天然多糖提取、純化及生物活性研究進(jìn)展

王文麗，張金玲，魏亞寧，桑雨梅，薛宏坤

（河北大學(xué)中醫(yī)學(xué)院，河北保定 071000）

植物是一個(gè)巨大而多樣性的草本物種群，具有不同的形態(tài)特征、質(zhì)地和分布。它們的葉、莖、花、果實(shí)和塊根中含有不同的生物活性化合物，包含多糖、多酚、酚酸、各種維生素、膳食纖維和大量礦物質(zhì)等[1]。依據(jù)《世界維管植物》在2020年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，全世界植物已超過37萬種，以被子和雙子葉植物為主。巨大的植物物種為多糖來源提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。此外，真菌一般都是高等真菌的子實(shí)體，味道鮮美，營養(yǎng)豐富，含有豐富的蛋白質(zhì)、多糖、維生素等成分，具有良好的營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，備受人們的喜愛。近年來隨著健康飲食理念的興起，真菌中的一些生物活性成分越來越受到人們的重視。多糖是真菌最主要的活性成分之一。多糖是由10個(gè)以上的單糖分子脫水和縮合形成的，每個(gè)單糖分子通過糖苷鍵連接，并可用通式（C6H10O5）n表示[2]。多糖來源廣泛，幾乎存在于所有植物、真菌、動(dòng)物、微生物和其他生物體中。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和提取分離技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，多糖結(jié)構(gòu)和構(gòu)效關(guān)系逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。此外，多糖的生物活性研究也取得了很大進(jìn)展。天然多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，具有多種生物學(xué)活性，如在抗氧化、抗腫瘤、抗衰老、抗病毒、調(diào)節(jié)免疫、調(diào)節(jié)腸道菌群、降血糖、降血脂和改變食品風(fēng)味等方面具有優(yōu)異的生物活性，同時(shí)多糖還可以降低合成化學(xué)品的毒性、致畸性和潛在致癌性[3-5]。因此，多糖的研究越來越被研究者所重視。

近10年來，研究者報(bào)道了許多類型的天然多糖，同時(shí)越來越多的研究發(fā)現(xiàn)不同來源的天然多糖對人類健康具有特定生物活性。為闡明多糖的構(gòu)效關(guān)系，首先對天然多糖提取和純化進(jìn)行大量研究。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究多糖的生物活性。然而目前關(guān)于天然多糖提取、純化和生物活性全面的綜述報(bào)道有限。鑒于此，本文系統(tǒng)闡述天然多糖不同的提取和純化方法及其生物活性，具體流程如圖1所示。綜述結(jié)果以期為天然多糖進(jìn)一步高效開發(fā)和利用提供重要參考。

圖1 植物多糖提取、分離純化和生物活性示意圖Fig.1 Process for extraction, purification, and bioactivity of polysaccharides from plant

1 多糖提取的研究現(xiàn)狀

提取是分離生物活性多糖的最重要環(huán)節(jié)。目前關(guān)于多糖提取國外文獻(xiàn)較多，提取方法主要包括溶劑提取法（Solvent extraction，SE）、超聲輔助提取法（Ultrasound assisted extraction，UAE）、微波輔助提取法（Microwave assisted extraction，MAE）、酶輔助提取法（Enzyme assisted extraction，EAE）、雙水相提取法（Aqueous two-phase extraction，ATPE）和超聲輔助雙水相提取法（Ultrasonic assisted aqueous twophase extraction，UAATPE）等[6]，上述提取方法的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

1.1 溶劑提取法（SE）

SE是多糖提取中最常用的方式之一，該方法需要較長的提取時(shí)間、較高的提取溫度和液料比，并通過多次提取達(dá)到更高的多糖回收率。此外，該方式同時(shí)具有操作簡單、不需特殊設(shè)備和易于控制等優(yōu)點(diǎn)。因此，SE已被成功用于榛蘑[7]、靈芝[8]、石榴[9]和紅棗[10]等多糖的提取[11]。此外，該技術(shù)還用于不常見野生水果（印度苦瓜、山竹和西番蓮）多糖的提取[12-14]。大量研究表明采用SE分離的植物多糖為細(xì)胞外多糖，其原因是在SE過程中，通過加熱的方式使提取液溫度升高，該過程不能破壞植物細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，使得細(xì)胞內(nèi)的多糖無法溶出，故該方式獲得的植物多糖為胞外多糖[15-16]。通過該方式獲得的多糖提取液常與乙醇沉淀結(jié)合，然后通過透析和冷凍干燥獲得粗多糖，進(jìn)一步通過不同純化方式獲得均一組分的多糖，最后探究均一多糖的生理活性。

1.2 超聲輔助提取法（UAE）

UAE是具有發(fā)展?jié)摿Φ亩嗵翘崛〖夹g(shù)之一，其原理是利用超聲產(chǎn)生高速和強(qiáng)烈的空化效應(yīng)促使植物細(xì)胞壁和細(xì)胞膜破裂，加快細(xì)胞內(nèi)多糖的溶出，從而達(dá)到強(qiáng)化提取多糖的目的[17]。該技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。在UAE植物多糖的研究中，當(dāng)超聲頻率高于100 kHz，高頻的超聲波會(huì)破壞糖苷鍵，導(dǎo)致多糖發(fā)生降解；相反，當(dāng)超聲頻率低于20 kHz，超聲產(chǎn)生的空化效應(yīng)無法破裂植物細(xì)胞壁，達(dá)不到強(qiáng)化提取多糖的目的[18]。因此，在多糖超聲提取過程中，超聲頻率通常選擇在20～100 kHz范圍內(nèi)。目前，該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于多糖的提取。曹丹等[19]采用UAE灰樹花多糖，通過均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化得到灰樹花多糖提取工藝參數(shù)為：超聲功率500 W、提取時(shí)間64 min、提取溫度43 ℃和液料比1:31 g/mL，該條件下，灰樹花多糖提取率為23.06%。楊燕敏等[20]利用UAE紅棗多糖，依據(jù)響應(yīng)面法（Response surface methodology，RSM）優(yōu)化其提取工藝參數(shù)，所得的最優(yōu)工藝參數(shù)：超聲功率、超聲溫度、料液比和超聲時(shí)間分別為200 W、48 ℃、1: 16 g/mL和24 min，所得多糖得率為3.11%±0.45%。Song等[21]利用UAE代替熱水提取法提取枸杞多糖，通過RSM優(yōu)化得到最佳工藝參數(shù)組合為：提取時(shí)間80 min、提取溫度73 ℃、料液比1:38 g/mL和超聲功率185 W，在此條件下，枸杞多糖得率為12.54%±0.12%，經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)該方式所得多糖得率明顯高于熱水提取法。Luo等[22]以紅曲米為原料，采用UAE其中的水溶性非淀粉多糖，經(jīng)優(yōu)化得到最佳工藝參數(shù)：水料比、提取溫度、提取時(shí)間和超聲功率分別為40:1 mL/g、62 ℃、75 min和200 W，多糖得率為3.37%±0.78%。通過分析國內(nèi)外UAE多糖文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的SE相比，超聲在一定程度上具有強(qiáng)化提取天然多糖的效果，但在UAE過程中，超聲產(chǎn)生的空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)可能會(huì)破壞多糖結(jié)構(gòu)。因此，為發(fā)揮超聲提取的優(yōu)勢，必須要嚴(yán)格控制超聲條件。

表1 多糖提取方法的優(yōu)缺點(diǎn)Table 1 Advantages and disadvantages of polysaccharides extraction methods

1.3 微波輔助提取法（MAE）

MAE是多糖提取的新興技術(shù)，其原理是利用頻率在300 MHz～300 GHz的電磁波對物料進(jìn)行選擇性加熱。微波輻照導(dǎo)致細(xì)胞膜和細(xì)胞壁被破壞，并增強(qiáng)分子的極化[23]。與傳統(tǒng)方法相比，MAE具有萃取效率高、溶劑消耗量低、產(chǎn)率高和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)[24]。陳曉輝等[25]利用MAE火麻仁多糖，得到最佳提取條件：微波功率、提取時(shí)間和料液比分別為250 W、6 min和1:60 g/mL，該條件下，多糖提取率取得最大值11.11%。Al-Dhabi等[26]以扎恩門廢果種子為原料，采用MAE其中多糖，經(jīng)RSM優(yōu)化獲得最佳提取工藝參數(shù)：料液比1:15 g/mL、微波功率515 W、pH3.2。在該條件下，多糖得率為4.71%±0.02%。Chen等[27]通過MAE紫菜中的多糖，得到最優(yōu)工藝參數(shù)組合為：水料比28.98:1 mL/g，微波功率77.84 W和提取時(shí)間14.14 min。Xu等[28]采用MAE五味子多糖，通過RSM優(yōu)化獲得最佳提取工藝參數(shù)組合為：料液比1:0.03 g/mL、微波功率700 W和萃取時(shí)間20 min，多糖得率為15.75%。通過分析以上文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，微波輻射可破壞細(xì)胞壁，降低多糖的傳質(zhì)阻力，進(jìn)而提高多糖得率。但微波選擇性加熱會(huì)導(dǎo)致提取液產(chǎn)生局部高溫，使得多糖結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，降低多糖得率。微波產(chǎn)生局部高溫導(dǎo)致多糖結(jié)構(gòu)發(fā)生改變這一共性問題，制約微波在多糖提取領(lǐng)域的應(yīng)用。

1.4 酶輔助提取法（EAE）

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，EAE是一種快速、綠色和具有發(fā)展?jié)摿Φ亩嗵翘崛》椒ǎ摲椒ǖ膬?yōu)缺點(diǎn)如表1所示。利用不同酶（木瓜蛋白酶、果膠酶和纖維素酶等）降解植物細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)多糖由內(nèi)向外的傳質(zhì)阻力降低，擴(kuò)散系數(shù)增加，從而達(dá)到強(qiáng)化提取多糖的目的[29]。因此，該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于不同來源多糖的提取。溫思萌等[30]利用EAE茯苓中多糖，經(jīng)RSM優(yōu)化獲得最佳工藝參數(shù)為：酶解時(shí)間130 min、酶解溫度55 ℃、pH5和酶的添加量為6%。在此條件下，多糖得率可達(dá)8.69%。丁霄霄等[31]以靈芝為原料，采用復(fù)合酶纖維素酶、半纖維素酶、木瓜蛋白酶法從靈芝中提取多糖，最終獲得最佳提取工藝參數(shù)為：復(fù)合酶比例 3.5%:4.0%:3.0%、酶解pH5.7、溫度 50℃和時(shí)間 81 min，多糖得率為 3.73%。Chai等[32]使用酶法提取槲寄生葉多糖，經(jīng)單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)得出最佳工藝參數(shù)為：固液比1:40 g/mL、酶濃度2.5%、酶解時(shí)間40 min、酶解溫度 50 ℃和酶促 pH5，多糖產(chǎn)率為 21.83%±0.45%。通過上述研究可知EAE具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺點(diǎn)，在EAE提取過程中，提取條件難以控制和酶易失活。因此，EAE方式仍需要在未來進(jìn)一步研究。

1.5 雙水相提取法（ATPE）

ATPE是指把兩種聚合物或一種聚合物與一種鹽的水溶液混合在一起，利用其不相溶性形成兩相[33]，其原理如圖2所示。近年來，ATPE由于其產(chǎn)率高、環(huán)境友好、易于放大、成本低以及對分子生物活性的損害小等優(yōu)點(diǎn)，逐漸從生物分子的分離擴(kuò)展到小分子的萃取[34]。雙水相體系（Aqueous two-phase system，ATPS）作為一種新型的萃取溶劑（表2），由于具有雙相萃取能力，可在一步過程中分離純化天然產(chǎn)物中的多種化合物，是一種更綠色、更高效的預(yù)處理溶液。特別是短鏈醇與無機(jī)鹽組成的ATPS，其具有粘度低、易分離、溶劑可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，在中草藥活性成分提取中得到廣泛應(yīng)用[35]。李化等[36]采用ATPE五味子多糖，通過優(yōu)化最終得到最優(yōu)提取工藝參數(shù)為：藥液量、K2HPO4用量、PEG6000用量和離心時(shí)間分別為5 mL、1.0 g、1.8 g和9 min，該條件下所得實(shí)驗(yàn)值與理論預(yù)測值偏差3.94%。祁小妮等[37]選乙醇/（NH4）2SO4ATPS提取紅景天中多糖，獲最佳提取工藝參數(shù)為：料液比1:22.5 g/mL、提取溫度50 ℃和提取時(shí)間37.5 min，在此條件下，紅景天多糖得率為16.64%。黨金寧等[38]采用乙醇/（NH4）2SO4ATPS提取蕨麻多糖，經(jīng)RSM優(yōu)化得出最佳提取條件為：料液比1:35 g/mL、提取溫度55 ℃和提取時(shí)間60 min，該條件下，蕨麻多糖得率為14.46%±0.12%。刑健敏等[39]采用雙水相提取法從蘆薈中提取多糖，選擇聚乙二醇/（NH4）2SO4作為ATPS，通過優(yōu)化得蘆薈多糖得率為75.63%。通過上述研究發(fā)現(xiàn)利用ATPE多糖得率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的SEM，但如何快速尋找最適的雙水相體系仍需進(jìn)一步深入研究。

表2 雙水相體系分類Table 2 Classification of aqueous two-phase system

圖2 雙水相提取法原理裝置圖Fig.2 Schematic device diagram of aqueous two-phase extraction method

1.6 超聲輔助雙水相提取法（UAATPE）

UAATPE是將UAE和ATPE相結(jié)合的一種新型的提取方法，該方法提取效率明顯優(yōu)于單一的UAE和ATPE。UAATPE已被廣泛應(yīng)用于不同植物多糖的提取當(dāng)中。尹明松等[40]采用UAATPE從檳榔中提取多糖，利用RSM優(yōu)化得到最佳工藝參數(shù)為：料液比1:20 g/mL、超聲溫度70 ℃和超聲時(shí)間40 min，多糖得率達(dá)4.52%±0.25%。巫永華等[41]利用UAATPE從牛蒡中提取多糖，選用（NH4）2SO4/聚乙二醇（PEG）6000體系作最適雙水相體系，采用RSM優(yōu)化得到最佳工藝參數(shù)為：料液比0.04:1 g/mL、浸提溫度49 ℃、浸提時(shí)間2.6 h和超聲時(shí)間31 min，該條件下，牛蒡多糖提取率為32.35%±0.85%。Ji等[42]以紅棗為原料，選用（乙醇/（NH4）2SO4）作雙水相體系，采用UAATPE提取其中多糖，經(jīng)優(yōu)化得最佳工藝條件為：提取時(shí)間、提取溫度、物料比和超聲功率分別為38 min、48 ℃、1:30 g/mL和70 W。在該條件下，紅棗多糖得率為8.18%。Zhang等[34]利用UAATPE大衛(wèi)百合多糖，選用乙醇/K2HPO4雙水相體系，經(jīng)優(yōu)化，獲得多糖最佳工藝參數(shù)為：液固比25:1 mL/g、提取時(shí)間 10 min、提取溫度 60 ℃、pH11和超聲功率190 W，多糖得率和純度分別為36.58%和84.71%。綜上研究發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的UAE和ATPE對比，采用UAATPE多糖所得的多糖得率和純度均顯著高于UAE和ATPE。

2 多糖純化的研究現(xiàn)狀

植物多糖分離是萃取過程中最繁瑣的過程，一般而言，粗多糖提取液首先經(jīng)過乙醇沉淀，除去與多糖相連的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸、色素和其他小分子。因此，為獲得均一多糖組分，分離純化必不可少。目前，多糖的分離純化國外文獻(xiàn)較多，純化手段眾多，如大孔樹脂法、陰離子交換色譜法、凝膠色譜法和膜分離法等。以下分別綜述幾種分離純化多糖的方法。

2.1 大孔樹脂純化法

大孔吸附樹脂法是一種常用的有機(jī)化合物的初步純化方法，通過選用合適的吸附、解析條件進(jìn)行初步純化。當(dāng)待分離的樣品進(jìn)入大孔樹脂后，大孔樹脂可吸附其有效成分，除去其雜質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到純化的目的[43]。Hu等[44]利用大孔樹脂法純化美加苔草粗多糖，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)其最佳純化條件為：洗脫體積2.74 BV、流速1.88 BV/h和樣品濃度2.10 mg/mL，純化的綜合評分為63.59%±1.56%。Yang等[45]使用AB-8大孔樹脂從山茶餅提取物中純化茶籽多糖，在最佳的吸附和解吸條件下，茶籽多糖的收率和純度分別為18.7%和89.2%。潘峰等[46]利用S-8樹脂純化山茱萸果實(shí)多糖，獲得最佳純化工藝條件為：樣品濃度4.41 mg/mL、初始pH5、吸附環(huán)境溫度24.3 ℃和流速2.0 BV/h，此時(shí)多糖保留率、色素清除率和蛋白清除率分別為55.05%、49.21%和68.97%。大孔吸附樹脂法可再生重復(fù)利用、吸附效果好、適用范圍廣。但是大孔吸附樹脂品種、規(guī)格繁多，且無法獲得高純度化合物單體。因此，無法大規(guī)模用于工業(yè)化純化活性成分。

2.2 陰離子交換色譜純化法

離子交換色譜法（ion exchange chromatography，IEC）是一種將離子交換原理和液相色譜技術(shù)相結(jié)合的純化方法。孫延芳等[47]利用DEAE-25纖維素和Sephadex G-75凝膠層析柱的方法對芒果粗多糖進(jìn)行分離純化，并利用HPGPC分析其單糖組成。張志宏等[48]利用 Amberlite FPA90Cl陰離子和Amberlite FPC3500H陽離子兩種離子交換色譜法進(jìn)行聯(lián)合純化，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用離子交換纖維素DEAE Cellulose DE-52柱對黃瓜子多糖進(jìn)行分離純化，依次通過上述方法純化后，最終獲得3種多糖。劉鑫等[49]利用DEAE-Sepharose陰離子交換柱層析碧螺春多糖，獲得產(chǎn)物再經(jīng)Sepharose CL-6B凝膠柱層析進(jìn)一步純化，最終獲得中性高純度的多糖。龔雯等[50]利用DEAE-纖維素陰離子交換法對金花茶多糖進(jìn)行分級純化，獲得三個(gè)級分。通過IEC分離純化多糖，多糖的純度得到顯著提升，但分離過程繁瑣，制備量小，不適用大規(guī)模分離純化多糖。

2.3 凝膠色譜純化法

凝膠色譜法（Gel permeation chromatography，GPC）是一種高效、快速、操作簡單、分離效果好的分離方法。肖健等[51]利用DEAE GPC對龍膽多糖粗品進(jìn)行純化，通過純化后最終得到兩種產(chǎn)物 F1和F2，其得率分別為14.1%和63.4%。羅晶潔等[52]利用Sephadex-G50純化桑葉粗多糖，經(jīng)純化后最終得到兩種不同組分分別為MLP1和MLP2，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過高效凝膠色譜純化MLP1和MLP2，最終純化后得到兩種組分的純度分別為94.55%和96.64%。申明月等[53]采用高效凝膠滲透色譜純化茶葉多糖，獲得最佳工藝條件為：上樣量5 mL和超純水洗脫流速2.6 mL/min。Ren等[54]分別采用大孔樹脂法、陰離子交換色譜法和凝膠色譜法純化藜麥多糖，發(fā)現(xiàn)凝膠色譜法純化效果最好，多糖得率為90.12%。通過分析上述文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，GPC可使多糖的純化顯著提高，但該方法操作復(fù)雜、制備量低和微量活性成分易損失。因此，多糖分離純化仍需開發(fā)新技術(shù)用于工業(yè)上大規(guī)模純化天然多糖。

2.4 膜分離法

膜分離法的原理是由于不同的濾膜具有不同的分子量截留孔徑，將待分離樣品在一定的操作壓力下循環(huán)分離，從而達(dá)到分離效果。國內(nèi)外學(xué)者對多糖膜分離法主要聚焦于截流3500、5000和8000 kDa的多糖餾分[4,48]。邢健敏等[39]采用膜分離法截留蘆薈多糖3500 kDa和5000 kDa的多糖餾分，研究發(fā)現(xiàn)3500 kDa餾分含量高于5000 kDa的多糖餾分。Tang等[43]先通過膜分離法截流3500 kDa丹參多糖餾分，然后進(jìn)一步通過大孔吸附樹脂法和陰離子交換色譜純化法純化丹參多糖餾分，最終得到兩種單一組分的多糖，其純度均在95%以上。

單純采用膜分離法無法得到高純度多糖餾分，通常膜分離法與其它分離手段聯(lián)用獲取高純度多糖餾分。目前，由于分離純化手段的限制，很難快速、大量分離制備高純度單一的天然多糖餾分。因此，多糖的分離純化手段仍需進(jìn)一步深入研究。

3 多糖活性的研究現(xiàn)狀

近十年關(guān)于植物多糖活性研究較多，主要集中在抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、降血糖、調(diào)節(jié)腸道菌群和調(diào)節(jié)免疫六個(gè)方面，不同來源的植物多糖的具體生物活性如圖3所示。在此基礎(chǔ)上，本文統(tǒng)計(jì)萬方和Science Direct兩個(gè)數(shù)據(jù)庫從2012～2021年期間多糖活性的國內(nèi)外科學(xué)論文發(fā)表數(shù)量，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖4所示。由圖4可獲得以下三點(diǎn)信息：a.關(guān)于多糖抗氧化和抗衰老方面的科學(xué)論文發(fā)表數(shù)量，國內(nèi)多于國外。但國外針對多糖活性研究報(bào)道主要聚焦于抗腫瘤、降血糖和調(diào)節(jié)免疫三個(gè)方面，而國內(nèi)研究較少；b.國內(nèi)外關(guān)于多糖調(diào)節(jié)腸道菌群的研究報(bào)道均較少；c.隨年份增加多糖生物活性的研究報(bào)道呈現(xiàn)上升趨勢，科學(xué)論文發(fā)表數(shù)量逐年增長。

圖3 不同來源多糖的生物活性Fig.3 Polysaccharides bioactivities from different sources

圖4 所統(tǒng)計(jì)2012年～2021年多糖活性國內(nèi)外論文發(fā)表數(shù)量Fig.4 Statistics of the number of papers published at home and abroad on polysaccharides activity from 2012 to 2021

3.1 抗氧化活性

多糖通過清除過量的活性氧、減少脂質(zhì)過氧化和提高抗氧化酶活性，發(fā)揮抗氧化活性。李德靈等[55]比較連續(xù)動(dòng)態(tài)逆流和熱水提取兩種方法對香菇多糖抗氧化活性的影響。結(jié)果表明當(dāng)香菇多糖質(zhì)量濃度在1.5 mg/mL時(shí)，香菇多糖對O2-、OH和DPPH自由基的抗氧化能力比熱水回流提取法提高38.75%、52.36%和36.82%。許海燕等[56]研究樺菌芝多糖的抗氧化性，發(fā)現(xiàn)其具有較好的抗氧化活性，該活性隨多糖濃度升高而增強(qiáng)。Cao等[57]研究臭椿多糖四個(gè)組分（DAP1、DAP2、DAP3和 DAP4），研究發(fā)現(xiàn)DAP2和 DAP3對 ABTS+、DPPH和 OH自由基具有較強(qiáng)的清除能力。Zhang等[58]研究不同的脫色方法對灰樹花多糖抗氧化作用的影響，發(fā)現(xiàn)過氧化氫脫色可激活灰花樹多糖的抗氧化活性。Chen等[59]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)黃瓜多糖具有很強(qiáng)的清除OH自由基和鐵離子還原的能力，具有較高的抗氧化活性。ROS是一種含氧中間代謝物，包括氧自由基和非自由基。氧自由基包括氧的一電子還原產(chǎn)物超氧陰離子自由基（·O2-）、三電子還原產(chǎn)物羥自由基（·OH）、過氧自由基（ROO·）和一氧化氮（NO·）等，天然多糖的體外抗氧化活性的機(jī)制可能與其ROS捕獲能力有關(guān)。

3.2 抗衰老活性

多糖具有清除自由基、抑制衰老基因表達(dá)和調(diào)控細(xì)胞周期的功能。因此，多糖可以有效地抵抗衰老。劉平平等[60]研究三七發(fā)酵液多糖抗衰老活性，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵三七多糖可顯著降低胞內(nèi)活性氧水平，同時(shí)提高細(xì)胞I型膠原蛋白含量，進(jìn)而發(fā)揮抗衰老作用。張?jiān)娚降萚61]研究南非紫菜多糖對抗衰老活性的影響，研究發(fā)現(xiàn)多糖可顯著提高衰老小鼠SOD、GSHPx的活力和總抗氧化能力。Ding等[62]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)沙棘多糖TLH-3顯著抑制丙二醛的形成，并提高小鼠肝臟和血清中超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的活性。Li等[63]研究雙孢蘑菇水溶性多糖的抗衰老活性，發(fā)現(xiàn)多糖通過增加抗氧化酶、減少脂質(zhì)過氧化、改善器官功能和釋放脂質(zhì)代謝，達(dá)到抗衰老作用。Wang等[64]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)山藥多糖通過修復(fù)器官功能和提高klotho基因在衰老小鼠體內(nèi)的表達(dá)起到抗衰老作用。綜上可知，多糖可以通過提高細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶活性、抑制衰老基因表達(dá)和調(diào)控細(xì)胞周期來發(fā)揮抗衰老作用。

3.3 抗腫瘤活性

多糖通過直接抑制腫瘤和間接抑制腫瘤兩個(gè)方面發(fā)揮抗腫瘤作用。謝飛等[65]研究野生蟬花多糖的抗腫瘤活性及其作用機(jī)制，研究發(fā)現(xiàn)多糖在體內(nèi)外均可顯著抑制腫瘤細(xì)胞生長的作用，并呈劑量效應(yīng)，其作用機(jī)制是抑制Caspase途徑和死亡受體途徑達(dá)到抗腫瘤效果。鐘閏等[66]研究杜氏鹽藻胞外多糖對宮頸癌細(xì)胞的毒性及生長的抑制作用，研究發(fā)現(xiàn)多糖顯著抑制Hela細(xì)胞增殖，并呈劑量效應(yīng)，同時(shí)改變細(xì)胞形態(tài)和降低細(xì)胞活力。Corso等[67]對多糖抗乳腺癌的研究進(jìn)行綜述，研究發(fā)現(xiàn)多糖可以通過抑制細(xì)胞增殖、促進(jìn)血管生成、加速乳腺癌細(xì)胞凋亡和阻斷細(xì)胞周期等途徑發(fā)揮較好的抗腫瘤效果。Deng等[68]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)枸杞多糖抗腫瘤活性與其分子量相關(guān)，中等分子量的枸杞多糖是發(fā)揮抗腫瘤作用的主要活性部位。Feng等[69]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)鳳尾參多糖在體外可抑制S180腫瘤細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，也可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡。通過上述文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)，天然多糖可在一定程度上抑制腫瘤細(xì)胞生長，其作用機(jī)制主要通過抑制腫瘤細(xì)胞凋亡和阻斷細(xì)胞周期，激活線粒體凋亡通路相關(guān)蛋白表達(dá)來發(fā)揮抗腫瘤效果。

3.4 降糖活性

多糖可以通過胰島素的作用或其它途徑來發(fā)揮較好的降糖功效。劉丹奇等[70]研究紅茶、枸杞和桑葉三種多糖的降糖活性，研究發(fā)現(xiàn)紅茶多糖降糖效果明顯優(yōu)于枸杞多糖和桑葉多糖，同時(shí)三種多糖均對肝臟無毒性。吳亞楠等[71]對蒲公英粗多糖降糖進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其主要通過促進(jìn)葡萄糖的消耗、肝糖原的增加和保護(hù)損傷的胰島細(xì)胞發(fā)揮降糖作用。Li等[72]評價(jià)不同濃度和不同分子量的山藥多糖的降血糖作用，研究發(fā)現(xiàn)分子量越低和濃度越大，降糖活性越好。Liu等[73]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)黨參中性多糖在體內(nèi)可緩解Ⅱ型糖尿病小鼠的的氧化應(yīng)激，并改善其脂質(zhì)代謝能力，達(dá)到較好的降糖效果。Wu等[74]評價(jià)不同提取方式下獲得的南瓜多糖降糖效果，研究發(fā)現(xiàn)水提下獲得的南瓜粗多糖對Ⅱ型糖尿病小鼠有極強(qiáng)的降糖效果。上述文獻(xiàn)已經(jīng)證實(shí)多糖通過抑制細(xì)胞氧化應(yīng)激的發(fā)生，增加糖代謝途徑和阻止血糖來源來發(fā)揮降糖活性。天然多糖為降糖藥物開發(fā)提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.5 調(diào)節(jié)腸道菌群

多糖可通過調(diào)節(jié)腸道菌群、保護(hù)腸黏膜和增加短鏈脂肪酸的含量，從而發(fā)揮益生元的作用。多糖調(diào)節(jié)腸道菌群機(jī)制圖如圖5所示。隨著人們對健康生活的追求，越來越多的研究者探究多糖如何通過調(diào)節(jié)腸道菌群來發(fā)揮較強(qiáng)的生物學(xué)活性。張廷婷等[75]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)黑木耳通過調(diào)節(jié)腸道菌群達(dá)到降脂的作用，具體機(jī)制是通過增加盲腸內(nèi)短鏈脂肪酸的含量，促進(jìn)血脂代謝。楊明琛等[76]研究黃精多糖對Ⅱ型糖尿病小鼠的作用，發(fā)現(xiàn)其可顯著提高腸道菌群的豐富度和多樣性，也可改變菌群物種組成結(jié)構(gòu)。李珊等[77]研究非淀粉多糖調(diào)節(jié)腸道菌群治療代謝性疾病，發(fā)現(xiàn)其被腸道內(nèi)的微生物菌群發(fā)酵，選擇性地刺激腸道內(nèi)微生物的增殖和活性，改善腸道菌群的環(huán)境，從而治療或預(yù)防代謝性疾病。Fu等[78]研究黨參多糖調(diào)節(jié)免疫抑制小鼠的腸道微生物群，發(fā)現(xiàn)其在膜免疫損傷和抑制病原菌定植方面具有重要作用。Wang等[79]研究枸杞多糖對免疫抑制小鼠腸道微生物群的影響，發(fā)現(xiàn)其在腸道中幾乎不被吸收，即枸杞多糖可能與腸道微生物相互作用。Ge等[80]對飲食多糖調(diào)節(jié)腸道菌群進(jìn)行概述，發(fā)現(xiàn)其可影響腸道微生物數(shù)量，進(jìn)而幫助管理結(jié)腸和宿主健康。通過分析上述文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，天然多糖可通過增加盲腸內(nèi)短鏈脂肪酸的含量、強(qiáng)化血脂代謝、抑制病原菌生產(chǎn)和提高腸道菌群的豐富度和多樣性來發(fā)揮益生元的作用，促進(jìn)人體健康。

圖5 多糖調(diào)節(jié)腸道菌群機(jī)制示意圖Fig.5 Schematic diagram of the mechanism of polysaccharide regulating intestinal bacteria

3.6 調(diào)節(jié)免疫活性

多糖免疫調(diào)節(jié)作用具有多途徑、多環(huán)節(jié)、多靶點(diǎn)的特點(diǎn)。多糖在調(diào)節(jié)免疫方面發(fā)揮了重要作用，具體作用機(jī)制如圖6所示。吳磊等[81]研究白蓮蓮子皮多糖調(diào)節(jié)免疫的活性，發(fā)現(xiàn)其通過刺激巨噬細(xì)胞釋放NO 和細(xì)胞因子（TNF-α、IL-6、IL-1β）來增強(qiáng)免疫調(diào)節(jié)活性。郝敏等[82]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)黑木耳胞外多糖具有促進(jìn)腸道內(nèi)有益菌群增殖，增加短鏈脂肪酸含量及上調(diào)血清抗炎因子水平的作用。諶淑平等[83]探究五種食用菌多糖復(fù)配物的免疫調(diào)節(jié)活性，發(fā)現(xiàn)不同食用菌多糖的復(fù)配物均可調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞RAW264.7的免疫活性。Wang等[84]研究臍帶苔蘚多糖對小鼠巨噬細(xì)胞RAW264.7的免疫作用，發(fā)現(xiàn)其可明顯促進(jìn)巨噬細(xì)胞的增殖和吞噬活性。Fan等[85]研究黃芪、白術(shù)和芝麻三種多糖在體外對雞巨噬細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)活性，發(fā)現(xiàn)白術(shù)多糖與芝麻多糖相比，芝麻多糖對雞巨噬細(xì)胞的免疫作用更強(qiáng)。綜上分析發(fā)現(xiàn)多糖主要通過增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的增殖和吞噬活性來發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)活性。

圖6 真菌多糖調(diào)節(jié)免疫機(jī)制示意圖Fig.6 Schematic diagram of immune mechanism regulated by fungal polysaccharides

4 結(jié)論與展望

本文綜述不同植物來源多糖的提取和純化方法及其生物活性，多糖活性主要綜述了抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、降血糖、調(diào)節(jié)腸道菌群和調(diào)節(jié)免疫六個(gè)方面，充分展示了多糖可作為功能性因子，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、保健品、化妝品和食品等領(lǐng)域。對植物多糖提取現(xiàn)狀進(jìn)一步分析及發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的多糖提取方式均存在一定不足，雖然UAE、MAE、EAE、ATPE和UAATPE在一定程度上提高了多糖提取效率和得率，但利用上述方法從植物中大規(guī)模提取多糖仍然存在一定局限。因此，仍需進(jìn)一步開發(fā)更高效的提取方式用于工業(yè)化提取多糖，粗多糖中的雜質(zhì)在一定程度上會(huì)影響其生物活性。目前多糖純化主要聚焦在柱色譜和凝膠色譜，存在分離步驟繁瑣和制備量小等缺點(diǎn)。因此，需要開發(fā)一種新型、快速、環(huán)保的分離純化方法來除去粗多糖中的雜質(zhì)。關(guān)于植物多糖的理化特性、結(jié)構(gòu)與生物活性關(guān)系及其作用的分子機(jī)制仍需進(jìn)一步深入研究?？傊?，本研究綜述表明生物活性植物多糖在未來的食品和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用中具有潛在的作用，同時(shí)為多糖深加工和產(chǎn)品開發(fā)提供更多的科學(xué)和理論依據(jù)。