活性多糖的生物活性及構(gòu)效關(guān)系研究進(jìn)展

劉淑貞，周文果，葉偉建，陳江平，巫朝華，陳東清，黃建聯(lián)

（福建安井食品股份有限公司，福建廈門361022）

活性多糖的生物活性及構(gòu)效關(guān)系研究進(jìn)展

劉淑貞，周文果，葉偉建，陳江平，巫朝華，陳東清，黃建聯(lián)*

（福建安井食品股份有限公司，福建廈門361022）

活性多糖來(lái)源廣泛，具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、降血糖等生物活性，且其生物活性與結(jié)構(gòu)密切相關(guān)?；钚远嗵且殉蔀槭称房茖W(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，也是一類重要的保健食品功能因子。對(duì)活性多糖的主要來(lái)源、生物活性及主要作用機(jī)制、構(gòu)效關(guān)系以及發(fā)展前景進(jìn)行綜述，為活性多糖的進(jìn)一步開發(fā)和利用提供理論基礎(chǔ)。

活性多糖；生物活性；作用機(jī)制；構(gòu)效關(guān)系

多糖（polysaccharide）是一類由10個(gè)以上相同或不同單糖通過(guò)糖苷鍵連接而成的高分子化合物，廣泛存在于生物體中。其中具有促進(jìn)機(jī)體健康，控制細(xì)胞分化，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)衰老，參與細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞代謝、胚胎發(fā)育、病毒感染、免疫應(yīng)答等多項(xiàng)生命活動(dòng)的一類多糖稱為生物活性多糖（bioactive polysaccharides）或生物應(yīng)答效應(yīng)物（biological response modifier，BRM）[1]。活性多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定其生物活性，活性多糖的構(gòu)效關(guān)系研究可為其生物活性的目的性篩選提供理論指導(dǎo)?；钚远嗵蔷哂邪踩愿?、毒副作用小、療效好、來(lái)源廣等特點(diǎn)，近年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，成為食品科學(xué)、醫(yī)學(xué)、分子生物學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。對(duì)活性多糖的主要來(lái)源、生物活性及主要作用機(jī)制、構(gòu)效關(guān)系以及發(fā)展前景進(jìn)行綜述，以期為活性多糖的深入開發(fā)和利用提供理論參考。

1 主要的活性多糖

活性多糖來(lái)源廣泛，主要有真菌多糖、海洋生物多糖和植物多糖等。真菌多糖是從真菌菌絲體、子實(shí)體、發(fā)酵液中分離出的一類活性多糖。海洋生物多糖根據(jù)其來(lái)源不同，可分為海藻多糖、海洋動(dòng)物多糖和海洋微生物多糖3類。植物多糖根據(jù)其存在部位可分為細(xì)胞內(nèi)多糖、細(xì)胞壁多糖和細(xì)胞外多糖。香菇多糖、云芝多糖、裂褶多糖和豬苓多糖已應(yīng)用于臨床上，而香菇多糖片、猴頭菇多糖片、靈芝多糖片等真菌多糖類保健品也已投放市場(chǎng)。常見(jiàn)主要活性多糖及來(lái)源見(jiàn)表1。

表1 主要活性多糖及來(lái)源Table 1 Main bioactive polysaccharides and their origins

2 活性多糖主要生物活性及作用機(jī)制

2.1 免疫調(diào)節(jié)及其作用機(jī)制

許多多糖具有免疫調(diào)節(jié)作用，且其調(diào)節(jié)作用是多環(huán)節(jié)多方位的，不僅能夠促進(jìn)免疫器官指數(shù)的增長(zhǎng)，激活巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞（natural killer cell，NK）等免疫細(xì)胞，而且能促進(jìn)細(xì)胞因子生成和抗體的產(chǎn)生、激活補(bǔ)體系統(tǒng)，從而提高機(jī)體免疫力。

2.1.1 對(duì)免疫器官的影響

活性多糖可促進(jìn)機(jī)體免疫器官的生長(zhǎng)發(fā)育，并可部分恢復(fù)環(huán)磷酰胺引起的免疫器官抑制作用，提高胸腺和脾臟等臟器指數(shù)，進(jìn)而提高機(jī)體免疫功能[2]。Ding等[3]發(fā)現(xiàn)龍葵多糖SNLWP-1、SNLAP-1和 SNLAP-2組分在30 mg/kg～100 mg/kg的劑量范圍內(nèi)都能顯著提高荷瘤小鼠的脾臟和胸腺指數(shù)。Chen等[4]給環(huán)磷酰胺免疫抑制小鼠灌胃紅豆杉多糖組分SCP-II，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不僅小鼠的脾淋巴細(xì)胞增殖，而且其胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)也提高了。

2.1.2 對(duì)免疫細(xì)胞的影響

T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞是介導(dǎo)機(jī)體特異性免疫的主要細(xì)胞。Xia等[5]在研究鐵皮石斛多糖（dendrobium polysaccharides，DOP）和兩個(gè)純化組分DOP1和DOP2對(duì)小鼠脾臟淋巴細(xì)胞增殖活性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)濃度在100 μg/mL時(shí)，三者均能不同程度提高脾淋巴細(xì)胞的增殖活性。也有研究表明，黃芪多糖可提高病理狀態(tài)下外周血T、B淋巴細(xì)胞的增殖，增強(qiáng)淋巴細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附，促進(jìn)淋巴細(xì)胞再循環(huán)，增加淋巴細(xì)胞與抗原的接觸機(jī)會(huì)，擴(kuò)大免疫反應(yīng)、增強(qiáng)機(jī)體免疫功能[6]。香菇多糖是T細(xì)胞激活劑，在體內(nèi)、體外均能促進(jìn)細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）的產(chǎn)生，提高CTL的殺傷活力，提高抗體依賴性細(xì)胞毒細(xì)胞（antibody dependent cell-mediated cytotoxic cell，ADCC）活性[7]。Yi等[8]研究發(fā)現(xiàn)龍眼肉中的 3 種純化多糖在100 μg/mL～400 μg/mL的劑量范圍內(nèi)能刺激B淋巴細(xì)胞增殖。

巨噬細(xì)胞是免疫效應(yīng)細(xì)胞，具有免疫防御、免疫監(jiān)視、免疫調(diào)節(jié)以及抗原遞呈等多種免疫功能，它可分泌多種生物活性物質(zhì)，通過(guò)遞呈抗原給T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞，吞噬和清除異物以及衰老和死亡的細(xì)胞，從而參與機(jī)體的非特異性免疫和特異性免疫應(yīng)答。活性多糖對(duì)巨噬細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用主要包括：促進(jìn)巨噬細(xì)胞增殖；促使巨噬細(xì)胞產(chǎn)生活性氧簇（reactive oxygen species，ROS），殺傷腫瘤細(xì)胞；促使巨噬細(xì)胞分泌細(xì)胞因子和趨化因子。從蛹蟲草子實(shí)體中提取的多糖CM可通過(guò)激活轉(zhuǎn)錄因子（nuclear factor kappa，NF-kB）、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPKs）信號(hào)通路來(lái)激活巨噬細(xì)胞，增強(qiáng)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞和RAW264.7巨噬細(xì)胞吞噬作用[9]。Schepetkin等[10]從刺柏的果實(shí)中提取分離得到是五種多糖中有兩種能激活巨噬細(xì)胞的免疫活性，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素-1（interleukin-1，IL-1）、IL-6、IL-10、IL-12和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factorα，TNF-α）。藥用刺柏果實(shí)的療效主要是由調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞免疫活性得以實(shí)現(xiàn)的。

NK細(xì)胞是機(jī)體重要的免疫細(xì)胞，與抗腫瘤、抗病毒感染和免疫調(diào)節(jié)有關(guān)，可以直接殺傷靶細(xì)胞。對(duì)B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞和骨髓干細(xì)胞等均有一定調(diào)節(jié)作用，并通過(guò)分泌細(xì)胞因子來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能。Yang等[11]研究發(fā)現(xiàn)連續(xù)7 d給小鼠灌胃油菜花粉多糖可增強(qiáng)荷肉瘤S180細(xì)胞小鼠和黑色素瘤細(xì)胞小鼠脾臟中NK的活性，且存在劑量依賴效用。從獼猴桃根部提取的多糖和4種純化的多糖可通過(guò)促進(jìn)荷瘤小鼠脾臟NK細(xì)胞對(duì)K562細(xì)胞的殺傷活性來(lái)抑制腫瘤的生長(zhǎng)[12]。Guang等[13]研究發(fā)現(xiàn)月見(jiàn)草多糖對(duì)小鼠H22腫瘤具有抑制增殖作用，同時(shí)促進(jìn)NK細(xì)胞對(duì)小鼠淋巴瘤細(xì)胞的殺傷活性。

2.1.3 對(duì)免疫分子的影響

從冬蟲夏草的子實(shí)體中提取的多糖可通過(guò)調(diào)節(jié)IL-4、IL-17、IL-5等多種細(xì)胞因子的分泌水平來(lái)提高經(jīng)電力輻射小鼠的免疫活性[14]。菖蒲根莖中的一種果膠多糖可刺激小鼠巨噬細(xì)胞IL-12和一氧化氮（NO）的產(chǎn)生，同時(shí)誘導(dǎo)人外周血單核細(xì)胞TNF-α的分泌[15]。Grace等[16]研究了從姜黃中提取的一種多糖組分H2的免疫活性，發(fā)現(xiàn)它可提高人外周血單核細(xì)胞轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（transform growth factor-β，TGF-β）、TNF-α、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞刺激因子（granulocyte-macrophage colonystimulating factor，GM-CSF）、IL-1α、IL-5、IL-6、IL-8、IL-10、IL-13等細(xì)胞因子的分泌水平。

補(bǔ)體系統(tǒng)是機(jī)體重要的免疫防御因素，在機(jī)體的非特異性和特異性免疫效應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮作用，并參與炎癥反應(yīng)和多種病例過(guò)程。Zhu等[17]從杜仲樹皮中分離出一種水溶性蛋白多糖EWDS-2，它可通過(guò)經(jīng)典途徑和替代途徑抑制補(bǔ)體活性，其CH50和AP50值分別為（282±11）μg/mL和（144±17）μg/mL。不同來(lái)源多糖的免疫調(diào)節(jié)功能及作用機(jī)制見(jiàn)表2。

表2 不同來(lái)源多糖的免疫調(diào)節(jié)功能及作用機(jī)制Table 2 Immunomodulation and its mechanism of different polysaccharides

2.2 抗腫瘤及其作用機(jī)制

抗腫瘤是多糖的重要生物學(xué)活性，其在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中均表現(xiàn)出良好的抑瘤效果，且毒副作用小。目前，對(duì)多糖抗腫瘤的研究已成為生物醫(yī)藥領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

多糖抗腫瘤作用主要有兩種方式：一種是通過(guò)提高宿主免疫功能間接抑制或殺滅腫瘤細(xì)胞；另一種是直接作用于腫瘤細(xì)胞，通過(guò)影響腫瘤細(xì)胞膜生化、抗自由基、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化和凋亡，影響腫瘤細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)而發(fā)揮直接抗腫瘤作用。

2.2.1 增強(qiáng)免疫

多糖能夠通過(guò)激活免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)機(jī)體免疫力來(lái)實(shí)現(xiàn)抗腫瘤作用。多糖不僅能激活單核巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞、促進(jìn)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬功能、誘導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)因子的表達(dá)；還能促進(jìn)IL-1、IL-2、TNF和干擾素（interferon,IFN）等細(xì)胞因子的生成，也可以增加免疫器官的重量，延緩因放療或化療導(dǎo)致的免疫器官的衰老或衰退；還可提高彈力廓清指數(shù)，增強(qiáng)吞噬功能，排除侵入機(jī)體的異物，從而達(dá)到抑瘤效果。

Wang等[27]研究發(fā)現(xiàn)人參多糖不能直接殺傷K562細(xì)胞、HL-60細(xì)胞和kGlα細(xì)胞，但可通過(guò)激活小鼠巨噬細(xì)胞，促使其釋放TNF-α、IL-1、IL-6和NO等細(xì)胞因子，從而具有潛在的抗腫瘤活性。茶樹花多糖通過(guò)提高血漿IFN-γ、IL-2水平和T淋巴細(xì)胞亞群的CD4+及CD4+/CD8+的比例，增強(qiáng)巨噬細(xì)胞吞噬功能和延遲變態(tài)反應(yīng)，從而提高機(jī)體對(duì)腫瘤S180的防御能力[28]。Fan等[29]連續(xù)4周給荷H22瘤細(xì)胞的小鼠灌胃龍須菜酸性多糖（GLSPs），結(jié)果GLSPs處理組小鼠外周血中CD8+細(xì)胞數(shù)量、血清中IL-2水平和巨噬細(xì)胞的吞噬活性均增加，腫瘤細(xì)胞體積變小，表明GLSPs可通過(guò)增強(qiáng)荷瘤小鼠的免疫力而達(dá)到抗小鼠肝癌的目的。Chen等[30]發(fā)現(xiàn)羊棲菜粗多糖可顯著促進(jìn)腫瘤小鼠腹腔巨噬細(xì)胞釋放TNF-α和IL-2，提高血清中TNF-α水平，促進(jìn)脾臟細(xì)胞的增殖，從而抑制A549腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。

2.2.2 直接作用于腫瘤細(xì)胞

Jin等[31]連續(xù)15 d給Lewis肺癌小鼠腹膜注射低劑量牛膝多糖（ABPS）發(fā)現(xiàn)，Lewis肺癌細(xì)胞被阻滯于G2/M期，從而腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)受到抑制。Li等[32]通過(guò)體外MTT試驗(yàn)研究了人參多糖純化組分PGPW1對(duì)膀胱124細(xì)胞的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PGPW1能有效抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，且存在劑量效應(yīng)。當(dāng)歸多糖APS-1d可通過(guò)上調(diào)Bax基因產(chǎn)物、下調(diào)Bcl-2基因產(chǎn)物而誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞（Hela）凋亡[33]。Fan等[34]發(fā)現(xiàn)人參果膠多糖WGPA-3-RG和WGPA-3-HG可在體外抑制L-929細(xì)胞的遷移。海參精多糖（SCSP）的純化組分SCSP A2濃度為10 mg/mL時(shí)，對(duì)培養(yǎng)72 h的Hela細(xì)胞和HepG2細(xì)胞的抑制率分別為80.28%和83.11%，表明SCSP具有顯著的體外抗腫瘤活性[35]。不同來(lái)源多糖的抗腫瘤功能及作用機(jī)制見(jiàn)表3。

表3 不同來(lái)源多糖的抗腫瘤功能及作用機(jī)制Table 3 Anti-tumor activity and its mechanism of different polysaccharides

2.3 活性多糖的其他功能作用

2.3.1 降血糖、降血脂作用

活性多糖可改善糖尿病患者的臨床癥狀、控制并發(fā)癥的發(fā)生，同時(shí)不易發(fā)生低血糖癥狀，毒副作用小。機(jī)體的糖脂代謝聯(lián)系緊密，糖代謝絮亂發(fā)生的同時(shí)伴隨著脂代謝絮亂，研究發(fā)現(xiàn)，天然活性多糖除了具有較好的降血糖功能，還具有較強(qiáng)的降血脂作用。

活性多糖降血糖作用具有多靶點(diǎn)、多環(huán)節(jié)、多途徑的特點(diǎn)，主要包括：調(diào)節(jié)糖代謝，促進(jìn)肝糖原合成或者抑制肝糖原分解；調(diào)節(jié)糖代謝激素水平，促進(jìn)胰島素的分泌；增強(qiáng)機(jī)體的抗氧化能力；通過(guò)受體信號(hào)傳導(dǎo)調(diào)節(jié)糖代謝酶的活性從而抑制糖異生作用，促進(jìn)葡萄糖的利用，進(jìn)而改善糖代謝絮亂和胰島素抵抗。桑葉多糖通過(guò)提高四氧嘧啶糖尿病小鼠抗氧化能力，使胰島素分泌增加，同時(shí)提高肝HK、PK活性等綜合作用，促使血糖進(jìn)入肝細(xì)胞，使肝糖原合成增加，葡萄糖氧化分解加快，從而達(dá)到調(diào)節(jié)糖代謝、降低血糖、改善糖尿病癥狀的作用[48]。肖遐等[49]研究發(fā)現(xiàn)百合多糖可減緩糖尿病大鼠體質(zhì)量的負(fù)增長(zhǎng)；還能降低空腹血糖和丙二醛的含量，升高胰島素含量；同時(shí)增強(qiáng)己糖激酶、琥珀酸脫氫酶和總超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的活性。靈芝子實(shí)體的水提取物可以通過(guò)抑制肝臟中的磷酸醇丙酮酸羧基酶的活性來(lái)降低II型糖尿病小鼠的血糖的作用[50]。

活性多糖還具有較好的降血脂功能，目前研究發(fā)現(xiàn)黃芪多糖、南瓜多糖、茶多糖、桑葉多糖、黑木耳多糖、滸苔多糖、玉米多糖等均具有降血脂作用?；钚远嗵强赏ㄟ^(guò)增加腸的蠕動(dòng)和促進(jìn)膽固醇向膽酸轉(zhuǎn)化，從而增加膽汁酸的排泄量，抑制膽固醇（cholesterol，TC）的吸收以及TC在體內(nèi)的沉積。Qiong等[51]給高血脂兔子喂養(yǎng)枸杞粗多糖和純化多糖，10 d后，高血脂兔子血漿中TC和甘油三酯（triglyceride，TG）濃度降低，同時(shí)高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）的濃度顯著升高，這說(shuō)明枸杞多糖具有降血脂作用。馬齒莧粗多糖可顯著降低糖尿病小鼠的空腹血糖濃度、血清TC和TG的濃度，并可顯著提高高密度脂蛋白和血漿胰島素水平，說(shuō)明其具有降糖降脂作用[52]。

2.3.2 抗病毒、抗炎作用

活性多糖對(duì)艾滋病病毒、皰疹病毒及流感病毒等具有良好的抑制作用，具有抗病毒活性的多糖多為硫酸多糖。經(jīng)硫酸化修飾后的淫羊藿多糖可顯著提高雞胚成纖維細(xì)胞抵抗雞傳染性法氏囊病毒感染的能力，且抗病毒能力與其硫酸基取代度和多糖含量有一定相關(guān)性[53]?；钚远嗵强赏ㄟ^(guò)抑制病毒的吸附、干擾病毒復(fù)制和提高機(jī)體免疫來(lái)發(fā)揮抗病毒作用。硫酸化藻酸鹽多糖通過(guò)與病毒囊膜上識(shí)別宿主細(xì)胞表面受體的糖蛋白結(jié)合來(lái)干擾感染過(guò)程，從而達(dá)到抑制單純皰疹病毒 1 型（HSV-1）病毒的作用[54]。Dong 等[55]發(fā)現(xiàn)落葵多糖組分具有較好的抗II型單純皰疹病毒的作用，它可干擾病毒侵入宿主細(xì)胞，刺激宿主產(chǎn)生中和抗體，同時(shí)提高黏膜免疫球蛋白（IgA）的分泌水平。

Kang等[56]采用LPS刺激RAW264.7的炎癥模型，考察穴狀昆布純化多糖組分的抗炎活性，發(fā)現(xiàn)其可顯著抑制RAW264.7細(xì)胞分泌NO和前列腺素（prostaglandin，PG），下調(diào)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和環(huán)氧合酶的蛋白表達(dá)。Hong等[57]從梨形棱螺的足肌中分離得到兩種水溶性多糖BPS-1和BPS-2，發(fā)現(xiàn)二者對(duì)二甲苯誘導(dǎo)的鼠耳腫脹均有抑制作用，當(dāng)濃度為1 mg/mL時(shí)二者的抑制率分別為57.56%和56.26%。

2.3.3 抗氧化及抗衰老作用

在正常情況下，人體內(nèi)自由基的產(chǎn)生和清除處于動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)人體各器官發(fā)生衰老時(shí)，機(jī)體內(nèi)的自由基動(dòng)態(tài)平衡被打破，人體內(nèi)的自由基含量升高，多出的自由基不斷對(duì)人體組織進(jìn)行攻擊，致使功能衰竭，從而呈現(xiàn)衰老的癥狀。研究發(fā)現(xiàn)，活性多糖具有清除自由基、抑制脂質(zhì)過(guò)氧化和提高抗氧化酶活性的功能，能夠有效的延緩衰老。

Wang等[58]研究了液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)的冬蟲夏草菌絲體多糖在體內(nèi)外的抗氧化活性，體內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，冬蟲夏草菌絲體多糖使小鼠血液中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）和 SOD 的活性增加，丙二醛含量（mada content，MDA）下降；而在體外，冬蟲夏草菌絲體多糖能較好的抑制超氧陰離子自由基和羥自由基。Chen等[59]利用卵巢小鼠模型研究靈芝多糖對(duì)其血清抗氧化酶活性的影響發(fā)現(xiàn)，靈芝多糖處理組小鼠的血清抗氧化酶活性顯著提高，同時(shí)MDA顯著降低。猴頭菌多糖可顯著提高皮膚組織中抗氧化酶（SOD、CAT和GSH-Px）和薄膜型基質(zhì)金屬蛋白酶TMP-1的活性，降低MDA和脂質(zhì)過(guò)氧化水平，提高衰老小鼠皮膚中羥脯氨酸和膠原蛋白水平，可見(jiàn)猴頭菌多糖具有抗氧化和延緩衰老的作用[60]。淡竹葉多糖能顯著增強(qiáng)小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力，具有抗衰老作用，主要通過(guò)增強(qiáng)小鼠血清、肝和腦組織中的SOD、GSHPx活力、減少M(fèi)DA含量，抑制小鼠脾臟及胸腺萎縮和腦神經(jīng)元的死亡來(lái)實(shí)現(xiàn)[61]。

此外，活性多糖還具有抗輻射[62]、抗凝血[63]、抗血栓[64]、抗突變[65]等作用。

3 活性多糖的構(gòu)效關(guān)系

活性多糖化學(xué)結(jié)構(gòu)是其生物活性的基礎(chǔ)。多糖的構(gòu)效關(guān)系指多糖的一級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)與其生物活性的關(guān)系。由于多糖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，到目前為止，多糖構(gòu)效關(guān)系的研究并不完善。

3.1 一級(jí)結(jié)構(gòu)與生物活性的關(guān)系

多糖的一級(jí)結(jié)構(gòu)包括單糖的組成、糖苷鍵的類型、連接順序、異頭碳構(gòu)型、分子量、分支的位置與長(zhǎng)短、取代度等，這些因素對(duì)多糖的生物活性均有一定的影響。研究表明，具有突出生物活性的葡聚糖多以（1→3）糖苷鍵連接。一般以β-（1→6）連接為主的D-葡聚糖活性較低，以β-（1→3）-D-葡聚糖為主鏈或β-（1→3）-D-葡聚糖占優(yōu)勢(shì)的多糖就有較強(qiáng)的生物活性，但支鏈上必須有β-（1→6）鍵[66]。具有抗腫瘤活性的甘露多糖為（1→6）鍵型，活性半乳糖則以（1→3）糖苷鍵連接。異頭碳構(gòu)型與多糖生物活性的關(guān)系目前沒(méi)有明確的結(jié)論，一般認(rèn)為β構(gòu)型的多糖活性較高。香菇多糖、裂褶多糖、灰樹花多糖等已應(yīng)用于臨床的抗腫瘤多糖藥物均是以β-（1→3）糖苷鍵為主的葡聚糖真菌多糖[67]。

分支度（degree of branch，DB）指多糖每個(gè)重復(fù)單元所具有的分支數(shù)目。DB過(guò)大或過(guò)小都無(wú)法使多糖達(dá)到理想的生物活性。研究發(fā)現(xiàn)，以葡萄糖為分支的各種分子量的葡聚糖DB在0.20～0.33內(nèi)抗腫瘤作用最強(qiáng)。支鏈對(duì)多糖生物活性的影響不僅與分支度有關(guān)，與支鏈的長(zhǎng)短也有關(guān)系，主要是由于支鏈的存在能夠調(diào)節(jié)糖鏈的空間結(jié)構(gòu)。茯苓多糖由于支鏈過(guò)長(zhǎng)而不具有抗腫瘤活性，需經(jīng)過(guò)控制氧化水解程度，降低支鏈長(zhǎng)度，才具有活性[68]。此外，多糖中取代基的種類和有無(wú)取代基對(duì)其生物活性也有較大的影響。取代基可通過(guò)一定的化學(xué)方式進(jìn)行添加或者消除，常用于多糖修飾改造的方法有降解法、硫酸化、乙酰化、磷酸化、烷基化、羧甲基化等。大多數(shù)經(jīng)過(guò)硫酸酯化的多糖具有明顯的抗病毒、抗腫瘤和抗凝血等活性。硫酸根對(duì)多糖抗HIV病毒是必須的，且其抑制HIV的活性大小和分子中硫酸根含量和位置有關(guān)。

一般而言，把較高分子量的多糖降解為較低的分子量，能顯著提高其生物活性。但是并非分子量越低越好，因?yàn)榉肿恿窟^(guò)低，無(wú)法形成多糖產(chǎn)生活性的聚合結(jié)構(gòu)。不同多糖產(chǎn)生生物活性的最佳分子量的范圍不同。研究發(fā)現(xiàn)巖藻多糖的抗衰老作用與組分具有適當(dāng)?shù)姆肿恿?、較高的硫酸基含量以及含有鼠李糖、木糖和半乳糖有關(guān)[69]。

3.2 高級(jí)結(jié)構(gòu)與生物活性的關(guān)系

一般認(rèn)為，高級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)多糖生物活性的影響較初級(jí)結(jié)構(gòu)大，但是多糖的高級(jí)結(jié)構(gòu)與生物活性之間的關(guān)系還未十分清楚?；钚远嗵堑母呒?jí)結(jié)構(gòu)有A、B、C、D型4種：A型為可拉伸帶狀，B型為屈曲狀螺旋，C型為皺紋型帶狀，D型為曲狀線圖。具有B型結(jié)構(gòu)的多糖有增強(qiáng)免疫功能，A型活性小，C型和D型一般不具有活性[70]。有研究表明，多糖的空間立體構(gòu)型對(duì)其生物活性影響顯著，具有三股螺旋結(jié)構(gòu)的葡聚糖大多具有免疫活性，如具有抗腫瘤活性的香菇多糖具有三股螺旋立體結(jié)構(gòu)而具有免疫調(diào)節(jié)作用的裂褶多糖具有由P63的螺旋對(duì)稱形成的類似三螺旋結(jié)構(gòu)。Surenjav等[71]發(fā)現(xiàn)具有三股螺旋結(jié)構(gòu)的香菇多糖L-I1、L-I3對(duì)S180荷瘤小鼠的腫瘤抑制率分別為54.5%、70.0%，用二甲亞砜處理后，其三股螺旋立體結(jié)構(gòu)破壞，腫瘤抑制率降低至16.7%、4.2%。

此外，多糖的溶解度、黏度、旋光度、電荷密度等理化性質(zhì)對(duì)其生物活性也有一定的影響。

4 活性多糖研究展望

近年來(lái)活性多糖的分離純化、結(jié)構(gòu)和生物活性研究取得了一定的進(jìn)展，但多糖的研究還落后于蛋白質(zhì)和核酸，其原因主要在于活性多糖的研究起步較晚，加之其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分離純化過(guò)程中雜質(zhì)難以去除等問(wèn)題，制約著活性多糖的開發(fā)和利用。隨著X光衍射技術(shù)、原子力顯微鏡、核磁共振等技術(shù)的發(fā)展，為活性多糖的研究提供了更大的空間和技術(shù)方法。通過(guò)分子水平、受體水平、基因調(diào)控水平研究其在體內(nèi)的作用機(jī)制以及利用化學(xué)修飾手段增強(qiáng)其活性等都將成為今后的研究重點(diǎn)。

由于活性多糖具有多種生物活性，兼具有效、低毒等優(yōu)勢(shì)，使其在醫(yī)藥和保健食品領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。利用多糖的抗原性可制備相應(yīng)的多糖疫苗，也可制備治療腫瘤、抗病毒、調(diào)節(jié)免疫、延緩衰老等新藥物。同時(shí)，隨著生活水平的不斷提高，人們的健康保健意識(shí)逐漸增強(qiáng)，活性多糖作為保健食品的主要成分也將進(jìn)一步得到合理的利用。

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Research Advance on Biological Activity and Structure-Activity Relationships of Bioactive Polysaccharide

LIU Shu-zhen，ZHOU Wen-guo，YE Wei-jian，CHEN Jiang-ping，WU Chao-hua，CHEN Dong-qing，HUANG Jian-lian*
（Fujian Anjoy Food Co.，LTD.，Xiamen 361022，F(xiàn)ujian，China）

Sources of material of bioactive polysaccharides are widespread.Bioactive polysaccharides have all kinds of biological activities such as immunoregulation，antineoplastic，antiviral，antioxidant，antidiabetics，and its structure is closely connected with biological activities.Now it is one of studying heat in the field of food science and pharmacology，and it is a very important health factor in foods.In order to provide theoretical basis on further development and utilization of bioactive polysaccharide，the main source of bioactive polysaccharide，bioactivity，main mechanism of action，structure-activity relationships and developmental trend were discussed in this paper.

bioactive polysaccharide；biological activity；functional mechanism；structure-activity relationships

2016-11-22

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.18.043

劉淑貞（1990—），女（漢），助理工程師，碩士研究生，研究方向：食品化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)學(xué)。

*通信作者