专题5活性多糖

专题5活性多糖第一节微生物多糖第二节植物多糖功能性食品学多糖由糖甙键连接起来的醛糖或酮糖组成的天然大分子。生命有机体的重要组成成分与维持生命所必需的多种功能有关，大量存在于藻类、真菌、高等陆生植物中。“生物应答效应物”(biologicalresponsemodifier，BRM)或活性多糖（activepolysaccharides）具有生物学功能的多糖多糖简介多糖:食物中的能量来源动植物骨架结构的组成成分重要的信息分子是细胞表面信号识别、抗原抗体反应、细胞间信息的传递和感受的关键因子生命科学的三大领域:多糖与蛋白质、基因预言:“21世纪将是多糖的时代”1998年“糖生物学”GlycobiologyTrendinGlycoscienceandG1ycotechnology美国学者M.Yalpani“至今,多糖在生物技术领域仍是一个沉睡的巨人,有待于大家去唤醒.”

二十世纪

六十年代以后,随着现代仪器分析方法的飞速发展,使人们能成功的分离纯化和鉴定生物体内微量活性物质,从而对糖特别是多糖的认识产生了飞跃。愈来愈多的研究发现,人的生命过程几乎都与糖链有关:

如细胞间通讯,识别和相互作用细胞的运动和粘附病原与宿主细胞的作用

......这是因为：糖链携带着生物信息.

它在细胞表面的分子识别过程中起着决定性作用.血型

----红血球表面糖链末端糖基的不同

恶性肿瘤细胞与正常细胞的不同

----糖链的不同

1995年Hirabayashi提出“类似于基因密码,可能也存在多糖密码”的论点.多糖是一种免疫调节剂

(激活机体免疫反应)

但也有少数多糖具直接杀死癌细胞作用或两者俱存----治疗机体免疫功能受到严重损伤的癌症和艾滋病----治疗多种免疫缺损疾病和某些细菌,病毒引起的疾病

多糖作为药物的最大特点是毒副作用很小

----多糖还具有明显的抗病毒、抗感染、降血糖、降胆固醇、降血脂、抗心肌缺血作用生物活性多糖的分类:真菌多糖植物多糖动物多糖作用:保健功能改善品质糖原（Glycogen）硫酸软骨素（Chondroitinsulfate）肝素（Heparin）透明质酸（Hyaluronicacid）壳聚糖（Chitin）

淀粉（Starch）纤维素（Cellulose）木聚糖（Xylan）果胶（Pectin）阿拉伯胶（Gumarabic）卡胶（Mucilage）琼脂（Agar）海藻胶（Alginicacid）卡拉胶（Carrageenin）海带多糖（Laminaran）

葡聚糖（Dextran）果聚糖（Levan）黄源胶（Xanthan）甘露聚糖（Mannan）黑曲霉多糖（Nigeran）细胞壁多糖（Cellwallpolysaccharide）香菇多糖（Lentinan）动物

陆生植物海洋生物

微生物(包括高等真菌）

几种天然存在的多糖

构成多糖的常见的单糖

L-鼠李糖，L-岩藻糖，6-去氧-塔罗糖去氧己糖

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

单糖类型第一节微生物多糖微生物来源的多糖是至今研究得比较详细的一类多糖，其广泛的生物活性使得其已成为微生物药物一个重要的组成部分，且在新药研发中越来越受到重视。免疫调节功能抗肿瘤活性抗病毒活性其它活性一、微生物多糖的药用生物活性天麻：具有息风定惊、镇静安眠、平肝息风、去湿活血的功效羊肚菌：具有甘寒无毒、益肠胃、化痰理气的特性和功效天麻多糖和羊肚菌多糖降血脂功能研究实验模型：SD大鼠，考察天麻多糖和羊肚菌多糖对实验性大鼠高脂血症的影响免疫抑制效果不显著天麻多糖改善学习记忆力的功能研究乙酰胆碱(Ach)：是进行及维持高级神经系统功能的一种重要介质，是促进学习记忆的递质。学习记忆能力障碍或痴呆患者脑内胆碱乙酰化酶(Ach)含量明显低下，紫球藻胞外多糖：含有硫酸基的酸性多糖，主要由木糖、葡萄糖和半乳糖组成，抗病毒、抗辐射、降低血酯和胆固醇等活性球藻多糖抗氧化活性及其构效关系研究清除率为69．3%EPS1、EPS2和EPS3的半数抑制浓度分别为0.2、0.49和0.55mg／mL按移植性肿瘤研究法建立小鼠模型，以不同剂量的紫球藻多糖经灌胃给药后检测小鼠移植性实体瘤肉瘤S180生长情况、脾指数、胸腺指数和脾淋巴细胞增殖，对紫球藻多糖的抗肿瘤活性进行了评价。紫球藻多糖抗肿瘤活性研究化疗组紫球藻多糖免疫调节活性及其构效关系研究糖单元的组成糖单元组成物有均聚多糖和杂多糖。不同种类的多糖，其主链糖单元的组成不同，生物学活性存在较大差异。糖苷键的类型在单糖的连接位置方面，主要有1—3、1—6、1—2、l一4连接方式。具有1—3连接方式的多糖大多具有生物活性，如香菇多糖，灵芝多糖，从天然冬虫夏草提取的虫草多糖都以这种结构为主。部分1—6连接方式的多糖也具有生物活性，而1—2、1—4等连接方式的多糖很少具有活性。二、多糖结构与功能关系主链的构型主链构型有α型和β型。对于葡聚多糖而言，α葡聚糖一般没有活性，而大多数具有抗肿瘤活性的多糖都具有β-(1—3)-D-葡聚糖的主链结构。支链的分支程度支链的分支度对多糖的活性也有影响。只有当多糖达到一定的分支度时，才能具有生物活性。但并不是分支度越高，活性越强。每种多糖都存在最佳分支度，使其活性达到理想状态。水溶性D-葡聚糖有抗肿瘤活性，特别是那些直链的、无过长支链的多糖。分子量的影响一般来说，分子量在100-200kD之间的多糖片段有较高的生物活性，而相同来源的分子量在5-10kD之间的多糖片段无生物活性。硫酸葡聚糖抗HIV病毒活性随着相对分子质量的增加而增加，相对分子质量10000时达到最大，抗肿瘤活性研究中发现，分子质量50kDa以上具有三重结构的多糖才有抗肿瘤活性。多糖的空间构型多糖的特定空间构像是其产生生物学活性所必需的，生物学活性较强的多糖，通常都具有规则的空间构像。一般认为，高级结构呈曲状螺旋的多糖活性较高，三股螺旋构型是多糖最具活性的空间构像。而呈可拉伸带状或皱纹型带状的多糖活性一般较低甚至没有活性。取代基的种类及数量多糖及其衍生物中取代基的种类和数量对其活性有显著影响。通过分子修饰等手段，改变多糖的官能团，有目的地提高多糖的活性。常用于多糖官能团改造的方法有硫酸化、乙酰化、磺酰化、烷基化、碘化、羧甲基化等。第二节植物多糖普遍存在于自然植物界中由许多相同或不同的单糖以α或β-糖苷键所组成的化合物。植物源的多糖类化合物拥有免疫调节、抗肿瘤活性以及降血糖、降血脂活性和抗氧化等的独特功能，而且大多数毒性较小，在预防疾病上优于其他化合物，因此其应用具有广阔的前景；简介免疫调节、抗肿瘤活性降血糖、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。多糖对机体的免疫调节的途径和方式：①激活巨噬细胞。②激活网状内皮系统。③激活T和B细胞。④激活补体。⑤激活干扰素生成。⑥激活白细胞介素生成。⑦诱导肿瘤坏死因子。免疫调节、抗肿瘤活性牛膝多糖可以纠正老年鼠免疫低下的状态。枸杞多糖具有明显的抗肿瘤活性，以提高免疫功能的方式抑制荷瘤鼠的肿瘤效应。绞股兰多糖(PGP)能显著增强肝癌Heps小鼠NK细胞活性，且剂量依赖性大，同时PGP能提高小鼠血清溶血素含量，对体液免疫有促进作用。植物多糖的重要功能之一枸杞多糖(LBP)和茶叶多糖(TPS)混合物:具有增强Ⅱ型糖尿病模型动物胰岛素敏感性、增加肝糖原储备、降低血糖水平，同时还可以抑制肾脏醛糖还原酶(AR)活性，降低血清糖基化终产物一肽(AGE—P)水平，提高血清过氧化酶歧化酶(SOD)水平，从而预防糖尿病并发症。降血糖、降血脂活性百合多糖:降血糖修复β一胰岛细胞、增强胰岛素的分泌、降低肾上腺皮质激素分泌以及促进肝脏中血糖转化为糖元的联合作用，桑叶中分离得到一种糖肽复合物(glyco—peptides，GPs)，有降血糖、三酰甘油和胆固醇水平的作用南瓜多糖:能提高动物对高糖的耐受力，且与胰岛素有很好的协同作用。黑木耳多糖:具显著的降血脂作用。多糖具有抗衰老作用与提高免疫功能、清除体内氧自由基及抗脂质过氧化密切相关。丙二醛(MDA)是反映机体脂质过氧化损伤的重要指标具有很强的生物毒性，极易与磷脂蛋白发生反应改变细胞膜的通透性，而造成组织细胞的氧化损伤。抗氧化、抗衰老活性研究发现，枸杞、人参、银杏叶、天麻水提液均可降低小白鼠体内MDA的含量。人参对脑和心肌中MDA含量的抑制率最高，分别为20．6％和23．1％；天麻对肝和肾组织中MDA含量的抑制率最高，分别为14．5％和13．6％。沙棘多糖溶液以生理氯化钠溶液为对照，0.32％的沙棘多糖溶液有明显的抗氧化作用随着浓度的升高，抗氧化作用明显上升金樱子多糖(PRL)能显著清除超氧阴离子自由基、抑制羟自由基对细胞膜的破坏而引起的溶血和脂质过氧化产物的形成。中药夏枯草中分离出来的硫酸多糖具有抗HIV作用，对HIV病毒的最小抑制浓度为1.4～2.8mg·L-1硫酸多糖能从多个环节和步骤干扰HIV对宿主细胞的侵袭，并对HIV有很高的选择性抑制作用。抗病毒活性甘草多糖(GPS):对牛艾滋病毒(BIV)、腺病毒、柯萨奇病毒均有较明显的抑制作用红毛五加多糖:对水泡性口炎病毒(VSV)、单纯疱疹病毒I型(HSV-I)和柯萨其病毒B3型(CB3V)3种病毒均有明显的抑制作用芦荟：甘露聚糖:通过免疫激活作用促进非包被小核糖核酸病毒衣壳蛋白抗原抗体的产生，螺旋藻多糖:具有抗辐射能力，降低辐射引起的突变频率，增强骨髓细胞的增殖活性，显著减轻小鼠骨髓细胞和蚕豆根尖细胞的辐射遗传损伤，具有维持藻体本身超强辐射抗性的重要作用，现已开发成抗辐射医药保健品其他活性海带中的聚岩藻糖具抗凝血作用，褐藻糖胶具有抗血栓活性。甘薯多糖、人参多糖、山大黄多糖、枸杞多糖和山药多糖等有抗突变作用。1999年美国AACC年会定义“凡是不能被人体内源酶消化吸收的可食用细胞、多糖、木质素、胶质、改性纤维素、黏质、寡糖、果胶以及少量组成成分如腊质、角质、软木质”。富含膳食纤维的食品就是粗制食品？现代意义上的膳食纤维，已完全脱离了“粗”的形象。膳食纤维的研究开发是当今国际食品科学领域的热门课题。二、膳食纤维膳食纤维≠粗纤维传统意义上的粗纤维是指植物经特定浓度的酸、碱、醇或醚等溶剂作用后的剩余残渣。强烈的溶剂处理导致几乎100％水溶性纤维、50％-60％半纤维素和10％-30％纤维素被溶解损失掉。膳食纤维(dietaryfiber,简称DF)是指不易被人体消化吸收的，以多糖类为主的大分子物质的总称，是由纤维素、果胶类物质、半纤维素和糖蛋白等物质组成的聚合体。不能被人体消化道酶所消化吸收的植物成分”，这些成分常在食品加工过程中被去除。溶解性水溶性膳食纤维(SDF)指不被人体消化酶消化，但溶于温水或热水且其水溶性又被4倍体积的乙醇再沉淀的那部分膳食纤维。主要包括存在于苹果、橘类中的果胶，植物种子中的胶，海藻中的海藻胶、卡拉胶、琼脂和微生物发酵产物黄原胶等。膳食纤维的分类水不溶性膳食纤维(IDF)指不被人体消化道酶消化且不溶于热水的那部分膳食纤维，是构成细胞壁的主要成分，包括纤维素、半纤维素、木质素、原果胶和动物性的甲壳素和壳聚糖，其木质素不属于多糖类，是使细胞壁保持一定韧性的芳香族碳氢化合物。根据目前的分析方法测出的膳食纤维的组份大致分为以下几类：总膳食纤维(TDF)：包括所有的组份在内如非淀粉多糖、木质素、抗性淀粉(包括回生淀粉和改性淀粉)以及美拉德反应产物等。可溶性膳食纤维(SDF)：包括果胶等亲水胶体物质和部分半纤维素。不可溶膳食纤维(IDF)：包括纤维素、木质素和部分半纤维素。非淀粉多糖：包括纤维素、半纤维素、果胶及可