朱俊友，李志佳，董趙微，王岸娜，吳立根

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001

香菇(Lentinulaedodes)屬于真菌門、擔(dān)子菌綱、傘菌目、口蘑科、香菇屬真菌，主要在東亞特別是中國栽培。根據(jù)中國食用菌協(xié)會統(tǒng)計，中國在2020年香菇的產(chǎn)量達到1 188.21萬t。香菇多糖(Lentinan)是從香菇子實體中獲得的一類多糖物質(zhì)，最早由Chihara 等[1]在1969年從香菇中分離得到，其分子量(Mw)位于0.53×105～17.6×105Da區(qū)間[2-5]。香菇多糖為白色粉末狀固體，對光和熱穩(wěn)定，溶于水，尤易溶于熱水，而不溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯等有機溶劑[6]。

香菇多糖具有良好的生物活性，包括抗腫瘤[1]、增強免疫[7]、抗氧化[8]、抗病毒[5]、抗副作用[9]、抗輻射[10]等作用，因此，備受醫(yī)藥健康領(lǐng)域研究者重視。多年來，許多學(xué)者研究了香菇多糖的提取、純化并探索提高其提取率的不同方法。目前，應(yīng)用最為廣泛的香菇多糖提取方法為熱水(60～100 ℃)浸提法[2,11-14]，利用酶[15-16]、超聲[17-19]、微波[20-21]、高壓微射流[22-24]等輔助處理手段來提高香菇多糖的提取率，不同香菇多糖的單糖組成[11,25-26]、糖苷鍵構(gòu)型[1,12,27]、糖苷鍵連接位置[11-12,28]、分支度[1,27-28]等結(jié)構(gòu)形式存在差異，呈現(xiàn)出多種初級結(jié)構(gòu)形式。然而，目前對香菇多糖高級結(jié)構(gòu)的測定手段仍然有限；不同結(jié)構(gòu)形式的香菇多糖其活性不同，分子量[29]、糖苷鍵類型[30]、三螺旋結(jié)構(gòu)[31]和一些高溫、超聲、有機試劑等外在條件[28,32-33]對其活性都產(chǎn)生影響。作者綜述了香菇多糖熱水浸提法和多種輔助提取方法以及對其純化的方法，列出了香菇多糖不同初級結(jié)構(gòu)形式并探討了其多種生物活性作用及機制，總結(jié)了影響結(jié)構(gòu)和活性的因素，提出了香菇多糖未來研究的趨勢。

1 香菇多糖的提取和純化

1.1 香菇粗多糖的提取

香菇多糖通常由熱水浸提法提取[2，11-14]，即將干香菇切片或粉碎成粉末，然后用10～30倍、60～100 ℃熱水提取2～3次，每次2～3 h。過濾后，提取液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮。濃縮液中添加乙醇并使其體積分?jǐn)?shù)達到60%～75%，離心得沉淀，沉淀直接在干燥箱或真空冷凍干燥得到香菇粗多糖[8,34]。不同的浸提條件(水溫、浸提時間、次數(shù))多糖提取率不同。為了提高香菇多糖提取率，采用了多種輔助提取手段。香菇多糖不同提取方法比較見表1。

酶輔助提取選用的酶通常為纖維素酶、半纖維素酶、木瓜蛋白酶和果膠酶。不同酶的添加比例較接近，添加量一般為1.5%～2.0%，通常在酶的最佳活性溫度和pH值條件下處理香菇粉末懸浮液。酶解后，滅酶并按照熱水浸提法進行提取。因香菇細胞壁含有纖維素、半纖維素和果膠，所以酶解過程可使香菇的細胞壁破裂，有助于多糖轉(zhuǎn)移至提取液，從而提高提取率[15-16]。

超聲輔助提取，即在熱水提取過程中應(yīng)用超聲設(shè)備進行超聲處理。超聲功率一般在300～600 W，溫度40～70 ℃，時間20～60 min[16-19]。超聲有利于提高提取率，原因是超聲波的熱效應(yīng)、機械效應(yīng)和空穴效應(yīng)可以破壞細胞壁，有利于多糖從破碎的細胞中釋放出來。

微波輔助提取，即熱水浸提過程輔助以微波處理。微波功率一般為450～800 W，操作溫度為室溫至80 ℃，處理時間10～20 min[16,20]。該方法利用了微波的加熱效應(yīng)和生物破壁效應(yīng)，微波的生物破壁效應(yīng)使細胞膜和細胞壁破裂，胞外溶液易進入細胞內(nèi)，溶解香菇多糖并能夠快速擴散至細胞外，促進溶劑向香菇顆粒內(nèi)部擴散及香菇多糖從顆粒內(nèi)部向溶劑的擴散。微波輔助不僅提高香菇多糖的提取率，而且大大縮短提取時間。

高壓和高壓微射流輔助提取，即高壓輔助溫度超過100 ℃的提取，高溫?zé)崴瓜愎浇M織膨脹破裂，細胞壁軟化，多糖更易浸出[19]。高壓微射流的輔助使提取率增加，其原因是高壓微射流處理帶來的剪切力、沖擊力和高頻振動導(dǎo)致了細胞破碎程度和傳質(zhì)速率的增加[22]。

多種方式結(jié)合輔助提取的目的是獲得更高的提取率，操作溫度是酶的最佳活性溫度，所需時間一般在30 min之內(nèi)。酶-微波-超聲輔助提取的提取率分別比熱水提取、酶輔助提取、超聲輔助提取和微波輔助提取提高50.32%、26.59%、16.38%和8.56%[16]。另外，利用超聲-亞臨界水(190 W，140 ℃)提取香菇多糖時其提取率達到17.34%[35]。

除了以上熱水浸提法及其輔助方法以外，堿性溶液(NaOH/NaBH4)也被用于提取香菇多糖。

1.2 香菇多糖的純化

香菇多糖的純化包括脫蛋白、脫色和分級。香菇粗多糖脫蛋白通常應(yīng)用Sevage方法[29]：粗多糖溶解于蒸餾水中，與Sevage試劑(氯仿與正丁醇體積比4∶ 1)混合，攪拌15 min，離心得上清液。重復(fù)以上過程若干次直到蛋白被徹底去除。脫蛋白后，應(yīng)用30% H2O2處理使脫蛋白多糖溶液脫色[12]。

表1 香菇多糖不同提取方法比較Table 1 Comparison of different extraction methods of lentinan

香菇多糖的分級純化通過離子交換色譜和分子排阻色譜完成。離子交換柱層析是分離純化多糖最普遍的一種方法，DEAE-纖維素經(jīng)水溶脹后分別用0.5 mol/L HCl和0.5 mol/L NaOH處理，使其轉(zhuǎn)為OH-型陰離子交換劑，水洗至中性使用。香菇多糖溶液上樣，分別用蒸餾水和NaCl濃度梯度溶液洗脫，不同離子強度的NaCl溶液將多糖從離子交換劑上逐一分離，得到香菇多糖的純組分[2]。再將分離的多糖經(jīng)分子排阻色譜進一步分離純化，其原理是根據(jù)多糖分子的大小和形狀的不同即按分子篩原理用凝膠柱層析進行分離。常用的凝膠有各種型號的交聯(lián)葡聚糖凝膠(Sephadex)、瓊脂糖凝膠(Sepharose)和聚丙烯酰胺葡聚糖凝膠(Sephacryl)[43]，其中Sephadex最為常用。洗脫的不同組分分別通過Sephadex G-100[15]或G-200[25]，應(yīng)用蒸餾水[44]或0.2 mol/L NH4HCO3[2]或0.05 mol/L NaCl[29]或0.05 mol/L NaHCO3[12]洗脫。收集洗脫的不同組分冷凍干燥成粉末，得到純化香菇多糖。

Rahman 等[45]應(yīng)用有機試劑分離純化香菇多糖，將香菇粉末用甲醇和二氯甲烷(體積比2∶ 1)混合液提取得到粗多糖，粗多糖溶解于90%甲醇水溶液，再分別用己烷、二氯甲烷和乙酸乙酯分離純化。另外，香菇粗多糖的分級可用超濾的方法完成，即依次使用截留不同分子量的超濾膜，得到不同分子量的精制香菇多糖組分。

2 香菇多糖結(jié)構(gòu)

2.1 初級結(jié)構(gòu)

2.1.1 香菇多糖的單糖組成

香菇多糖經(jīng)分離純化得到單一多糖后應(yīng)用高效液相色譜技術(shù)測定其分子量，然后將其水解制成適當(dāng)衍生物進行氣相色譜分析，確定其單糖組成及比例。香菇多糖屬于香菇的多糖類物質(zhì)，不同的菌株、多糖分子具有不同的單糖組成：只含有D-葡萄糖一種成分的多糖[3,9,26]；含有葡萄糖、半乳糖和甘露糖3種成分的多糖，且葡萄糖含量最大[5,11]；包含少量的阿拉伯糖[8,13]、果糖[25,46]、木糖[8,13]和鼠李糖[25,35]。

2.1.2 香菇多糖的不同初級結(jié)構(gòu)

測定香菇多糖初級結(jié)構(gòu)，首先，根據(jù)紅外光譜分析，根據(jù)多糖類特征吸收峰(1 200～1 400 cm-1、2 800～3 000 cm-1和3 200～3 500 cm-1區(qū)間)、α-糖苷鍵特征吸收峰(850 cm-1附近)、β-糖苷鍵特征吸收峰(890 cm-1附近)、吡喃環(huán)特征吸收峰(1 043 、1 080 、1 157 cm-1)確定為多糖以及其糖殘基構(gòu)型[47]。然后，應(yīng)用高碘酸氧化和Smith降解來判斷糖苷鍵的連接位置、連接方式、聚合度和支鏈數(shù)目等結(jié)構(gòu)信息。同時，應(yīng)用甲基化方法確定糖鏈連接次序，推測糖鏈重復(fù)單位中各種單糖的數(shù)目和末端糖的性質(zhì)以及分支點的位置[48]。還可以應(yīng)用NMR手段，根據(jù)異頭氫和異頭碳譜圖信號，進一步確定糖殘基的構(gòu)型(α或β)[30]。最后，推斷出整個多糖分子較為確切的化學(xué)結(jié)構(gòu)。根據(jù)香菇多糖不同的單糖組成和不同的鏈接方式發(fā)現(xiàn)其具有不同的初級結(jié)構(gòu)。以下幾種情況為不同香菇多糖分子的初級結(jié)構(gòu)。

香菇多糖結(jié)構(gòu)為β-(1→3)-鏈接的直鏈葡聚糖[1]，見圖1。

圖1 香菇多糖直鏈結(jié)構(gòu)Fig.1 Linear chain structure of Lentinan

圖2 香菇多糖典型結(jié)構(gòu)Fig.2 Typical structure of lentinan

最典型的香菇多糖結(jié)構(gòu)為β-(1→3)-鏈接的葡聚糖主鏈和(1→6)-鏈接的葡萄糖側(cè)鏈[26]，見圖2。(1→6)-鏈接和(1→3)-鏈接比例約為1∶ 3或2∶ 5[9,28]。

香菇多糖結(jié)構(gòu)為α-(1→3)-鏈接的葡聚糖主鏈和少量(1→6)-支鏈(2%)[27]，見圖3。

圖3 香菇多糖α構(gòu)型結(jié)構(gòu)Fig.3 α configuration structure of lentinan

香菇多糖分子結(jié)構(gòu)的主鏈為1→4-和1→3-鏈接的吡喃葡萄糖基，側(cè)鏈位于β-(1→4)-鏈接的葡萄糖的C-6位置，見圖4。由圖4可知，香菇多糖結(jié)構(gòu)既含有α-糖苷鍵又含有β-糖苷鍵[12]。

圖4 香菇多糖混雜構(gòu)型結(jié)構(gòu)Fig.4 Hybrid configuration structure of lentinan

香菇多糖不僅含有葡萄糖還含有其他單糖，這種情況的香菇多糖分子主鏈?zhǔn)铅?(1→3)-葡聚糖，側(cè)鏈為-(1→6)-葡糖基起始并以甘露糖和半乳糖為末端的支鏈[5]，見圖5。

圖5 香菇多糖多種單糖組成結(jié)構(gòu)Fig.5 Structure of various monosaccharides of lentinan

此外，某些香菇多糖分子有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)：多糖為(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖，含有少量的D-半乳糖(3.9%)和D-甘露糖(4.1%)；多糖含有(1→6)-、(1→4)-和(1→3)-α-D-吡喃葡萄糖，(1→6)-α-D-吡喃半乳糖，(1→3,6)-和(1→2,4)-α-D-吡喃甘露糖，以及吡喃葡萄糖基終端[11]，見圖6。

圖6 香菇多糖非典型連接結(jié)構(gòu)Fig.6 Atypical connection structure of lentinan

2.2 高級結(jié)構(gòu)

香菇多糖的三螺旋高級結(jié)構(gòu)由剛果紅試驗驗證，剛果紅與具有螺旋構(gòu)象的多糖形成絡(luò)合物，與純剛果紅相比，絡(luò)合物的最大吸收波長發(fā)生紅移。研究表明，香菇多糖在水和稀溶液中以三螺旋結(jié)構(gòu)存在，且此三螺旋結(jié)構(gòu)是剛性的[32]。水溶液中香菇多糖的三螺旋結(jié)構(gòu)是由分子內(nèi)和分子間氫鍵維持。在水中，香菇多糖螺旋結(jié)構(gòu)的主要維系力是分子內(nèi)氫鍵，而三鏈結(jié)構(gòu)的維系力是分子間氫鍵[33]。諸多研究表明只有具備三螺旋結(jié)構(gòu)的香菇多糖才具有生物活性。

另外，還有X射線衍射技術(shù)(XRD)和原子力顯微鏡技術(shù)(AFM)可以證明香菇多糖的高級結(jié)構(gòu)。對于精制香菇多糖，應(yīng)用XRD測定，在2θ為20°左右時有一個明顯的衍射峰，證明香菇多糖結(jié)構(gòu)中存在規(guī)則排布的螺旋結(jié)構(gòu)。AFM可以直接觀察溶液中香菇多糖的表觀形態(tài)分布并推測其空間構(gòu)象，AFM掃描平面圖可以看出水溶液中香菇多糖的線性支鏈狀結(jié)構(gòu)[30]。

3 生物活性

3.1 抗腫瘤作用

香菇多糖具有顯著的抗腫瘤活性并具有劑量依賴性，比如S180[1,31,49]、宮頸癌[15]、結(jié)腸癌[50-51]、乳腺癌[26]、肺癌[52]、肝癌[9]、膀胱癌[53]等。香菇多糖不僅抑制腫瘤細胞增殖[15,50]，而且能直接殺死腫瘤細胞直至消失[49]。

3.2 提高免疫力作用

香菇多糖是一種有效的免疫刺激劑[7]，且以一種非特異性免疫刺激物起作用[34]。香菇多糖免疫刺激作用的主要效應(yīng)細胞為巨噬細胞和T淋巴細胞，香菇多糖能夠加強T細胞應(yīng)答、自然殺傷細胞活性和吞噬作用效果[56]?；罨腡細胞和巨噬細胞加速激活人體免疫系統(tǒng)，從而攻擊癌細胞[57]。

具體而言，香菇多糖可使小鼠外周血CD3+、CD4+百分比增高，使CD4+/CD8+上升[58]。香菇多糖可以增強巨噬細胞RAW264.7細胞內(nèi)NO、TNF-α和IL-6的分泌[25]，并顯著提高血清中細胞因子IL-1b和TNF-α水平[59]。香菇多糖還可以調(diào)節(jié)基因的表達和蛋白的產(chǎn)生[60-61]。另外，香菇多糖可以和單核細胞結(jié)合，從而影響免疫系統(tǒng)[62]。

3.3 抗氧化作用

香菇多糖呈現(xiàn)出明顯的與濃度相關(guān)的抗氧化活性。香菇多糖的抗氧化活性試驗評價：DPPH、羥基自由基和超氧自由基清除能力，鐵還原抗氧化能力和亞鐵離子螯合能力，脂質(zhì)過氧化抑制能力[46]。另外，還可以通過測定超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活力和丙二醛(MDA)含量測定香菇多糖的體內(nèi)抗氧化活性。試驗表明，香菇多糖可以顯著提高小鼠血清中SOD和GSH-Px的活力，同時降低血清中MDA含量。SOD活性提高表明香菇多糖可以有效降低體內(nèi)氧自由基，調(diào)節(jié)氧化與抗氧化的平衡；GSH-Px活性提高表明香菇多糖可以有效分解過氧化物，降低自由基對機體組織的傷害；MDA含量降低表明香菇多糖能夠顯著抑制體內(nèi)的脂質(zhì)過氧化過程，降低自由基對機體的損傷程度[63]。

香菇多糖的抗氧化作用還體現(xiàn)在抗動脈粥樣硬化的生物功能。香菇多糖可以通過調(diào)節(jié)過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs)的表達從而顯著降低血清總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白膽固醇含量，提高血清抗氧化酶活性及胸腺和肝臟指數(shù)[8,64]。

3.4 抗病毒作用

香菇多糖對一些病毒呈現(xiàn)出抗病毒活性，比如傳染性造血壞死病毒和乙型肝炎病毒。香菇多糖的抗病毒機制主要包括直接使病毒失活和抑制病毒的復(fù)制。人體受到傳染性造血壞死病毒威脅時，香菇多糖通過顯著地降低TNF-α、IL-2和IL-11的表達水平而增加IFN-1和IFN-γ的表達水平來抑制病毒，該抑制作用與其調(diào)節(jié)先天免疫應(yīng)答和特異性免疫有關(guān)[5]。香菇多糖可以抑制乙肝病毒DNA的復(fù)制、病毒受體細胞的增殖并可減少抗凋亡相關(guān)蛋白(stat3, p-stat3 and survivin)的表達[65]。

3.5 抗輻射作用

輻射主要對基因和膜結(jié)合蛋白造成損害，而香菇多糖可通過調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)保護膜結(jié)合蛋白和細胞的外形而達到抗輻射效果。香菇多糖針對輻射的保護作用主要源于修復(fù)損壞的蛋白，通過膜調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，而不是直接保護基因物質(zhì)[10]。另外，輻射導(dǎo)致T淋巴細胞活性降低，IL-2分泌減少，NO含量上升，而香菇多糖可使T淋巴細胞活性、IL-2增加，NO含量降低[66]。所以，另一種觀點認為，香菇多糖對輻射的保護作用主要是通過調(diào)節(jié)T淋巴細胞內(nèi)NO和IL-2的生成而提高T淋巴細胞的生存能力和功能[67-68]。

3.6 抗副作用

腫瘤的化學(xué)治療和放射治療后經(jīng)常出現(xiàn)副作用。然而，香菇多糖可以減小或減輕副作用的發(fā)生，如肝損傷和腹瀉[9]。香菇多糖對正常細胞沒有細胞毒性作用，并可以通過提升巨噬細胞CD11b+和TIM-4+的累積抑制化療藥物的毒副作用，促進損傷細胞的吞噬作用[25,69]。香菇多糖輔助化療可提高T細胞和自然殺傷性細胞比例，有效改善患者免疫功能，有效增強患者對化療藥物的耐受能力，減少化療不良反應(yīng)，提高化療近期和遠期療效[70]。

除了以上的活性以外，香菇多糖還可以減少約氏瘧原蟲血癥，提高小鼠存活率[58]；具有抗疲勞作用[44]；在冷水魚養(yǎng)殖中具有抗炎效果從而阻止炎癥疾病[71]；具有降血糖作用，能夠顯著降低糖尿病小鼠空腹血糖值，改善糖耐量，增加肝糖原的含量[72]。

4 影響香菇多糖結(jié)構(gòu)和功能的因素

4.1 分子量

香菇多糖的抗腫瘤和抗氧化活性與其分子量有關(guān)。研究表明，分子量為(5～7)×105Da的香菇多糖具有較高的活性[15,73]，而高分子量(15.4×105Da)和低分子量(1.523×105Da)的活性減弱[29]。高分子量香菇多糖活性差的原因為分子太大而較難進入細胞內(nèi)部[29]。超聲、微波和動態(tài)超高壓微射流輔助提取香菇多糖使較大分子量減小到活性較高的分子量范圍時，其抗氧化能力增強[73-74]，該現(xiàn)象也證明了分子量與其生物活性有一定關(guān)系。另外，分子量的影響根據(jù)不同的應(yīng)用方式而不同?？鼓[瘤試驗表明，對S-180有最大抑制率的分子量在體內(nèi)和體外分別是11.4×105Da和5.71×105Da[75]。

4.2 糖苷鍵

只含有D-葡萄糖一種成分的香菇多糖和含有幾種單糖且葡萄糖含量最大的香菇多糖都具有良好的生物活性[2,9]，但單糖間糖苷鍵的類型對其活性有較大影響。首先，對于單糖的連接位置，具有1→3連接方式的香菇多糖大多具有生物活性，少部分1→6連接方式的多糖也具有生物活性，但是1→2、1→4等連接方式的多糖很少具有生物活性[76]。其次，對于糖苷鍵構(gòu)型，一般認為具有β-(1→3)-D-吡喃葡萄糖的基本骨架是香菇多糖發(fā)揮抗腫瘤活性的前提，以β-(1→3)-D-葡萄糖為主鏈、β-(1→6)-D-葡萄糖連接為支鏈的香菇多糖最具活性，比β-(1→6)-D-葡萄糖連接為主鏈的抗腫瘤活性好[30,41]。

4.3 高級結(jié)構(gòu)

香菇多糖在自然狀態(tài)和溶液中以三螺旋結(jié)構(gòu)存在，三螺旋結(jié)構(gòu)香菇多糖呈現(xiàn)出明顯的抗腫瘤活性。然而當(dāng)受到高溫、有機試劑、堿液等因素而解體為單鏈結(jié)構(gòu)時[33,77]，其活性明顯降低甚至消失，表明三螺旋結(jié)構(gòu)在抗腫瘤作用方面起重要作用[31]。香菇多糖的高級結(jié)構(gòu)對功能的影響比初級結(jié)構(gòu)重要得多，且特定的空間構(gòu)象是其產(chǎn)生生物活性所必需的[78]。但也有研究將三螺旋結(jié)構(gòu)的香菇多糖轉(zhuǎn)變?yōu)閱喂陕菪Y(jié)構(gòu)后，結(jié)果兩者均具有良好的抗腫瘤作用。該研究認為天然香菇多糖中單螺旋結(jié)構(gòu)是香菇多糖發(fā)揮生物活性的基礎(chǔ)，三螺旋可能為輔助作用，使香菇多糖在體內(nèi)更易被受體識別，激活免疫系統(tǒng)，聯(lián)合其直接抑制腫瘤細胞的作用，從而可發(fā)揮雙重抗腫瘤效果[30]。另外，香菇多糖分支側(cè)鏈的存在可以穩(wěn)定多糖鏈的螺旋結(jié)構(gòu)，從而使分支度成為衡量活性的一個重要因素，研究表明具有生物活性的β-(1→3)-D-葡聚糖分支度在0.20～0.33時活性最強[30,41]。

4.4 內(nèi)源金屬離子

分離的香菇多糖含有許多內(nèi)源金屬離子，且這些金屬離子與其活性有直接關(guān)系，除去金屬離子后，香菇多糖的抗氧化和抗腫瘤活性降低[29]。因此，香菇多糖分子內(nèi)固有的金屬離子對其活性是有益的，它們可能與香菇多糖活性的機制有關(guān)。

4.5 其他外在因素

4.5.1 溫度

室溫環(huán)境下，香菇多糖在水溶液中以三螺旋結(jié)構(gòu)存在，100～121 ℃的高溫不改變其初級結(jié)構(gòu)[23]。另外，高溫可以提高香菇多糖的抗氧化能力并對HepG2和HeLa細胞有抑制效果[23]。然而，當(dāng)溫度高于130 ℃時水溶液中香菇多糖的結(jié)構(gòu)將由三螺旋結(jié)構(gòu)不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)閱捂溄Y(jié)構(gòu)[28]，而且發(fā)生此轉(zhuǎn)變的溫度在130～145 ℃區(qū)間[33]。溫度促使結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的原因是維系香菇多糖三螺旋結(jié)構(gòu)的分子間和分子內(nèi)氫鍵的斷裂，結(jié)構(gòu)的變化直接導(dǎo)致生物活性的減弱或消失。

4.5.2 超聲處理

室溫下超聲處理可以使香菇多糖分子降解[32-33]，分子量隨著超聲時間延長和功率的增加而減小[79]。由于分子量與活性有關(guān)，所以超聲處理也直接影響其生物活性。

4.5.3 有機試劑

室溫下香菇多糖在水溶液中以三螺旋結(jié)構(gòu)存在[33]，然而有機試劑可以破壞此結(jié)構(gòu)，從而影響其生物活性。室溫下，當(dāng)溶液中二甲基亞砜含量達到0.85時香菇多糖的結(jié)構(gòu)將發(fā)生從三螺旋結(jié)構(gòu)到單鏈結(jié)構(gòu)的不可逆轉(zhuǎn)變，在純二甲基亞砜中香菇多糖完全以不規(guī)則形狀單鏈結(jié)構(gòu)存在[28,77]。這樣，變性失活的香菇多糖幾乎沒有抗腫瘤活性[31]。

4.5.4 堿液

隨著NaOH濃度的增加，香菇多糖的結(jié)構(gòu)將逐漸由三螺旋向單鏈轉(zhuǎn)變，且濃度在0.05～0.08 mol/L之間時轉(zhuǎn)變發(fā)生得非常迅速[33]。此結(jié)構(gòu)的變化是不可逆的并將造成維系香菇多糖三螺旋結(jié)構(gòu)的分子內(nèi)和分子間氫鍵的斷裂[80]。

5 未來研究趨勢

5.1 構(gòu)效關(guān)系的持續(xù)研究

以β-(1→3)-D-葡萄糖為主鏈、β-(1→6)-D-葡萄糖連接為支鏈的香菇多糖比β-(1→6)-D-葡萄糖為主鏈的抗腫瘤活性好，且具有生物活性的β-(1→3)-D-葡聚糖分支度在0.20～0.33時活性最強[30,41]。具有三螺旋結(jié)構(gòu)的香菇多糖具有許多生物活性，但一旦此結(jié)構(gòu)破壞而轉(zhuǎn)變?yōu)閱捂満笃渖锘钚詫⑾33]。具有中等分子量的香菇多糖具有良好的生物活性，而更大和較小分子量時活性會減小[29]。脫蛋白、脫金屬離子和硫化都會影響香菇多糖的生物活性[29,31,79]。然而，結(jié)構(gòu)不同其活性不同的現(xiàn)象發(fā)生的原因還未知。例如，脫蛋白后香菇多糖的抗腫瘤效果和抗氧化活性減弱[76]，推測的原因可能是脫蛋白的過程中多糖的某些氫鍵斷裂造成糖蛋白空間結(jié)構(gòu)的改變，而脫蛋白導(dǎo)致的活性改變的確切機制還有待研究。構(gòu)效關(guān)系的進一步研究不僅能知曉生物活性應(yīng)具有的結(jié)構(gòu)特點，而且還可以為穩(wěn)定活性結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)修飾提供理論基礎(chǔ)。

5.2 生物活性機制待更深層次機理研究

針對香菇多糖活性機制的研究，現(xiàn)有細胞凋亡理論、細胞周期阻滯理論、調(diào)節(jié)基因表達、調(diào)節(jié)免疫細胞和細胞因子表達理論以及活性氧直接殺傷理論。細胞凋亡理論認為香菇多糖作用于癌細胞后，抗凋亡蛋白Bcl-2表達降低，促凋亡蛋白Bax表達增加[56]。另外，香菇多糖可促進caspase-3(半胱氨酸天冬氨酸水解酶中關(guān)鍵執(zhí)行酶)和p53(抗癌基因)蛋白表達，通過線粒體膜途徑起到促進細胞凋亡的作用，抑制腫瘤細胞增殖[38]。細胞周期阻滯理論認為香菇多糖通過抑制細胞周期蛋白B1(cyclin B1)、D1(cyclin D1)把腫瘤細胞分別阻滯在細胞的S周期和G2/M期從而抑制腫瘤細胞的增殖[38,81]。調(diào)節(jié)基因表達理論認為香菇多糖可以使相關(guān)免疫基因、細胞周期調(diào)控基因、細胞生長和分化基因和酶類等數(shù)十至數(shù)百條基因發(fā)生差異表達[82]。香菇多糖可提高自然殺傷性(NK)細胞和T細胞(CD3+、CD4+、CD8+)比例[70]，增加血清中細胞因子IL-2、IL-6、TNF-α、IFN-γ等的含量[82]，從而提升免疫功能并通過細胞因子調(diào)控機體免疫網(wǎng)絡(luò)來抑制腫瘤[76]。直接殺傷作用認為香菇多糖誘發(fā)細胞內(nèi)產(chǎn)生活性氧，導(dǎo)致癌細胞直接死亡，抑制腫瘤生長[83]。

以上香菇多糖活性機制的研究檢測了與活性有關(guān)的相關(guān)因素、因子的變化，在細胞水平上研究了活性作用對應(yīng)這些因素、因子的增加或減少。但是，活性產(chǎn)生的更深層次機理，在分子水平上的活性機制仍需要進一步研究。

5.3 香菇多糖在人體消化系統(tǒng)內(nèi)的代謝機制

日常食用香菇獲得的香菇多糖是否對人體有生物活性尚沒有科學(xué)依據(jù)，因此，需要研究香菇多糖在人體內(nèi)消化系統(tǒng)的代謝機制。

5.4 加工因素對香菇多糖結(jié)構(gòu)和功能的影響

香菇在烹飪和加工過程中，許多因素會單獨或一起影響香菇多糖的結(jié)構(gòu)和生物活性，這些因素包括高溫、酸度、調(diào)味品(味精、香辛料、鹽等)、淀粉、蛋白等。這些因素對香菇多糖結(jié)構(gòu)和功能的影響有待研究。

6 結(jié)論

香菇多糖具有包括抗腫瘤作用在內(nèi)的多種功能特性，因此一直是研究熱點之一。作者對香菇多糖的提取、結(jié)構(gòu)、活性以及影響結(jié)構(gòu)和活性的因素等內(nèi)容進行了分析總結(jié)，并指出了未來的研究趨勢。作為香菇的功能性成分，香菇多糖的提取和純化至關(guān)重要；熱水浸提法因其工藝過程簡單、方便和較高的提取率仍是目前主要的提取方法；現(xiàn)有香菇多糖的分離純化方法適合于實驗室和小規(guī)模生產(chǎn)使用，而無法滿足規(guī)模化生產(chǎn)，香菇粗多糖的純化技術(shù)仍待突破；香菇多糖的單糖組成和初級結(jié)構(gòu)形式基本研究清楚，然而，因為多糖高級結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和目前研究手段的局限性，對香菇多糖高級結(jié)構(gòu)的認知仍然有限；香菇多糖具有多種生物活性，而活性也受其本身結(jié)構(gòu)變化的影響，繼續(xù)深入研究香菇多糖的構(gòu)效關(guān)系和活性機制仍有很大必要；香菇是世界第二大食用菌，作為一種健康食材，研究香菇多糖在人體內(nèi)的代謝機制和外在加工因素對其功能的影響很有意義，也將為香菇的深加工提供理論基礎(chǔ)。