專題5活性多糖

專題5活性多糖第一節(jié)微生物多糖第二節(jié)植物多糖功能性食品學(xué)多糖由糖甙鍵連接起來的醛糖或酮糖組成的天然大分子。生命有機(jī)體的重要組成成分與維持生命所必需的多種功能有關(guān)，大量存在于藻類、真菌、高等陸生植物中?！吧飸?yīng)答效應(yīng)物”(biologicalresponsemodifier，BRM)或活性多糖（activepolysaccharides）具有生物學(xué)功能的多糖多糖簡介多糖:食物中的能量來源動(dòng)植物骨架結(jié)構(gòu)的組成成分重要的信息分子是細(xì)胞表面信號(hào)識(shí)別、抗原抗體反應(yīng)、細(xì)胞間信息的傳遞和感受的關(guān)鍵因子生命科學(xué)的三大領(lǐng)域:多糖與蛋白質(zhì)、基因預(yù)言:“21世紀(jì)將是多糖的時(shí)代”1998年“糖生物學(xué)”GlycobiologyTrendinGlycoscienceandG1ycotechnology美國學(xué)者M(jìn).Yalpani“至今,多糖在生物技術(shù)領(lǐng)域仍是一個(gè)沉睡的巨人,有待于大家去喚醒.”

二十世紀(jì)

六十年代以后,隨著現(xiàn)代儀器分析方法的飛速發(fā)展,使人們能成功的分離純化和鑒定生物體內(nèi)微量活性物質(zhì),從而對(duì)糖特別是多糖的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了飛躍。愈來愈多的研究發(fā)現(xiàn),人的生命過程幾乎都與糖鏈有關(guān):

如細(xì)胞間通訊,識(shí)別和相互作用細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)和粘附病原與宿主細(xì)胞的作用

......這是因?yàn)椋禾擎湐y帶著生物信息.

它在細(xì)胞表面的分子識(shí)別過程中起著決定性作用.血型

----紅血球表面糖鏈末端糖基的不同

惡性腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞的不同

----糖鏈的不同

1995年Hirabayashi提出“類似于基因密碼,可能也存在多糖密碼”的論點(diǎn).多糖是一種免疫調(diào)節(jié)劑

(激活機(jī)體免疫反應(yīng))

但也有少數(shù)多糖具直接殺死癌細(xì)胞作用或兩者俱存----治療機(jī)體免疫功能受到嚴(yán)重?fù)p傷的癌癥和艾滋病----治療多種免疫缺損疾病和某些細(xì)菌,病毒引起的疾病

多糖作為藥物的最大特點(diǎn)是毒副作用很小

----多糖還具有明顯的抗病毒、抗感染、降血糖、降膽固醇、降血脂、抗心肌缺血作用生物活性多糖的分類:真菌多糖植物多糖動(dòng)物多糖作用:保健功能改善品質(zhì)糖原（Glycogen）硫酸軟骨素（Chondroitinsulfate）肝素（Heparin）透明質(zhì)酸（Hyaluronicacid）殼聚糖（Chitin）

淀粉（Starch）纖維素（Cellulose）木聚糖（Xylan）果膠（Pectin）阿拉伯膠（Gumarabic）卡膠（Mucilage）瓊脂（Agar）海藻膠（Alginicacid）卡拉膠（Carrageenin）海帶多糖（Laminaran）

葡聚糖（Dextran）果聚糖（Levan）黃源膠（Xanthan）甘露聚糖（Mannan）黑曲霉多糖（Nigeran）細(xì)胞壁多糖（Cellwallpolysaccharide）香菇多糖（Lentinan）動(dòng)物

陸生植物海洋生物

微生物(包括高等真菌）

幾種天然存在的多糖

構(gòu)成多糖的常見的單糖

L-鼠李糖，L-巖藻糖，6-去氧-塔羅糖去氧己糖

D-葡萄糖酸，D-半乳糖酸，D-甘露糖酸

糖醛酸

N-乙酰葡萄糖胺，N-乙酰半乳糖胺

己糖胺

D-葡萄糖，D-甘露糖，D-半乳糖，L-半乳糖，D-果糖

六碳糖

D-木糖，L-阿拉伯糖

五碳糖

單糖類型第一節(jié)微生物多糖微生物來源的多糖是至今研究得比較詳細(xì)的一類多糖，其廣泛的生物活性使得其已成為微生物藥物一個(gè)重要的組成部分，且在新藥研發(fā)中越來越受到重視。免疫調(diào)節(jié)功能抗腫瘤活性抗病毒活性其它活性一、微生物多糖的藥用生物活性天麻：具有息風(fēng)定驚、鎮(zhèn)靜安眠、平肝息風(fēng)、去濕活血的功效羊肚菌：具有甘寒無毒、益腸胃、化痰理氣的特性和功效天麻多糖和羊肚菌多糖降血脂功能研究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停篠D大鼠，考察天麻多糖和羊肚菌多糖對(duì)實(shí)驗(yàn)性大鼠高脂血癥的影響免疫抑制效果不顯著天麻多糖改善學(xué)習(xí)記憶力的功能研究乙酰膽堿(Ach)：是進(jìn)行及維持高級(jí)神經(jīng)系統(tǒng)功能的一種重要介質(zhì)，是促進(jìn)學(xué)習(xí)記憶的遞質(zhì)。學(xué)習(xí)記憶能力障礙或癡呆患者腦內(nèi)膽堿乙酰化酶(Ach)含量明顯低下，紫球藻胞外多糖：含有硫酸基的酸性多糖，主要由木糖、葡萄糖和半乳糖組成，抗病毒、抗輻射、降低血酯和膽固醇等活性球藻多糖抗氧化活性及其構(gòu)效關(guān)系研究清除率為69．3%EPS1、EPS2和EPS3的半數(shù)抑制濃度分別為0.2、0.49和0.55mg／mL按移植性腫瘤研究法建立小鼠模型，以不同劑量的紫球藻多糖經(jīng)灌胃給藥后檢測小鼠移植性實(shí)體瘤肉瘤S180生長情況、脾指數(shù)、胸腺指數(shù)和脾淋巴細(xì)胞增殖，對(duì)紫球藻多糖的抗腫瘤活性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。紫球藻多糖抗腫瘤活性研究化療組紫球藻多糖免疫調(diào)節(jié)活性及其構(gòu)效關(guān)系研究糖單元的組成糖單元組成物有均聚多糖和雜多糖。不同種類的多糖，其主鏈糖單元的組成不同，生物學(xué)活性存在較大差異。糖苷鍵的類型在單糖的連接位置方面，主要有1—3、1—6、1—2、l一4連接方式。具有1—3連接方式的多糖大多具有生物活性，如香菇多糖，靈芝多糖，從天然冬蟲夏草提取的蟲草多糖都以這種結(jié)構(gòu)為主。部分1—6連接方式的多糖也具有生物活性，而1—2、1—4等連接方式的多糖很少具有活性。二、多糖結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系主鏈的構(gòu)型主鏈構(gòu)型有α型和β型。對(duì)于葡聚多糖而言，α葡聚糖一般沒有活性，而大多數(shù)具有抗腫瘤活性的多糖都具有β-(1—3)-D-葡聚糖的主鏈結(jié)構(gòu)。支鏈的分支程度支鏈的分支度對(duì)多糖的活性也有影響。只有當(dāng)多糖達(dá)到一定的分支度時(shí)，才能具有生物活性。但并不是分支度越高，活性越強(qiáng)。每種多糖都存在最佳分支度，使其活性達(dá)到理想狀態(tài)。水溶性D-葡聚糖有抗腫瘤活性，特別是那些直鏈的、無過長支鏈的多糖。分子量的影響一般來說，分子量在100-200kD之間的多糖片段有較高的生物活性，而相同來源的分子量在5-10kD之間的多糖片段無生物活性。硫酸葡聚糖抗HIV病毒活性隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加而增加，相對(duì)分子質(zhì)量10000時(shí)達(dá)到最大，抗腫瘤活性研究中發(fā)現(xiàn)，分子質(zhì)量50kDa以上具有三重結(jié)構(gòu)的多糖才有抗腫瘤活性。多糖的空間構(gòu)型多糖的特定空間構(gòu)像是其產(chǎn)生生物學(xué)活性所必需的，生物學(xué)活性較強(qiáng)的多糖，通常都具有規(guī)則的空間構(gòu)像。一般認(rèn)為，高級(jí)結(jié)構(gòu)呈曲狀螺旋的多糖活性較高，三股螺旋構(gòu)型是多糖最具活性的空間構(gòu)像。而呈可拉伸帶狀或皺紋型帶狀的多糖活性一般較低甚至沒有活性。取代基的種類及數(shù)量多糖及其衍生物中取代基的種類和數(shù)量對(duì)其活性有顯著影響。通過分子修飾等手段，改變多糖的官能團(tuán)，有目的地提高多糖的活性。常用于多糖官能團(tuán)改造的方法有硫酸化、乙?；?、磺酰化、烷基化、碘化、羧甲基化等。第二節(jié)植物多糖普遍存在于自然植物界中由許多相同或不同的單糖以α或β-糖苷鍵所組成的化合物。植物源的多糖類化合物擁有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤活性以及降血糖、降血脂活性和抗氧化等的獨(dú)特功能，而且大多數(shù)毒性較小，在預(yù)防疾病上優(yōu)于其他化合物，因此其應(yīng)用具有廣闊的前景；簡介免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤活性降血糖、降血脂活性抗氧化、抗衰老活性抗病毒活性其他活性一、植物多糖的生物活性是植物多糖最重要和最主要的生物活性。多糖對(duì)機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)的途徑和方式：①激活巨噬細(xì)胞。②激活網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)。③激活T和B細(xì)胞。④激活補(bǔ)體。⑤激活干擾素生成。⑥激活白細(xì)胞介素生成。⑦誘導(dǎo)腫瘤壞死因子。免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤活性牛膝多糖可以糾正老年鼠免疫低下的狀態(tài)。枸杞多糖具有明顯的抗腫瘤活性，以提高免疫功能的方式抑制荷瘤鼠的腫瘤效應(yīng)。絞股蘭多糖(PGP)能顯著增強(qiáng)肝癌Heps小鼠NK細(xì)胞活性，且劑量依賴性大，同時(shí)PGP能提高小鼠血清溶血素含量，對(duì)體液免疫有促進(jìn)作用。植物多糖的重要功能之一枸杞多糖(LBP)和茶葉多糖(TPS)混合物:具有增強(qiáng)Ⅱ型糖尿病模型動(dòng)物胰島素敏感性、增加肝糖原儲(chǔ)備、降低血糖水平，同時(shí)還可以抑制腎臟醛糖還原酶(AR)活性，降低血清糖基化終產(chǎn)物一肽(AGE—P)水平，提高血清過氧化酶歧化酶(SOD)水平，從而預(yù)防糖尿病并發(fā)癥。降血糖、降血脂活性百合多糖:降血糖修復(fù)β一胰島細(xì)胞、增強(qiáng)胰島素的分泌、降低腎上腺皮質(zhì)激素分泌以及促進(jìn)肝臟中血糖轉(zhuǎn)化為糖元的聯(lián)合作用，桑葉中分離得到一種糖肽復(fù)合物(glyco—peptides，GPs)，有降血糖、三酰甘油和膽固醇水平的作用南瓜多糖:能提高動(dòng)物對(duì)高糖的耐受力，且與胰島素有很好的協(xié)同作用。黑木耳多糖:具顯著的降血脂作用。多糖具有抗衰老作用與提高免疫功能、清除體內(nèi)氧自由基及抗脂質(zhì)過氧化密切相關(guān)。丙二醛(MDA)是反映機(jī)體脂質(zhì)過氧化損傷的重要指標(biāo)具有很強(qiáng)的生物毒性，極易與磷脂蛋白發(fā)生反應(yīng)改變細(xì)胞膜的通透性，而造成組織細(xì)胞的氧化損傷?？寡趸⒖顾ダ匣钚匝芯堪l(fā)現(xiàn)，枸杞、人參、銀杏葉、天麻水提液均可降低小白鼠體內(nèi)MDA的含量。人參對(duì)腦和心肌中MDA含量的抑制率最高，分別為20．6％和23．1％；天麻對(duì)肝和腎組織中MDA含量的抑制率最高，分別為14．5％和13．6％。沙棘多糖溶液以生理氯化鈉溶液為對(duì)照，0.32％的沙棘多糖溶液有明顯的抗氧化作用隨著濃度的升高，抗氧化作用明顯上升金櫻子多糖(PRL)能顯著清除超氧陰離子自由基、抑制羥自由基對(duì)細(xì)胞膜的破壞而引起的溶血和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的形成。中藥夏枯草中分離出來的硫酸多糖具有抗HIV作用，對(duì)HIV病毒的最小抑制濃度為1.4～2.8mg·L-1硫酸多糖能從多個(gè)環(huán)節(jié)和步驟干擾HIV對(duì)宿主細(xì)胞的侵襲，并對(duì)HIV有很高的選擇性抑制作用。抗病毒活性甘草多糖(GPS):對(duì)牛艾滋病毒(BIV)、腺病毒、柯薩奇病毒均有較明顯的抑制作用紅毛五加多糖:對(duì)水泡性口炎病毒(VSV)、單純皰疹病毒I型(HSV-I)和柯薩其病毒B3型(CB3V)3種病毒均有明顯的抑制作用蘆薈：甘露聚糖:通過免疫激活作用促進(jìn)非包被小核糖核酸病毒衣殼蛋白抗原抗體的產(chǎn)生，螺旋藻多糖:具有抗輻射能力，降低輻射引起的突變頻率，增強(qiáng)骨髓細(xì)胞的增殖活性，顯著減輕小鼠骨髓細(xì)胞和蠶豆根尖細(xì)胞的輻射遺傳損傷，具有維持藻體本身超強(qiáng)輻射抗性的重要作用，現(xiàn)已開發(fā)成抗輻射醫(yī)藥保健品其他活性海帶中的聚巖藻糖具抗凝血作用，褐藻糖膠具有抗血栓活性。甘薯多糖、人參多糖、山大黃多糖、枸杞多糖和山藥多糖等有抗突變作用。1999年美國AACC年會(huì)定義“凡是不能被人體內(nèi)源酶消化吸收的可食用細(xì)胞、多糖、木質(zhì)素、膠質(zhì)、改性纖維素、黏質(zhì)、寡糖、果膠以及少量組成成分如臘質(zhì)、角質(zhì)、軟木質(zhì)”。富含膳食纖維的食品就是粗制食品？現(xiàn)代意義上的膳食纖維，已完全脫離了“粗”的形象。膳食纖維的研究開發(fā)是當(dāng)今國際食品科學(xué)領(lǐng)域的熱門課題。二、膳食纖維膳食纖維≠粗纖維傳統(tǒng)意義上的粗纖維是指植物經(jīng)特定濃度的酸、堿、醇或醚等溶劑作用后的剩余殘?jiān)?。?qiáng)烈的溶劑處理導(dǎo)致幾乎100％水溶性纖維、50％-60％半纖維素和10％-30％纖維素被溶解損失掉。膳食纖維(dietaryfiber,簡稱DF)是指不易被人體消化吸收的，以多糖類為主的大分子物質(zhì)的總稱，是由纖維素、果膠類物質(zhì)、半纖維素和糖蛋白等物質(zhì)組成的聚合體。不能被人體消化道酶所消化吸收的植物成分”，這些成分常在食品加工過程中被去除。溶解性水溶性膳食纖維(SDF)指不被人體消化酶消化，但溶于溫水或熱水且其水溶性又被4倍體積的乙醇再沉淀的那部分膳食纖維。主要包括存在于蘋果、橘類中的果膠，植物種子中的膠，海藻中的海藻膠、卡拉膠、瓊脂和微生物發(fā)酵產(chǎn)物黃原膠等。膳食纖維的分類水不溶性膳食纖維(IDF)指不被人體消化道酶消化且不溶于熱水的那部分膳食纖維，是構(gòu)成細(xì)胞壁的主要成分，包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、原果膠和動(dòng)物性的甲殼素和殼聚糖，其木質(zhì)素不屬于多糖類，是使細(xì)胞壁保持一定韌性的芳香族碳?xì)浠衔?。根?jù)目前的分析方法測出的膳食纖維的組份大致分為以下幾類：總膳食纖維(TDF)：包括所有的組份在內(nèi)如非淀粉多糖、木質(zhì)素、抗性淀粉(包括回生淀粉和改性淀粉)以及美拉德反應(yīng)產(chǎn)物等。可溶性膳食纖維(SDF)：包括果膠等親水膠體物質(zhì)和部分半纖維素。不可溶膳食纖維(IDF)：包括纖維素、木質(zhì)素和部分半纖維素。非淀粉多糖：包括纖維素、半纖維素、果膠及可