[科普中国]-活性多糖

活性多糖的作用促进免疫功能

多糖最为突出而普遍的功能就是其对机体免疫功能的加强。多糖主要通过以下一条或几条途径而发挥促进免疫功能:

( 1) 提高巨噬细胞的吞噬能力, 诱导白细胞介素1( IL-1) 和肿瘤坏死因子( TNF) 的生成, 具有这种免疫促进功能的多糖有香菇多糖、黑柄炭角多糖、裂裥菌多糖、细菌脂多糖、牛膝多糖、商陆多糖、树舌多糖、海藻多糖等;

( 2) 促进T细胞增殖, 诱导其分泌白细胞介素2( IL-2) ,具有这类免疫促进功能的多糖有中华猕猴桃多糖、猪苓多糖、人参多糖、刺五加多糖、枸杞子多糖、芸芝多糖肽、香菇多糖、灵芝多糖、银耳多糖、商陆多糖I、黄芪多糖等;

( 3) 促进淋巴因子激活的杀伤细胞( LAK) 活性, 这类多糖有枸杞子多糖、黄芪多糖、刺五加多糖、鼠伤寒菌内毒素多糖等;

( 4) 提高B 细胞活性,增加多种抗体的分泌, 加强机体的体液免疫功能, 这类多糖有银耳多糖、香菇多糖、褐藻多糖、苜蓿多糖等; ( 5) 通过不同途径激活补体系统, 有些多糖是通过替代通路激活补体的, 有些则是通过经典途径, 这类多糖有酵母多糖、裂裥菌多糖、当归多糖、茯苓多糖、酸枣仁多糖、车前子多糖、细菌脂多糖、香菇多糖等。

抗肿瘤功能肿瘤是一类严重威胁人类健康的疾病。现已证明, 许多食物或食物成分都具有抗肿瘤作用, 如豆类食物、十字花科蔬菜、胡萝卜素、番茄红素、姜黄素、多糖等。自从50 年代发现酵母多糖具有抗肿瘤效应以来, 已分离出了许多具有抗肿瘤活性的多糖, 其研究成果令人振奋。就多糖的抗肿瘤作用而言, 可将抗肿瘤多糖分为2 大类 :一类是具有细胞毒性的多糖直接杀死了肿瘤细胞, 这类多糖有牛膝多糖、茯苓多糖、刺五加多糖、银耳多糖、香菇多糖、芸芝多糖等;第二类抗肿瘤活性多糖是作为生物免疫反应调节剂通过增强机体的免疫功能而间接抑制或杀死肿瘤细胞的, 如能促进LAK、自然杀伤细胞( NK) 活性、诱导巨噬细胞产生肿瘤坏死因子的多糖, 具有抗肿瘤活性的多糖大多是通过这种途径起作用的, 也就是常说的宿主介导抗肿瘤活性。

抗突变、降血脂、抗菌素病毒功能突变是肿瘤发生的前提, 所谓突变是指在一些遗传因素或非遗传因素的作用下, 使人体中调控细胞生长、增殖及分代的正常细胞基因发生突变、激活和过度表达, 从而使正常细胞发生癌变的过程。而某些食物或作物成分就可以减少或减弱这一过程的发生。人类膳食中就有大量的抗突变成分, 如大蒜中的有机硫化物、VE、VA、VC、类黄酮、多糖等。

目前发现具有抗突变活性的多糖有人参多糖、波叶大黄多糖、魔芋多糖、枸杞子多糖、紫芸多糖等。高血脂症是指血液中一种或多种物质成分异常增高的病症, 它能直接导致动脉粥样硬化、冠状动脉粥样硬化等心脏病, 而后者的死亡率较高, 因此积极防治高脂血症具有十分重要的意义。现已发现的具有降血脂活性的多糖有海带多糖、褐藻多糖、甘蔗多糖、硫酸软骨素、灵芝多糖、茶叶多糖、紫菜多糖、魔芋多糖等 。

近年来, 硫酸化多糖作为抗生素, 可以治疗艾滋病引起了人们的广泛重视。早在1965 年, 研究者陆续发现某些天然多糖硫酸酯如卡拉胶、肝素有抑制疱疹病毒复制的作用。目前, 许多经硫酸酯化的多糖, 如香菇多糖、地衣多糖、右旋糖杆、裂褶菌多糖、木聚糖、箬叶多糖的硫酸酯有明显的抑制HIV-1( human immune effciency virus type I) 活性, 其作用机理是干扰HIV- 1 对宿主细胞的粘附作用, 抑制逆转录酶的活性等。抗病毒硫酸酯化多糖的硫酸根取代度在115~210 为最佳, 如果将这些多糖的硫酸根除去,则上述活性随之消失。1

活性多糖的提取多糖的提取是指利用一定的原理和方法将天然产物中的活性多糖溶出或释放至细胞外。目前，国内外提取多糖的方法主要有溶剂提取法、酸、碱提取法、酶解法、超声波提取法、微波提取法和超临界流体萃取法。

溶剂提取法溶剂提取法主要是利用提取溶剂的扩散和渗透作用，将天然产物中活性成分溶出。一般来说，溶剂极性越大，对组织细胞的穿透力越强，提取效果就越理想。

该法无需复杂的仪器设备， 工艺成本相对较低，应用广泛，但需要多次提取以保证提取率，耗时较多。此外，若使用水为提取溶剂，由于水的溶解范围广，在提取活性多糖的同时也浸提出大量的非多糖组分，这也增加了去除多糖中杂质的难度。

酸、碱提取法碱液提取法是利用植物细胞在碱液中会吸水溶胀以致破裂，使细胞中的活性物质释放出来的原理提高提取率。常用的碱液有NaOH、KOH、Na2CO3。但对于在碱性较强时会水解多糖，在实际操作中需要加入硼氢化钠或硼氢化钾来防止其降解。

碱提取法适合于提取酸性多糖或分子量较大的多糖，比溶剂提取法相对省时。但使用碱液提取法时，碱液的浓度必须要控制在适当范围内，如果浓度过高，会使糖苷键断裂且多余的碱液与还原糖发生反应，将还原糖分解，使溶液颜色加深，加大后续的脱色工作量。

酸液提取法的原理与碱提取法基本相同，该法适用于半乳糖醛酸含量丰富的多糖的提取。使用酸提取法时同样要严格控制其溶液酸度，否则会破坏多糖的结构。

酶解法酶解法是根据细胞壁的构成，利用酶反应所具有的高度专一性等特点，选择相应的酶将细胞壁的组成成分水解或降解，破坏细胞壁结构，将细胞内有效成分提取出来的方法。常用酶包括纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等。酶解法关键在于使酶活性达到并保持最佳状态，这就需要考察酶用量、底物浓度、pH、温度及作用时间等因素的影响。

酶解法反应条件温和，提取速度快，提取率高，可重复性好，操作简便。不足的是，酶解法存在酶残留及酶降解产物的去除问题。

超声波提取法超声波提取法是利用超声波高频振荡的空化作用、机械作用和热力学作用等破坏提取物的细胞结构，使提取液渗入细胞内部，加速多糖溶解，从而提高多糖提取率。超声波的处理温度低， 与传统的水提法比较，提取时间短且提取率较高，然而，在使用超声波提取法时应注意控制时间，超时间的振荡可能会导致大分子多糖断裂而影响其生物活性。

微波提取法微波是频率介于300 MHz～300 GHz 的电磁波，其强大的穿透力可透过细胞壁到达细胞内部，使细胞内部产生高温高压，当压力超过细胞的承受压力时，细胞膜和细胞壁就会被破坏而产生微孔或裂纹，细胞内的有效成分随之进入周围的溶剂中。微波提取法具有加热均匀、提取快速等优点，可大大缩短提取时间，提取效率高，但该法不适用于热不稳定化合物。

超临界萃取法超临界萃取是以超临界流体为溶剂，从提取物中萃取有效成分的技术。超临界流体既有液体的高溶解性，又有气体的高扩散性，容易穿进提取物基质中，由于CO2的超临界条件（温度304．6 ℃，压力7．38 MPa）容易达到，常被作为超临界萃取的溶剂。CO2超临界流体法溶解性好，分析效率高，提取结束后CO2可减压回收，不存在残留问题，该法在天然多糖的提取应用中前景较大。缺点是设备复杂，运行成本高，提取范围有限。2

活性多糖的分离纯化天然多糖提取之后，常会混合蛋白质、小分子物质及色素等杂质。要得到单一组分，一般要先去除非多糖组分，再进一步对多糖组分进行分离纯化。3

非多糖组分的去除由于多糖难溶于有机溶剂，因此，常用乙醇或丙酮进行反复沉淀洗涤， 除去一部分醇溶性杂质，然后用Sevag 法/三氟三氯乙烷法/三氯醋酸法去除游离蛋白质，其中Sevag 法最为常用。Sevag 试剂不影响多糖的结构，可避免多糖的降解，该法温和，缺点是需要多次反复才能把蛋白质除尽。小分子杂质的去除可以用透析法，该法操作简单，技术成熟，但是周期较长， 常温下操作有可能导致多糖霉变。4色素的去除则根据其不同性质采取不同的除色素方法，常见的有离子交换法、氧化法、金属络合物法、吸附法（纤维素、藻土、高岭土、活性炭）等。

分离纯化杂质去除后还需要进一步分离纯化，从粗多糖中得到均一的高纯度活性多糖组分。分离纯化多糖的方法很多，主要有沉淀法、金属络合物法、高效液相色谱法、柱层析法、超滤法和电泳法等。其中比较常用的是柱层析法和高效液相色谱法。

柱层析法是以固体吸附剂为固定相，以溶剂或缓冲液为流动相构成柱的一种层析方法。其原理是利用吸附剂对混合样品中各组分的吸附力不同而使各组分分离，当采用溶剂洗脱时，发生一系列吸附→解吸→再吸附→再解吸的过程，吸附力较强的组分后出柱，吸附力较弱的组分先出柱，根据出柱顺序的不同而达到分离。常用的多糖柱层析纯化法有凝胶柱层析法和纤维素阴离子交换柱层析法。

凝胶柱层析法

凝胶柱层析又称分子筛过滤或排阻层析，利用凝胶的分子筛作用，根据多糖分子大小的不同进行分离，常用葡聚糖凝胶（Sephadex）、聚丙烯酰胺凝胶（Sephacryl）、琼脂糖凝胶（Sepharose）为固定相，去离子水或稀盐溶液为洗脱液。不同的凝胶都有其相对应的相对分子质量范围，试验前应根据目标多糖的相对分子质量大小选择合适的凝胶。一般情况下，大分子的先出柱，小分子的后出柱。值得注意的是，凝胶柱层析法不适合于黏多糖的分离。

纤维素柱层析法

纤维素柱层析法一般用DEAE 树脂作交换剂，适合分离各种酸性多糖、中性多糖和黏多糖，其吸附力随着活性多糖分子中酸性基团的增加而增加。5洗脱剂为不同浓度的碱液、盐溶液或硼砂等。