電泳發(fā)現(xiàn)兩個(gè)級(jí)分均為單一組分，且分子量分別為3.64×105，1.68×105Da；Cai等[42]利用離子交換層析柱和凝膠層析柱分離純化得到3個(gè)多糖組分，經(jīng)HPGFC檢測(cè)到WSP-1、WSP-2a、WSP-3重均分子量分別為2.32×106，1.24×106，7.92×106Da。

2.4 單糖組成及摩爾比

單糖組成常用的測(cè)定方法有HPLC、GC、毛細(xì)管電泳法等；其中GC和HPLC是確定單糖組成和含量最有效的方法[43]。仙人掌多糖主要由阿拉伯糖、木糖、甘露糖、果糖、葡萄糖、糖醛酸及鼠李糖等聚合而成[42,44]。郭燕嬌等[41]通過DEAE-纖維素柱分離仙人掌粉末得到OPS-1、OPS-2、OPS-3 3個(gè)多糖組分，其中OPS-1主要由葡萄糖、木糖、阿拉伯糖組成，其比例為1.5∶12.9∶1.0；OPS-2由甘露糖、鼠李糖、葡糖糖醛酸、半乳糖醛酸、木糖、阿拉伯糖、葡糖糖組成，比例為1.0∶15.6∶1.0∶2.4∶8.2∶41.6∶36.3；OPS-3由葡糖糖、鼠李糖、木糖、阿拉伯糖組成，比例為1.0∶2.4∶1.4∶1.4。趙倩[45]通過熱水浸提法提取梨果仙人掌莖粗多糖，經(jīng)HPLC發(fā)現(xiàn)梨果仙人掌多糖主要由葡糖糖、阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖、半乳糖醛酸、巖藻糖、甘露糖、葡糖糖醛酸、核糖、甘露糖醛酸、氨基葡糖糖、半乳糖胺、木糖組成。

2.5 結(jié)構(gòu)測(cè)定

與其他植物多糖的測(cè)定類似，仙人掌多糖水解衍生化后，可利用HPLC、UV、IR、GC-MS、1H-NMR、原子力顯微鏡(AFM)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)[46]，對(duì)其單糖組成、糖苷鍵構(gòu)型及連接方式等結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。郭燕嬌等[41]發(fā)現(xiàn)仙人掌多糖的單糖組成和分子量受產(chǎn)地、提取方法以及純化柱料影響，但通過PMP柱前衍生化HPLC法后，不同組分的仙人掌多糖中均含有葡萄糖、木糖、阿拉伯糖3種單糖。朱苗[17]將分離純化后的仙人掌多糖-Ⅱa進(jìn)行碘—碘化鉀反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)仙人掌多糖中分支少且側(cè)鏈較短，剛果紅試驗(yàn)表明，仙人掌多糖-Ⅱa不具有三螺旋結(jié)構(gòu)。Xlsabc等[30]通過IR、NMR及GC-MS等儀器分析，得到WSP2a的糖苷鍵構(gòu)型主要是b型，單糖中以1→2或1→4鍵的糖基較多，鼠李糖則以1→3糖基存在，通過AFM觀察到仙人掌粗多糖呈聚焦?fàn)顟B(tài)，部分呈絲網(wǎng)狀，且具有良好的成膜性能。目前，針對(duì)仙人掌多糖結(jié)構(gòu)表征的相關(guān)研究不多，但整體而言，多糖結(jié)構(gòu)的測(cè)定仍處于探索階段，手段還不夠成熟，存在諸多不足，如多糖自身分子量較大，紫外吸收困難，純化后缺乏定性定量分析的對(duì)照品等，這在一定程度上限制了仙人掌多糖的開發(fā)與利用。

3 仙人掌多糖的生物活性

近年來，多糖在食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和化妝品行業(yè)的發(fā)展中有著重要的應(yīng)用前景。仙人掌作為一種可食用和藥用的植物，其多糖成分具有多種重要的藥用和食用價(jià)值。目前，對(duì)其關(guān)注的焦點(diǎn)主要在免疫調(diào)節(jié)[47-48]、抗氧化[11，49]、降血糖[50]、降血脂[51]、抗腫瘤[52]、抑菌[10]、抗炎[53]及保肝[54]等方面。由于受當(dāng)前提取技術(shù)的限制，仙人掌多糖純度不高，即使是通過不同技術(shù)手段純化后仍有少量雜質(zhì)存在，這類雜質(zhì)的存在是否影響仙人掌多糖的生物活性尚不明確。仙人掌多糖生物活性及其作用機(jī)制見圖2。

3.1 免疫調(diào)節(jié)作用

仙人掌多糖可以通過提高胸腺指數(shù)、脾臟指數(shù)和淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率來增強(qiáng)免疫功能[47]，李恒等[48]以RAW264.7細(xì)胞為研究對(duì)象，對(duì)TLR4-My88信號(hào)通路進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，仙人掌多糖可以促進(jìn)TLR4高表達(dá)，活化TRAF6、IKKb、MyD88蛋白因子的表達(dá)，從而增強(qiáng)機(jī)體免疫力。張松蓮等[55]通過對(duì)糖尿病小鼠灌胃野生仙人掌多糖發(fā)現(xiàn)，野生仙人掌多糖能夠通過減少小鼠血清NO含量，提高IgM、IgG含量和促進(jìn)T、B淋巴細(xì)胞增殖，避免胰島b細(xì)胞損傷，使CD4+/CD8+T細(xì)胞恢復(fù)正常比值，從而提高糖尿病小鼠免疫力。Schepetkin等[56]發(fā)現(xiàn)，多刺仙人掌多糖不僅無細(xì)胞毒性，還能激活巨噬細(xì)胞，將多刺仙人掌多糖作用于小鼠和人單核/巨噬細(xì)胞后，細(xì)胞活化產(chǎn)生的TNF-α和iNOS可進(jìn)一步激活NF-κB通路，通過激活NO、活性氧及NF-κB，從而增強(qiáng)免疫能力。

Zhao等[57]通過免疫抑制小鼠模型發(fā)現(xiàn)仙人掌多糖是一種良好的免疫調(diào)節(jié)劑，可以促進(jìn)IgM、IgG的生成和降低CD4+/CD8+的比值，使T、B淋巴細(xì)胞增殖能力恢復(fù)正常，增強(qiáng)小鼠的特異性免疫能力。

3.2 抗氧化作用

生物體代謝過程中會(huì)產(chǎn)生各種氧自由基，過多的氧自由基及其誘導(dǎo)的氧化反應(yīng)會(huì)損害各個(gè)組織器官，誘導(dǎo)糖尿病、阿爾茨海默病和心臟病等疾病產(chǎn)生[58-59]。目前，大部分抗氧化劑都是合成的，具有潛在的副作用，仙人掌多糖作為一種天然抗氧劑，毒副作用小，深受研究者的歡迎。Yang等[11]利用DPPH法評(píng)價(jià)不同純度仙人掌多糖的抗氧化能力，隨著多糖純度從27.36%增加到90.12%，其IC50值顯著下降，說明仙人掌多糖具有顯著的抗DPPH自由基能力。Li等[49]證實(shí)了仙人掌多糖不僅可以顯著清除DPPH自由基，對(duì)超氧陰離子自由基和羥自由基的清除效果也非常顯著，且呈劑量關(guān)系。徐叢玥等[60]對(duì)酶提取法、熱水提取法及超聲波提取法得到的仙人掌多糖進(jìn)行體外抗氧化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同提取方法間抗氧化能力差異較大，其中酶提取法的粗多糖得率為10.14%，是超聲波提取法和熱水提取法的5倍；其抗肝組織自發(fā)性脂質(zhì)過氧化能力、清除羥基自由基能力、清除超氧陰離子能力、清除DPPH自由基能力、總還原能力、總抗氧化能力均高于后兩種方法，可能是不同提取方法獲得的仙人掌多糖的單糖組成和結(jié)構(gòu)存在差異性，導(dǎo)致多糖結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而影響其活性作用。

3.3 降血糖作用

糖尿病是現(xiàn)代社會(huì)最常見的代謝性疾病之一。中國(guó)糖尿病的預(yù)防及控制狀況仍較為嚴(yán)峻[61]，用于治療糖尿病的藥物不僅昂貴還有潛在的副作用。近年來，許多天然植物源藥物由于毒副作用小被廣泛用于糖尿病的治療中[62]。馬東升等[50]以2型糖尿病大鼠為試驗(yàn)對(duì)象，灌胃仙人掌多糖后，大鼠攝食量和飲水量顯著減少，隨著多糖濃度增加，其體重與其他組存在顯著性差異，通過對(duì)肝臟系數(shù)測(cè)定后發(fā)現(xiàn)，大鼠肝糖原分解代謝增加，肝臟系數(shù)相對(duì)減低，說明仙人掌多糖可能通過改善腸道的菌落生態(tài)環(huán)境，延遲腸道對(duì)碳水化合物的吸收和利用，從而顯著降低糖尿病大鼠的血糖。Gao等[63]利用鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)糖尿病小鼠，仙人掌多糖干預(yù)后，活性氧清除能力和抗氧化酶活性顯著提高，保護(hù)肝組織免受過氧化損傷，顯著控制小鼠的血糖和血脂水平。Li等[64]發(fā)現(xiàn)仙人掌多糖可以通過上調(diào)Nrf2及其下游蛋白的表達(dá)，降低氧化應(yīng)激，使INS-1細(xì)胞活力和SOD、GSH活性顯著恢復(fù)，乳酸脫氫酶(LDH)釋放量和活性氧(ROS)、NO、MDA水平顯著降低，阻止了b細(xì)胞凋亡，有效預(yù)防與糖尿病相關(guān)的氧化應(yīng)激。綜上，仙人掌多糖是一種潛在的預(yù)防和治療高血糖的天然藥物源和功能食品。

3.4 降血脂作用

高血脂是人體內(nèi)脂質(zhì)代謝失常，血漿中某些脂質(zhì)成分異常升高的一種疾病，嚴(yán)重可引起高血壓、冠心病、腦血管病等[65]。目前，西藥已成為治療高血脂疾病的常用藥物，這些藥物短時(shí)間內(nèi)會(huì)有良好的治療效果，但長(zhǎng)期服用會(huì)出現(xiàn)抗藥性、毒副作用等。而傳統(tǒng)中草藥卻很少存在這樣的問題，且在治療高血脂癥方面已有一定成就。Zhao等[51]對(duì)高血脂大鼠灌胃不同劑量的仙人掌多糖，當(dāng)劑量為400 mg/kg時(shí)，抗氧化酶的活性顯著提高，MDA含量顯著降低，可調(diào)節(jié)膽固醇?；D(zhuǎn)移酶(LCAT)和HMG-CoA還原酶活性使膽固醇降低，大鼠肝臟總膽固醇(TC)和甘油三酯(TG)水平顯著降低，推測(cè)仙人掌多糖降低大鼠血脂主要是通過提高抗氧化酶和還原酶的作用實(shí)現(xiàn)的。李莉梅等[43]發(fā)現(xiàn)仙人掌多糖降血脂的機(jī)制可能是通過抑制3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶(HMG-COA還原酶)活性，減少機(jī)體對(duì)脂類的吸收和脂質(zhì)過氧化，從而達(dá)到降血脂作用。目前，針對(duì)仙人掌多糖降血脂的作用機(jī)制處于試驗(yàn)階段，隨著對(duì)仙人掌多糖結(jié)構(gòu)的深入研究，可更深入研究其降血脂機(jī)理，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。

3.5 抗腫瘤作用

目前，癌癥的治療主要通過手術(shù)和放射性治療兩種手段，這嚴(yán)重?fù)p害人體健康。天然藥物因毒副作用小成為治療腫瘤的研究熱點(diǎn)，不同種類科屬植物的抗腫瘤機(jī)制具有多面性，不同種屬之間無顯著差異[66]。仙人掌作為天然藥物歷史悠久，其多糖對(duì)腫瘤具有較好的活性。殷姿等[52]將仙人掌多糖對(duì)卵巢癌大鼠進(jìn)行干預(yù)后，Bcl-2、PI3K、Akt、PTEN、p-Akt、mTOR表達(dá)明顯受到調(diào)控，當(dāng)多糖劑量升至60 mg/kg時(shí)，可顯著促進(jìn)卵巢癌組織細(xì)胞凋亡，阻滯癌組織周期。車加祥等[67]將仙人掌多糖作用于人肺癌A549細(xì)胞，測(cè)定IC50值和生長(zhǎng)曲線發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞凋亡數(shù)目有明顯變化，當(dāng)多糖質(zhì)量濃度為597.549 μg/mL時(shí)，抑制A549細(xì)胞作用最強(qiáng)，能夠顯著誘導(dǎo)其發(fā)生細(xì)胞凋亡。孫超等[68]發(fā)現(xiàn)仙人掌多糖還可以顯著抑制胃癌SGC-7901細(xì)胞和大腸癌Lovo細(xì)胞增殖，當(dāng)仙人掌多糖質(zhì)量濃度為20 μg/mL時(shí)對(duì)其生長(zhǎng)抑制率最高。李濤等[69]通過MTT法測(cè)定仙人掌多糖對(duì)人乳腺癌MCF-7細(xì)胞增殖的抑制率，隨著仙人掌多糖濃度增加，抑制率隨之提高，當(dāng)質(zhì)量濃度為40 mg/L時(shí)，抑制率達(dá)78.7%。吳迪等[70]發(fā)現(xiàn)仙人掌多糖對(duì)SK-MES-1肺磷癌細(xì)胞具有一定的抑制作用。仙人掌多糖對(duì)SK-MES-1肺磷癌細(xì)胞抑制效率不高，可能與仙人掌多糖純度、作用機(jī)制及細(xì)胞性質(zhì)有關(guān)。大量研究表明，植物多糖對(duì)癌癥患者具有較好的治療效果，是目前較為理想的一種抗癌藥物，與其他植物多糖相比，仙人掌擁有較長(zhǎng)的藥用歷史，且其多糖成分對(duì)肺癌[67,70]、胃癌[68]、乳腺癌[69]等癌細(xì)胞凋亡具有顯著促進(jìn)作用。

3.6 抑菌、抗炎作用

在民間，仙人掌常被用于外服消炎，而《本草綱目拾遺》中也有記載，其具有消腫止痛的功效。袁海娜[71]采用水提醇沉法制備仙人掌多糖，通過管蝶法和混合涂布法發(fā)現(xiàn)，仙人掌多糖對(duì)食品中常見的大腸桿菌(E.coli)、金黃色葡萄球菌(S.aureus)、釀酒酵母(S.cerevisiae)、青霉(P.frequentans)具有抑制作用，受仙人掌形態(tài)的影響，抑制效果無差異。整體而言，仙人掌多糖可顯著抑制S.aureus和S.cerevisiae的生長(zhǎng)和發(fā)展，但對(duì)E.coli效果不明顯。郭慶啟等[10]利用微波輔助提取仙人掌多糖發(fā)現(xiàn)，其對(duì)E.coli具有明顯的抑制作用。不同的提取方式可能會(huì)使仙人掌多糖組成和結(jié)構(gòu)存在差異，導(dǎo)致多糖抑菌機(jī)制不同，故出現(xiàn)了兩者試驗(yàn)結(jié)果相反的情況，具體抑菌機(jī)制還需進(jìn)一步闡明。戴小華等[72]通過小鼠耳腫脹法和大鼠足腫脹法發(fā)現(xiàn)，仙人掌粗多糖可以顯著抑制炎癥反應(yīng)，且高劑量的作用效果更加明顯。程秀峰等[53]將梨果仙人掌莖多糖作用于炎癥小鼠，通過對(duì)小鼠足腫脹及血漿中炎癥因子含量的測(cè)定發(fā)現(xiàn)，隨著多糖劑量從100 mg/kg升至400 mg/kg，IL-1β、IFN-γ、TNF-α炎癥因子的表達(dá)水平降低，說明梨果莖多糖能有效抑制炎癥發(fā)展，且呈一定的量效關(guān)系。

3.7 保肝作用

肝臟對(duì)機(jī)體尤為重要，長(zhǎng)期的肝損傷可導(dǎo)致肝纖維化、肝癌，甚至肝功能衰竭。目前，治療肝損傷的藥物主要是核苷類、護(hù)肝降酶藥等化學(xué)藥物，患者服用后容易形成依賴且存在一定的副作用[73]。因此，尋找一種安全、無毒副作用的藥物成為目前治療肝損傷的重點(diǎn)和難點(diǎn)。喻寧華等[54]對(duì)CCl4造成的急性肝損傷小鼠灌胃仙人掌多糖，通過血清和肝組織病理學(xué)檢測(cè)，小鼠血清中ALT和AST活性顯著降低，可減輕肝組織的病理變化；肝勻漿后，仙人掌多糖可以提高 GR、GST、GSH-Px等酶活性，維持細(xì)胞膜的正常結(jié)構(gòu)，阻止脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，從而有效發(fā)揮護(hù)肝作用。目前雖有報(bào)道稱仙人掌多糖有顯著的護(hù)肝功效[74]，但其作用機(jī)制不夠成熟，后續(xù)可以增加肝損傷的其他模型，從多方面、多角度對(duì)仙人掌多糖進(jìn)行研究，發(fā)展仙人掌多糖潛在的藥理和功能食品的價(jià)值。

3.8 其他作用

仙人掌多糖除了具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗腫瘤等作用外，在保護(hù)神經(jīng)組織和DNA損傷領(lǐng)域也發(fā)揮重要作用。王海濤等[75]通過血紅細(xì)胞(RBC)溶血試驗(yàn)及彗星試驗(yàn)對(duì)細(xì)胞膜和DNA損傷度進(jìn)行測(cè)定，米邦塔仙人掌多糖干預(yù)后，抑制十二烷基硫酸鈉(SOD)致?lián)p細(xì)胞膜和DNA損傷的作用與劑量呈明顯的量效關(guān)系。楊鈞勇等[76]發(fā)現(xiàn)米幫塔仙人掌多糖對(duì)小鼠認(rèn)知功能損傷有一定的改善作用，通過不同劑量的仙人掌多糖作用于小鼠慢性應(yīng)激組，隨著濃度增加，小鼠認(rèn)知功能明顯改善，同時(shí)BDNF蛋白的表達(dá)也明顯增加，說明仙人掌多糖干預(yù)后，通過上調(diào)BDNF蛋白的表達(dá)可改善認(rèn)知功能損傷。唐焜等[77]對(duì)缺血—再灌注損傷的大鼠模型灌注仙人掌多糖，當(dāng)仙人掌多糖劑量為200 mg/kg 時(shí)，大鼠腦梗死體積減少，海馬神經(jīng)元丟失顯著減少，減輕腦組織的形態(tài)學(xué)損傷，從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。陳揚(yáng)[78]建立了整體腦缺血復(fù)灌模型和離體原代培養(yǎng)神經(jīng)元氧糖剝奪(OGD)模型，仙人掌多糖干預(yù)后，對(duì)ODG引起的神經(jīng)元損傷有一定的減輕作用；經(jīng)神經(jīng)行為學(xué)和組織學(xué)評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)小鼠學(xué)習(xí)障礙得到改善，且NMDAR2B、NMDAR1和BDNF蛋白表達(dá)水平提高，從而對(duì)缺血性腦損傷起到保護(hù)作用。

4 結(jié)論及展望

近年來，仙人掌被國(guó)內(nèi)外研究者日益重視，其多糖成分的許多生物活性及功能也逐漸進(jìn)入大眾視野。隨著對(duì)仙人掌多糖的提取、分離純化、結(jié)構(gòu)表征及生物活性的深入研究，取得了很大的進(jìn)展，同時(shí)也存在很多亟待解決的問題：① 目前仙人掌多糖的提取技術(shù)形式單一，不同提取方法得到的多糖分子量及單糖組成差異明顯。② 仙人掌多糖的空間結(jié)構(gòu)與其生物活性密切相關(guān)，其多糖結(jié)構(gòu)與生物活性的構(gòu)效關(guān)系尚需揭示。③ 盡管仙人掌多糖在體內(nèi)、體外研究模型中表現(xiàn)出免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗腫瘤、降血糖、血脂、保肝等多種生理功能，但其作用的量效關(guān)系及作用機(jī)制仍需深入研究。