金迪 ，梁英 ，孫工兵 ，錢麗麗

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，大慶163319；2.黑龍江金九藥業(yè)股份有限公司）

多糖是生物體中廣泛存在的物質(zhì)，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(nèi)重要的生物大分子，是維持生命活動(dòng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本物質(zhì)之一。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，多糖對人體具有極大的利用價(jià)值，按其來源可分為3大類：植物多糖、動(dòng)物多糖和微生物多糖。到目前為止，已有300 多種多糖類化合物從天然產(chǎn)物中分離出來，其中，從植物中提取的水溶性多糖最為重要。

植物多糖是指由許多相同或不同的單糖以α-或β-糖苷鍵所組成的聚合物，主要包括淀粉、纖維素、果聚糖和果膠質(zhì)等，由于其葡萄糖殘基組成方式與構(gòu)成形式不同，所以表現(xiàn)的性質(zhì)有明顯的差異[1]。植物中的糖類通常占其干重的80%～90%，根據(jù)其存在的部位，可分為細(xì)胞內(nèi)多糖、細(xì)胞壁多糖和細(xì)胞外多糖。植物多糖為白色，無甜味的，可溶于熱水或堿液，難溶于冷水，不溶于正丁醇、丙酮、乙醇、醋酸乙酯、乙醚等有機(jī)溶劑；pH 值小于5 時(shí)開始降解，小于3 時(shí)有20%降解，大于7 時(shí)氧化速度加??；當(dāng)溫度大于40℃時(shí)，分解速度加快；可與硫酸蒽酮、硫酸苯酚反應(yīng)呈陽性；此外，可與部分無機(jī)離子、有機(jī)離子絡(luò)合，如與十六烷基三溴化銨、氫氧化鋇等結(jié)合產(chǎn)生沉淀[2]。

植物多糖具有多種生物活性，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，它具有抗腫瘤、抗衰老、抗疲勞、抗病毒、抗輻射的功能，還具有降血糖、降血脂、參與免疫調(diào)節(jié)等作用。Lins等[3]經(jīng)過血液實(shí)驗(yàn)、生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)和組織病理學(xué)分析可知，在體外實(shí)驗(yàn)中，紅藻硫酸多糖沒有顯著的細(xì)胞毒性，但體內(nèi)實(shí)驗(yàn)則顯示出明顯的抗腫瘤活性，并且能增強(qiáng)5-氟尿嘧啶誘發(fā)的免疫應(yīng)答，此實(shí)驗(yàn)說明紅藻硫酸多糖由于它的免疫學(xué)性質(zhì)而具有抗腫瘤活性；楊輝等[4]用自制的竹節(jié)參多糖給衰老的小鼠模型灌胃，發(fā)現(xiàn)其具有提高腦組織過氧化氫酶活性和降低丙二醛含量的作用。同時(shí)可以提高血液中的SOD活性，阻斷自由基的連鎖反應(yīng)，最終發(fā)揮抗衰老的作用；Yan 等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在針對小鼠腹腔巨噬細(xì)胞的體內(nèi)和體外的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)歸多糖可顯著提高一氧化氮的生成量，還能提高細(xì)胞溶酶體酶活性；Gong 等[6]研究表明，馬齒莧粗多糖可顯著降低糖尿病小鼠的血清總膽固醇、空腹血糖濃度和甘油三酯的濃度；侯仰鋒等[7]用3 種不同濃度的茶多糖給高血脂癥模型的大鼠進(jìn)行灌胃，研究發(fā)現(xiàn)，茶多糖可降低高血脂大鼠膽固醇的含量，說明茶多糖具有一定的降血脂作用；Kim 等[8]把人參多糖預(yù)處理的小鼠骨髓細(xì)胞經(jīng)γ射線照射后，與對照組相比，人參多糖處理組的骨髓細(xì)胞內(nèi)的IL-12、主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ（MHCⅡ類分子）CD4+T 淋巴細(xì)胞的含量明顯提高，且可以成功分化為樹突狀細(xì)胞進(jìn)行抗原遞呈以參與免疫應(yīng)答，說明人參多糖能保護(hù)和修復(fù)受輻射損傷的細(xì)胞，具有較好的抗輻射功能。

在植物多糖的生物活性備受關(guān)注的同時(shí)，其提取工藝也已成為目前研究的焦點(diǎn)之一。因此，本文就植物多糖的提取技術(shù)做一綜述。

1 植物多糖的提取技術(shù)

一般植物的細(xì)胞壁比較牢固，需要在提取之前進(jìn)行專門的破細(xì)胞操作，其方法主要包括化學(xué)處理、溶脹和自脹、生物酶降解和機(jī)械破碎。還有許多植物的種子或動(dòng)物樣品含有較多的脂類物質(zhì)，因此在提取前應(yīng)用乙醚、石油醚等溶劑除去脂溶性雜質(zhì)。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[9]。

1.1 熱水浸提法

熱水浸提法是一種國內(nèi)外常用的提取植物多糖的傳統(tǒng)方法。

梁英等[10]在對黃芩多糖提取工藝的優(yōu)化的試驗(yàn)中，以水為提取劑，應(yīng)用二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)對黃芩多糖回流提取進(jìn)行系統(tǒng)研究，通過頻率分析法得到黃芩多糖最優(yōu)提取工藝為浸提溫度85℃，浸提時(shí)間100 min，液固比30∶1，在此條件下，黃芩多糖提取率為4.92%。

高洪霞等[11]研究了熱水浸提法提取枸杞多糖的工藝條件，首先通過單因素試驗(yàn)對影響多糖提取率的因素進(jìn)行分析，然后運(yùn)用正交試驗(yàn)法優(yōu)化提取多糖的最佳工藝條件，結(jié)果表明，其最佳提取條件為：料水比 1∶30（W∶V），溫度 90 ℃，提取時(shí)間 2 h，枸杞多糖1 次提取率為10.76%。

熱水浸提法采用水體系。其優(yōu)點(diǎn)是材料易得，所需條件簡單，適用于游離態(tài)多糖的提取，并且干擾物質(zhì)少，但在提取過程中需要多次浸提，操作時(shí)間長，收率低，且費(fèi)時(shí)費(fèi)料。

1.2 堿浸提法

堿浸提法的原理是利用堿對細(xì)胞壁有破壞作用和有利于酸性多糖的浸出。

李紅民等[12]在提高黃芪多糖提取收率的工藝研究中，用CaO 水溶液提取法和Na2CO3 水溶液提取法制備黃芪多糖粗提物，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，CaO 水溶液提取收率最高，為11.7%，是水提取法收率（3.6%）的3.25倍，是Na2CO3水溶液提取法收率（5.7%）的2.05 倍。

向東等[13]利用氫氧化鈉溶液提取南瓜多糖，經(jīng)過正交實(shí)驗(yàn)，確定了堿法提取的最佳生產(chǎn)工藝：80℃的條件下提取，提取時(shí)間為2 h，綜合考慮時(shí)間對提取率的影響和生產(chǎn)周期因素，可以縮短為1 h，液固比為5:1，氫氧化鈉的濃度為0.4 moL ·L-1。

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(fù)雜，提取過程中產(chǎn)生的小分子物質(zhì)不易除去，還容易使部分多糖發(fā)生水解，破壞多糖的活性結(jié)構(gòu)、減少多糖得率。

1.3 酶解提取法

酶法是采用酶與熱水浸提相結(jié)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(fù)合酶法、分別酶法和單一酶法。

王宗君[14]通過單因素試驗(yàn)，考察了纖維素酶的酶用量、酶解溫度、酶解時(shí)間及底物濃度等4 個(gè)因素對茶樹菇多糖提取率的影響，結(jié)果表明，此法提取的最佳工藝條件為：酶用量0.08%，酶解溫度45℃，酶解時(shí)間 4 h，底物濃度（體積比）1∶20，熱水提取 4 h，提取2 次。得到的茶樹菇多糖提取率為57.69%。

陳玉玲等[15]采用纖維素酶法提取南瓜多糖，通過單因素試驗(yàn)，考察了纖維素酶的時(shí)間、濃度、溫度及pH 值對南瓜多糖提取率與純度的影響。結(jié)果表明，該法提取南瓜多糖的最佳反應(yīng)條件為：提取時(shí)間120 min，酶濃度為0.5%，溫度50℃，pH 為5.2，此時(shí)南瓜多糖的提取率為4.9%，多糖的純度為52%。

酶法提取植物多糖具有反應(yīng)條件溫和、效率高、雜質(zhì)易除、工藝簡便和省時(shí)等許多優(yōu)點(diǎn)，但是酶的價(jià)格較高，使用的條件比較苛刻。

1.4 微波輔助提取法

利用微波強(qiáng)化固液浸取過程是頗具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N新型輔助提取技術(shù)。近年來，國外將微波技術(shù)應(yīng)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(yè)化方向發(fā)展。目前，國內(nèi)微波技術(shù)已涉及到多糖、揮發(fā)油、生物堿、苷類、萜類、有機(jī)酸及黃酮等的提取研究[16]。

張萍等[17]采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，蒽酮-硫酸比色法測定其含量，比較微波輔助提取與傳統(tǒng)提取對黃芪多糖的影響。結(jié)果表明，微波輔助提取條件為料液比12∶1，提取時(shí)間 15 min，微波功率 800 W，黃芪多糖提取率為93.02%，高于傳統(tǒng)提取法。

黃桂萍等[18]利用微波技術(shù)從香菇中提取香菇多糖，研究了輻射功率、輻射時(shí)間及提取次數(shù)等條件對多糖提取率的影響。結(jié)果表明，其最佳提取條件是：微波輻射功率為50%，輻射時(shí)間為3.5 h，料液比為1 g:20 mL，提取次數(shù)為2 次。在此條件下，香菇多糖的提取率為79.87%。

高夢祥等[19]采用正交試驗(yàn)，研究了微波功率、乙醇用量、固液比、浸提時(shí)間、pH 值等因素對海帶多糖提取量的影響，結(jié)果表明，海帶多糖最佳提取工藝為：以水為提取劑，微波功率為400 W，固液比為1∶90（g ·mL-1），提取時(shí)間為 7 min，pH 值為 8.0，在此條件下，海帶多糖的提取量為71.66 mg ·g-1。

微波輔助提取法具有設(shè)備簡單、提取率高、適用范圍廣、重現(xiàn)性好、選擇性強(qiáng)、節(jié)省時(shí)間、節(jié)省溶劑、節(jié)能、不產(chǎn)生噪音和污染等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的提取方法相比，微波提取克服了物料細(xì)粉易凝聚、易焦化的缺陷。對水溶性成分與極性大的成分，可用含水溶劑進(jìn)行提取。但是，微波輔助提取法也存在一些缺陷，它的提取時(shí)間不宜過長，功率不宜過高，否則會(huì)導(dǎo)致水分蒸發(fā)過多，多糖溶出受阻，導(dǎo)致多糖得率下降。同時(shí)，該法也降低了某些反應(yīng)的活化能，使多糖分子之間、多糖分子與其它分子之間形成新的作用力，增加分子之間的碰撞機(jī)會(huì)，阻止多糖分子的溶出。

1.5 超聲波提取法

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超聲波技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于天然植物及真菌活性成分的提取，實(shí)驗(yàn)證明效果優(yōu)于傳統(tǒng)的提取方法[20]。超聲波提取技術(shù)主要是利用超聲波的空化作用加速植物有效成分的浸出，另外超聲波的次級(jí)效應(yīng)，也能加速欲提取成分的擴(kuò)散釋放并充分與溶劑混合，利于提取。

林海霞等[21]應(yīng)用超聲波技術(shù)對枸杞多糖進(jìn)行了提取，在綜合考慮提取率、能源和水資源節(jié)約等問題后，確定了提取的最佳工藝條件為：提取時(shí)間為40 min，料液比為1∶20，提取溫度為60℃，在該條件下，枸杞多糖提取率可以達(dá)到72.97%，純度為93.09%。

鐘運(yùn)翠等[22]在超聲波輔助提取沙棘果渣中的粗多糖的研究中，采用正交試驗(yàn)的方法，研究了超聲波提取時(shí)間、固液比和提取溫度等因素對多糖提取量的影響，得到了超聲波提取沙棘果渣多糖的最佳工藝條件為：超聲波提取時(shí)間20 min、固液比為1 g∶50 mL、提取液溫度為60℃，在此條件下，沙棘多糖的提取量為88.09 mg ·g-1。

田龍[23]采用超聲波對米糠多糖的提取進(jìn)行強(qiáng)化預(yù)處理，研究了超聲波預(yù)處理次數(shù)、超聲功率和浸提時(shí)間3 個(gè)因素對多糖得率和純度的影響，結(jié)果表明，在超聲處理次數(shù)為450 次，超聲功率為300 W，浸提時(shí)間為3 h 的條件下，米糠多糖的提取率為2.04%，純度達(dá)88.68%。

趙二勞等[24]在超聲提取南瓜多糖的試驗(yàn)中，研究了預(yù)浸時(shí)間、超聲作用時(shí)間、超聲功率、超聲提取溫度以及占空比對南瓜多糖提取率的影響。結(jié)果表明，以水為提取劑，在預(yù)浸時(shí)間10 min，超聲作用時(shí)間20 min，提取溫度60℃，超聲波功率80 W，占空比為1 的條件下，南瓜多糖提取量最大可達(dá)42.6 mg ·g-1。

超聲波作為一種新的提取技術(shù)，它具有效率高、時(shí)間短、節(jié)約試劑、步驟簡單等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。還可以防止提取物在長時(shí)間、高溫條件下，發(fā)生降解、褪色等變化。

2 展望

目前，對植物多糖研究的層次與水平，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于蛋白質(zhì)和核酸，主要由于多糖本身在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、表征鑒定等方面存在自身的研究難度和特殊性；其次，多糖結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系、體內(nèi)代謝過程和作用機(jī)制還未闡明。在植物多糖的提取方法中，微波法和超聲波法屬于新型的提取技術(shù)，比傳統(tǒng)的提取技術(shù)得率高，是以后提取技術(shù)應(yīng)該發(fā)展的方向。但在提取的過程中，不同的提取工藝對多糖的結(jié)構(gòu)、組成和生理活性等方面都有不同的影響，因此優(yōu)化植物多糖的提取方法還有待進(jìn)一步研究。

植物多糖作為一類重要的天然活性物質(zhì)，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是毒副作用小，來源廣泛，而豐富的植物資源使我國在植物多糖的研發(fā)方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。在醫(yī)藥方面，活性多糖一定劑量的時(shí)候可以治療疾病，還可以利用多糖的抗原性、抗腫瘤等活性來制備疫苗，作為抗腫瘤、抗病毒與延緩衰老的藥物；在食品方面，活性多糖少劑量時(shí)可防止衰老、增加免疫力，所以可將多糖作為一類重要的保健品進(jìn)行開發(fā)；此外，由于多糖具有優(yōu)越的吸附性、保水性及黏結(jié)性，部分研究人員認(rèn)為將植物多糖用于環(huán)境的治理將是該領(lǐng)域的新的研究方向。因此，低廉的原料成本為多糖提取的工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化提供了較大的發(fā)展空間，植物多糖將具有更廣闊的發(fā)展前景。

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