管寧等

摘要：寡糖及其衍生物因具有誘導(dǎo)植物抗病性、促進(jìn)雙歧桿菌生長、高保濕、抗氧化、抗腫瘤、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等生物活性，已在生物農(nóng)藥、飼料工業(yè)、食品工業(yè)、營養(yǎng)保健等行業(yè)中廣泛應(yīng)用，成為近幾年的研究熱點(diǎn)。隨著食用菌食藥用價(jià)值不斷被發(fā)掘，其寡糖的研究越來越受到重視。為更好地指導(dǎo)食藥用菌天然寡糖開發(fā)應(yīng)用，本文綜述了寡糖的分布、分類、提取工藝、分離純化工藝及活性等方面的研究新進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：寡糖；提?。患兓?；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：S646.099文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2013）07-0141-05

寡糖又稱低聚糖，由不同的五碳糖和六碳糖通過糖苷鍵連接形成?？茖W(xué)界對(duì)“寡”的數(shù)目并沒有嚴(yán)格的規(guī)定。1959年，Jhone建議將9個(gè)以下的單糖殘基低聚物稱為寡糖^[1]。寡糖及其衍生物是一類重要的生物活性物質(zhì)，能促進(jìn)雙歧桿菌生長，激活植物的自我防衛(wèi)系統(tǒng)，還具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤等作用。寡糖類物質(zhì)可通過天然提取、降解和人工合成等方法獲得，其中天然提取的方法具有方法簡單、能耗小、污染低等優(yōu)點(diǎn)。玄參科、菊科植物和食藥用菌因其含有較多的功能性寡糖和未知寡糖，已成為天然寡糖的主要研究對(duì)象。食藥用菌含有的聚糖類物質(zhì)尤為豐富，繼活性多糖后食藥用菌寡糖的研究將成為糖工程研究的又一熱點(diǎn)。

1寡糖的分布

寡糖類物質(zhì)的分布廣泛，多數(shù)植物的根莖、果實(shí)和種子中均含量豐富。王照波等^[2]、王江浪等^[3]從雪蓮果、蘋果中提取出大量寡糖類物質(zhì)，陳劼^[4]采用水提醇沉去多糖法從洋根中提取的低聚果糖含量高達(dá)53.72%。生地黃中已知的寡糖種類有水蘇糖、棉子糖、甘露三糖、毛蕊四糖等^[5，6]。據(jù)報(bào)道，營養(yǎng)豐富的食藥用菌也富含寡糖類物質(zhì)。姜瑞芝等^[7，8]從猴頭菌浸膏中分離得到猴頭菌二糖、三糖和四糖。馬紅霞等^[9]從樹舌靈芝中分離得到了非還原性二糖。此外，也有從藻類、菊芋、大豆等^[10～12]植物中獲得寡糖類物質(zhì)的報(bào)道。

2寡糖的分類

到目前為止已確定的寡糖有上千種。寡糖的分類有以下3種方法^[13]：①根據(jù)寡糖的單糖組成可分為同寡糖和雜寡糖；②根據(jù)寡糖分子中是否存在游離的半縮醛羥基，分為還原性寡糖和非還原性寡糖；③根據(jù)生物學(xué)功能可分為普通寡糖和功能性寡糖，前者可被機(jī)體消化吸收，產(chǎn)生能量，后者具有特殊的生理學(xué)功能但不被腸道吸收。此外，寡糖還存在許多經(jīng)過化學(xué)基團(tuán)修飾生成的衍生物，如糖醛酸、胺基糖、脫氧糖、糖醇等^[14]。

3天然寡糖的提取方法

天然提取寡糖與降解或合成寡糖的方法相比，雖不易擴(kuò)大到工業(yè)化生產(chǎn)，但工藝簡便，涉及化學(xué)藥品少，對(duì)寡糖的結(jié)構(gòu)及生物學(xué)活性影響小，有利于研究未曾發(fā)現(xiàn)或認(rèn)知的新型寡糖。常見的提取方法有以下幾種：

3.1水提法

水提法是自天然材料中提取糖類物質(zhì)的常用方法。為了減少雜質(zhì)，可先用低極性溶劑去除親脂性的成分，然后再用水浸提。趙貴興等^[12]以脫脂豆粕為原料，采用水提法制備大豆低聚糖漿，為大豆的綜合利用提供了新途徑。

3.2有機(jī)溶劑抽提法

糖類是多羥基的化合物，極性大，易溶于極性溶劑，因此，可利用相似相容原理，選擇合適極性的溶劑反復(fù)抽提。趙益斌等^[15]對(duì)青陽參乙酸乙酯提取物進(jìn)行研究，分離得到4種新寡糖。信維平^[16]分析了乙醇–甲醇法和乙醇法兩種提取方法對(duì)胡蘿卜寡糖提取率的影響并確定了最佳提取工藝。

3.3微波提取法

近幾年來，微波提取法已廣泛應(yīng)用于藥用植物化學(xué)成分提取方面。其原理^[18，19]是利用微波能的加熱效應(yīng)加速對(duì)目標(biāo)化合物的提取，并利用空間電場和磁場的高頻振蕩，加速目標(biāo)化合物的擴(kuò)散速率，從而提高提取效率。王章存等^[19]利用500 W的微波在近中性的條件下處理30 min，可顯著提高大豆低聚糖的含量且更利于脫鹽。

3.4射頻法

與微波加熱同屬介電加熱的射頻技術(shù)，射頻頻率在10～300 MHz，由于其波長最多可達(dá)微波波長的360倍，穿透深度（幾十厘米）遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過微波^[20]。同時(shí)由于射頻的能量更加集中，不像微波是漫散射，因此設(shè)備放大后也不存在泄露問題。高虹等^[21]探討了射頻技術(shù)在香菇多糖提取中的應(yīng)用，優(yōu)化了射頻輔助提取工藝，與傳統(tǒng)方法相比得率有較大提高。

3.5超聲波提取法

超聲波法提取糖類化合物的主要原理是由于超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)能產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波，促使細(xì)胞內(nèi)含物釋放到溶劑中，從而加速了整個(gè)萃取過程^[22]。劉立洋等^[23]探究了超聲波技術(shù)在提取大豆低聚糖工藝中的應(yīng)用效果，并摸索出一整套提取、檢測(cè)的方法。

4寡糖的分離和純化

寡糖的分離和純化是寡糖研究的關(guān)鍵步驟，是指將不同種類寡糖進(jìn)行分離，得到單一寡糖的過程。目前，常用的分離技術(shù)有以下幾種：

4.1層析技術(shù)

4.1.1薄層層析薄層層析是在紙層析的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在玻璃板上涂一層支持劑，通過流動(dòng)劑的推動(dòng)使一端樣品得到分離的物理方法。常用的支持劑有硅膠G、氧化鋁、纖維素、硅藻土、交聯(lián)葡聚糖凝膠等^[24]。此方法優(yōu)點(diǎn)是分辨效率高，簡便易行，可同時(shí)分析多個(gè)樣品。Betty等^[25，26]確定了殼寡糖的薄層色譜分析條件：乙酸乙酯∶乙醇∶水∶氨水（V/V）=5∶4∶4∶0.3，殼寡糖溶液上行展距為8 cm。

4.1.2色譜柱分離法色譜柱分離法是一種便于工業(yè)化生產(chǎn)、操作簡單的方法。當(dāng)樣品溶液通過色譜柱中的固定相后，不同組分即可得到分離。色譜柱中的填充料以離子交換樹脂、大孔樹脂和聚酰胺為主。下面簡單介紹幾種色譜柱分離方法：

①活性炭柱層析：活性炭柱層析是利用樣品中各組分在活性炭上的吸附能力不同來進(jìn)行分離的。活性炭比表面積大，吸附量大，分離效果較高，與等量的天然硅藻土混合使用，是分離寡糖液常用的填充材料。活性炭柱層析方法的優(yōu)點(diǎn)是分離容量大，分離效率高，適用范圍廣，并不受洗脫液組成、糖液濃度改變（1%～10%）或無機(jī)鹽存在的影響^[27]。車今智等^[28]采用活性炭柱層析對(duì)芙蓉菊寡糖進(jìn)行分離，獲得了不同分子量的寡糖片段。

②凝膠柱層析法：凝膠柱層析法已廣泛應(yīng)用在寡糖的分離與純化過程中，其優(yōu)點(diǎn)是高效、易操作、重復(fù)性好。主要原理是利用立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔性凝膠作為篩子，如葡聚糖凝膠（商品名為Sephadex G）、聚丙烯酰胺凝膠（商品名為Bio-Gel P系列）等。當(dāng)糖溶液流經(jīng)凝膠柱后，洗脫時(shí)不同相對(duì)分子質(zhì)量的糖可以得到分離。小分子糖易于擴(kuò)散，洗脫時(shí)路徑長，后被洗下。郝林華^[29]采用SePhadexG-50葡聚糖凝膠柱層析分離純化牛蒡寡糖，得率為77.12%。Harry等^[30]采用Bio-Gel P-2凝膠柱層析技術(shù)分離得到帶阿拉伯糖基的低聚木糖。

③離子交換色譜法：在纖維素層析成功分離糖類的基礎(chǔ)上，人們將纖維素改性，使離子交換與纖維素層析結(jié)合制成一系列的離子交換纖維素，應(yīng)用于糖類的分離并取得了較滿意的效果。常見的陽離子交換纖維素有CM-Cellulose、P-Cellulose等；陰離子纖維素有DEAE- Cellulose、ECTEOLA- Cellulose等，可以分離酸性、中性多糖和黏多糖。用離子交換樹脂分離糖類，可有效地除去樣液中的酸、堿成分及無機(jī)離子，但應(yīng)注意不宜用強(qiáng)堿性與強(qiáng)酸性樹脂^[1]。劉元召^[31]在研究真菌壁寡糖的過程中，采用強(qiáng)陽離子交換層析介質(zhì)分離寡糖、蛋白及肽類物質(zhì)。

4.2膜分離技術(shù)

膜分離是利用半透膜作為選擇障礙層，依據(jù)膜孔徑大小達(dá)到分離目的的一門新技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡便、產(chǎn)物活性高和生產(chǎn)過程無污染等。膜分離技術(shù)可分為以下幾種：反滲透、透析、電滲析、納濾、超濾、微濾等，其中反滲透和納膜過濾最有望用于分離純化功能性寡糖^[32]。杜昱光等^[33]建立了一種酶解殼聚糖與膜分離偶合生產(chǎn)殼寡糖的方法。陳勉等^[34]采用超濾的方法制備出聚合度為6～8的殼寡糖。

4.3其它分離方法

紙色譜、紙電泳、氣相色譜、石墨化碳柱高壓液相色譜^[35]、高效毛細(xì)管電泳法^[36]等技術(shù)也常用于檢測(cè)和分離寡糖。隨著各項(xiàng)分離、分析檢測(cè)技術(shù)的日趨成熟，各種方法間的混合使用已成為研究寡糖的最新趨勢(shì)。

5寡糖生物活性的應(yīng)用

5.1寡糖在農(nóng)作物抗病方面的應(yīng)用

寡糖既可自身抑菌抗病，又可作為誘導(dǎo)子誘導(dǎo)植物體提高抗病性，與此同時(shí)還可作為營養(yǎng)成分調(diào)節(jié)作物生長發(fā)育^[37]，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量及商品性狀。許多報(bào)道顯示，寡糖類物質(zhì)對(duì)多種真菌性病害均有很好的防治作用^[38～42]。徐大明等^[43]發(fā)現(xiàn)殼寡糖液濃度在0.5×10-5μg/ml以內(nèi)時(shí)，對(duì)煙草花葉病毒（TMV）有明顯的鈍化作用。

5.2寡糖在飼料業(yè)中的應(yīng)用

寡糖類物質(zhì)具有調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)、促進(jìn)雙歧桿菌生長、提高動(dòng)物的免疫能力及生產(chǎn)性能、避免耐藥性等功效^[44，45]。憑借獨(dú)特的生物學(xué)活性，寡糖類物質(zhì)已成為新型飼料添加劑研發(fā)的熱點(diǎn)。邢廣林、李啟琳等^[46，47]的研究結(jié)果顯示甘露寡糖能夠代替抗生素藥物添加到飼料中，提高肉雞抗氧化能力、成活率和日增重，降低料重比。王彬等^[48]研究顯示，育肥期基礎(chǔ)日糧添加0.1%的半乳甘露寡糖，可以顯著促進(jìn)育肥豬的生長，減少育肥豬的采食量，增強(qiáng)機(jī)體的免疫力。陳麗等^[49]研究發(fā)現(xiàn)褐藻寡糖對(duì)嗜水氣單胞菌（Aeromonas hydrophila）、白色念珠菌（Candida albicans）和鰻弧菌（Vibrio anguillarum）3種水產(chǎn)致病菌有很好的抗性，是一種高效、無毒副作用的水產(chǎn)養(yǎng)殖用飼料添加劑。

5.3寡糖在醫(yī)療保健方面的應(yīng)用

5.3.1降血糖、血脂作用寡糖降血糖、血脂的生物活性已成為研發(fā)的新方向。據(jù)報(bào)道^{[50，51]}，地黃寡糖具有降低ALX糖尿病大鼠血糖、增加血清胰島素濃度及肝糖原含量的作用，昆布寡糖對(duì)2型糖尿病大鼠具有明顯的治療作用。張婷婷等^[52]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，5～10 ku的甲殼低聚糖對(duì)油脂、脫氧膽酸鈉、?；悄懰徕c和膽固醇的吸附率分別為5.3%、90.0%、71.1%和87.5%。

5.3.2提高免疫能力寡糖可通過多種途徑提高生物體免疫力，如促進(jìn)細(xì)胞免疫和體液免疫。據(jù)報(bào)道^[53，54]，甘露寡糖能夠提高大西洋鲇嗜中性粒細(xì)胞的吞噬活性，對(duì)環(huán)磷酰胺制造的免疫低下小鼠也有較好的提高免疫力功效。此外，許多寡糖還具有增強(qiáng)造血功能、抗腫瘤、抗抑郁、治療心血管疾病的功效^[55～57]。

5.4寡糖在果蔬保鮮方面的應(yīng)用

寡糖類物質(zhì)在果蔬保鮮上的應(yīng)用近幾年屢見不鮮^[58，59]，其主要的作用機(jī)理有以下幾點(diǎn)：①在果蔬外形成半透膜，減少蒸騰作用造成的水分損失；②起到類似于氣調(diào)包裝的效果，維持較高的CO2、較低的O2和乙烯濃度；③阻止存儲(chǔ)果蔬期間糖分和含酸量的下降；④降低存儲(chǔ)期間果實(shí)的脂氧合酶（LDX）的活力，防止細(xì)胞的脂膜過氧化及內(nèi)容物的滲漏；⑤通過提高果蔬中超氧化物歧化酶（SOD）的活力，延緩細(xì)胞衰老；⑥通過誘導(dǎo)一系列防御反應(yīng)機(jī)制阻礙病原菌侵襲，如堵塞皮孔、產(chǎn)生植保素、果實(shí)細(xì)胞壁加厚等。鄧麗莉等^[60]研究發(fā)現(xiàn)1.5%殼寡糖處理可以有效延長柑桔貯藏時(shí)間。

5.5寡糖在食品加工方面的應(yīng)用

某些寡糖具有低甜度、較好的水活性、保濕性、穩(wěn)定性以及黏度等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于食品和飲料加工。李曉東等^[61]研究表明添加大豆低聚糖可延長點(diǎn)心面包的保質(zhì)期。金橋等^[62]研究發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)酸菜腌漬過程中添加殼寡糖可以有效抑制發(fā)酵初期腐敗菌的生長并且還能提高酸菜的感官質(zhì)量。此外，寡糖類物質(zhì)應(yīng)用于乳品、新鮮奶酪及保健飲料中的報(bào)道也不少^[63～65]。

6結(jié)論與展望

隨著人們對(duì)寡糖各方面性質(zhì)和生理功能的不斷認(rèn)識(shí)，寡糖的應(yīng)用已在食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域取得了一些成績。食藥用菌卓越的保健功效與其含有豐富的聚糖類物質(zhì)是分不開的。目前，食藥用菌多聚糖已開展了廣泛研究，但在寡糖類物質(zhì)上的研究，尤其是天然寡糖的提取研究還較少。因此食藥用菌寡聚糖的研究開發(fā)對(duì)進(jìn)一步提高食藥用菌的綜合開發(fā)價(jià)值有著重要意義。隨著各種自動(dòng)化分析儀器、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與糖化學(xué)研究的緊密結(jié)合，寡糖類物質(zhì)的研究開發(fā)具有廣闊的前景。

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