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多糖是生物體中廣泛存在的物質,是一類由醛糖或酮糖通過糖苷鍵連接而成的天然高分子多聚物,它是生物體內重要的生物大分子,是維持生命活動正常運轉的基本物質之一。植物多糖,又稱植物多聚糖,是植物細胞代謝產生的聚合度超過10個的聚糖。多糖是由許多相同或不同的單糖以α一或β一糖苷鍵所組成的化合物,普遍存在于自然界植物體中,包括淀粉、纖維素、多聚糖、果膠等。由于植物多糖的來源廣泛,不同種的植物多糖的分子構成及分子量各不相同。有些植物多糖如淀粉、纖維素、果膠,早已成為人們日常生活中的重要組成部分。


 

 多糖組成與結構


對許多植物多糖的組成成分進行研究發現,植物多糖的相對分子質最從幾萬到百萬以上,主要成分為葡萄糖、果糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖、巖藻糖、甘露糖、糖醛酸等。植物多糖的主要組成存在差異,分別由幾種不同種類的單糖,以一定的比例聚合而成。多糖的一級結構是指糖基的組成、排列順序、相鄰糖基的連接方式、糖鏈有無分支、分支的位置與長短等。多糖的一級結構復雜,糖基上可連接一些功能團如磷酸摹團、硫酸基、甲基化摹團等。多糖的高級結構是在一級結構的基礎上各側鏈通過非共價鍵相互作用結合而形成復雜的高級結構。多糖二級結構是指多糖骨架鏈間以氧鍵結合的各種聚合體。多糖的三級結構是在二級結構形式的基礎上進一步盤曲,折疊而形成具有一定形狀和大小的空間構象。多糖的四級結構是指多聚鏈間非共價鍵結合形成的聚集體。


 

 多糖提取技術


一般植物的細胞壁比較牢固,需要在提取之前進行專門的破細胞操作,其方法主要包括化學處理、溶脹和自脹、生物酶降解和機械破碎。還有許多植物的種子或動物樣品含有較多的脂類物質,因此在提取前應用乙醚、石油醚等溶劑除去脂溶性雜質。目前植物多糖的提取方法主要有:熱水浸提法、堿浸提法、酶解提取法、微波輔助法以及超聲波法等。 


熱水浸提法:熱水浸提法是一種國內外常用的提取植物多糖的傳統方法。熱水浸提法采用水體系。其優點是材料易得,所需條件簡單,適用于游離態多糖的提取,并且干擾物質少,但在提取過程中需要多次浸提,操作時間長,收率低,且費時費料  


堿浸提法:堿浸提法的原理是利用堿對細胞壁有破壞作用和有利于酸性多糖的浸出。雖然堿處理使多糖含量增加,但寡糖含量則相對減少,且提取后液體需要中和,程序繁瑣。并且,堿浸提法所得的提取物中成分復雜,提取過程中產生的小分子物質不易除去,還容易使部分多糖發生水解,破壞多糖的活性結構、減少多糖得率。 


酶解提取法:酶法是采用酶與熱水浸提相結合的方法,酶多采用一定量的果膠酶、纖維素酶及中性蛋白酶。主要的方法有復合酶法、分別酶法和單一酶法。酶法提取植物多糖具有反應條件溫和、效率高、雜質易除、工藝簡便和省時等許多優點,但是酶的價格較高,使用的條件比較苛刻。 


輔助提取法:利用微波強化固液浸取過程是頗具發展潛力的一種新型輔助提取技術。近年來,國外將微波技術應用于天然藥物活性成分的浸提過程,有效提高了活性成分的收率,且迅速朝著工業化方向發展。目前,國內微波技術已涉及到多糖、揮發油、生物堿、苷類、萜類、有機酸及黃酮等的提取研究。

 

超聲波提取法:超聲波作為一種新的提取技術,它具有效率高、時間短、節約試劑、步驟簡單等優點,同時可以降低生產成本,提高經濟效益。還可 以防止提取物在長時間、高溫條件下,發生降解、褪色等變化。

 


 多糖的作用 


現今植物多糖研究日益受到關注,國際科學界甚至提出21世紀是多糖的世紀;科學實驗研究顯示,許多植物多糖具有生物活性,具有包括免疫調節、抗腫瘤、降血糖、降血脂、抗輻射、抗菌抗病毒、保護肝臟等保健作用。所以植物多糖早已被廣泛運用到醫學界、餐飲界等大眾生活領域中。 


調節免疫功能:許多多糖可顯著提高機體巨噬細胞的吞噬指數,并可刺激抗體的產生,從而增強人體的免疫功能。由于現代醫學、細胞生物學及分子生物學快速發展,人們對免疫系統的認識越來越深入。免疫系統紊亂,會導致人體衰老和多種疾病的發生。多糖的免疫調節作用主要是通過激活巨噬細胞、TB淋巴細胞、網狀內皮系統、補體和促進干擾素、白細胞介素生成來完成的。研究顯示,大棗多糖、百合多糖、竹葉多糖、絞股蘭多糖、蟲草多糖、黑豆粗多糖、無花果多糖、猴頭菇多糖、中華獼猴桃多糖、白術多糖、防風多糖、地黃多糖、枸杞多糖、螺旋藻多糖、杜仲多糖、女貞子多糖等均有提高機體免疫力的功能。菌類植物多糖中云芝多糖、靈芝多糖、茯苓多糖、銀耳多糖、香菇多糖早已應用于臨床,可增強細胞免疫功能。 某些多糖具有降低機體乳酸脫氫酶活性的作用,可使肝糖原含量顯著增加而提高機體的運動能力,并使機體在運動后各項指標迅速恢復正常,因而具有抗疲勞作用。 


         抑制腫瘤:一些多糖對癌細胞具有很強的抑制作用,具有抗腫瘤活性。例如香菇多糖已作為原發性肝癌等惡性腫瘤的輔助治療藥物,金針菇多糖、云芝多糖、豬苓多糖、竹蓀多糖、茯苓多糖等也都具有不同程度的抗癌活性。目前研究認為植物多糖主要是通過增強機體的免疫功能來達到殺傷腫瘤細胞的目的,即抗癌作用經過宿主中介作用,增強機體的非特異性和特異性免疫作用,而非直接殺死腫瘤細胞,同時也與多糖影響細胞生化代謝、抑制腫瘤細胞周期和抑制腫瘤組織中SOD活性有明顯的關系。枸杞多糖能增強抗癌免疫監視系統的功能;海帶多糖對荷瘤H22小鼠有明顯的抑制作用,其抑瘤率高達43.5%;灰樹花多糖能明顯抑制腫瘤生長,并能增強小鼠的免疫功能。其他多糖如螺旋藻多糖、銀耳多糖、人參多糖、百合多糖、香菇多糖、豬苓多糖、枸杞多糖、黃芪多糖、靈芝多糖、竹葉多糖、金針菇多糖、蟲草多糖均有抗腫瘤作用。 


    延緩衰老:金針菇多糖、銀耳多糖等可顯著降低機體心肌組織的脂褐素的含量,增加腦和肝臟組織的SOD酶活力,從而起到延緩機體衰老的作用。在傳統的中醫延緩衰老的古方中,基本上是以植物藥為主,含量較高的成分多為糖類。現代科學提出了衰老的自由基學說,其基本要點是:在正常情況下,機體內自由基的產生和消失處于動態平衡狀態下,即自由基在不斷產生,同時也不斷被消除,以維持機體的正常代謝,但當機體衰老時,自由基產生的量比較多,同時機體清除自由基的能力卻降低了,過剩的自由基對機體組織進行攻擊,機體的功能發生紊亂與障礙,而呈現衰老的癥狀。有研究顯示,油柑多糖能影響自由基的活性,其活性的大小與多糖的量有關。肉蓯蓉多糖能延緩皮膚衰老,增加膠原纖維含量,改善皮膚彈性,激活超氧化物歧化酶,降低體內脂褐質的堆積。黑木耳多糖具有清除超氧陰離子、抗氧化及保護線粒體的功能。而枸杞多糖的抗衰老作用更為突出,對機體多種生理、生化功能的促進與調節作用更為全面。另外,何首烏、人參、黃芪、女貞子的多糖都有一定程度的抗衰老作用。 


降血糖:有些植物活性多糖具有降血糖活,降血脂作用。正常情況下,人體內脂質的合成與分解保持一個動態的平衡,一旦平衡遭到破壞,血脂含量的增高將使動脈內膜受到損傷而導致動脈粥樣硬化,從而誘發心腦血管疾病。降低血脂含量對于防治心血管疾病具有重要意義。據報道,南瓜多糖具有降低血糖和降血脂作用,對糖尿病的防治效果已獲確認。動物實驗表明,南瓜多糖是較理想的能改善脂類代謝的食療劑。黑木耳多糖可使小鼠血液中的膽固醇顯著降低;海帶多糖能明顯降低糖尿病小鼠的血糖和尿素氮,并對胰島損傷有修復作用。銀耳多糖、茶葉多糖、魔芋多糖既能降血糖又能降血脂。


抗輻射:在現實生活中,隨著科學技術和人們生活的現代化,電子電器越來越普遍,人們越來越多的接觸輻射,尤其是放療的腫瘤患者、職業受照人員的輻射性損害日益受到重視。動物實驗顯示,黃芪多糖、人參多糖、當歸多糖、柴胡多糖、靈芝多糖、枸杞多糖、百合多糖、黃精多糖、蟲草多糖、蘆薈多糖、黃蘑多糖、螺旋藻多糖、紅毛五加多糖、云芝多糖、木耳多糖能保護小鼠免受輻射損傷。其實,不論是植物、動物或微生物來源的多糖,都具有一定的抗輻射作用,其機理一般是認為多糖通過強化造血系統和活化吞噬細胞的作用來提高機體對輻射的耐受性。 


抗病毒:大量研究表明,許多多糖對細菌和病毒有抑制作用,如艾滋病毒、單純皰疹病毒、流感病毒、囊狀胃炎病毒等。實驗證明,銀杏胞外多糖與銀杏葉多糖可顯著抑制致炎劑引起小鼠耳腫脹和毛細血管通透性增加,表明它們具有抗炎作用;紫基多糖不僅能抑制如金黃色葡萄球菌等革蘭氏陽性菌,對革蘭氏陰性菌如藤黃色八疊球菌也有抑制作用。大多數多糖的抗病毒機制是抑制病毒對細胞的吸附,這可能是多糖大分子機械性或化學性競爭病毒與細胞的結合位點有關。因此,利用植物多糖的抑菌作用,把植物多糖作為食品中的一種成分,既可以防腐,有可以為產品增加附加值。在國內,已有利用植物多糖進行抗艾滋病的研究,在某種程度上為開發可替代傳統的價格昂貴且副作用較大的抗病毒藥物指明了一個方向。 



 

 多糖的種類及應用 


植物多糖的種類很多。按在植物體內的功能分為兩類:一類是形成植物體的支持組織,如纖維素;一類為植物的貯存養料,可溶于熱水成為膠體溶液,經酶水解后生成單糖以提供能量,如淀粉等。根據植物器官的不同,植物多糖可分為植物花果實類多糖如花粉多糖、玉米須多糖、棗多糖、無花果多糖;植物莖葉類多糖如茶多糖、蘆薈多糖、桑葉多糖、龍眼多糖;植物塊根莖類多糖如百合多糖、魔芋多糖、山藥多糖、麥冬多糖等。根據其在植物細胞的存在部位,植物多糖可分為細胞內多糖、細胞壁多糖和細胞外多糖。細胞內多糖以溶液或高度水和狀態存在于液泡中(淀粉除外),主要為果聚糖和甘露聚糖;細胞壁多糖主要指纖維素、半纖維素、果膠類等;細胞外多糖主要指樹脂和其他膠,如半乳聚糖、葡聚糖醛酸、甘露聚糖、木聚糖和其他多糖等由于植物多糖優秀的吸水性和高保濕特性,植物多糖已被廣泛運用到化妝品、食品等行業中,在純天然護膚領域,植物多糖幾乎是必不可少的調和劑,以法國天然護膚品牌霏蜜為例,其旗下的所有純植物護膚品里都會用到植物多糖,這種來自于大自然的高保濕成分,與其他藥用護膚成分搭配在一起,能給肌膚更好的保護。

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