李公斌

淄博職業(yè)學(xué)院 山東省高等學(xué)校應(yīng)用生物技術(shù)工程技術(shù)研發(fā)中心，255314

茶多糖（Tea polysaccharides，TPS）是茶葉中一種具有生理活性的多糖，由糖類、果膠和蛋白質(zhì)等組成，是一種酸性糖蛋白，并結(jié)合有大量的礦質(zhì)元素。其中，糖的部分主要由阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、巖藻糖等組成，蛋白質(zhì)部分主要由20種左右常見的氨基酸組成，礦質(zhì)元素主要由鐵、鈣、鎂、錳等，以及少量的微量元素，如稀土元素等組成。茶多糖具有多種生理活性，如抗氧化[1-6]、免疫活性[7]、降血糖[8-13]、抗癌[14-15]等，是茶葉中極具開發(fā)價(jià)值的一種生理活性物質(zhì)，在醫(yī)藥和食品方面有廣闊的研發(fā)前景。

我國是世界綠茶主產(chǎn)國，綠茶產(chǎn)量約占世界綠茶總產(chǎn)量的65%。綠茶多糖的研究和開發(fā)是實(shí)現(xiàn)綠茶高附加值利用的有效手段之一。進(jìn)行茶葉深加工，提高茶農(nóng)種茶效益，對茶農(nóng)致富和打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)等有重要意義。本文就近幾年綠茶多糖的提取、分離純化、生物活性研究等方面進(jìn)行綜述，為綠茶（特別是粗老茶）在醫(yī)藥及保健品等多方面的綜合利用提供理論依據(jù)。

一、綠茶多糖的提取技術(shù)

綠茶多糖提取方法主要有水浸提法、酶提取法、微波提取法、超聲波提取法及酸、堿提取法等，其中，酸、堿提取法對提取條件要求高，目前應(yīng)用較少。近年來，研究人員對綠茶多糖的提取進(jìn)行了大量的研究[16-40]，由于大多數(shù)生物活性多糖在性質(zhì)上是極性的，因此提取多糖時(shí)常使用熱水和熱堿溶液等極性溶劑。目前綠茶多糖應(yīng)用最多的提取技術(shù)為水浸提法，其次為酶提取法、微波提取法。超臨界萃取技術(shù)、反膠束萃取技術(shù)以及復(fù)合提取技術(shù)（兩種或兩種以上的提取方法混合使用）等還未見在綠茶多糖的提取中應(yīng)用。各提取方法的提取率從高到低依次為微波提取法、酶提取法、超聲波提取法、水浸提法。由于綠茶的品種不同、產(chǎn)地不同、采摘時(shí)間不同，提取率也不相同，影響綠茶多糖提取率的因素還有茶樹的生長環(huán)境、樹齡、加工工藝、鮮葉成熟度等。Baik等[41]研究了果膠酶和單寧酶同時(shí)處理對綠茶中多糖提取的影響，發(fā)現(xiàn)同時(shí)處理是一種有效的提取多糖的方法，并且能顯著增強(qiáng)其清除自由基的活性。

不同提取方法一般選擇提取率為評價(jià)指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和響應(yīng)面法對提取工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。由于不同提取方法得到的綠茶多糖可能存在結(jié)構(gòu)、生物活性等的不同，因此，可以根據(jù)所需生物活性的要求，選擇不同的提取方法。

二、綠茶多糖的分離純化技術(shù)

通過不同的提取方法得到的綠茶粗多糖，需要通過脫蛋白、脫色、純化等步驟，才能進(jìn)一步研究其化學(xué)結(jié)構(gòu)、作用機(jī)理、構(gòu)效關(guān)系等。

1.綠茶多糖的脫蛋白

綠茶多糖脫蛋白一般采用Sevage法、三氯乙酸法（CTA）和層析法，目前已有大量關(guān)于這3種脫蛋白工藝的報(bào)道。例如，杜景東等[32]研究了云霧綠茶多糖提取方法的優(yōu)化以及Sevage法除蛋白的最佳工藝；王傳名等[42]以茶多糖含量、蛋白質(zhì)脫除率、茶多糖保留率為評價(jià)指標(biāo)研究日照綠茶粗多糖的脫蛋白工藝，研究結(jié)果表明：三氯乙酸法的脫蛋白效果最好，脫蛋白后茶多糖溶液pH為4.0，茶多糖含量為72.5%，茶多糖保留率為66.8%，蛋白脫除率為68.4%。任健[43]研究了信陽毛尖多糖的除蛋白方法，他提出利用蛋白水解酶處理后再用Sevage法除蛋白，其提取率比單用Sevage法提高很多。陳義勇等[44]采用Sevage法、三氯乙酸法和聚酰胺吸附柱層析法進(jìn)行脫蛋白效果比較，研究結(jié)果表明，聚酰胺吸附柱層析法脫蛋白效果最好，蛋白脫除率為94.5%，多糖保留率為91.4%；而三氯乙酸法會(huì)引起多糖降解，蛋白脫除率為40.8%，多糖保留率僅為47.2%，Sevage法脫除蛋白次數(shù)最多（6次），多糖損失大，蛋白脫除率為72.7%，多糖保留率為55.8%。綜上所述，茶多糖除蛋白工藝需要根據(jù)原料的不同不斷進(jìn)行優(yōu)化，而非簡單借鑒。

2.綠茶多糖的脫色

綠茶多糖在提取過程中，存在大量色素，影響進(jìn)一步的分離純化。因此，要采取一定方法除去色素，改善綠茶多糖的外觀，從而為結(jié)構(gòu)及構(gòu)效關(guān)系的研究奠定基礎(chǔ)。關(guān)于綠茶多糖脫色方法的研究，已有很多報(bào)道。例如，任健[43]的研究結(jié)果表明活性炭脫色法會(huì)吸附多糖造成損失，采用H2O2脫色法為粗多糖進(jìn)行脫色較為合適；陳萍等[45]對粗老龍井茶多糖脫色時(shí)發(fā)現(xiàn)，采用H2O2脫色法進(jìn)行脫色后，茶多糖的活性會(huì)降低；王元鳳[46]的研究結(jié)果表明采用D315樹脂脫色效果好，而且還兼有脫蛋白的作用，在脫色條件為溫度35～55℃，酸堿度4.5～6.5時(shí)，茶多糖溶液的脫色率可達(dá)到89.82%，蛋白質(zhì)去除率為93.95%，多糖保留率為64.86%；陳義勇等[44]采用聚酰胺、粉末活性炭、吸附樹脂對“沙家浜”綠茶粗多糖進(jìn)行脫色，研究結(jié)果表明聚酰胺吸附柱層析法脫色效果最好。

3.綠茶多糖的純化技術(shù)

綠茶多糖的純化方法有沉淀法、超濾法、鹽析法、柱層析法等。目前，研究最多的是DEAE-52纖維素柱層析和Sephadex G-100凝膠柱層析兩種方法。陳海霞[47]以低檔綠茶中提取到的茶粗多糖為原料，采用DEAE-52纖維素柱層析進(jìn)行純化，經(jīng)水和0.1 mol/L、0.2 mol/L、0.5 mol/L的NaCl溶液梯度洗脫后，得到TPS-1、TPS-2、TPS-3和TPS-4等4個(gè)組分；周宇波[48]采用水熱法對中茶108粗老葉中的茶多糖進(jìn)行提取，采用DEAE-52纖維素柱（4.0～100.0 cm）進(jìn)行純化，用蒸餾水及不同濃度的NaCl溶液依次進(jìn)行分段洗脫，得到5個(gè)亞組分，分別命名為F0、F0.1、F0.2、F0.3和F0.4；寇小紅[20]從龍井43茶樹粗老葉中提取的粗多糖，經(jīng)過不同孔徑的超濾膜進(jìn)行初步純化，截留液經(jīng)過DEAE-52纖維素離子交換層析純化后，得到8個(gè)不同的分級組分，其中，5個(gè)酸性多糖和3個(gè)中性多糖，再經(jīng)過丙烯葡聚糖凝膠Sephacryl S-300柱層析系統(tǒng)進(jìn)行純化，得到14個(gè)組分。綜上所述，在所有的常用純化技術(shù)中，DEAE-52纖維素離子交換層析純化方法效果最好，但是其純化效果亦與原料有關(guān)。

三、綠茶多糖的結(jié)構(gòu)組成

如前所述，綠茶多糖的糖的部分主要由阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、巖藻糖等組成，大量研究結(jié)果表明茶樹品種和產(chǎn)地均會(huì)影響多糖中單糖的組成。例如，任健等[16]采用水浸提法從信陽毛尖中提取了粗茶多糖，繼而采用DEAE-纖維素層析進(jìn)行純化，最后用0.1～0.5 mol/L的NaCl溶液洗脫，粗茶多糖由TPS1、TPS2、TPS3等3種組分組成，氣相色譜分析結(jié)果顯示：TPS1由鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖組成，TPS2由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖組成，TPS3由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖和半乳糖組成；王元鳳[46]采用水、草酸銨溶液、氫氧化鈉溶液分別從韶峰毛尖（綠茶）中提取茶多糖分別命名為GTPS1、GTPS2、GTPS3，3種組分的平均分子量分別為370 kD、652 kD和296 kD。用傅里葉紅外光譜分析儀測得的綠茶多糖GPTS1、GTPS3為β-吡喃糖苷鍵，GTPS2為α-吡喃糖苷鍵。許新德等[49]將粗老綠茶采用水浸提法提取多糖，過DEAE-纖維素柱，用蒸餾水和NaCl梯度洗脫后得TPSⅠ、TPSⅡ、TPSⅢ3個(gè)酸性多糖和1個(gè)中性多糖。經(jīng)氣相色譜分析得到單糖組成，結(jié)果詳見表1。

另有研究結(jié)果表明，不同提取工藝、脫色方法和純化技術(shù)等對多糖中單糖的組成影響不大。例如，周小玲等[50]采用果膠酶、胰蛋白酶、復(fù)合酶和水浸提法從嶗山粗老綠茶中提取茶多糖，結(jié)果表明，4種方法對提取的TPS的單糖種類組成影響不大，單糖主要成分均有阿拉伯糖和半乳糖，還有少量葡萄糖、鼠李糖、木糖以及甘露糖，但是各單糖組分之間的比例不同；宋林珍等[12]通過浸提法從龍井茶中提取粗茶多糖后經(jīng)Sevage法、Sephadex-G 100凝膠色譜柱分離純化，采用氣相色譜分析純化的茶多糖主要由D-葡萄糖醛酸、鼠李糖、D-巖藻糖、L-阿拉伯糖、D-木糖、D-甘露糖、D-葡萄糖和D-半乳糖等8種單糖組成；周宇波[48]從中茶108粗老葉中提取茶多糖，采用糖分析、凝膠滲透色譜等對洗脫得到的5種不同性質(zhì)茶多糖組分進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析，發(fā)現(xiàn)中茶108的茶多糖主要由酸性多糖（富含葡萄糖醛酸）和中性多糖（富含鼠李糖、半乳糖和葡萄糖）構(gòu)成，并且主鏈由1,4-連接的α-D-葡萄糖和1,2,4-連接的α-L-鼠李糖構(gòu)成，側(cè)鏈由1-或1,6-連接的α-D-半乳糖取代主鏈上α-L-鼠李糖的C-2所構(gòu)成。

四、綠茶多糖的生物活性研究

現(xiàn)代社會(huì)生活節(jié)奏快，壓力大，亞健康狀態(tài)日益嚴(yán)重，糖尿病、高血壓、高血脂、心臟病等疾病的日益增多，人們的保健意識增強(qiáng)，對功能性食品需求不斷增加。近年來，科研人員對綠茶多糖生物活性進(jìn)行了大量研究，主要研究了綠茶多糖的抗氧化、降血糖、抗腫瘤（癌）、提高免疫力等方面。

1.抗氧化

綠茶多糖具有較強(qiáng)的抗氧化能力，對預(yù)防心腦血管疾病和延緩衰老具有重要作用。其抗氧化能力主要通過清除自由基、對脂類的氧化抑制和對鐵離子的還原能力等來反映。目前，綠茶多糖抗氧化活性的評價(jià)，主要通過超氧陰離子（O2-·）自由基、羥自由基（·OH）和亞硝基（NO2-）等體外清除活性及鐵離子的還原能力來進(jìn)行研究。例如，尹學(xué)哲等[51]研究表明，綠茶多糖對ROO·、O2-·、·OH及H2O2均有清除作用；受試者食用綠茶多糖后，血漿及VLDL、LDL和HDL過氧化脂質(zhì)水平明顯降低，在體外進(jìn)行氧化修飾時(shí)，LDL氧化延滯時(shí)間明顯延長。研究結(jié)果提示，綠茶多糖可增強(qiáng)血漿及脂蛋白抗氧化能力，起到預(yù)防心血管疾病和延緩衰老的作用。陳萍等[45]采用不同濃度的乙醇從龍井粗老茶葉中提取到的組分TPS70（70%的乙醇沉淀）抗氧化效果好且得率高，在體外模擬人工胃液環(huán)境中，組分TPS70降解為還原糖和寡糖片段，降解片段穩(wěn)定在120 ku左右。Fan等[52]采用陰離子交換樹脂D315將提取的茶多糖分離成中性茶多糖（TPSI）和酸性茶多糖（TPSII），并對這兩種茶多糖進(jìn)行脫金屬離子處理后測定其抗氧化能力。結(jié)果表明，所有茶多糖均表現(xiàn)出不同程度的抗氧化活性，其中去除金屬離子的TPSI抗氧化活性得到大幅提升。Ren等[53]通過研究紫陽含硒綠茶SeTPS對小鼠肝氧化應(yīng)激的影響發(fā)現(xiàn)，飼喂SeTPS組的小鼠肝臟脂肪變性和氧化應(yīng)激損傷明顯減輕，抗氧化性和肝脂水平均恢復(fù)到正常值。

表1 綠茶多糖單糖組成

2.降血糖

國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)茶多糖具有顯著的降低血糖的作用，并且茶葉越粗老血糖降低效果越好。俞東寧等[54]從粗老龍井茶葉中采用水浸提法提取多糖，組分TPS70抗氧化效果最強(qiáng)，而且對糖尿病小鼠的脂多糖升高有顯著的抑制作用。賈亮亮等[34]分別采用酶法、熱水提取法和冷水提取法提取了鄂產(chǎn)綠茶的茶多糖，結(jié)果表明3種提取方法獲得的綠茶多糖對α-葡萄糖苷酶的抑制作用無明顯差別；酶法提取的綠茶多糖對α-淀粉酶和蔗糖酶活性的抑制作用強(qiáng)于熱水提取法、冷水提取法所得的綠茶多糖，具有較好的體外降血糖活性。鐘靈等[55]的研究結(jié)果表明，恩施綠茶茶多糖能明顯降低糖尿病大鼠血糖（FBG），增強(qiáng)超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、肝葡萄糖激酶（GK） 的活性，減少血清中丙二醛（MDA）的含量，升高脾臟、胸腺系數(shù)，具有降血糖、抗氧化和增強(qiáng)機(jī)體免疫功能的作用。Wang等[56]研究表明，綠茶中的一種水溶性茶多糖7WA在高葡萄糖水平（25 mmol/L）時(shí)能夠顯著增加胰島素分泌，從而起到良好的抗糖尿病的作用。綜上所述，茶多糖降血糖的機(jī)理主要有：①降低由四氧嘧啶致糖尿病小鼠血糖糖度；②減輕四氧嘧啶對小鼠胰島的損傷，改善受損β細(xì)胞的功能；③清除自由基，提高肝臟抗氧化能力；④調(diào)節(jié)糖代謝。

3.抗癌、抗腫瘤

茶多糖的抗癌、抗腫瘤活性主要通過激活機(jī)體免疫系統(tǒng)和提高機(jī)體免疫功能來增強(qiáng)抗腫瘤能力。何念武等[36]采用熱水浸提-乙醇沉淀法制得商洛綠茶粗多糖，經(jīng)DEAE-52纖維素柱分離后得到3個(gè)組分，并發(fā)現(xiàn)3個(gè)組分均可抑制MCF-7細(xì)胞的生長，其抑制作用隨著質(zhì)量濃度的增加而增強(qiáng)?？苄〖t[20]從炒青綠茶中提取的粗多糖，分子量在20 kD左右的組分對小鼠巨噬細(xì)胞系Raw 264.7有顯著免疫活性。周宇波[48]發(fā)現(xiàn)中茶108中性多糖F0.1～F0.3能顯著抑制HeLa細(xì)胞的增殖，最高抑制率為10.43%，酸性茶多糖F0能顯著促進(jìn)HeLa細(xì)胞增殖。夏道宗等[57]發(fā)現(xiàn)安吉白茶多糖在體外能顯著抑制S180細(xì)胞的生長，并且具有明顯的劑量依賴效應(yīng)；在體內(nèi)，安吉白茶多糖可使荷S180實(shí)體瘤小鼠腹腔巨噬細(xì)胞吞噬能力顯著升高。Liu等[58]利用偶氮甲烷/葡聚糖硫酸鈉（AOM/DSS）小鼠模型和IL-6誘導(dǎo)的結(jié)直腸癌細(xì)胞系（CT26）研究了TPS對CaC的抗腫瘤作用，結(jié)果表明TPS能夠通過平衡細(xì)胞微環(huán)境，顯著降低腫瘤發(fā)生率和腫瘤大小，并顯著抑制促炎細(xì)胞的浸潤和促炎細(xì)胞因子的分泌。Gao等[59]通過研究中茶108中茶多糖對HeLa細(xì)胞增殖的抑制作用發(fā)現(xiàn)，酸性多糖的抑制作用明顯增強(qiáng)，中性多糖F0.1～F0.3對HeLa細(xì)胞的增殖有明顯的抑制作用，在質(zhì)量濃度為400 μg/mL時(shí)，F(xiàn)0.3處理48 h，抑制率最高可達(dá)10.43%。綠茶多糖抑制腫瘤生長的具體機(jī)理為促進(jìn)巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的成熟、分化和繁殖，產(chǎn)生各種細(xì)胞因子，使腫瘤細(xì)胞的生長受到抑制或引起腫瘤細(xì)胞的凋亡。

五、存在問題和發(fā)展前景

綠茶的研究主要集中在茶多酚和兒茶素的開發(fā)和利用方面，綠茶多糖的研究相對薄弱，商品化程度低。近年來，由于綠茶多糖的多種保健功能不斷被揭示，國內(nèi)外的研究報(bào)道逐漸增多。但是，綠茶多糖的提取技術(shù)尚不成熟，得率和純度不高，無法滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。并且，綠茶多糖的生物活性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)效關(guān)系等尚沒有科學(xué)結(jié)論，還沒有制定引導(dǎo)綠茶多糖行業(yè)規(guī)范化發(fā)展的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著綠茶多糖的價(jià)值逐漸被人們認(rèn)識，其在醫(yī)藥、食品保健等行業(yè)中已有應(yīng)用和開發(fā)。“茶多糖泡騰片”“復(fù)方硒茶多糖”“茶多糖膠囊”等初級茶多糖保健產(chǎn)品已進(jìn)入市場，由此可見綠茶多糖的研究大有可為。

我國是世界第一大茶葉生產(chǎn)國，茶葉資源十分豐富。在茶葉生產(chǎn)中，目前一般只采摘春茶，每年茶樹修剪后的粗老枝葉通常被焚燒或者廢棄，造成資源的浪費(fèi)。茶多糖具有治療糖尿病、抗癌等重要的生物活性，并且茶樹粗老葉中茶多糖的含量高于新葉。因此，隨著對茶多糖研究的深入，充分利用茶樹資源，提高茶葉生產(chǎn)的附加值和茶樹資源利用率，對我國的茶產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。