科技植物多糖应用研究进展

多糖又称多聚糖，是一类天然大分子物质，广泛存在于动物、植物和微生物中，是生物有机体内普遍存在的一类生物大分子，目前报道来源于中药的多糖已超过种，且它们中的大部分都是从植物中分离和提纯得到。近年来，大量药理及临床研究表明，药用植物多糖如牛膝多糖、黄芪多糖、香菇多糖、芦荟多糖、酵母多糖和壳聚糖等是一种良好的免疫调节剂，它能激活免疫受体，提高机体的免疫功能，具备多种生物学功效。

　　1、多糖的提取、分离、纯化与干燥

　　提取多糖，首先在提取之前根据多糖的存在形式及不同的提取部位决定是否要作预处理，对于含大量色素、脂肪酸等脂溶性成分的样品需脱脂，同时去除里面含有的单糖和低聚糖等杂质。脱脂后的残渣或不需要脱脂的原料常用水作溶剂来提取多糖，此外按需要也可用碱性水液、氯化钠溶液或1%醋酸溶液作溶剂，温度控制在90℃～℃，时间4h～6h，反复提取2次～3次。一般植物多糖提取多采用热水浸提法。酶技术是近年来广泛应用到有效成份提取的一项生物技术，在多糖的提取过程中，使用酶可降低提取条件，在比较温和的条件下分解植物组织，加速多糖的释放或提取，同时超滤法、超声提取和微波提取也是近年用到的新型提取技术。

　　用水或稀碱水提取的多糖常含有蛋白质，常用的除蛋白方法有Sevag法、三氟三氯乙烷法和三氯乙酸法，前两者多用于微生物多糖，后者多用于植物多糖。脱除蛋白后，用一定浓度的乙醇沉淀，沉淀物再经过DEAE-纤维素、SenhadxeA25，SenhadxeG50，DEAC-Cellulose等柱层析分离纯化。用乙醇沉淀是一种从溶液中定量回收多糖的简单方法，其原理是多糖溶于热水而不溶于乙醇等有机溶剂，因而可将多糖用乙醇沉淀出来。由于不同性质或不同分子量的多糖沉淀所需的乙醇浓度不同，故乙醇沉淀同样也可以用于样品中不同多糖组分的分级分离。同时使用不同浓度的乙醇，还需要考虑到多糖的浓度及盐浓度等因素。

　　对于多糖提取物干燥方法的研究较少。植物总多糖提取物浸膏，黏度大，干燥操作非常困难。传统热风干燥易使提取液受热时间过长，造成活性成分被破坏。而较先进的喷雾干燥技术，不适宜用于黏度太大的多糖提取液的干燥。真空干燥、冷冻干燥、微波干燥技术的应用有望解决这一问题。以香菇水提取液为研究对象，采用真空干燥、真空冷冻干燥和真空微波干燥3种工艺，通过对比实验分析了不同干燥方法对样品干燥特性、浸膏制品的表观形状、复水性和样品含糖量的影响。结果表明3种干燥方法所得制品品质有差别，微波干燥速率最高，冷冻干燥复水性最好，且多糖得率最高，由此而得出微波干燥为最经济的干燥方式，微波干燥技术用于植物多糖水提取液的干燥，可显着缩短干燥时间，且多糖提取物品质良好。

　　2、植物多糖生物学功能及作用机理研究进展

　　2.1　增强机体免疫

　　免疫系统是机体的防御系统，由免疫器官、免疫细胞和免疫分子等构成。可特异性地或非特异性地清除侵入机体的异物。植物多糖具有免疫增强作用，对非特异性免疫或特异性免疫均有促进作用。多糖本身也可作为一种抗原，刺激机体产生相应的抗体，但作用较弱。用肺炎球菌多糖皮下注射小鼠可刺激小鼠产生特异的免疫球蛋白M（IgM）抗体，在有霍乱毒素作为佐剂时还可刺激产生特异的免疫球蛋白A（IgA）抗体。用熟地、当归为主的复合多糖按mg/Kg用于雏鸡口服，可使雏鸡免疫器官指数明显升高，能使环磷酰胺所致免疫抑制逆转至正常水平或正常以上的水平，这也表明中药多糖具有免疫调节剂的作用。

　　研究表明，黄芪及其活性成分对动物的T淋巴细胞、B淋巴细胞、自然杀伤细胞和巨噬细胞有影响。邱世翠等探讨中药黄芪的强身健体作用，结果表明用黄芪液灌服可显着促进小白鼠脾淋巴细胞增殖和IL-2的产生。有研究表明日粮中添加mg/kg黄芪多糖及mg/kg牛膝多糖，可增加脾细胞NO和IL-2的产量，增强脾细胞增生的剂量依赖性。有试验表明，黄芪多糖能影响断奶仔猪细胞免疫，进而可作为一种免疫调节剂，其中获得免疫应答的最佳水平为mg/kg～mg/kg黄芪多糖。宁勇等对体外培养正常成人外周血单核细胞的研究则表明，牛膝多糖能显着诱导单核细胞表达TNF-α和IL-6，增加单核细胞胞质内的溶酶体量，从而激活单核细胞、增强单核细胞的吞噬作用。

　　2.2　抗病原体作用

　　黄芪对鸡大肠杆菌、猪链球菌有较强的抑菌作用，黄芪多糖对a、b型溶链球菌、肺炎双球菌、金黄色球菌、大肠杆菌等均有较强的抗菌作用。冬虫夏草、黄芪、党参等均有较强的抗病毒作用。20世纪70年代以后发现有些多糖具有抗疱疹病毒及流感病毒作用，特别是80年代发现多糖具抗艾滋病病毒作用。研究发现抗病毒的多糖大多能干扰病毒表面糖蛋白gp对淋巴细胞表面CD4受体的结合，抑制病毒抗原的表达；抑制病毒逆转录酶（RT）的活性。具有抗病毒作用的多糖其化学结构中多数含有硫酸根，硫酸根的存在与否及多寡直接影响抗病毒活性。

　　2.3　诱生干扰素

　　干扰素是一种非特异性抗病毒物质，它能抑制病毒向未受感染的细胞侵害，并对病毒病的康复起重要作用；许多中草药有诱生干扰素的作用，如党参、山药、茯苓等有诱生α-干扰素作用，黄芪有诱生β-干扰素作用，黄芩、黄连、生地、蒲公英等有诱生γ-干扰素作用，其他如刺五加、丹参也具有诱生干扰素作用。使用植物多糖诱生干扰素可以避免细菌、病毒等产生的毒素对机体造成的毒性作用，在防治病毒性疾病方面有很大潜力。

　　罗燕等研究发现，黄芪多糖组分A2（60%乙醇提取沉淀物）可显着提高肉杂鸡血清中白细胞介素-2（IL-2）含量，而IL-2是由活化的T淋巴细胞产生的一种重要细胞因子，能激活T淋巴细胞和促进B淋巴细胞分化及分泌抗体，诱导产生干扰素，增强单核细胞及自然杀伤（NK）细胞的杀伤活性，从而对机体的免疫功能进行调节。沈小君等研究发现，黄芪多糖是一种干扰素诱导剂，其抗病毒原理是：刺激巨噬细胞和T淋巴细胞，促使E环形细胞数量增加，诱生细胞因子和白细胞介素，使动物机体产生内源性干扰素，从而达到抗病毒的目的。

　　2.4　抗肿瘤作用

　　多糖能抑制肿瘤引起的白细胞下降，恢复免疫系统的创伤，起到恢复肝功能、增强骨髓造血功能、抑制肿瘤生长的作用。从中药复方（人参、白术、获菩、甘草、当归等）中提取的复合多糖可显着抑制荷瘤小鼠体内H22肿瘤的生长，提高荷瘤小鼠脾指数、白细胞数，促进脾内的T，B淋巴细胞增殖，对HeLa细胞的增殖有明显抑制作用。龙须菜多糖、坛紫菜多糖和毛头鬼伞多糖构成的复合多糖对HeLa细胞的生长具有显着抑制作用，并呈剂量依赖性，QRT-PCR检测表明，复合多糖能提高HeLa细胞中凋亡蛋白酶基因caspase-10，caspase-3表达水平，诱导细胞凋亡。通过牛膝多糖对体外培养的人胸腔巨噬细胞内乳酸脱氢酶（Lactatedehydrogenase，LDH）和酸性磷酸酶（Acidphosphatase，ACP）活性的调节作用，以及对人胸腔巨噬细胞表达肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6）的诱导作用，探讨牛膝多糖对活化巨噬细胞的激活作用，发现牛膝多糖能上调胸腔巨噬细胞内乳酸脱氢酶和酸性磷酸酶活性，并能显着诱导胸腔巨噬细胞表达肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-6，而且对肿瘤坏死因子-α的诱导表达具有显着的剂量效应，所以认为牛膝多糖可诱导巨噬细胞表达细胞因子，并对巨噬细胞具有激活作用。

　　2.5　抗氧化作用

　　体内某些抗氧化酶，如超氧物歧化酶（SOD），能与机体代谢所产生的超氧阳离子自由基（O-2）进行歧化反应，将其清除；谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）能清除细胞内的有害代谢产物，如H2O2、OH-、O-2和RO等。王洪伟等研究发现牛膝多糖可显着提高大鼠SOD活性，降低丙二醛（MDA）活性，提高大鼠的抗氧化能力。以果蝇为动物模型研究牛膝多糖组分的抗衰老作用，发现小分子量组分可显着地使果蝇平均体重增加，增幅为3.85％～5.47％，并使果蝇平均寿命延长2.61％～3.16％。唐富天等通过灌胃给药南沙参多糖（RAPS）可减轻大鼠60Cor射线辐射损伤，提高50天存活率，减少辐射大鼠血清丙二醛（MDA）含量，增加全血中谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性和红细胞中超氧化物歧化酶（SOD）含量，说明南沙参多糖具有较好的抗氧化作用。应用黄芪多糖mg/kg/d能使黄嘌呤及黄嘌呤氧化酶造成Wistar大鼠离体心脏的氧自由基损伤而导致心脏功能指标明显下降的血流动力学与心肌力学参数恢复正常，说明黄芪多糖可能是通过增强超氧化物歧化酶（SOD）活性，促进氧自由基清除起作用。

　　自由基学说认为，衰老过程可能就是细胞和组织中不断进行着的自由基损伤所致。D-半乳糖可导致动物体内的自由基产生过多而引起衰老。研究发现，枸杞多糖和牛膝多糖能提高经mol·L-1Ｈ2Ｏ2处理的人胚肺二倍体成纤维细胞（2BS）细胞的存活率，降低细胞的β半乳糖苷酶（SA-β-gal）染色阳性率以及丙二醛水平，抑制细胞的单胺氧化酶Ｂ（MAO-B）活性，增强SOD活力，起到延缓衰老的作用。所以，植物多糖在动物体内的抗氧化途径可能有两种：一是直接清除体内过多的自由基；二是通过提高动物抗氧化酶活力的间接作用来清除过多自由基。

　　2.6　降血糖作用

　　许多植物多糖有较好的降血糖作用。杨宏莉等研究证实，山药多糖可明显提高体外培养的胰岛细胞存活率，改善胰岛功能。研究报道，高剂量浓度的紫心甘薯多糖能有效调节STZ糖尿病大鼠的糖代谢，显着提高肝糖原合成能力，减少葡萄糖的生成，起到降血糖的作用。党参多糖能显着降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠升高的血糖；升高肝糖元含量和血清胰岛素水平；显着抑制小鼠的糖异生，有明显改善氢化可的松琥珀酸钠诱导的小鼠胰岛素抵抗的作用。结果提示党参多糖能够显着降低糖尿病小鼠血糖，调节血脂代谢，抑制糖异生，促进糖元合成，改善胰岛素抵抗。海带多糖降血糖研究结果表明，连续灌胃LJPS3w，mg/kgbw、mg/kgbw、0mg/kgbw组血糖值明显低于高血糖模型组，且血糖降低明显，高血糖模型组血糖值升高。糖尿病周围神经病变（DPN）是糖尿病的常见慢性并发症。李国庆等观察牛膝等中草药活血汤治疗糖尿病周围神经病变的疗效，有益气滋阴，活血通络的功效。研究表明牛膝多糖能够降低四氧嘧啶和肾上腺素所致小鼠血糖升高，促进糖尿病小鼠肝糖元合成，而对正常小鼠血糖无明显影响。Mao等研究表明高血糖小鼠灌服黄芪多糖能够减少内质网应激反应，增加胰岛素敏感性而降低血糖。黄芪多糖降低血糖的机制可能是通过减轻内质网诱导的转录因子6（ATF6）活化，逆转ATF6在细胞内转位，抑制肝脏蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的高表达，减轻其肝脏内质网应激而发挥胰岛素增敏作用。

　　2.7　促生长作用

　　研究表明，添加1.5%黄芪粉显着提高了蛋鸡36d～70d和试验全期的产蛋率（P0.05），mg/kg黄芪多糖组显着提高了蛋鸡第70d鸡蛋蛋白含量（P0.05）。陈清华等研究结果表明，在断奶仔猪日粮中添加0.05%、0.1%、0.15%牛膝多糖，与对照组相比，日增重提高11.80%，19.90%和14.74%（P0.05），料肉比分别降低8.28%，17.75%和14.20%（P0.05）；结果表明在断奶仔猪日粮中添加牛膝多糖能提高断奶仔猪的生产性能。植物多糖能促进动物生长，其机理可能是多糖能有效兴奋胃肠道和促进消化腺酶的分泌，促进血红蛋白、血清蛋白的合成，改善蛋白代谢，提高饲料养分的吸收效率，促进某些酶和激素的分泌，改善动物肠道健康，从而促进物质和能量代谢，改善动物生长性能和饲料报酬。

　　3、应用前景与展望

　　我国中草药资源丰富，目前在畜牧生产中使用的中草药大概有0多种，常用的有多种，植物多糖具有调节机体免疫、抗肿瘤、促进动物生长等作用，在临床上和畜牧业中具有广阔的应用前景。在畜牧业生产中将植物多糖开发为绿色环保饲料添加剂，这对真正意义上减少抗生素等药物添加剂在饲料中的使用，推进动物饲料“无抗生素化”或尽量少用抗生素的进程，保证畜产品的安全和我国畜牧业可持续发展具有重大意义。

（湖南农业大学动物科学学院刘祝英，贺建华）

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