趙婧，袁馳，周春麗，劉偉，陳冬，李全宏

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，國(guó)家果蔬加工工程技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)部果蔬加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，果蔬加工教育部工程研究中心，北京100083）

隨著人們生活水平的提高，糖尿病的發(fā)病率逐年增加，給人們生理上、精神上以及經(jīng)濟(jì)上帶來(lái)巨大的困擾。傳統(tǒng)的降血糖藥物如胰島素、磺酰脲類和雙胍類物質(zhì)雖然能短時(shí)降低血糖，但是往往產(chǎn)生一些副作用，并且有可能使機(jī)體產(chǎn)生依賴性。因此，研究者們?cè)絹?lái)越多地致力于開發(fā)更為安全并且經(jīng)濟(jì)的降血糖藥物。南瓜系葫蘆科草本植物，具有多種食療保健作用，我國(guó)及世界上許多國(guó)家都曾把南瓜作為一種有效地預(yù)防及治療糖尿病的食物。南瓜多糖是從南瓜中提取的重要的活性成分，大量研究已經(jīng)證實(shí)其具有顯著的降血糖功效。南瓜多糖作為一種天然的植物性多糖，以其安全性受到廣泛的認(rèn)可。本文綜述了南瓜多糖的理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其降血糖的功效和機(jī)理，并對(duì)其研究發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

1 南瓜多糖的理化性質(zhì)

南瓜多糖是一種水溶性多糖，不同品種、不同方式提取的南瓜多糖在理化性質(zhì)上可能存在著差異。孔慶勝等經(jīng)水提醇沉，Sevag除蛋白，Sephadex G-100柱層析后得南瓜多糖，為棕色粉末，溶于水，尤易溶于熱水。不溶于高濃度的乙醇，丙酮，乙酸乙酯等有機(jī)溶劑。其水溶液呈透明黏稠狀，可被2%的CTAB絡(luò)合沉淀，與碘-碘化鉀反應(yīng)，茚三酮和氨基黑10B反應(yīng)均為陰性[1]。隨著多糖提取工藝的不斷發(fā)展和優(yōu)化，南瓜多糖的純度逐步提高，理化性質(zhì)也得以細(xì)化。向東等用超聲波、緩凍強(qiáng)化后水提取南瓜粗多糖，采用Sephacry1 S-400 HR凝膠柱層析逐級(jí)分離純化得到兩種南瓜多糖PP-Ⅰ和PP-Ⅱ。PP-Ⅰ為白色粉末固體，PP-Ⅱ?yàn)榈S色絮狀固體，兩者均易溶于水，不溶于乙醇、乙醚及丙酮等有機(jī)溶劑，無(wú)甜味，無(wú)揮發(fā)性，與碘-碘化鉀不反應(yīng)，PP-Ⅰ與茚三酮反應(yīng)呈淡紫色，PP-Ⅱ與茚三酮反應(yīng)不顯色。分子量分別為24 ku和36 ku[2]?？踪徊捎脽崴崛》ㄌ崛〕瞿瞎洗侄嗵牵ㄟ^分級(jí)醇沉得到兩種南瓜多糖，其中50%濃度乙醇沉淀出的多糖PL1為淡黃色絮狀，80%濃度乙醇沉淀出的多糖PL2為純白色海綿狀，對(duì)多糖PL2進(jìn)一步通過離子交換層析得到多糖組分PL2-1和PL2-2，分子量分別為10.2 ku和＞2 000 ku，均為水溶性多糖，水溶液黏度較大，菲林試劑反應(yīng)、碘-碘化鉀反應(yīng)、三氯化鐵反應(yīng)、雙縮脲反應(yīng)均為陰性[3]。于斐等采用低溫提取技術(shù)提取的南瓜多糖為白色粉末，溶于水，碘-碘化鉀反應(yīng)呈陰性，分子量分布在4 ku～270 ku[4]。總而言之，近年來(lái)實(shí)驗(yàn)室提取的南瓜多糖多為白色或淡黃色，顏色的不同可能與其色素的含量以及脫除的程度有關(guān)，分子量從幾萬(wàn)到幾百萬(wàn)不等，純化程度較高的南瓜多糖中一般不含有淀粉、還原糖、酚類和蛋白類物質(zhì)。

2 南瓜多糖的單糖組成和結(jié)構(gòu)

南瓜多糖是一種雜多糖，其含有的單糖主要是葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖，另外還可能含有木糖、甘露糖、已糖醛酸以及氨基糖?？讘c勝等最早采用紙層析法測(cè)定南瓜多糖由D-葡萄糖、D-半乳糖、L-阿拉伯糖、木糖和D-葡萄糖醛酸組成，其摩爾比為0.181∶0.083 ∶0.069 ∶0.031 ∶0.175[1]。張擁軍等測(cè)定出降血糖效果較為顯著的南瓜多糖PCE-C主要由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖組成，還有少量的已糖醛酸和氨基糖[5]。朱紅艷等測(cè)得南瓜多糖的單糖組成及比例為鼠李糖 ∶阿拉伯糖 ∶葡糖糖 ∶半乳糖=4 ∶2 ∶3 ∶5[6]。Li Junli等采用氣相色譜技術(shù)（GC）測(cè)定了4種水溶性南瓜多糖的化學(xué)組成，4種多糖均由L-阿拉伯糖，L-鼠李糖，D-葡萄糖，D-半乳糖和D-葡糖糖醛酸組成，其中 4種單糖的比例分別為 2∶7∶1∶5.6，4.8∶7.6∶2.7∶7.4，4.3∶3.2∶1.8∶2.8和 5∶3∶1∶2[7]。于斐等從南瓜中分離純化出兩種多糖組分PPⅠ和PPⅡ，單糖組成主要為半乳糖、葡萄糖和甘露糖，比例分別為3.43∶2.71∶1和 5.50 ∶1 ∶7.47[8]。

近年來(lái)，隨著對(duì)南瓜多糖功能性的研究逐漸深入，利用各種技術(shù)手段對(duì)南瓜多糖進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析的研究也不斷增多。張擁軍等采用IR，NMR等技術(shù)對(duì)南瓜多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)南瓜多糖主鏈主要是以β-1，2-糖苷鍵和β-1，3-糖苷鍵連接的半乳糖和阿拉伯糖，同時(shí)還存在一定量的葡糖糖和鼠李糖，側(cè)鏈主要是以β-1，4-糖苷鍵和β-1，6-糖苷鍵連接的葡糖糖和鼠李糖[9]。Song Yi等通過化學(xué)分析手段及HPLC、IR、GC-MR、NMR以及圖譜分析，確定了南瓜多糖LGPP-1的糖鏈主要是由 1，2，6-α-D-吡喃半乳糖、1，6-α-D-吡喃半乳糖、端基 β-D-吡喃半乳糖、1，4，6-β-D-吡喃葡萄糖、1，3-β-D-吡喃葡萄糖及端基 α-D-吡喃葡糖糖構(gòu)成，其摩爾比為 1∶1∶1∶2∶1∶2。后來(lái)通過X-衍射分析推斷了南瓜多糖LGPP-1空間結(jié)構(gòu)呈空心螺旋狀，每一輪螺旋所含的重復(fù)單元數(shù)目為2，各殘基與中心軸處于垂直狀態(tài)，攝影長(zhǎng)度近于0[10]。

3 南瓜多糖的提取和分離純化

3.1 南瓜多糖的提取

南瓜多糖最傳統(tǒng)也是最常用的提取方法為水提法，李俊麗等優(yōu)化了熱水提取南瓜多糖的工藝，得出最佳工藝條件為料液比1∶40，在70℃水浴條件下，提取3次，每次提4 h，多糖提取率為6.93%[11]。水提法雖然操作簡(jiǎn)單，但是多糖的得率較低，因此，許多研究者采用復(fù)合酶法來(lái)提取南瓜多糖，并且利用超聲波輔助和微波輔助提取的方法來(lái)提高多糖的得率。刁小琴等優(yōu)化了微波輔助復(fù)合酶法提取南瓜多糖的工藝，顯著提高了南瓜多糖的得率[12]。另外，采用冷凍法對(duì)南瓜進(jìn)行前處理以提高南瓜多糖得率[13]以及低溫提取南瓜多糖的技術(shù)都取得了一定的進(jìn)展。

3.2 南瓜多糖的分離純化

南瓜多糖的分離純化要經(jīng)過脫蛋白、脫色和透析等步驟。南瓜多糖粗品脫蛋白最常用的方法為Sevag法[14]，脫色常用活性炭和H2O2，活性炭脫色容易使南瓜多糖造成損失，而利用H2O2時(shí)需要對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行嚴(yán)格的掌控[15]。目前南瓜多糖進(jìn)一步的分離純化最常用的方法是離子交換層析和凝膠層析。吳鵬將經(jīng)過脫色、脫蛋白處理后的南瓜多糖使用SephadexG-200凝膠層析柱層析，出現(xiàn)2個(gè)主要色譜峰，保留體積分別為10.2 mL和15.2 mL[13]。于斐等將南瓜粗多糖經(jīng)DEAE Sepharose Fast Flow離子交換層析分離，成功分離出3個(gè)糖峰[8]。另外，多糖的分離純化的方法還有乙醇分級(jí)沉淀法、鹽析法、電泳法和高速離心法等。

4 南瓜多糖降低機(jī)體血糖的功效

隨著南瓜多糖的功能特性研究不斷深入，南瓜多糖的降血糖功效在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)中屢次得到證實(shí)。并且，南瓜多糖作為一種草本植物多糖，其副作用較化學(xué)合成藥物小很多，因此南瓜多糖被認(rèn)為是極具開發(fā)價(jià)值的預(yù)防和治療糖尿病藥物的活性物質(zhì)。

4.1 南瓜多糖降低糖尿病動(dòng)物血糖的功效

現(xiàn)代研究南瓜多糖降血糖功效常采用四氧嘧啶致糖尿病動(dòng)物模型，四氧嘧啶是一種特異性的胰島β細(xì)胞毒劑，可選擇性地破壞動(dòng)物的胰島β細(xì)胞，誘發(fā)動(dòng)物產(chǎn)生糖尿病[16]。大量研究表明，南瓜多糖對(duì)四氧嘧啶致糖尿病動(dòng)物模型有著顯著的降血糖功效。

李全宏等進(jìn)行了南瓜提取物對(duì)糖尿病大鼠的降糖效果研究，發(fā)現(xiàn)南瓜多糖可顯著增加四氧嘧啶致糖尿病大鼠的胰島素含量，降低空腹血糖值[17]。劉穎等發(fā)現(xiàn)南瓜多糖不僅能改善糖尿病大鼠的一半狀況，增加體重，而且能顯著的降低大鼠的血糖，并且降糖效果好于消渴丸[18]。?；燮佳芯苛四瞎隙嗵菍?duì)四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖和血脂的影響，發(fā)現(xiàn)南瓜多糖劑量為400mg/kg時(shí)，糖尿病模型組血糖比對(duì)照組降低了60%，胰島素升高了61.2%，體現(xiàn)了顯著的降血糖功效[19]。朱小蘭等發(fā)現(xiàn)高低劑量（360、180 mg/kg）的南瓜多糖都可顯著降低糖尿病模型大鼠禁食以及自由進(jìn)食后的血糖，療效與格列本脲相當(dāng)，并且可明顯升高模型大鼠的胰島素水平，降低禁食后的胰高血糖素水平[20]。張擁軍等研究了不同品種南瓜多糖對(duì)糖尿病小鼠血糖的影響，以500 mg/kg的劑量腹腔注射，發(fā)現(xiàn)不同品種的南瓜多糖對(duì)糖尿病小鼠的降糖作用有明顯的差異，6種南瓜多糖中有2種降糖效果顯著[21]。由此表明，南瓜的品種對(duì)南瓜多糖的降血糖功效有著較大的影響。另外，研究者將南瓜多糖與其他有降血糖功效的成分復(fù)配，改善了其降血糖功效。趙敏等將南瓜多糖與冬蟲夏草、灰兜巴復(fù)配制成復(fù)方HCP，能有效降低糖尿病小鼠的血糖值并且能降低預(yù)防組小鼠的糖尿病模型的成模率[22]。顯示了南瓜多糖在預(yù)防和治療糖尿病上的巨大潛力。

4.2 南瓜多糖降低臨床患者血糖的功效

南瓜多糖作為一種天然的植物性多糖，其安全性基本能夠認(rèn)可，但是關(guān)于南瓜多糖降血糖作用的臨床實(shí)驗(yàn)還是很少。石揚(yáng)等給臨床2型糖尿病患者服用南瓜多糖顆粒制劑，每次2包（2×10 g），每日2次，連服4周，發(fā)現(xiàn)其治療糖尿病病例的有效率達(dá)87.18%，明顯高于對(duì)照組消渴丸有效率66.6%，表明南瓜多糖對(duì)2型糖尿病患者的療效優(yōu)于消渴丸[23]。

5 南瓜多糖的降血糖作用機(jī)理

目前對(duì)于南瓜多糖降血糖機(jī)理的深入研究還比較少，但是根據(jù)對(duì)動(dòng)物模型血糖水平和激素水平的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)其降糖機(jī)理有很多推測(cè)。

?；燮嫉韧茢嗄瞎隙嗵悄軌蛐迯?fù)受損的胰島細(xì)胞，促進(jìn)胰島β細(xì)胞再生，從而增加胰島素的釋放[19]。朱紅艷等研究了南瓜多糖對(duì)糖尿病大鼠胰島Fas、Fas-L、Bal-2及Bax表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)南瓜多糖能夠改善STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠β細(xì)胞的凋亡，保護(hù)受損的胰島β細(xì)胞[6]。張擁軍等通過實(shí)驗(yàn)推斷南瓜多糖不是通過刺激胰島素的大量分泌來(lái)降血糖的，其降糖作用可能與促進(jìn)肝糖原的合成及增加胰島素受體敏感性有關(guān)[24]。另外，朱小蘭等推測(cè)南瓜多糖可能在一定程度上抑制胰島α細(xì)胞分泌胰高血糖素，說(shuō)明南瓜多糖可能是通過協(xié)調(diào)胰島內(nèi)不同細(xì)胞間的功能，使體內(nèi)降糖及升糖激素之間達(dá)到一定的平衡而發(fā)揮作用的[20]。

還有研究表明，南瓜多糖的降血糖功效可能通過抑制α-葡萄糖苷酶的活性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過抑制小腸上段α-葡萄糖苷酶的活性可以延緩或減少葡萄糖在腸道內(nèi)的吸收，從而有效地降低餐后血糖的峰值，減少高血糖對(duì)胰腺的刺激，提高胰島素的敏感性[25]。于斐等研究表明南瓜多糖對(duì)α-葡萄糖苷酶的具有非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用，且隨多糖濃度的增加，其抑制作用有所增強(qiáng)[8]。

另外，南瓜多糖對(duì)血糖的影響還可能與其對(duì)血脂的影響是相互關(guān)聯(lián)的。劉穎等根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)南瓜多糖能夠改善葡萄糖的脂肪酸循環(huán)，降低游離脂肪酸的同時(shí)通過多種途徑促進(jìn)了葡萄糖的利用從而降低血糖[18]。

6 結(jié)語(yǔ)

南瓜多糖是一種水溶性雜多糖，其糖鏈主要由葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖等單糖組成，其理化性質(zhì)隨南瓜的品種和提取方式的不同而存在一定的差異。大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明南瓜多糖具有顯著的降低機(jī)體血糖的功效，顯示了其作為一種高效低毒的天然產(chǎn)物在糖尿病的治療上具有巨大的應(yīng)用前景。我國(guó)南瓜資源豐富，但以南瓜多糖為主要成分開發(fā)的降血糖功能性食品在市場(chǎng)上還很少見，因此以南瓜多糖的降血糖功效為切入點(diǎn)開發(fā)新型南瓜及制品也是未來(lái)南瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要的方向。而且，目前對(duì)于南瓜多糖的降血糖機(jī)理研究得不是十分明了，也還需要進(jìn)一步地深入研究。

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