李紅燕 王應(yīng)杏 李曉幸等

摘要板栗為藥食兩用的果中珍品，多糖是板栗的主要活性成分之一，在此綜述了國(guó)內(nèi)外有關(guān)板栗多糖的提取、分離純化、含量測(cè)定、化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性等方面的研究進(jìn)展，為推進(jìn)板栗向功能產(chǎn)品和醫(yī)藥用品等多領(lǐng)域延伸、充分利用我國(guó)板栗資源優(yōu)勢(shì)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞板栗；多糖；提?。环蛛x純化；化學(xué)結(jié)構(gòu)；生物活性

中圖分類號(hào)S509.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2015）31-082-03

Research Advances in Polysaccharides of Castanea mollissima Blume

LI Hongyan， WANG Yingxing， LI Xiaoxing et al

（Key Laboratory of Medicinal Chemistry and Molecular Diagnosis， College of Chemistry and Environment Science， Hebei University， Baoding， Hebei 071002）

AbstractCastanea mollissima Blume fruits can be used as medicine and food. Polysaccharide is one of the main active components of Castanea mollissima Blume fruits. In this paper， the recent progresses of polysaccharide from Castanea mollissima Blume were summarized on extraction， purification， content， structure and biological activities. This paper will benefit for the further study of Castanea mollissima Blume polysaccharides in functional products and medicinal supplies， and provide the theoretical basis for the full use of Chinese chestnut resources.

Key wordsCastanea mollissima Blume； Polysaccharide；Extraction； Separation and purification； Chemical structure； Biological activity

板栗為殼斗科（Fagacaea）栗屬（Castanea）植物Castaneamollissima Blume的果實(shí)，素有“干果之王”的美譽(yù)。板栗性溫，味甘，有益氣補(bǔ)脾、厚腸胃、補(bǔ)腎強(qiáng)筋、活血止血、清熱解毒、止瀉治咳等功效。臨床上，板栗還可用于治療反胃、泄瀉、腰腿軟弱、吐血、便血、金瘡等癥[1]。板栗對(duì)腎虛有良好的療效，故又名“腎之果”。我國(guó)板栗品種資源豐富，地域分布遼闊。我國(guó)板栗產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的3/4，為世界之最[2]。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，板栗種仁中含有豐富的淀粉、多糖、蛋白質(zhì)、維生素、微量元素等，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高[3]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)從板栗中分離得到具有多種生物活性的多糖類物質(zhì)，如抗氧化、抗凝血、抗腫瘤、抗疲勞和升高白細(xì)胞等。筆者在此對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外有關(guān)板栗多糖的提取、分離純化、含量測(cè)定、化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1板栗多糖的提取方法

1.1水提取法

水提取法是傳統(tǒng)的提取多糖的方法，可分為冷水提和熱水提2種。冷水提取法主要得到的是存在于細(xì)胞壁外一些較易溶解的多糖類物質(zhì)，而熱水穿透能力強(qiáng)，可透過(guò)細(xì)胞壁將細(xì)胞內(nèi)的多糖提取出來(lái)。楊利劍[4]采用熱水法提取湖北羅田板栗多糖，其得率為13.2%。李潤(rùn)豐等[5]研究發(fā)現(xiàn)熱水浸提法提取河北遷西板栗的最佳條件為溫度60 ℃、料液比1∶20、提取1.5 h的多糖得率為9.85%。戴成國(guó)[6]采用熱水浸提法提取陜西鎮(zhèn)安板栗中的多糖，通過(guò)正交試驗(yàn)法得到最佳提取條件為料液比1∶30、溫度85 ℃、提取3 h、重復(fù)提取2次的得率為12.64%。水提取法提取時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性有可能產(chǎn)生影響。目前，一般采用水提法和其他輔助方法相結(jié)合，以縮短提取時(shí)間且提高多糖的提取率。

1.2超聲波提取法

超聲波提取法是利用超聲波輻射產(chǎn)生的空化效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械作用，形成高壓、高溫的環(huán)境，加速胞內(nèi)有效物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散和溶解，提高提取率[7]。劉齊等[8]分別采用超聲波提取法、水提取法和堿提取法提取湖北羅田板栗殼中的多糖，發(fā)現(xiàn)超聲波提取率較高，為5.99%。李潤(rùn)豐等[5]采用超聲波輔助提取法提取板栗多糖的得率為10.67%，高于熱水浸提法的得率（9.85%）。楊芳等[9]采用超聲波輔助提取板栗中多糖，得率為13.94%，提取時(shí)間對(duì)板栗多糖的提取得率影響最大。戴成國(guó)[6]通過(guò)超聲波輔助法提取陜西鎮(zhèn)安板栗中的多糖，當(dāng)料液比為1∶25、超聲功率為150 W、在75 ℃提取3 h的得率為14.17%。

1.3亞臨界水提取法

亞臨界水提取法是在一定的壓力下，當(dāng)水溫加熱到100～374 ℃時(shí)，水仍然保持液體狀態(tài)，但與常溫常壓水相比更類似于有機(jī)溶劑，水的極性在較大范圍內(nèi)變化，可實(shí)現(xiàn)天然產(chǎn)物中有效成分從水溶性成分到脂溶性成分的連續(xù)提取[10-11]。邵亭亭等[12]采用亞臨界水萃取板栗多糖，通過(guò)水料比、溫度、時(shí)間和壓力對(duì)提取條件進(jìn)行了優(yōu)化，確定其最佳的提取條件為水料比20 ml/g、壓力5.0 MPa、溫度150 ℃、時(shí)間10 min，提取得率為14.89%。亞臨界水萃取法的提取得率和提取時(shí)間均優(yōu)于熱水浸提多糖。亞臨界提取法具有高效、省時(shí)等優(yōu)點(diǎn)。

1.4加壓溶劑萃取法

加壓溶劑萃取法是在較高的溫度（50～200 ℃）和壓力（6.8～20.4 MPa）下用有機(jī)溶劑萃取固體或半固體的自動(dòng)化方法。梁雪等[13]采用加壓溶劑萃取法提取燕龍板栗中的多糖，通過(guò)對(duì)提取溫度、時(shí)間、壓力和循環(huán)次數(shù)的研究，發(fā)現(xiàn)最佳提取條件為提取溫度70 ℃、萃取壓力6 MPa、提取時(shí)間8 min、提取2次時(shí)板栗多糖的提取率最高，為20.14%。加壓溶劑萃取法溶劑用量少，萃取快速且效率高，對(duì)多糖結(jié)構(gòu)和生物活性的影響小。

此外，對(duì)板栗中多糖的提取方法還有堿提取法[7]、酸提取法[13]、微波提取法[13]等。

2板栗多糖的分離純化

多糖分離純化的方法有分級(jí)沉淀法、凝膠過(guò)濾法、親和層析法、活性炭脫色法、季銨鹽沉淀法、透析法、金屬絡(luò)合物法、離子交換層析法等。比較常用的方法為：提取后的粗多糖通過(guò)透析除去小分子的雜質(zhì)，Sevag法、蛋白酶法等脫蛋白，活性炭或大孔樹(shù)脂等脫色，離子交換柱色譜法按照多糖組分所帶的電荷分離和凝膠滲透柱色譜法按照多糖分子量的大小分離，從而得到均一的多糖組分。經(jīng)純化后的多糖組分采用比旋光度法、凝膠過(guò)濾法、高效凝膠滲透色譜法、電泳法、超離心法等對(duì)其純度進(jìn)行鑒定，并參照分子量標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)其相對(duì)分子量進(jìn)行表征。邵亭亭[14]對(duì)羅田板栗粗多糖采用乙醇分步沉淀法，通過(guò)加入終濃度為40%、60%和80%的乙醇，按照多糖分子量的大小分級(jí)得到3種多糖組分CP1、CP2和CP3，采用Sephadex G100凝膠色譜柱對(duì)CP3組分進(jìn)一步純化。李清宇等[15]從陜西鎮(zhèn)安板栗中提取得到粗多糖，經(jīng)DEAE52纖維素柱層析分離得到多糖組分CPS1和CPS2；CPS1和CPS2采用Sephadex G100柱層析進(jìn)一步分離，收集單一對(duì)稱的洗脫峰，分別得到多糖組分CPSa和CPSb；以藍(lán)色葡聚糖和標(biāo)準(zhǔn)葡聚糖為分子量標(biāo)準(zhǔn)品，經(jīng)液相滲透色譜法檢測(cè)CPSa和CPSb的分子量分別為34.5和52.1 kDa。

3板栗多糖含量測(cè)定

可采用蒽酮-硫酸法、苯酚-硫酸法等方法對(duì)多糖的含量進(jìn)行測(cè)定。原理為多糖在濃硫酸作用下水解為單糖，再脫水形成糠醛衍生物，與蒽酮或苯酚形成有色化合物，通過(guò)紫外分光光度法測(cè)定其吸光度值來(lái)測(cè)定總糖含量。李潤(rùn)豐等[16]采用蒽酮-硫酸法測(cè)得河北遷西板栗多糖的含量為12.67%。單舒筠等[17]采用蒽酮-硫酸法對(duì)河北遷西和遼寧丹東板栗多糖的含量進(jìn)行測(cè)定，二者總多糖含量分別為5898%和35.83%。

4板栗多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)研究

多糖的分子量較大，化學(xué)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)主要包括單糖組成、分子量、糖苷鍵的類型、連接方式、連接順序、分支度、取代基等。多糖的結(jié)構(gòu)特征對(duì)其生物活性具有重要的影響[18-20]，明確多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)是進(jìn)行其生物功能研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用的前期基礎(chǔ)。但多糖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性影響了對(duì)其活性及作用機(jī)理的研究。近年來(lái)，隨著波譜技術(shù)的發(fā)展，可采用核磁共振波譜、氣質(zhì)聯(lián)用色譜、質(zhì)譜等先進(jìn)的儀器分析手段，并結(jié)合計(jì)算科學(xué)、生物化學(xué)、免疫學(xué)等，對(duì)多糖的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和改造，并對(duì)多糖的藥理作用和構(gòu)效關(guān)系等各個(gè)方面進(jìn)行研究，推動(dòng)多糖類藥物的發(fā)展。

李清宇等[15]從陜西鎮(zhèn)安板栗中分離純化得到多糖組分CPSa和CPSb，氣相色譜分析表明，CPSa主要由葡萄糖、甘露糖、木糖和阿拉伯糖組成，其摩爾比為7.1∶6.2∶5.1∶4.1；CPSb由葡萄糖、果糖、甘露糖、木糖和阿拉伯糖組成，摩爾比為7.1∶6.4∶6.2∶5.0∶4.1。楊利劍[4]通過(guò)氣相色譜分析發(fā)現(xiàn)湖北羅田板栗多糖由葡萄糖、甘露糖、木糖和阿拉伯糖組成。陳和生等[21]通過(guò)紙色譜和氣相色譜分析表明羅田板栗多糖由葡萄糖、甘露糖、木糖和阿拉伯糖組成，比例為0.58∶1.00∶0.33∶0.18，平均分子量為164.0 kDa。邵亭亭[14]從羅田板栗中分離純化得到多糖組分CP3，薄層和氣相色譜法分析表明CP3主要由葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖組成，其摩爾比為1.00∶0.71∶0.64∶4.94；剛果紅試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CP3含有三股螺旋結(jié)構(gòu)。Yang等[22]發(fā)現(xiàn)板栗硬化后，細(xì)胞壁中1，3連接的果糖、1，3和1，6連接的葡萄糖含量減少，而1，4連接的阿拉伯糖、1，6連接的半乳糖和1，3連接的木糖含量均增加。Moine等[23]從西班牙栗的脫木素綜纖維素堿提取物中純化出葡萄糖醛酸木聚糖，結(jié)構(gòu)為線性β1，4連接的吡喃木糖，每6個(gè)木糖中有一個(gè)在C2位取代的4O甲基葡萄糖醛酸。Barbat等[24]從西班牙栗和刺阿干樹(shù)的脫木素蹤纖維素堿提取物中分離得到木聚糖，結(jié)構(gòu)為4O甲基葡萄糖醛酸木聚糖和木聚糖。目前，有關(guān)板栗多糖報(bào)道主要集中于多糖的提取方面，對(duì)其精細(xì)化學(xué)結(jié)構(gòu)方面的報(bào)道較少，這與多糖結(jié)構(gòu)本身的復(fù)雜性有很大的關(guān)系。

5板栗多糖的生物活性研究

多糖作為重要活性成分，日益引起國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)板栗多糖的文獻(xiàn)主要從以下幾個(gè)方面對(duì)其生物活性進(jìn)行了研究。

5.1抗氧化活性

Wang等[25]對(duì)遼東丹東板栗葉中多糖的抗氧化活性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)粗多糖CLP和純化后的多糖CLP1對(duì)羥基自由基、超氧陰離子和過(guò)氧化氫均具有中等強(qiáng)度的清除能力。邵亭亭[14]分析發(fā)現(xiàn)羅田板栗多糖具有抗氧化活性，分級(jí)沉淀后多糖對(duì)DPPH自由基的清除率增加，大小依次為CP3>CP2>CP1>CP；當(dāng)CP3濃度為1 mg/ml時(shí)，對(duì)DPPH自由基的清除率為84.82%。李潤(rùn)豐等[26]對(duì)板栗熱水提取多糖的抗氧化活性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)板栗熱水提多糖對(duì)脂質(zhì)體氧化、Fenton反應(yīng)產(chǎn)生的羥自由基和NO-2自由基均具有一定的消除或抑制作用，且活性與濃度呈正相關(guān)性。邵亭亭等[12]分析發(fā)現(xiàn)羅田板栗多糖在相同濃度下，亞臨界水萃取的抗氧化活性均高于常規(guī)熱水提取多糖。板栗沸水提多糖CPS對(duì)過(guò)氧化氫的清除效果與Vc相當(dāng)，純化后多糖CSP1對(duì)羥自由基、超氧陰離子和過(guò)氧化氫的清除作用均降低[1]。戴成國(guó)[6]研究發(fā)現(xiàn)陜西鎮(zhèn)安板栗多糖在體外對(duì)還原力和DPPH自由基、超氧陰離子、羥基自由基的清除能力隨著多糖濃度的增大而增強(qiáng)。

5.2抗腫瘤活性

邵亭亭[14]研究發(fā)現(xiàn)羅田板栗多糖組分CP3濃度為1 mg/ml時(shí)，對(duì)人肝癌細(xì)胞HepG2和宮頸癌細(xì)胞HeLa的抑制率分別為32.79%和12.08%。梁雪[27]研究發(fā)現(xiàn)燕龍板栗多糖濃度為300 μg/ml時(shí)，對(duì)人肝癌細(xì)胞Bel7402、肺癌細(xì)胞A549和子宮癌細(xì)胞HCT8的生長(zhǎng)抑制率分別為69.5%、51.4%和55.3%，且有劑量依賴關(guān)系。Barbat等[24]從西班牙栗中分離得到4O甲基葡萄糖醛酸木聚糖，其可抑制人表皮癌細(xì)胞A431的增生、遷移和侵襲的能力，此活性與其聚合度、4O甲基葡萄糖醛酸與木糖的比例以及4O甲基葡萄糖醛酸在木糖骨架上的分布密切相關(guān)。

5.3抗凝血、升高白細(xì)胞活性

羅田板栗多糖可明顯增強(qiáng)昆明種小鼠的凝血時(shí)間，升高小鼠的白細(xì)胞[4，21]。板栗多糖對(duì)機(jī)體損傷有保護(hù)作用。聶牧等[28]對(duì)板栗熱水提多糖的抗動(dòng)脈血栓作用進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)板栗多糖（100、200 mg/kg）可明顯延長(zhǎng)小鼠出血時(shí)間、凝血時(shí)間及血栓形成時(shí)間，降低血流波動(dòng)性。板栗多糖抗動(dòng)脈血栓作用機(jī)制與其抗血小板和抗凝血有關(guān)。

5.4抗疲勞作用

李清宇等[15]研究發(fā)現(xiàn)陜西鎮(zhèn)安板栗多糖中等劑量為200 mg/（kg·d）時(shí)，抗疲勞作用優(yōu)于低劑量100 mg/（kg·d）和高劑量400 mg/（kg·d）的效果，中等劑量的板栗多糖能顯著提高小鼠的運(yùn)動(dòng)耐力，降低運(yùn)動(dòng)后血乳酸和血尿素氮的含量，提高肌糖原和肝糖原的含量。

6展望

板栗作為藥食兩用的果中珍品，很早就被作為藥物治療各種疾病。研究表明，板栗中含有豐富的多糖類物質(zhì)，藥理試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)板栗多糖具有抗氧化、抗腫瘤、抗凝血、升高白細(xì)胞和抗疲勞等多種生物學(xué)活性。目前對(duì)板栗的開(kāi)發(fā)應(yīng)用尚處于初級(jí)階段。我國(guó)為板栗種植大國(guó)，產(chǎn)量為世界之最。目前我國(guó)主要以鮮板栗直接出口，產(chǎn)品附加值低。針對(duì)我國(guó)板栗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，應(yīng)加大科技創(chuàng)新投入，運(yùn)用現(xiàn)代科技手段大力提升板栗的精深加工能力，如對(duì)板栗中活性多糖的結(jié)構(gòu)及其生物活性進(jìn)行系統(tǒng)研究，研究開(kāi)發(fā)高附加值的功能產(chǎn)品和醫(yī)藥用品等，為充分利用我國(guó)板栗資源優(yōu)勢(shì)拓展新的應(yīng)用途徑。

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