植物多糖脫色脫蛋白工藝及藥理作用研究進(jìn)展*

文淅菊，沈承菁，孔圓圓，陳錦濤，宋夢(mèng)婷，趙惠茹

(西安醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，陜西 西安 710021)

多糖(Polysaccharides，PS)是由多于10個(gè)的單糖經(jīng)苷鍵連接而形成的聚合物，也被稱為多聚糖，是一類具有較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的天然生物大分子，具有眾多生物學(xué)活性且極具潛在應(yīng)用價(jià)值。大量研究已初步證實(shí)了植物多糖的抗免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗氧化、降血脂血糖等藥理活性[1-5]。結(jié)構(gòu)復(fù)雜且種類多樣的多糖，往往與脂質(zhì)和蛋白質(zhì)相結(jié)合，形成復(fù)合物，這給提取和分析帶來(lái)很多困難，而提取分離和純化等技術(shù)對(duì)其后續(xù)的深入研究又至關(guān)重要，作者對(duì)近年來(lái)植物多糖的提取分離方法、脫色脫蛋白的純化工藝、常見(jiàn)的藥理活性及其未來(lái)的深度開(kāi)發(fā)等方面的研究與應(yīng)用進(jìn)展作了簡(jiǎn)要綜述，旨在為該領(lǐng)域的生產(chǎn)和科研工作者對(duì)植物多糖的深入研究提供理論參考。

1 植物多糖的提取

隨著人們對(duì)多糖研究的日益深入，其活性研究成為了熱點(diǎn)。多糖的提取是后續(xù)研究其活性的基礎(chǔ)。目前，酶解法[6]、酸提法[7]、水提法[7]、堿提法[7-8]、微波提取法[9]、超聲波提取法[10-11]、超臨界流體萃取法[12]是較常見(jiàn)的提取方法。酶解法環(huán)保高效、條件溫和，但需注意酶活性的問(wèn)題；酸堿法存在特殊性，需精確控制pH值以免破壞多糖結(jié)構(gòu)；水提法簡(jiǎn)單費(fèi)時(shí)且提取率低；相較水提法，微波超聲法提取率高且時(shí)間短，但成本高；超臨界流體萃取法具有高效、低溫不易破壞多糖結(jié)構(gòu)且無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),但設(shè)備造價(jià)高。目前多種方法聯(lián)用已成為一種趨勢(shì)，如微波超聲聯(lián)合提取法[13]，基于超聲提取法，既提高了提取率，又縮短了時(shí)間。未來(lái)多糖的提取方法將朝著效率高、提取率高、成本低、易操作、節(jié)能環(huán)保、多元化的方向發(fā)展。

2 植物多糖的脫色

植物多糖脫色的方法可根據(jù)所用原理的不同大致分為吸附脫色、氧化脫色、靜電吸附脫色和新型脫色4類。

2.1 吸附脫色

2.1.1 活性炭脫色

王輝等[14]以柿子粉多糖脫色率為指標(biāo)考察了活性炭用量，脫色時(shí)間，溫度及次數(shù)，得出了最佳優(yōu)化條件且多糖保留率和脫色率均良好。該法簡(jiǎn)單可行，可為多糖的純化提供思路。張達(dá)成等[15]通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)確定了銀耳多糖活性炭脫色的最佳條件，以83.1%高多糖保留率和87.6%的高脫色率證實(shí)了脫色優(yōu)勢(shì)，這表明多糖的活性炭脫色工藝是切實(shí)可行的。

2.1.2 大孔樹(shù)脂吸附法

鈕婧杰等[16]考察了大孔吸附樹(shù)脂對(duì)多糖的脫色效果，發(fā)現(xiàn)NKA-9大孔吸附樹(shù)脂脫色效果最優(yōu)，草莓多糖脫色率高達(dá)91.24%，該極性樹(shù)脂在化學(xué)提取分離中應(yīng)用面廣，可處理多種來(lái)源的色素。陳卓爾等[17]采用響應(yīng)面法優(yōu)化大孔樹(shù)脂對(duì)維藥恰麻古粗多糖的脫色工藝，其多糖脫色率為63.74%。該法操作簡(jiǎn)單，重復(fù)性好且工藝穩(wěn)定。

2.2 氧化脫色

田淑雨等[18]在用過(guò)氧化氫對(duì)靈芝多糖進(jìn)行脫色時(shí),確立了H2O2質(zhì)量濃度為8%，pH=8，50 ℃下浸提2 h的最優(yōu)脫色條件，脫色率達(dá)84.11%。該法過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)多糖污染小且無(wú)毒無(wú)害。采用H2O2法對(duì)銀杏果外種皮多糖進(jìn)行脫色時(shí)，趙浩晨等[19]的研究顯示該法脫色效果顯著且多糖破壞少，保留率高。氧化脫色將會(huì)是未來(lái)多糖純化工藝值得挖掘的新領(lǐng)域。

2.3 靜電吸附脫色

2.3.1 聚酰胺吸附柱層析法

李欣欣[20]等對(duì)樺褐孔菌多糖進(jìn)行脫色處理，75.8%的脫色率和90.3%的保留率表明聚酰胺柱層析法脫色效果良好。宮江寧等[21]運(yùn)用聚酰胺法優(yōu)化龍膽多糖的脫色工藝時(shí)，脫色率可達(dá)80.6%。這是一種環(huán)保便捷，可循環(huán)使用的脫色方法，但不足之處在于僅適于含酚羥基的化合物，故該法應(yīng)用受限。

2.3.2 反膠束法

據(jù)宋逍[22]對(duì)穿山龍多糖的研究結(jié)果可見(jiàn)，反膠束法脫色效果好，脫色率達(dá)80.25%，多糖保留率為72.23%。但所用試劑有害,成本高，故適用面窄。高晶晶[23]在款冬花多糖脫色研究中選用的反膠束法，其脫色率并不突出，但不影響多糖的性質(zhì)和活性，對(duì)于不穩(wěn)定多糖的脫色，該法認(rèn)可度較高。

2.3.3 殼聚糖絮凝法

移民扶持資金的專項(xiàng)專用，是保證資金利用效率的基礎(chǔ)條件。一方面，相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)要綜合考量移民工作實(shí)際，為移民管理機(jī)構(gòu)有效地解決人員編制和工作經(jīng)費(fèi)不足的問(wèn)題，保證移民機(jī)構(gòu)工作的順利開(kāi)展，有效規(guī)避移民扶持資金使用中可能出現(xiàn)的擠占和挪用問(wèn)題。同時(shí)，基于移民機(jī)構(gòu)與縣級(jí)財(cái)政部門溝通效率的重要作用，應(yīng)建立起科學(xué)高效的信息交流機(jī)制，保證移民機(jī)構(gòu)能夠?qū)①Y金報(bào)賬資料及時(shí)有效地上報(bào)到縣級(jí)財(cái)政部門。另外，為保證移民扶持資金的?？顚Ｓ?，還要在資金管理中實(shí)施轉(zhuǎn)賬管理制度，保證資金管理的安全性與專屬性。

殼聚糖是一種陽(yáng)離子聚酰胺，通過(guò)中和電荷和吸附架橋的兩重絮凝脫色。在許昕等[24]對(duì)牛蒡多糖的研究中該法脫色效果好，其多糖脫色率為79.43%。尤婷婷等[25]利用殼聚糖對(duì)蹄葉橐吾葉多糖進(jìn)行脫色時(shí)，脫色率可達(dá)到81.74%，殼聚糖來(lái)源廣且對(duì)多糖破壞小，污染低，對(duì)蛋白質(zhì)有絮凝效果，是一種可廣泛應(yīng)用的脫色方法。

2.4 新型脫色

氨基石墨烯法是近年興起的一種脫色方法，其原理是氨基化的石墨烯含有豐富的sp2雜化碳的構(gòu)成域，可在短時(shí)間內(nèi)對(duì)多糖中的色素等物質(zhì)產(chǎn)生很高的吸附作用。石碩等[26]對(duì)枸杞多糖脫色研究發(fā)現(xiàn)，此法不僅脫色率高，還在短時(shí)間內(nèi)有很好的吸附效果,脫色率和多糖保留率分別高達(dá)98.72%和95.62%，對(duì)多糖損失率小且可重復(fù)使用，是一種通用、可持續(xù)且損耗較小的脫色方法。

3 植物多糖的脫蛋白

近年來(lái)，純化植物多糖主要借助三氯乙酸(TCA)法、Sevage法、酶解法、聚酰胺法、鹽析法等經(jīng)典方法，酶-Sevage法、TCA-正丁醇法、酶-TCA法等聯(lián)用方法，以及雙醛纖維素(DAC)法、磁性殼聚糖微球(MCM)法、雙功能單寧酸-FeⅢ絡(luò)合物法、低共溶劑-K2HPO4雙水相體系法等發(fā)展中的新型方法。下面就以上三類脫蛋白方法的各自特點(diǎn)及其在植物多糖脫蛋白中的應(yīng)用效果進(jìn)行比較分析，具體見(jiàn)表1。

表1 植物多糖不同脫蛋白方法的分析比較

續(xù)表

通過(guò)比較上述各種脫蛋白方法，雖脫蛋白效率都較高，但又各有優(yōu)劣。經(jīng)典的植物多糖除蛋白法雖有較多缺陷,但操作簡(jiǎn)單可行,認(rèn)可度高，故存在極大的改進(jìn)空間。近年來(lái)愈受青睞的聯(lián)用方法和不斷涌現(xiàn)的新型脫蛋白方法的脫蛋白率和多糖保留率均較高,具有普適高效，便捷環(huán)保的特點(diǎn)。研究顯示不同的多糖最適脫蛋白方法考察常因其來(lái)源及物化性質(zhì)差異而有所不同。實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)針對(duì)不同種類多糖樣品在選擇某一具體的脫蛋白工藝時(shí)應(yīng)充分考慮預(yù)期的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮徒Y(jié)果，據(jù)所需的產(chǎn)品純度或得率進(jìn)行合理選擇。

4 植物多糖的藥理作用

5 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，植物多糖生物活性研究方面不斷涌現(xiàn)出的新成果日益受到重視，這預(yù)示著其在食品、醫(yī)藥、工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用將迎來(lái)紅利時(shí)代。因此，加深對(duì)植物多糖的構(gòu)效關(guān)系、結(jié)構(gòu)修飾及藥理機(jī)制探討，并側(cè)重衍生多糖及技術(shù)理論產(chǎn)品化，這對(duì)拓寬植物多糖未來(lái)的應(yīng)用領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)意義。

分別考察多糖提取率、脫色脫蛋白率及多糖保留率來(lái)比較不同的提取、脫色脫蛋白方法時(shí)發(fā)現(xiàn)，多法聯(lián)用和新型方法在多糖提取純化方面均有明顯優(yōu)勢(shì)，可見(jiàn)優(yōu)化對(duì)現(xiàn)有各類提取分離方法之間的聯(lián)用并不斷探索新型高效的提取純化方法對(duì)改善多糖分離純化體系潛力巨大。雖然對(duì)其提取、分離純化已取得了一定的研究成果，但是仍未形成一套系統(tǒng)而完備、快速又高效，綠色且節(jié)能，低成本，高活性，高純度，高提取率的提取純化體系，這仍是今后需要努力探索的方向。