劉蘇蘇，呂長鑫*，馮敘橋*，李萌萌，鄧亞敏，石 超，杜靜芳，王亞麗

（渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 錦州 12101 3）

果蔬多糖生物活性及其提取純化技術(shù)的研究進(jìn)展

劉蘇蘇，呂長鑫*，馮敘橋*，李萌萌，鄧亞敏，石 超，杜靜芳，王亞麗

（渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 錦州 12101 3）

果蔬是日常膳食中重要的組成部分，富含維生素、礦物質(zhì)和生物活性物質(zhì)等對人體健康起重要作用的成分。多糖是生物活性物質(zhì)中重要的一種，具有抗腫瘤、抗氧化、抗衰老、抗凝血、降血糖、降血脂等多種保健作用。作為一種天然活性物質(zhì)，果蔬多糖較突出的優(yōu)點(diǎn)是來源廣泛、無毒副作用。我國果蔬資源豐富，對果蔬多糖的研發(fā)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。本文介紹了果蔬多糖的分類，列舉了常見果蔬多糖的組成結(jié)構(gòu)，闡明了果蔬多糖的生物活性作用機(jī)理及其研究進(jìn)展，綜述了果蔬多糖的提取純化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了果蔬多糖提取純化過程中存在的問題及解決途徑，并結(jié)合實(shí)際展望了果蔬多糖的發(fā)展與應(yīng)用前景。

果蔬多糖；生物活性；提取；純化；展望

果蔬是日常膳食中重要的組成部分，富含維生素、礦物質(zhì)和生物活性物質(zhì)，對人體健康具有重要的作用。果蔬中還富含多糖。多糖是由20個以上的醛糖或酮糖通過苷鍵連接而成的高分子多聚物，廣泛存在于植物、動物、微生物細(xì)胞壁中[1]。科學(xué)研究證明多糖具有協(xié)助消化、抗疲勞、抗病毒、抗衰老、抗輻射、抗菌消炎、抗腫瘤、降血糖、降血脂及免疫調(diào)節(jié)等特殊的生物活性，且無毒副作用[2-5]，是生物體內(nèi)除核酸和蛋白質(zhì)外又一類重要的生物分子。有報(bào)道稱增加蔬菜和水果的攝入可減少高血壓、冠心病、中風(fēng)等疾病的風(fēng)險，可能防止體質(zhì)量增加，還可能降低某些眼部疾病、癡呆、骨質(zhì)疏松癥和癌癥等的發(fā)生[6]。隨著藥用植物多糖和真菌多糖的研究，多糖資源豐富的果蔬也成為該領(lǐng)域的重點(diǎn)研究對象。改進(jìn)果蔬多糖的提取純化技術(shù)，研究果蔬多糖各種生物活性的作用機(jī)理，實(shí)現(xiàn)果蔬多糖應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化，不僅可以促進(jìn)果蔬的深加工利用，保持果蔬產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展，而且對人體健康，都具有重要意義。

1 果蔬多糖的種類與構(gòu)成

按單糖的組成種類，多糖可分為同多糖、雜多糖。同多糖是指由一種單糖縮合形成的多糖，如淀粉、纖維素等。雜多糖是指由兩種或兩種以上不同單糖分子組成的多糖，如半纖維素、肽聚糖等。

果蔬多糖幾乎都是雜多糖，含有多種單糖組分。多種果蔬所含有的主要多糖已經(jīng)基本研究清楚，不同種類的果蔬多糖，其單糖組成及每種單糖的含量不同（表1）。不同提取方法提取同種果蔬多糖，得到的多糖組成中每種單糖含量也有差異。如宣麗等[7]采用低溫水提、高溫水提和微波輔助法從軟棗獼猴桃中提取得到3種多糖AAP-1、AAP-2、AAP-3。雖然這3種多糖均由甘露糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖7種單糖組成（表1），但是每種單糖的含量卻不同，AAP-1中葡萄糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為94.72%；AAP-2中半乳糖和阿拉伯糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，分別為24.75%、38.37%；而AAP-3中半乳糖醛酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，為16.05%。

按多糖來源的果蔬種類不同，果蔬多糖可分為果菜類多糖、核果類多糖、根莖類多糖、漿果類多糖、仁果類多糖、其他類多糖等（表1）。

另外，多糖按是否具有某種特殊生理活性，分為活性多糖和無活性多糖。活性多糖是指具有某種特殊生理活性的多糖化合物，無活性多糖則是不具有特殊生理活性的多糖化合物。活性多糖具有以下特點(diǎn)：一級主鏈結(jié)構(gòu)有β(1→3)-D-葡聚糖，有側(cè)鏈，分支度適中，分子質(zhì)量在一定范圍，溶解性好；單糖上的活性羥基被磷酸基團(tuán)、硫酸基團(tuán)、甲基化基團(tuán)等功能團(tuán)取代，取代度適中；高級結(jié)構(gòu)具有特定的有序空間構(gòu)象[5]。多糖的生物活性與其分子量的大小有一定的關(guān)系，Kralovec等[17]結(jié)合使用分子篩法、陰離子交換法和疏水作用色譜法，發(fā)現(xiàn)分子質(zhì)量大于100 ku主要由阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖組成的小球藻多糖或糖蛋白復(fù)合物具有較高的免疫刺激活性。

2 果蔬多糖生物活性的研究進(jìn)展

多糖與人類生活緊密相關(guān)，與蛋白質(zhì)、脂類、核酸這三大類天然高分子化合物構(gòu)成了最基本4類生命物質(zhì)[18]，對維持生命活動起著至關(guān)重要的作用。同時，果蔬多糖還具有特殊生物活性。例如，龍眼果肉中含有的多糖成分具有美白祛斑[19]和抑制腫瘤[20]等多種藥理功效；諾尼果可通過提高宿主免疫系統(tǒng)，抑制血管及致癌物-DNA加合物形成、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞調(diào)亡等不同機(jī)制發(fā)揮抗腫廇作用[21-22]，諾尼果具有的這種特殊生物活性，可能與其中的多糖有密不可分的關(guān)系。近年來，對果蔬多糖的生物活性研究較多，發(fā)現(xiàn)多糖在促進(jìn)免疫、抗腫瘤、抗突變、降血脂、抗凝血、抗氧化等方面都具有一定的作用，對人體健康具有重要意義。

2.1增強(qiáng)免疫活性、抗腫瘤

果蔬多糖的免疫調(diào)節(jié)作用主要通過激活巨噬細(xì)胞、T和B淋巴細(xì)胞、網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)和補(bǔ)體，提高機(jī)體淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞數(shù)量和功能，促進(jìn)各種細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素1（interleukin-1）、IL-6、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）等的生成來完成[23]。果蔬多糖的免疫活性受其單糖組成影響，Lo等[24]分析了不同菌株來源的香菇多糖體外巨噬細(xì)胞刺激的活性，發(fā)現(xiàn)甘露糖、阿拉伯糖、木糖與半乳糖是與巨噬細(xì)胞刺激活性相關(guān)最重要的4種單糖，而葡萄糖對多糖的免疫活性無決定性作用。另外，果蔬多糖可通過增強(qiáng)免疫機(jī)制間接抑制或殺死腫瘤細(xì)胞，或者通過具有細(xì)胞毒性的多糖直接殺死腫瘤細(xì)胞從而實(shí)現(xiàn)抗腫瘤活性[25-26]。宣麗等[25]發(fā)現(xiàn)中劑量（10 mg/（kg·d））、高劑量（20 mg/（kg·d））的軟棗獼猴桃多糖均可直接促進(jìn)大鼠脾淋巴細(xì)胞的有絲分裂，通過激活T細(xì)胞增強(qiáng)大鼠的細(xì)胞免疫功能，顯著增強(qiáng)大鼠單核巨噬細(xì)胞吞噬能力，加速碳粒的清除，且高劑量組多糖可顯著提高大鼠的脾臟指數(shù)，這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明軟棗獼猴桃多糖是良好的免疫增強(qiáng)劑。Zhao Qingsheng等[27]利用超聲波輔助法從蘆筍中提取出粗多糖，經(jīng)Sevag法脫蛋白后得到的AOP-4、AOP-6、AOP-8均對人具有顯著的抗宮頸癌和抗肝癌活性，其中當(dāng)AOP-4質(zhì)量濃度為10 mg/mL時，對宮頸癌細(xì)胞的抑制率可達(dá)83.96%。

表1 果蔬多糖的種類與結(jié)構(gòu)Table1 Structures of polysaccharides from fruits and vegetabless

2.2抗突變

在遺傳或非遺傳因素下，人體中調(diào)控細(xì)胞生長、增殖及分代的正常細(xì)胞由于基因發(fā)生突變、激活與過度表達(dá)，使正常細(xì)胞發(fā)生癌變的過程稱為突變[28]?？雇蛔兎绞接腥ネ蛔兒蜕锟雇蛔儍煞N，去突變指通過滅活致突變物或其前體物質(zhì)起到抗突變作用；生物抗突變是通過阻斷正常細(xì)胞變成突變細(xì)胞，包括修復(fù)受損DNA，以減少突變頻率[29]。闞建全等[30]發(fā)現(xiàn)甘薯多糖具有顯著的抗突變作用，其機(jī)理主要是阻斷正常細(xì)胞的突變，但當(dāng)細(xì)胞發(fā)生突變后促進(jìn)突變細(xì)胞修復(fù)的作用并不明顯；甘薯多糖劑量為20 mg/平皿時對苯并芘、2-氨基芴和黃曲霉素B1的致突變抑制率均達(dá)70%以上，在實(shí)驗(yàn)劑量范圍內(nèi)，其劑量-效應(yīng)關(guān)系是對數(shù)曲線關(guān)系。陳美珍等[31]發(fā)現(xiàn)龍須菜粗多糖有顯著的抗突變能力，粗多糖劑量為4 g/kg時，對環(huán)磷酰胺誘發(fā)的微核抑制率達(dá)89.8%，并可顯著抑制精子畸變。綜上所述，果蔬多糖可能具有較強(qiáng)的抗突變作用，因此開發(fā)以果蔬多糖為主要原料的保健飲料食品是今后值得研究的。

2.3抗氧化、抗衰老

多糖可抑制體內(nèi)自由基和活性氧的產(chǎn)生，提高抗氧化酶的活性，促進(jìn)超氧物歧化酶的釋放，從而增強(qiáng)機(jī)體對自由基的清除能力和抗氧化能力[5]。孟憲軍等[32]研究表明，藍(lán)莓多糖對羥自由基和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基有較強(qiáng)的清除作用，對應(yīng)的半抑制濃度分別為2 mg/mL和7 mg/mL，對羥自由基清除效果明顯優(yōu)于VC，但對超氧陰離子自由基幾乎無效果。Zhao Qingsheng等[27]通過超聲波輔助法提取的蘆筍多糖，當(dāng)質(zhì)量濃度為9 mg/mL時對羥自由基的清除率達(dá)99.6%，與質(zhì)量濃度為10 mg/mL VC對應(yīng)的清除率接近，但對超氧陰離子自由基、DPPH自由基清除效果不明顯。Li Junli等[33]發(fā)現(xiàn)水溶性苦瓜多糖對羥自由基有很強(qiáng)的清除能力，對超氧陰離子自由基的清除能力較弱。綜上可知，不同果蔬多糖對羥自由基均表現(xiàn)出較強(qiáng)的清除能力。

多糖抗氧化、抗衰老的效果很可能受到提取方法和提取條件的影響。Sun Jie等[34]發(fā)現(xiàn)超聲法、水提法、復(fù)合酶法提取的南瓜多糖，對羥自由基的清除率依次增大。Li Junli[35]和于斐[36]等的研究結(jié)果也表明，低溫提取的南瓜多糖自由基清除率顯著高于高溫提取的，且濃度越大清除效果越明顯。這些研究結(jié)果都說明不同提取方法、提取條件導(dǎo)致了果蔬多糖抗氧化活性的差異。

人體衰老是自由基不斷產(chǎn)生與積累的過程，自由基能使細(xì)胞中多種物質(zhì)發(fā)生氧化，導(dǎo)致體內(nèi)抗氧化酶活性降低，抗氧化能力下降，從而引起衰老[37]。闞國仕等[38]發(fā)現(xiàn)胡蘿卜多糖能提高衰老小鼠血清、肝臟、大腦抗氧化能力，增強(qiáng)機(jī)體清除自由基的能力，減少組織細(xì)胞損傷的程度，說明胡蘿卜多糖有一定抗氧化作用，從而起到抗衰老作用。楊江濤等[39]發(fā)現(xiàn)刺梨多糖可提高衰老小鼠血漿、肝臟、腦組織中過氧化氫酶、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）含量，降低丙二醛含量，說明刺梨多糖可提高衰老小鼠體內(nèi)抗氧化能力、延緩衰老。

2.4 抗疲勞

疲勞是身體與精神狀態(tài)下降導(dǎo)致的周身疲軟、困乏，是機(jī)體復(fù)雜生理生化的綜合反應(yīng)，可導(dǎo)致機(jī)體神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫各系統(tǒng)調(diào)節(jié)失常[40]。血清尿素氮、肌糖原、乳酸是評價機(jī)體對運(yùn)動疲勞的幾個重要指標(biāo)[41-43]。血清尿素氮含量隨機(jī)體對運(yùn)動應(yīng)激適應(yīng)能力變差而增加，使機(jī)體越容易疲勞[41]；肌糖原儲備量多可為肌纖維收縮提供更多能量，從而延緩運(yùn)動性疲勞的產(chǎn)生[42]；乳酸是體內(nèi)糖無氧代謝終產(chǎn)物，在肌肉和血液中積累易引起肌肉運(yùn)動能力下降，造成運(yùn)動性疲勞[43]。劉兵[44]通過連續(xù)灌喂受試小鼠桑葚多糖，30 d后測定力竭游泳時間、肝糖原含量、血清尿素氮和血乳酸含量，探討了桑葚多糖抗疲勞的作用及其機(jī)制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明桑葚多糖具有明顯抗疲勞作用，中劑量（300 mg/（kg·d））桑葚多糖可顯著提高小鼠游泳時間和運(yùn)動后肝糖原含量，顯著降低運(yùn)動后小鼠體內(nèi)血清尿素氮和血乳酸含量；高劑量組（900 mg/（kg·d））在各個指標(biāo)上的差異均達(dá)極顯著，其效果與治療心血管疾病藥物西地那非相似。

2.5抗凝血

抗凝血是通過影響凝血過程的不同環(huán)節(jié)來阻礙血液凝固的過程，常用3項(xiàng)檢測指標(biāo)即活化部分凝血活酶時間（activated partial thromboplastin time，APTT）、凝血酶時間（thrombin time，TT）和凝血酶原時間（prothrombin time，PT）來判斷研究對象體外抗凝血活性的能力，APTT反映內(nèi)源性凝血系統(tǒng)各凝血成分總的凝血狀況、TT反映血漿纖維蛋白原轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維蛋白的凝血狀況、PT反映外源性凝血系統(tǒng)的凝血狀況[45]。王娜等[46]比較了不同大棗品種、提取方法和干制方式得到的粗多糖的體外抗凝血活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，大棗粗多糖能夠顯著延長人體血漿的APTT，通過影響內(nèi)源性凝血系統(tǒng)而發(fā)揮抗凝血作用，但對TT和PT無明顯影響。不同大棗品種、不同提取方法和大棗干制方式得到的大棗粗多糖其體外抗凝血活性有很大差異。其中，靈寶大棗的抗凝血活性較好，堿提粗多糖，熱風(fēng)、真空冷凍干制大棗能較好地保持粗多糖的抗凝血活性。

表2 果蔬多糖提取方法的原理與特點(diǎn)Table2 Principle and characteristics of extraction methods for polysaccharide from fruits and vegetables

2.6降血糖、降血脂

多糖可修復(fù)受損的胰島細(xì)胞，促進(jìn)胰島β細(xì)胞再生，增加胰島素的釋放，從而降低血糖[47]。吳建中等[48]研究了番石榴多糖對四氧嘧啶致糖尿病的小鼠血糖值及脾指數(shù)、胸腺的影響，與對照組相比，灌喂劑量為300 mg/kg（以體質(zhì)量計(jì)）的番石榴多糖的小鼠血糖值明顯降低、胸腺指數(shù)顯著增加，證明了番石榴多糖具有降血糖作用。陳紅漫等[49]研究發(fā)現(xiàn)，體外抗氧化活性高的苦瓜多糖，即中劑量組（100 mg/kg）和高劑量組（250 mg/kg），能明顯降低小鼠血糖，提高小鼠SOD酶活力，高劑量組增加小鼠肝糖原含量，但無抗氧化活性組對四氧嘧啶致高血糖無抑制作用。由此可知，果蔬多糖的體外抗氧化性高低能影響其降血糖效果，因此為了提高降血糖效果，可選擇高抗氧化能力的果蔬多糖。

四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病小鼠模型，除高糖血癥外常伴隨有高脂血癥的出現(xiàn)[50]。軟棗獼猴桃多糖可降低糖尿病模型小鼠血清中總膽固醇、甘油三酯，升高高密度脂蛋白，降低血脂，防止脂類代謝紊亂，對糖尿病并發(fā)癥有防治作用[50]。劉穎等[51]研究南瓜多糖也得到了類似的結(jié)果，說明果蔬多糖可能對預(yù)防心腦血管疾病的發(fā)生能起到一定作用。

2.7抑菌、消炎

多糖對各類微生物的生長具有不同程度的抑制作用，目前其抑菌作用機(jī)制還不十分明確。孟憲軍等[32]發(fā)現(xiàn)藍(lán)莓多糖對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、啤酒酵母均有一定抑制作用，但對熱帶假絲酵母、青霉和黑曲霉無抑制作用。Liu等[52]發(fā)現(xiàn)草莓多糖和桑葚多糖可減少促炎細(xì)胞因子IL-1β和IL-6的分泌，增加抗炎細(xì)胞因子IL-10的分泌，具有潛在的消炎作用。因此，果蔬多糖很可能具有較好的抑菌、消炎作用，在保鮮、保健品方面具有重要作用。

3 果蔬多糖提取純化技術(shù)研究進(jìn)展

果蔬多糖的提取純化技術(shù)是其進(jìn)一步應(yīng)用與開發(fā)的基礎(chǔ)，該技術(shù)的成熟與否直接影響著多糖提取純度，進(jìn)而影響其活性功能。因此，進(jìn)一步研究和開發(fā)更為有效的果蔬多糖提取與純化技術(shù)，對果蔬多糖的開發(fā)具有重要意義。

3.1果蔬多糖粗提取技術(shù)

果蔬多糖的粗提取方法除了傳統(tǒng)的溶劑浸提法，還有酶輔助法、超聲波輔助法、微波輔助法、超臨界CO2萃取法等，各提取方法具有不同的工作原理和特點(diǎn)（表2）。果蔬種類繁多，不同果蔬提取多糖的最佳方法和工藝條件不同；同種果蔬，使用不同提取方法獲得的多糖提取率也不同，對多糖性質(zhì)的影響亦有影響。如林勤保等[62]發(fā)現(xiàn)水提、超聲波、微波3種方法中，微波法是提取大棗多糖的最佳選擇，其提取時間最短、提取率最高（1.14%）；趙晨溟等[63]研究不同提取法對龍眼多糖的提取率、還原力、DPPH自由基清除率、單糖組成的影響，發(fā)現(xiàn)酶法提取的龍眼多糖提取率最高、抗氧化性最差，堿法提取的提取率最低、抗氧化性最好，不同提取方法所得多糖的單糖組成差異大，水提法、酸法、酶法、超聲法所得多糖的葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高（64.04%、51.33%、55.70%、56.84%），堿提多糖的半乳糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高（42.15%）。目前以多糖得率為指標(biāo)篩選適宜提取條件，采用不同提取方法得到的各類果蔬多糖提取的最佳工藝條件列于表3，可為工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

3.2果蔬多糖純化

通過上述方法破碎細(xì)胞壁、溶劑提取、沉淀得到的多糖為粗多糖，常含有大分子蛋白質(zhì)和色素等雜質(zhì)，因此，有必要對果蔬多糖進(jìn)行進(jìn)一步的純化，從而獲得高純度的果蔬多糖，為進(jìn)一步滿足研究果蔬多糖的生理活性及其開發(fā)利用的需要。常用的果蔬多糖純化有Sevag法、三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）法、離子交換法、聚酰胺法等。

表3 果蔬多糖的提取工藝優(yōu)化Table3 Optimization of extraction conditions for polysaccharides from fruits and vegetables

3.2.1 脫蛋白

蛋白質(zhì)是果蔬多糖粗提取中含量較多的雜質(zhì)，通過適宜的方法將其除去是果蔬多糖純化的第一步。苗慧琴等[73]比較了Sevag法、TCA法、胰蛋白酶法等對山藥塊莖多糖脫蛋白效果，結(jié)果表明胰蛋白-TCA聯(lián)用法脫蛋白的效果最好，使用0.4 mL胰蛋白酶和質(zhì)量分?jǐn)?shù)6% TCA在pH 7.5、溫度37 ℃條件下酶解45 min，蛋白質(zhì)脫除率、多糖保留率分別為87.25%、92.48%，且實(shí)驗(yàn)操作簡單、耗時短。羅瑩等[74]研究Sevag法等，用Sevag法、酶法+ Sevag法、木瓜蛋白酶法、胰蛋白酶法、復(fù)合蛋白酶法5 種方法對大棗多糖的脫蛋白效果，經(jīng)比較得知復(fù)合酶法效果最佳，其最佳工藝條件如下：木瓜蛋白酶與胰蛋白酶比例為1∶1、復(fù)合酶濃度為加入粗多糖質(zhì)量的5.3%、反應(yīng)溫度為55 ℃、反應(yīng)時間為3.3 h，在此條件下蛋白質(zhì)基本除盡，目標(biāo)達(dá)成率高達(dá)99.97%。因此，對不同的果蔬多糖應(yīng)根據(jù)其特性選擇不同的脫蛋白方法，在達(dá)到較大蛋白質(zhì)脫除率的同時，還要保證多糖的保留率。

3.2.2 脫色素

粗多糖脫蛋白后，常用離子交換樹脂法、活性炭吸附法、雙氧水脫色法等方法去除多糖中的色素。李進(jìn)偉等[75]分析了聚酰胺與粉末活性炭、顆?；钚蕴?、吸附樹脂3 種方法對金絲小棗多糖的脫色效果，認(rèn)為聚酰胺脫色效果最好，當(dāng)聚酰胺用量是粗多糖的4 倍，用1 倍柱體積的去離子水以1.5 mL/min的流速洗脫聚酰胺柱，多糖的回收率高，為83.82%。同時可去除粗多糖中的蛋白質(zhì)和雜質(zhì)。張叢叢等[76]采用大孔樹脂HP-20對黃秋葵多糖脫色，在上樣質(zhì)量濃度9.8 mg/mL、pH 6.0、溫度20 ℃、時間7 h條件下，獲得色澤良好的黃秋葵多糖，其脫色率為91.07%，平均多糖保留率為85.52%。因此，不同果蔬多糖脫色方法的選取，應(yīng)在保證多糖保留率的基礎(chǔ)上，再達(dá)到最大化脫色率。

3.3 果蔬多糖提取存在問題及解決途徑

新型高效的提取分離方法，不僅可極大地縮短操作周期，而且可提高收率，是多糖提取與應(yīng)用急需技術(shù)?，F(xiàn)有果蔬多糖提取各方法都還存在一定的局限性，達(dá)不到多糖提取與應(yīng)用的實(shí)際需要，如酶法提取所用的酶易失活，壽命短，純度低、價格昂貴，反應(yīng)條件難控制；超聲波提取易破壞多糖活性結(jié)構(gòu)，在低功率條件下，多糖高級結(jié)構(gòu)解體，隨著超聲功率的增加或超聲時間的延長，多糖鏈發(fā)生降解形成結(jié)構(gòu)緊密的多糖聚集體等。針對以上存在的問題，可通過基因工程等技術(shù)擴(kuò)展酶基因來源，提高酶的產(chǎn)量與純度，降低酶制劑的生產(chǎn)成本，使酶法提取果蔬多糖實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。在超聲波提取方面，要深入研究多糖高級結(jié)構(gòu)被破壞的機(jī)理，從根本上尋找防止超聲波對多糖活性結(jié)構(gòu)造成破壞的方法。除了研究高效實(shí)用的提取方法外，在實(shí)際應(yīng)用中，可以配合使用多種提取方法，以達(dá)到相對最好的提取效果。

如何最大化實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)脫除率和脫色率是果蔬多糖純化中值得研究的問題。從目前的技術(shù)來看，果蔬多糖純化在達(dá)到較高蛋白質(zhì)脫除率、脫色率時，多糖保留率難以得到保證，因此，在最大化多糖保留率的基礎(chǔ)上，探討適合不同果蔬多糖的純化技術(shù)是今后的研究重點(diǎn)。Sevag法是公認(rèn)經(jīng)典脫蛋白的方法，不僅脫蛋白條件溫和，而且可部分脫去色素，但需要重復(fù)多次才能達(dá)到較好的脫蛋白效果，因此可結(jié)合TCA法、胰蛋白酶法等方法使用，這樣不僅能提高脫蛋白的效果，而且可避免TCA和胰蛋白酶用量過多導(dǎo)致多糖含量下降、多糖的生物活性受到影響等問題的出現(xiàn)。

4 結(jié) 語

我國果蔬資源豐富，為多糖的開發(fā)與應(yīng)用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。為提高果蔬多糖的提取得率，可根據(jù)不同果蔬的特性，配合使用多種提取純化方法，實(shí)現(xiàn)操作簡單、成本低、提取率高、提取純度高、生物活性物質(zhì)結(jié)夠不被破壞等目標(biāo)。而如何復(fù)合這些方法做到高效、經(jīng)濟(jì)以及標(biāo)準(zhǔn)化仍需進(jìn)一步深入研究。

果蔬加工中，常用超濾澄清果蔬汁，由此便有大量的多糖類大分子因不能通過超濾膜而被截留在殘?jiān)?，在工業(yè)化生產(chǎn)中，直接處理殘?jiān)粌H浪費(fèi)資源還可能污染環(huán)境，將其變廢為寶，從中提取出高濃度的粗多糖，再進(jìn)一步加工成飲料、口服液等，是從食品加工副產(chǎn)物中提取多糖并加以利用的有效途徑。

果蔬多糖具有抗氧化、抗衰老、抗腫瘤等生理活性，在保健品方面具有廣闊的潛在開發(fā)前景。但果蔬多糖許多生理活性作用機(jī)制并不十分明確，進(jìn)一步深入研究其生理活性及其作用機(jī)制是開發(fā)利用果蔬多糖的基礎(chǔ)，將來在這方面應(yīng)該得到加強(qiáng)和重視。

[1] 李松, 吳青華, 陳暢, 等. 多糖抗腫瘤活性的最新研究進(jìn)展[J]. 中國生化藥物雜志, 2007, 28(3)∶ 213-215.

[2] TZIANABOS A O. Polysaccharide immunomodulators as therapeutic agents∶ structural aspects and biologic function[J]. Clinical Microbiology Reviews, 2000, 13(4)∶ 523-533.

[3] LEE K Y, LEE M H, CHANG I Y, et al. Macrophage activation by polysaccharide fraction isolated from Salicornia herbacea[J]. Journal of Ethnopharmacology, 2006, 103(3)∶ 372-378.

[4] ZHA Xueqiang, WANG Junhui, YANG Xuefei, et al. Antioxidant properties of polysaccharide fractions with different molecular mass extracted with hot-water from rice bran[J]. Carbohydrate Polymers, 2009, 78(3)∶ 570-575.

[5] 何余堂, 潘孝明. 植物多糖的結(jié)構(gòu)與活性研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2010, 31(17)∶ 493-496.

[6] BOEING H, BECHTHOLD A, BUB A, et al. Critical review∶vegetables and fruit in the prevention of chronic diseases[J]. European Journal of Nutrition, 2012, 51(6)∶ 637-663.

[7] 宣麗, 劉長江. 不同提取方法對軟棗獼猴桃多糖單糖組成及抗氧化活性的影響[J]. 天然產(chǎn)物研究與開發(fā), 2013, 25(9)∶ 1260-1265.

[8] 陳紅漫, 楊佳穎, 闞國仕, 等. 一種具有自由基清除活性的酸性苦瓜多糖的分離純化及單糖組成分析[J]. 食品科學(xué), 2011, 32(1)∶ 19-22.

[9] WANG Tong, YANG Xingbin, WANG Dongying, et al. Analysis of compositional carbohydrates in polysaccharides and foods by capillary zone electrophoresis[J]. Carbohydrate Polymers, 2012, 88(2)∶ 754-762.

[10] ZHAO Zhihui, LI Jun, WU Xiangmei, et al. Structures and immunological activities of two pectic polysaccharides from the fruits of Ziziphus jujuba Mill. cv. jinsixiaozao Hort[J]. Food Research International, 2006, 39(8)∶ 917-923.

[11] 孟憲軍, 常瑜, 孫希云, 等. 微波輔助法提取藍(lán)莓多糖BBP0-2的分離純化及組分分析[J]. 食品科學(xué), 2013, 34(12)∶ 119-124.doi∶10.7506/ spkx1002-6630-201312025.

[12] 姜紹通, 汪洪普, 潘麗軍. 芋頭多糖的分離純化及對細(xì)胞免疫的調(diào)節(jié)作用[J]. 食品科學(xué), 2013, 34(19)∶ 287-292. doi∶10.7506/spkx1002-6630-201319059.

[13] 崔瑩瑩, 張劍韻, 張容鵠, 等. 大蒜多糖的體外抗凝血作用及結(jié)構(gòu)分析[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2009, 35(14)∶ 24-27.

[14] 許時嬰, 錢和. 魔芋葡甘露聚糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)與流變性質(zhì)[J]. 無錫輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 1991, 10(1)∶ 1-12.

[15] 鄧添華, 張靜, 黃達(dá)彬, 等. 蓮子多 糖的結(jié)構(gòu)分析及抗氧化活性[J].生物加工過程, 2012, 10(6)∶ 47-50.

[16] 嚴(yán)浪, 張樹明, 張凡華, 等. 蓮藕渣中多糖的提取及性質(zhì)初步研究[J].食品科學(xué), 2008, 29(12)∶ 226-230.

[17] KRALOVEC J A, METERA K L, KUMAR J R, et al. Immunostimulatory principles from Chlorella pyrenoidosa-Part 1∶isolation and biological assessment in vitro[J]. Phytomedicine, 2007, 14(1)∶ 57-64.

[18] LOWE J B, MARTH J D. A genetic approach to mammalian glycan function[J]. Annual Review of Biochemistry, 2003, 72(1)∶ 643-691.

[19] YANG Bao, ZHAO Mouming, JIANG Yueming. Optimization of tyrosinase inhibition activity of ultrasonic-extracted polysaccharides from longan fruit pericarp[J]. Food Chemistry, 2008, 110(2)∶ 294-300.

[20] R A N G K A D I L O K N, S I T T H I M O N C H A I S, WORASUTTAYANGKURN L, et al. Evaluation of free radical scavenging and antityrosinase activities of standardized longan fruit extract[J]. Food and Chemical Toxicology, 2007, 45(2)∶ 328-336.

[21] THANI W, VALLISUTA O, SIRIPONG P, et al. Anti-proliferative and antioxidative activities of Thai noni/Yor (Morinda citrifolia Linn.) leaf extract[J]. Southeast Asian Journal Trop Medicine Public Health, 2010, 41(2)∶ 482-489.

[22] BROWN A C. Anticancer activity of Morinda citrifolia (Noni) fruit∶ a review[J]. Phytotherapy Research, 2012, 26(10)∶ 1427-1440.

[23] KOJIMA H, AKAKI J, NAKAJIMA S, et al. Structural analysis of glycogen-like polysaccharides having macrophage-activating activity in extracts of Lentinula edodes mycelia[J]. Journal of Natural Medicines, 2010, 64(1)∶ 16-23.

[24] LO T C T, JIANG Y H, CHAO A L J, et al. Use of statistical methods to find the polysaccharide structural characteristics and the relationships between monosaccharide composition ratio and macrophage stimulatory activity of regionally different strains of Lentinula edodes[J]. Analytica Chimica Acta, 2007, 584(1)∶ 50-56.

[25] 宣麗, 劉長江. 軟棗獼猴桃多糖的免疫活性[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2013, 39(5)∶ 59-61.

[26] 苗晶, 東方, 季宇彬, 等. 多糖抗腫瘤作用機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 河北科技師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2012, 26(2)∶ 42-45.

[27] ZHAO Qingsheng, XIE Bingxian, YAN Jun, et al. in vitro antioxidant and antitumor activities of polysaccharides extracted from Asparagus offi cinalis[J]. Carbohydrate Polymers, 2012, 87(1)∶ 392-396.

[28] 趙國華, 陳宗道, 李志孝, 等. 活性多糖的研究進(jìn)展[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2001, 27(7)∶ 45-48.

[29] CHEN Huiyin, YEN G C. Possible mechanisms of antimutagens by various teas as judged by their effects on mutagenesis by 2-amino-3-methylimidazo [4,5-f] quinoline and benzo [a] pyrene[J]. Mutation Research, 1997, 393(1/2)∶ 115-122.

[30] 闞建全, 王雅茜, 陳宗道, 等. 甘薯活性多糖抗突變作用的體外實(shí)驗(yàn)研究[J]. 中國糧油學(xué)報(bào), 2001, 16(1)∶ 23-27.

[31] 陳美珍, 余杰, 龍梓潔, 等. 龍須菜多糖抗突變和清除自由基作用的研究[J]. 食品科學(xué), 2005, 26(7)∶ 219-222.

[32] 孟憲軍, 劉曉晶, 孫希云, 等. 藍(lán)莓多糖的抗氧化性與抑菌作用[J].食品科學(xué), 2010, 31(17)∶ 110-114.

[33] LI Junli, WANG Yunqiang, HUANG Jin, et al. Characterization of antioxidant polysaccharides in bitter gourd (Momordica charantia L.) cultivars[J]. Journal of Food Agriculture & Environment, 2010, 8(3/4)∶117-120.

[34] SUN Jie, YIN Guoyou, CHEN Lanying. Extraction of pumpkin polysaccharide by complex enzyme method and its antioxidant research[J]. Agricultural Science & Technology-Hunan, 2010, 11(5)∶34-37.

[35] LI Junli, WANG Yunqiang, ZHANG De, et al. Characterization and bioa ctivity of water-soluble polysaccharides from the fruit of pumpkin[J]. Journal of Food Agriculture & Environment, 2010, 8(2)∶237-241.

[36] 于斐, 李全宏. 低溫提取南瓜多糖的理化性質(zhì)及清除DPPH自由基作用[J]. 食品研究與開發(fā), 2011, 32(4)∶ 28-31.

[37] FLOOD J F, BAKER M L, DAVIS J L. Modulation of memory processing by glutamic acid receptor agonists and antagonists[J]. Brain Research, 1990, 521(1)∶ 197-202.

[38] 闞國仕, 顧先良, 陳紅漫, 等. 胡蘿卜多糖與維生素E抗衰老作用比較研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2010, 31(11)∶ 340-342.

[39] 楊江濤, 楊娟, 楊江冰, 等. 刺梨多糖對衰老小鼠體內(nèi)抗氧化能力的影響[J]. 營養(yǎng)學(xué)報(bào), 2008, 30(4)∶ 407-409.

[40] DAVIS J M, BAILEY S P. Possible mechanisms of central nervous system fatigue during exercise[J]. Medicine and Science in Sports and Exercise, 1997, 29(1)∶ 45-57.

[41] CHAO Xu, Lü Junli, YOU Shuiping, et al. Supplementation with oat protein ameliorates exercise-induced fatigue in mice[J]. Food & Function, 2013, 4(2)∶ 303-309.

[42] WANG Jia, LI Shanshan, FAN Yuying, et al. Anti-fatigue activity of the water-soluble polysaccharides isolated from Panax ginseng CA Meyer[J]. Journal of Ethnopharmacology, 2010, 130(2)∶ 421-423.

[43] QIAO Deliang, KE Chunling, HU Bing, et al. Antioxidant activities of polysaccharides from Hyriopsis cumingii[J]. Carbohydrate Polymers, 2009, 78(2)∶ 199-204.

[44] 劉兵. 桑葚多糖對小鼠抗疲勞作用及其機(jī)制研究[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 48(4)∶ 465-469.

[45] ZIMM B H. The scattering of light and the radial distribution function of high polymer solutions[J]. The Journal of Chemical Physics, 1948, 16(12)∶ 1093-1099.

[46] 王娜, 馮艷風(fēng), 范會平, 等. 大棗粗多糖體外抗凝血活性的差異化研究[J]. 中國食品學(xué)報(bào), 2013, 13(12)∶ 34-39.

[47] 劉麗華, 黃金華. 南瓜多糖對四氧嘧啶致糖尿病小鼠降糖作用的研究[J]. 中國傷殘醫(yī)學(xué), 2007, 15(1)∶ 27-29.

[48] 吳建中, 陳靜, 郭開平, 等. 番石榴多糖對糖尿病小鼠的血糖及胸腺,脾指數(shù)的影響[J]. 天然產(chǎn)物研究與開發(fā), 2007, 19(1)∶ 84-87.

[49] 陳紅漫, 李寒雪, 闞國仕, 等. 苦瓜多糖的抗氧化活性與降血糖作用相關(guān)性研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2012, 33(18)∶ 349-354.

[50] 劉延吉, 劉金鳳, 田曉艷, 等. 軟棗獼猴桃多糖降血糖降血脂活性研究[J]. 食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào), 2012, 31(1)∶ 86-89.

[51] 劉穎, 金宏, 許志勤, 等. 南瓜多糖對糖尿病大鼠血糖和血脂的影響[J].中國應(yīng)用生理學(xué)雜志, 2006, 22(3)∶ 358-361.

[52] LIU C J, LIN J Y. Anti-inflammatory and anti-apoptotic effects of strawberry and mulberry fruit polysaccharides on lipopolysaccharidestimulated macrophages through modulating pro-/anti-inflammatory cytokines secretion and Bcl-2/Bak protein ratio[J]. Food and Chemical Toxicology, 2012, 50(9)∶ 3032-3039.

[53] 熊建文, 蔡錦源, 許金蓉. 多糖的提取純化技術(shù)及其活性功能的研究進(jìn)展[J]. 食品工業(yè), 2014, 35(3)∶ 234-236.

[54] 金迪, 梁英, 孫工兵, 等. 植物多糖提取技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 23(5)∶ 76-79.

[55] FAN Yina, WU Xiangyang, ZHANG Min, et al. Physical characteristics and antioxidant effect of polysaccharides extracted by boiling water and enzymolysis from Grifola frondosa[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2011, 48(5)∶ 798-803.

[56] QIAN Zhigang. Cellulase-assisted extraction of polysaccharides from Cucurbita moschata and their antibacterial activity[J]. Carbohydrate Polymers, 2014, 30(101)∶ 432-434.

[57] ROSTAGNO M A, PALMA M, BARROSO C G. Ultrasound-assisted extraction of soy isoflavones[J]. Journal of Chromatography A, 2003, 1012(2)∶ 119-128.

[58] YING Zhi, HAN Xiaoxiang, LI Jianrong. Ultrasound-assisted extraction of polysaccharides from mulberry leaves[J]. Food Chemistry, 2011, 127(3)∶ 1273-1279.

[59] 尹艷, 高文宏, 于淑娟. 多糖提取技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 食品工業(yè)科技, 2007, 28(2)∶ 248-250.

[60] 李永裕, 陳建煙, 關(guān)夏玉, 等. 微波前處理-熱水浸提技術(shù)提取余甘多糖工藝的優(yōu)化[J]. 中國食品學(xué)報(bào), 2011, 11(1)∶ 106-111.

[61] 覃艷, 吳春英, 傅榕賡, 等. 中藥多糖新型提取方法的研究進(jìn)展[J].中國藥物警戒, 2012, 9(11)∶ 670-673.

[62] 林勤保, 趙國燕. 不同方法提取大棗多糖工藝的優(yōu)化研究[J]. 食品科學(xué), 2006, 26(9)∶ 368-371.

[63] 趙晨溟, 劉鈞發(fā), 馮夢瑩, 等. 不同提取方法對龍眼多糖性質(zhì)的影響[J].現(xiàn)代食品科技, 2012, 28(10)∶ 1298-1301.

[64] ZHANG Jiao, JIA Shaoyi, LIU Yong, et al. Optimization of enzymeassisted extraction of the Lycium barbarum polysaccharides using response surface methodology[J]. Carbohydrate Polymers, 2011, 86(2)∶ 1089-1092.

[65] WU Hao, ZHU Junxiang, DIAO Wenchao, et al. Ultrasound-assisted enzymatic extraction and antioxidant activity of polysaccharides from pumpkin (Cucurbita moschata)[J]. Carbohydrate Polymers, 2014, 26(113)∶ 314-324.

[66] ZHAO Qingsheng, KENNEDY J F, WANG Xiaodong, et al. Optimization of ultrasonic circulating extraction of polysaccharides from Asparagus officinalis using response surface methodology[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2011, 49(2)∶ 181-187.

[67] ZHONG Kui, WANG Qiang. Optimization of ultrasonic extraction of polysaccharides from dried longan pulp using response surface methodology[J]. Carbohydrate Polymers, 2010, 80(1)∶ 19-25.

[68] SAMAVATI V. Polysaccharide extraction from Abelmoschus esculentus optimization by response surface methodology[J]. Carbohydrate Polymers, 2013, 95(1)∶ 588-597.

[69] 趙叢枝, 苑社強(qiáng), 王磊, 等. 響應(yīng)面法優(yōu)化超臨界CO2提取無花果多糖工藝[J]. 中國食品學(xué)報(bào), 2013, 13(7)∶ 46-52.

[70] PRAKASH MARAN J, MEKALA V, MANIKANDAN S. Modeling and optimization of ultrasound-assisted extraction of polysaccharide from Cucurbita moschata[J]. Carbohydrate Polymers, 2013, 92(2)∶ 2018-2026.

[71] 陳湘寧, 李宇華, 丁軻, 等. 響應(yīng)面法優(yōu)化超聲波輔助提取柿子多糖工藝的研究[J]. 中國食品學(xué)報(bào), 2012, 12(7)∶ 105-111.

[72] 呂長鑫, 李萌萌, 徐曉明, 等. 響應(yīng)面分析法優(yōu)化纖維素酶提取紫蘇多糖工藝[J]. 食品科學(xué), 2013, 34(2)∶ 6-10.

[73] 苗慧琴, 霍秀文, 王陽, 等. 山藥多糖脫蛋白方法的研究[J]. 食品科技, 2014, 39(1)∶ 210-214.

[74] 羅瑩, 林勤保, 趙國燕. 大棗多糖脫蛋白方法的研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2007, 28(8)∶ 126-128.

[75] 李進(jìn)偉, 丁霄霖. 金絲小棗多糖的提取及脫色研究[J]. 食品科學(xué), 2006, 27(4)∶ 150-154.

[76] 張叢叢, 王瑩, 樸美子. 響應(yīng)面法優(yōu)化黃秋葵多糖脫色工藝[J]. 食品工業(yè)科技, 2014, 35(19)∶ 251-263.

Advances in Research on Polysaccharides from Fruits and Vegetables∶ Bioactivity, Extraction and Purification

LIU Susu, L? Changxin*, FENG Xuqiao*, LI Mengmeng, DENG Yamin, SHI Chao, DU Jingfang, WANG Yali (Liaoning Provincial KeyLaboratory ofFood Safety, College of Food Science and Project Engineering, Bohai University, Jinzhou 121013, China)

Fruits and vegetables constitute an important part of our daily diet. Being rich in vitamins, minerals and bioactive substances, fruits and vegetables play a vital role in human health. Polysaccharides are a group of significant bioactive substances with many health benefits, such as antitumor, antioxidation, anti-aging, anticoagulation, antidiabetics, hypolipidemic, etc. The outstanding advantages of polysaccharides from fruits and vegetables as natural active substances are extensive sources and no toxic or side effects. China has fruit and vegetable resources, creating a unique advantage in researching and applying plant polysaccharides. This paper provides a description of the classification and structure of polysaccharides from common fruits and vegetables, elaborates the bioactivities and mechanisms of action of the polysaccharides and summarizes the current status of the application of polysaccharide extraction and purification techniques on fruits and vegetables. The existing problems and solutions in the process of polysaccharide extraction and purification are pointed out. Furthermore, the future development and application prospects of polysaccharides from fruits and vegetables are also envisioned.

polysaccharides from fruits and vegetables; biological activity; extraction; purification; application prospect

TS255

1002-6630（2015）17-0281-07

10.7506/spkx1002-6630-201517052

2014-11-17

遼寧省科技廳農(nóng)業(yè)攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目（2011205001）；渤海大學(xué)人才引進(jìn)基金項(xiàng)目（BHU20120301）

劉蘇蘇（1991—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工工程。E-mail：liususu1129@163.com

*通信作者：呂長鑫（1964—），男，教授，碩士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品貯藏加工與食品資源開發(fā)。E-mail：lvchangxin6666@163.com馮敘橋（1961—），男，教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工工程。E-mail：feng_xq@hotmail.com