高级生化作业

生物化工专题。

姓名：王进

学号： 120100154

所在学院：生物工程学院。

多糖的研究进展。

摘要：本文详细介绍了多糖的药理活性，提取分离纯化方法，以及多糖的结构鉴定和含量的测定。

关键词：多糖；分离纯化；鉴定。

1. 介绍。

1.1 多糖的概述。

多糖是一类天然大分子化合物，是由10个以上的单基糖通过糖苷键连接而成的，组成多糖的单糖基可以相同也可以不同，其性质已大不同于单糖。

多糖作为药物始于2023年，但在较长时间内没有得到足够的重视。从20世纪50年代以来，随着化学、生物学的发展和分离技术的提高，人们才开始认识到多糖的结构是非常复杂多样的，其生物学功能也绝非仅仅是能量和结构上的功能。20世纪60年代以后逐渐发现多糖在肿瘤、肝炎、心血管、抗衰老等方面有独特的生物活性，且细胞毒性极低。

近二十年来，随着人子生物学和细胞生物学的发展，已确认多糖及其复合物参与细胞各种生命现象和调节。糖链与蛋白质的相互作用介导细胞的专一性识别和调控各种生命过程。从大量的药理和临床研究发现，多糖具有广泛的药理活性[1]。

1.2 多糖的药理活性。

1.2.1 多糖的抗肿瘤活性。

从自然界提取的大部分多糖化合物有显著的抗肿瘤活性。如刺五加多糖[2]和牛膝多糖[3]可以提高5180细胞膜表面唾液酸(sa)的含量，还可引起5180细胞膜磷脂减少，这些多糖改变细胞膜的生化特性与它们抗肿瘤作用有关。p53是公认的抗癌基因，与细胞凋亡关系密切，其表达产物的增多意味着癌细胞活性的丧失。

魏小龙等采用定量pcr方法检测发现低分子量(1000-2000)地黄多糖(lrps)可使小鼠lewis肺癌细胞内p53基因表达明显增加，由此推测lrps通过对p53表达的影响实现其抗肿瘤功能。此外，茯苓多糖，多糖、银耳多糖、灰树花多糖、金针菇多糖等几十种多糖被研究证明具有很强的抗肿瘤活性。

1.2.2 降血糖和降血脂活性。

熊学敏报道，南瓜多糖给予四氧嘧啶糖尿病模型大鼠(6—8g/kg)，连续服用3周，测定其空腹血糖、尿素氮和变化情况，以消渴丸作为阳性对照组。结果表明，南瓜多糖有降低四氧嘧啶糖尿病大鼠血糖的作用，并且效果优于消渴九对照组((p<0.01)。

孔庆胜报道，南瓜多糖能显著降低正常及糖尿病小鼠血清tct 、tch及ldl，升高hdl及hdl/tch（p<0.05)。具有很好的降血脂作用，除了可预防及**糖尿病并发症外，也有较好的抗动脉粥样硬化作用。

此外，药理实验证明，茶多糖具有明显的降血糖的作用，其中有降血糖作用的多糖为牛乳葡聚糖。香菇多糖具有对胆固醇的溶解作用。肠膜状明串珠球菌因蔗糖发酵液中产生的右旋糖酐，其硫酸酯有阻止脂类异常引起的高血脂动脉硬化的作用，黑木耳多糖具有缓解动脉粥样硬化的功效[4]。

张斌[4]等研究发现，红藻中提取的红藻多糖在细胞水平上能明显抑制牛免疫缺陷病毒biv的生长，具有开发aids药物的前景。经证实红藻多糖是多糖的衍生物硫酸化多糖。徐天雄等报道云芝糖肽具有明显的抗乙型肝炎病毒作用。

中华猕猴桃多糖具有较强的抗细菌感染的作用。costus spicatus多糖能抑制毛细血管通透性的提高，激活噬菌作用，从而发挥抗炎症活性。tibetan mushroom试验证明，具有抑制肉芽肿组织的形成的作用，从而减轻炎症反应。

多糖对物理的、化学的及生物**的多种活性氧(ros)具有清除作用，能减少丙二醛(mda)的生成量，增加超氧化物歧化酶(sod)、谷肌甘肤过氧化物酶(gshpx)的活性等，在中药药理中发挥重要作用。甘肃红毛五加根茎中提取的多糖对实验性肝损伤有很好的保护作用。由中华称猴桃的根中提取的多糖有较强的清除ros作用[5]。

木耳多糖对各种活性氧均具有抗氧化作用，原因是多糖分子上具有还原性的半缩醛羟基，可与活性氧发生氧化还原反应。腹腔注射云芝多糖可以提高小鼠腹腔巨噬细胞的硒谷胱甘肽过氧化物酶和非硒谷胱甘肽过氧化物酶活性，并使其mrna含量增加。羊栖菜多糖可提高过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性，具有清除过多自由基与抗脂质过氧化的作用。

钝顶螺旋藻多糖能显著增强机体抗氧化及抗自由基损伤的能力。极大螺旋藻多糖具有显著的清除轻自由基的活性，但对超氧阴自由基没有显著作用。海藻多糖作为人体的抗氧化剂，具有抗衰老与防治疾病的作用。

鼠尾藻多糖，油柑多糖都有清除自由基的作用。

已证实不同的多糖具有不同的免疫促进作用。香菇多糖是理想的免疫促进剂，它作为t细胞定位的佐剂和辅助t细胞刺激参与机体免疫反应，现已发现其具有高度特异性免疫增强作用。在带癌状态下，一方面它能增强活性腹腔巨噬细胞的杀伤抗原能力，另一方面能恢复已降低的免疫功能，特别是能恢复t–协助细胞的活性，同时近百倍的提高抗胸腺依赖性抗原的体液性抗体。

灵芝子实体多糖能增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬活力，诱导细胞色素p-450的形成，有利于增强机体的防御功能，提高机体保持稳态的能力。银耳多糖能促进淋巴细胞的转化，增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能，明显促进肝脏蛋白质核酸的合成以及促进骨髓造血功能，提高体液免疫力。黑木耳多糖和猪苓菌多糖可有效的提高小鼠巨噬细胞的吞噬指数和百分率，具有很强的免疫调节作用。

免疫功能实验表明：软枣弥猴桃多糖对小鼠免疫功能有促进作用，并对免疫抑制小鼠的免疫功能也有调节作用。药理实验证明，茶多糖具有增强免疫功能，促进单核巨噬细胞系统吞噬功能。

研究表明，莼菜杂多糖是一种免疫促进剂，能明显促进巨噬细胞的吞噬能力，使免疫器官脾脏重量增加，其他多糖如慧仁米、大蒜、刺梨、萝卜等提取的多糖对t淋巴细胞、b淋巴细胞及巨噬细胞分别具有不同的增强作用，可增强机体细胞免疫功能。

多糖除具有以上药理活性外，还具有其它许多功能，如冬虫夏草多糖可抑制葡萄球菌、炭疽杆菌、絮状表皮鲜菌等。灵芝多糖还有平喘，止咳的作用。地衣植物皮果衣中的多糖有降压作用。

银耳多糖可抑制大鼠**应激性溃疡形成，促进醋酸型溃疡愈合，减少溃疡面积。九里香多糖具有抗生育功能。新疆雪莲有早期引产的作用，其有效成分为酸性多糖的钙盐，水解后有鼠李糖，阿拉伯糖，半乳糖及糖醛酸。

2. 多糖的提取、分离、纯化。

2.1 多糖的提取。

药用植物成分的提取就是用适当的溶剂将植物组织中的天然活性成分抽提出来。常用的提取方法包括溶剂提取法、酸提法、碱提法、酶解法、超滤法、超声波提取法、微波法[6]。

溶剂提取法：是从植物中提取多糖的常用方法，溶剂提取法首先要考虑的因素是选择溶剂，一般都应遵循相似相溶的原则，即极性强的有效成分选择极性强的溶剂，极性弱的有效成分选择极性弱的溶剂。多糖是极性大分子化合物，应选择水、醇等极性强的溶剂。

在所有溶剂中，水是典型的强极性溶剂，对植物组织的穿透力强，提取效率高，在生产上使用安全。它能用于各种植物糖，被广泛应用。用水作溶剂来提取多糖时，可以用热水浸煮提取，也可以用冷水浸提。

水提取的多糖多数是中性多糖。一般植物多糖提取多数采用热水浸提法，该法所得多糖提取液可直接或离心除去不溶物；或者利用多糖不溶于高浓度乙醇的性质，用高浓度乙醇沉淀提纯多糖；但由于不同性质或不同相对分子质量的多糖沉淀所需乙醇浓度不同，它也可以用于样品中不同多糖组分的级分离；还可按多糖不同性质在粗分阶段利用混合溶剂提取法对植物中不同的多糖进行分离；其中，以乙醇沉淀最为普遍。

酸提法：有些多糖适合用稀酸提取，并且能得到更高的提取率。但酸提法有其特殊性，只在一些特定的植物多糖提取中占有优势，目前报道的并不多。

而且即使有优势，在操作上还应严格控制酸度，因为酸性条件下可能引起多糖中糖苷键的断裂。

碱提法：与酸提法类似，有些多糖在碱液中有更高的提取率，尤其是提取含有糖醛酸的多糖及酸性多糖。采用稀碱提取：

多为0.1～1m 氢氧化钠、氢氧化钾，为防止多糖降解，常通以氮气或加入硼氢化钠或硼氢化钾。同样，碱提法优势也是因多糖类的不同而异。

与酸提法类似，碱提法中碱的浓度也应得到有效控制，因为有些多糖在碱性较强时会水解[7]。另外，稀酸、稀碱提取液应迅速中和或迅速透析，浓缩与醇沉而获得多糖沉淀。

酶提法：酶技术是近年来广泛应用到有效成份提取中的一项生物技术，在多糖的提取过程中，使用酶可降低提取条件，在比较温和的条件中分解植物组织，加速多糖的释放或提取。此外，使用酶提法还可分解提取液中淀粉、果胶、蛋白质等非目的产物，常用的酶有蛋白酶，纤维素酶，果胶酶等[8

酶提法的优势越来越受到研究人员的关注，因此有众多关于各种酶在多种植物多糖提取中的应用的报道。此外，新酶的开发利用也有着广阔的前景。

超滤法：超滤是一种膜分离技术，所采用的超滤膜能够从水和其他液体中分离出很小的胶体和大分子。由于超滤膜具有不对称微孔结构，且采用磨擦流道和湍流促进结构，减少膜污染，使得在分离过程中大分子溶质和微粒(如胶体，淀粉等)随溶液切向流经膜表面，而小分子物质和溶剂则在压力驱动下穿过致密层上的微孔而进入膜的另一侧，因而超滤膜可以长期连续使用并保持较恒定的产量和分离效果。

将超滤膜用于多糖这种生物活性物质的分离，具有不损害活性、分离效率高、能耗低、设备简单、可连续生产、无污染等优点。

微波提取：微波是频率介于300mhz和300ghz之间的电磁波，微波提取的原理是微射线辐射于溶剂并透过细胞壁到达细胞内部，由于溶剂及细胞液吸收微波能，细胞内部温度升高，压力增大，当压力超过细胞壁的承受能力时，细胞壁破裂，位于细胞内部的有效成份从细胞中释放出来，传递转移到溶剂周围被溶剂溶解。此法提取时间短，提取率高，是强化固液提取过程颇具发展潜力的一项新型辅助提取技术。

超声波提取法[8]是应用超声波强化提取植物多糖的方法，是一种物理破碎过程。超声波是频率在20khz以上的声波，对媒质主要产生独特的机械振动作用和空化作用。当超声波振动时能产生并传递强大的能量，引起媒质以大的速度加速进入振动状态。

使媒质结构发生变化，促使有效成分进入溶剂中，同时，超声波在液体中还会产生空化作用(即在有相当大破坏应力的作用下，液体内形成空化泡的现象)。空化泡在瞬间涨大并破裂，破裂时吸收的声场能量在极短的时间和极小的空间内释放出来，形成高温和高压的环境，同时伴随有强大的冲击波和微声波，从而破坏细胞壁结构，使其在瞬间破裂，植物细胞内的有效成份得以释放，直接进入溶剂并充分混合，从而提高提取率。此外，超声波还产生许多次级效应如热效应、乳化、扩散、击碎、化学效应、生物效应、凝聚效应等也能加速植物有效成份在溶剂中的扩散释放，有利于提取。

与常规提取法相比，超声波提取可缩短提取时间，提高提取率，所以超声提取在植物多糖的提取中得到广泛应用。

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