趙文竹,張瑞雪,于志鵬,*,李思慧,李新蕊,劉　婧,劉靜波,勵(lì)建榮,*

(1.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院;生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心,遼寧錦州 121013;2.吉林(市)出入境檢驗(yàn)檢疫局,吉林吉林 132013;3.吉林大學(xué)營(yíng)養(yǎng)與功能食品研究室,吉林長(zhǎng)春 130062)

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食源性植物糖蛋白研究進(jìn)展

趙文竹1,張瑞雪1,于志鵬1,*,李思慧1,李新蕊1,劉婧2,劉靜波3,勵(lì)建榮1,*

(1.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院;生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心,遼寧錦州 121013;2.吉林(市)出入境檢驗(yàn)檢疫局,吉林吉林 132013;3.吉林大學(xué)營(yíng)養(yǎng)與功能食品研究室,吉林長(zhǎng)春 130062)

糖蛋白是寡糖鏈與多肽以多種形式共價(jià)相連且具有生物活性的物質(zhì),天然糖蛋白具有抗氧化、抗腫瘤和提高免疫力等多種生理活性。本文對(duì)食源性植物糖蛋白的提取、純化、結(jié)構(gòu)鑒定以及功能活性等研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述,同時(shí)對(duì)食源性植物糖蛋白的未來(lái)研究進(jìn)行了展望與分析,旨在為食源性植物糖蛋白的基礎(chǔ)研究及綜合應(yīng)用提供參考。

糖蛋白,提取,分離純化,結(jié)構(gòu),活性

糖蛋白是一種結(jié)合蛋白,由短的寡糖鏈與蛋白質(zhì)共價(jià)相連構(gòu)成的分子,以蛋白質(zhì)為主,以共價(jià)鍵與若干短的寡糖鏈相連,其總體性質(zhì)更接近蛋白質(zhì)[1]。糖蛋白是生物體內(nèi)重要的一類大分子,是生物體內(nèi)細(xì)胞膜、激素、細(xì)胞間基質(zhì)以及抗體的重要組成成分。目前,植物糖蛋白研究日益增多,其具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化、防衰老、降血糖、降血脂等功效[2]。因此,本文對(duì)食源性植物糖蛋白的提取、分離、純化、結(jié)構(gòu)鑒定以及活性測(cè)定方面的研究進(jìn)行綜述,為植物源糖蛋白的深入研究提供參考,同時(shí)可以促進(jìn)植物資源的利用,對(duì)未來(lái)食品、保健品乃至藥品的開(kāi)發(fā)具有巨大的借鑒意義。

1　可食性植物源糖蛋白的提取

糖蛋白作為一種結(jié)合蛋白,兼具多糖和蛋白質(zhì)的某些性質(zhì),大多數(shù)可溶于水及稀鹽、稀酸和稀堿等溶液中。因此,天然糖蛋白的提取方法主要有水提法、稀鹽溶液或緩沖溶液提取法、酸堿溶液提取法、有機(jī)溶劑提取法、酶解法、超聲與微波輔助法等方法。

1.1水浸提法

大多數(shù)的糖蛋白在水溶液中具有良好的溶解性,因此可用水提取法獲得糖蛋白,然而脂質(zhì)以及游離蛋白質(zhì)的存在會(huì)影響糖蛋白的提取率,因此對(duì)脂質(zhì)和游離蛋白質(zhì)含量較高的原料在提取前應(yīng)進(jìn)行脫脂和去除游離蛋白處理。王艷等[3]在玉竹糖蛋白提取前用2倍體積的石油醚進(jìn)行脫脂,蛋白質(zhì)的得率達(dá)到13.1%。李金忠[4]用乙醚丙酮熱回流法去除脂肪,并用Sevage法除游離蛋白,糖蛋白的平均得率為6.847%。不同植物源糖蛋白的熱水浸提工藝根據(jù)其原料及其糖蛋白的性質(zhì)差異而略有不同,具體工藝參數(shù)見(jiàn)表1。水浸提法是提取糖蛋白較為經(jīng)濟(jì)的方法,其提取工藝簡(jiǎn)單,但提取過(guò)程會(huì)將其他物質(zhì)提取出來(lái),導(dǎo)致提取出的有效成分濃度降低,同時(shí)溫度的升高易引起糖蛋白生物活性的破壞。

表1　水浸提法提取糖蛋白

表2　鹽溶液浸提法提取糖蛋白

1.2稀鹽溶液或緩沖鹽浸提法

糖蛋白在稀鹽和緩沖溶液中具有較好的穩(wěn)定性與溶解性,氯化鈉溶液和緩沖鹽溶液是提取植物源糖蛋白的最常用溶劑,原因在于稀鹽溶液或緩沖鹽溶液中的鹽離子可以與蛋白質(zhì)部分結(jié)合,保護(hù)蛋白質(zhì)使其不易變性,進(jìn)而最大限度地保護(hù)糖蛋白的完整性和生物活性。一些糖蛋白能溶解在水溶液中,但與細(xì)胞顆粒結(jié)合不太緊密,因此選取適當(dāng)濃度和pH的稀鹽溶液或緩沖溶液進(jìn)行提取,可有效提高糖蛋白提取效果(見(jiàn)表2)。稀鹽溶液或緩沖鹽溶液浸提法是制備糖蛋白最常用的方法,其提取出的糖蛋白具有較高的得率與生物活性,同時(shí)提取工藝簡(jiǎn)單,易操作。但此種提取工藝的不足在于后續(xù)需利用透析等方法進(jìn)行脫鹽處理。

1.3酸堿提取法

糖蛋白中的蛋白質(zhì)是具有等電點(diǎn)的兩性電解質(zhì),提取時(shí)溶液的pH應(yīng)偏離等電點(diǎn),同時(shí)針對(duì)蛋白質(zhì)的不同性質(zhì),選取不同pH提取溶液來(lái)進(jìn)行提取,一般情況下,堿性蛋白質(zhì)用偏酸性溶液提取,酸性蛋白質(zhì)用偏堿性溶液提取。用稀酸或稀堿溶液進(jìn)行提取時(shí),要注意防止過(guò)酸或過(guò)堿導(dǎo)致蛋白質(zhì)構(gòu)象的不可逆變化。張黎明等[16]采用微堿法提取山藥糖蛋白,并通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得到最優(yōu)工藝:提取溫度60 ℃、料液比1∶15、pH10、提取2 h,提取率為0.74%。呂婧[17]采用堿溶酸沉法對(duì)魔芋粉中的糖蛋白進(jìn)行提取,以蛋白質(zhì)提取率為指標(biāo),通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交優(yōu)化提取工藝,結(jié)果表明:魔芋糖蛋白的等電點(diǎn)為pH3.8,最佳提取條件為料液比1∶35、提取溫度50 ℃、提取時(shí)間50 min、提取pH10,蛋白的提取率為34.72%。酸堿提取法在植物源糖蛋白的提取中應(yīng)用不多,大多用在動(dòng)物源糖蛋白的提取。

1.4有機(jī)溶劑提取法

天然植物源糖蛋白中可能含有一類特殊的糖蛋白,不溶于水但可溶于乙醇等有機(jī)溶劑,有研究選取不同的有機(jī)溶劑來(lái)進(jìn)行提取,以期獲得更多種類的糖蛋白。劉瑞媛[18]通過(guò)回流提取法、索氏連續(xù)提取法和水煎煮提取得到冬凌草石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇、水五個(gè)不同部位的提取物,其得率分別為0.96%、2.46%、0.36%、1.62%和4.84%。王岸娜等[19]通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化乙醇提取獼猴桃糖蛋白的提取工藝,結(jié)果表明:當(dāng)液固比6.5∶1、乙醇體積分?jǐn)?shù)24%、提取溫度24 ℃、提取時(shí)間45 min,蛋白提取率(提取液中的蛋白質(zhì)量濃度/組織液中粗蛋白質(zhì)量濃度)可高達(dá)63.05%。李慧敏等[20]對(duì)富含糖蛋白的山茱萸果肉提取液的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化,以α-葡萄糖苷酶的抑制率為測(cè)定指標(biāo)。結(jié)果表明:在料液比為1∶15,加入體積分?jǐn)?shù)50%乙醇、超聲處理溫度70 ℃、超聲功率420 W和超聲時(shí)間30 min的條件下獲得的山茱萸提取液對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制率為98.5%。目前,常用的提取溶劑有石油醚、乙醇、乙醚、丙酮等,有機(jī)溶劑提取法可以提取更多組分的糖蛋白,但溶劑耗用量大,生產(chǎn)成本較高,同時(shí)在去除溶劑時(shí),會(huì)造成產(chǎn)品品質(zhì)下降或有機(jī)溶劑殘留。

表3　超聲或微波輔助提取糖蛋白

表4　糖蛋白的分離純化

1.5酶解提取法

對(duì)于水難溶性糖蛋白,則可采取酶法提取,即將不溶性糖蛋白分解為可溶性糖肽、游離肽或氨基酸。酶解法提取糖蛋白不僅可以縮短提取時(shí)間和增大提取效率,而且因酶具有高度專一性和選擇性可以選擇性地去除雜質(zhì),對(duì)各種成分起到很好的濃縮富集作用。趙希等[21]通過(guò)單因素及正交實(shí)驗(yàn)得到酶法提取山藥糖蛋白的最優(yōu)工藝條件為:料液比1∶10,堿性蛋白酶用量70 U/g山藥粉,提取時(shí)間1.5 h,pH9.5,溫度為45 ℃,山藥糖蛋白的提取得率為67.14%。酶解提取法反應(yīng)條件溫和,不需要對(duì)原有工藝進(jìn)行過(guò)多的改變,對(duì)反應(yīng)設(shè)備的要求較低,操作簡(jiǎn)便,是可食性植物糖蛋白的綠色高效提取技術(shù)。目前,應(yīng)用酶解法提取可食性植物糖蛋白的報(bào)道相對(duì)較少,酶制劑的種類和酶解條件應(yīng)該是未來(lái)研究的關(guān)注點(diǎn)。

1.6超聲波或微波輔助提取法

超聲波能形成空化作用,使原料的細(xì)胞壁易于破碎。在微波場(chǎng)中,吸收波能力的差異使得基體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱,從而使得被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離,進(jìn)入介電常數(shù)較小、微波吸收能力相對(duì)差的萃取劑中。這兩種技術(shù)均有利于糖蛋白的溶出,從而達(dá)到縮短時(shí)間、增加得率的效果。由于糖蛋白種類繁多,性質(zhì)上差異比較大,即使是同類糖蛋白,但因其處于不同體系,提取條件也存在差異,在糖蛋白的超聲波或微波輔助提取的過(guò)程中時(shí)常綜合考慮這些內(nèi)外因素(見(jiàn)表3)。超聲波或微波作用具有很強(qiáng)的穿透力和較好的選擇性,還具有溶劑用量少、熱效率高、提取時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn),并可大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。

2　可食性植物源糖蛋白的分離純化

糖蛋白的分離純化是指除去糖蛋白粗品中的雜質(zhì)成分得到單一糖蛋白組分的過(guò)程,是糖蛋白研究中的難點(diǎn),主要是由于糖鏈與蛋白質(zhì)共價(jià)鍵結(jié)合,在處理過(guò)程中極易造成共價(jià)鍵的斷裂,破壞糖蛋白原有的結(jié)構(gòu)。在分離純化前,通常要通過(guò)透析、離子交換樹(shù)脂等除去無(wú)機(jī)鹽和小分子有機(jī)物。對(duì)于大分子的游離蛋白質(zhì),一般采用Sevage法、酶法或三氯乙酸法。常用的糖蛋白分離純化方法是:先將糖蛋白粗提物分級(jí)處理,然后應(yīng)用陰離子交換層析柱、凝膠層析柱、親和層析柱或其他方法進(jìn)行進(jìn)一步分離純化;也有學(xué)者應(yīng)用超濾法、超離心法、區(qū)帶電泳法、金屬絡(luò)合法或凝集素富集等方法對(duì)糖蛋白進(jìn)行純化[1]。由于天然植物源糖蛋白來(lái)源廣泛,形式復(fù)雜,因此糖蛋白的分離純化要根據(jù)糖蛋白具體性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行選擇,見(jiàn)表4。

2.1膜分離法

膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過(guò)半透膜時(shí),實(shí)現(xiàn)選擇性分離的技術(shù)。按分離應(yīng)用領(lǐng)域過(guò)程可分為:微濾、超濾、反滲透、透析、電透析、納米膜分離、親和過(guò)濾和滲透氣化。透析是以膜兩側(cè)的濃度差為傳質(zhì)推動(dòng)力,從溶液中分離出小分子物質(zhì)的過(guò)程,其具有高效節(jié)能、污染小且常溫下無(wú)相變等多種優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)有研究將透析技術(shù)應(yīng)用于糖蛋白的脫鹽處理,Go[30]等將與硫酸銨結(jié)合的海帶糖蛋白用蒸餾水透析,得到海帶糖蛋白粗品。

2.2色譜分離法

色譜分離技術(shù)是一種分離復(fù)雜混合物中各個(gè)組分的有效方法,主要包括離子交換色譜、凝膠柱色譜、親和色譜和高效液相色譜等,分離時(shí)常將幾種分離方法混合使用。植物源糖蛋白的分離純化一般將DEAE-纖維素柱層析分離方法與葡聚糖凝膠柱層析分離方法混合使用,并根據(jù)預(yù)分離植物源糖蛋白的具體性質(zhì)選擇合適的型號(hào)[24-27]。此種純化方法具有分離效率高、樣品用量少、選擇性高等優(yōu)點(diǎn)。目前,常用刀豆凝集素A-瓊脂糖凝膠作為親和層析[31],因?yàn)镃onA可特異性結(jié)合α-D-葡萄糖基和α-D-甘露糖基,所以含有這些糖基的糖蛋白可以與刀豆凝集素A-瓊脂糖凝膠發(fā)生親和吸附,而不能形成特異結(jié)合的雜質(zhì)則很快隨洗脫液流出,這是植物源性糖蛋白分離純化的一種高效方法?，F(xiàn)有凝集素功能化材料存在負(fù)載量偏低以及富集效率有限等問(wèn)題,有學(xué)者研究新型凝集素富集糖蛋白的方法。時(shí)照梅等[32]制備了兩種以氧化石墨烯(GO)為載體的新型固定化凝集素,利用GO比表面積大,功能基團(tuán)含量高,分散性、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了高負(fù)載量的凝集素固定(GO-ConA 2.073 mg/mg;RSD=1.0%;GO-WGA 1.908 mg/mg;RSD=0.14%)。常用凝集素及識(shí)別的肽鏈結(jié)構(gòu)[33]見(jiàn)表5。此外,根據(jù)糖蛋白糖鏈部分特殊理化性質(zhì),納米離子以其豐富的活性親和位點(diǎn)和特殊結(jié)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始逐步應(yīng)用于糖蛋白的分離與富集,還有凝集素親和法、硼酸法、肼化學(xué)反應(yīng)法和免疫法等也有應(yīng)用[34]。

表5　常用凝集素及其識(shí)別的糖鏈結(jié)構(gòu)

3　可食性植物源糖蛋白的純度鑒定、組成及結(jié)構(gòu)鑒定

獲得高純度的糖蛋白是結(jié)構(gòu)鑒定的基礎(chǔ),通常要經(jīng)過(guò)兩種以上方法進(jìn)行純度鑒定,糖蛋白純度鑒定常用的方法有凝膠層析法、親和層析法、高效液相色譜法、高壓電泳法、超速離心法和毛細(xì)管電泳法[35]等。目前有兩種常見(jiàn)的純度鑒定方法:凝膠柱層析法,若糖蛋白經(jīng)凝膠層析得到單一對(duì)稱的洗脫峰,則證明糖蛋白是均一組分;電泳方法,若電泳后顯色,糖和蛋白質(zhì)的電泳圖譜重合,呈單一色斑,則糖蛋白為均一組分。

糖蛋白是一種復(fù)合糖,其主鏈較短,糖含量也因糖蛋白種類而異。在糖蛋白中,糖的組成一般有甘露糖、半乳糖、巖藻糖、葡糖胺、半乳糖胺、唾液酸等[36]。糖鏈的存在可以提高糖蛋白的親水性,并且可與其他糖鏈或蛋白質(zhì)形成共價(jià)鍵或氫鍵,起到結(jié)構(gòu)支架或轉(zhuǎn)移糖基的作用。哺乳動(dòng)物的糖鏈參與多種細(xì)胞機(jī)制,具有多重生理功能,如調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的折疊、細(xì)胞粘附、分子的搬運(yùn)與清除、受體激活、信號(hào)傳導(dǎo)等,其具體的調(diào)節(jié)過(guò)程見(jiàn)圖1。糖蛋白中肽鏈含有幾乎所有氨基酸種類,其中蘇氨酸、絲氨酸、羥脯氨酸、天冬酰胺和羥賴氨酸等含量較高[37]。根據(jù)糖鏈還原端與蛋白質(zhì)上特定殘基連接所形成的糖肽鍵的不同,可將糖蛋白分為O-連接糖蛋白和N-連接糖蛋白[38],見(jiàn)圖2。糖基化是一種常見(jiàn)的蛋白質(zhì)修飾轉(zhuǎn)譯,對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能有重要的影響,包括蛋白質(zhì)的折疊、穩(wěn)定性、分子識(shí)別和免疫抗原性等。目前,糖基化識(shí)別已經(jīng)作為癌癥的早期檢測(cè)的生物標(biāo)志物[39]。由此,植物源糖蛋白的糖基化也越來(lái)越被關(guān)注。

圖1　糖鏈功能的細(xì)胞機(jī)制[40]Fig.1　Cellular mechanisms of glycan function[40]

圖2　O-糖肽鍵(a)和N-糖肽鍵(b)[41]Fig.2　O-glycopeptide linkage(a)and N-glycopeptide linkage(b)[41]

表6　糖蛋白結(jié)構(gòu)鑒定

目前糖蛋白結(jié)構(gòu)鑒定主要方法有理化鑒定法、GC法、紅外光譜法、DSC技術(shù)、核磁共振光譜法、SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳法、薄層層析法、HPLC法、紫外光譜掃描法、化學(xué)比色法、紙層析法等,詳見(jiàn)表6。

4　可食性植物源糖蛋白的功能活性

4.1抗氧化

4.2抗腫瘤

目前使用的抗腫瘤藥物會(huì)一定程度上損害人體的正常細(xì)胞、造成機(jī)體免疫功能衰退,研究發(fā)現(xiàn)多種植物源糖蛋白具有抗腫瘤功效,且對(duì)細(xì)胞沒(méi)有毒害作用,由此植物源糖蛋白抗腫瘤活性的研究對(duì)于腫瘤疾病的防治具有重大的意義。糖蛋白的抗腫瘤機(jī)制為:P-糖蛋白可以防止機(jī)體對(duì)有害物質(zhì)的吸收和介導(dǎo)物質(zhì)的輸出、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡、通過(guò)影響活性氧(ROS)影響機(jī)體細(xì)胞的凋亡[52]。劉主等[53]對(duì)甘薯糖蛋白SPG-1進(jìn)行抗腫瘤活性研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):甘薯糖蛋白對(duì)H22實(shí)體瘤小鼠有明顯的抑瘤作用(p<0.05),對(duì)H22腹水瘤小鼠具有明顯的延長(zhǎng)存活期作用(p<0.01)。錢建亞等[54]用甘薯糖蛋白提取物進(jìn)行Ames實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明兩個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品均具有顯著的抗突變作用,在實(shí)驗(yàn)劑量0～5000 μg/mL的范圍內(nèi),抑制強(qiáng)度與劑量呈相關(guān)趨勢(shì)。體外抗腫瘤實(shí)驗(yàn)揭示,實(shí)驗(yàn)樣品對(duì)COS-1、SHG-44、SKOV3細(xì)胞的抑制作用呈現(xiàn)劑量依賴性,最小抑制量為1.5 μg/mL。

4.3免疫調(diào)節(jié)

免疫系統(tǒng)對(duì)生物體具有極其重要的作用,它能夠保持生物生命體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)的完整。同時(shí)還可以形成一層天然的保護(hù)屏障,使生命體抵抗或免受各種細(xì)菌和病原菌的侵入,增強(qiáng)生物體的抵抗能力。目前,很多學(xué)者經(jīng)體外和體內(nèi)免疫活性研究發(fā)現(xiàn),糖蛋白能夠增強(qiáng)和調(diào)節(jié)生物體的免疫功能,多種食源性植物糖蛋白的免疫調(diào)節(jié)活性也日益被關(guān)注。韓澄等[55]利用小鼠巨噬細(xì)胞建立體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?對(duì)茶葉糖蛋白的免疫活性進(jìn)行研究,并且采用倒置顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)變化,結(jié)果表明:50 μg/mL的茶葉糖蛋白可顯著促進(jìn)細(xì)胞分泌一氧化氮和細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β(p<0.01),說(shuō)明茶葉糖蛋白可通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞分泌一氧化氮和細(xì)胞因子,起到活化RAW264.7細(xì)胞和調(diào)節(jié)機(jī)體免疫的功效。沈柱英等[48]用納豆糖蛋白進(jìn)行體外免疫實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:100 μg/mL的納豆糖蛋白可顯著增強(qiáng)脾細(xì)胞增殖能力,同時(shí)納豆糖蛋白可顯著促進(jìn)細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-2以及干擾素-γ的表達(dá)。梁婧婧等[56]研究發(fā)現(xiàn)甘薯糖蛋白可以降低高脂血癥大鼠的肝臟/體重比值,提高動(dòng)物的機(jī)體免疫能力。利用糖蛋白的免疫原性和免疫反應(yīng)性,將細(xì)菌的多糖抗原與蛋白載體通過(guò)化學(xué)的方法制備多糖蛋白疫苗可能是未來(lái)的發(fā)展方向。

4.4其他生物活性

糖蛋白的糖鏈結(jié)構(gòu)具有多樣性,糖鏈參與維持其肽鏈處于有生物活性的天然構(gòu)象及穩(wěn)定肽鏈結(jié)構(gòu),并賦予整個(gè)糖蛋白分子以特定的生物活性。黃丹菲[57]等探討茶葉糖蛋白對(duì)小鼠骨髓來(lái)源樹(shù)突狀細(xì)胞表面分子表達(dá)的影響,結(jié)果表明:經(jīng)茶葉糖蛋白作用24 h后,樹(shù)突狀細(xì)胞形態(tài)更加典型,更加成熟,并且在0.1～25 μg/mL濃度范圍內(nèi)呈現(xiàn)劑量依賴性。Lee[58]等研究龍葵糖蛋白對(duì)人乳腺癌MCP-7細(xì)胞的細(xì)胞毒性作用,結(jié)果表明:1 μg/mL的龍葵糖蛋白Ⅰ和100 μg/mL的龍葵糖蛋白Ⅱ能夠產(chǎn)生細(xì)胞毒性,同時(shí)誘導(dǎo)NO的產(chǎn)生。丁誠(chéng)實(shí)[29]等研究用離子交換結(jié)合FPLC技術(shù)分離純化得到天麻糖蛋白對(duì)急性血瘀大鼠血液流變的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):60、120 mg/kg能夠顯著降低急性血瘀模型大鼠高切、中切的全血黏度(p<0.05)和血漿黏度(p<0.01),降低紅細(xì)胞聚集指數(shù)(p<0.05),增大紅細(xì)胞變形指數(shù)(p<0.05)。糖蛋白的多種生物活性在藥物和功能性產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域方面具有廣闊的前景。

5　展望

植物源性糖蛋白具有來(lái)源豐富、易獲得、成本低等特點(diǎn)。此外,植物源性糖蛋白還是一類具有多種功能的重要化合物,而且其糖鏈參與多種細(xì)胞機(jī)制,具有多重生理功能,如調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的折疊、細(xì)胞粘附、分子的搬運(yùn)與清除、受體激活、信號(hào)傳導(dǎo)等。糖蛋白結(jié)構(gòu)存在著復(fù)雜的微觀不均一性,即在蛋白質(zhì)的氨基酸序列完全相同的情況下,由于糖鏈的組成和連接方式不同而形成的多種糖蛋白亞型,糖鏈很少以線性、非分支的方式出現(xiàn),糖蛋白的這種復(fù)雜性在生理功能上具有重要意義,但卻給糖蛋白的結(jié)構(gòu)鑒定帶來(lái)巨大的障礙。糖鏈結(jié)構(gòu)測(cè)定也遠(yuǎn)比核酸和蛋白質(zhì)要困難。植物源糖蛋白未來(lái)的研究方向可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行:一是利用組學(xué)技術(shù)對(duì)糖蛋白的糖基化位點(diǎn)及糖鏈構(gòu)型進(jìn)行表征;二是闡明糖蛋白發(fā)揮多種功能活性的作用機(jī)理及構(gòu)效關(guān)系等;三是對(duì)植物源糖蛋白進(jìn)行綜合性利用,如開(kāi)發(fā)保健食品、新型化妝品、抗腫瘤藥物等。

[1]丁璇子,王岸娜,吳立根,等. 糖蛋白結(jié)構(gòu)鑒定研究現(xiàn)狀[J]. 糧食與油脂,2015(7):9-13.

[2]Preuss H G,Echard B,Bagchi D,et al. Enhanced Insulin-hypoglycemic activity in rats consuming a specific glycoprotein extracted from maitake mushroom:Molecular Cellular Biochemistry,2008,306(1-2):105-113

[3]王艷,胡一鴻,陳秋志,等. 玉竹糖蛋白分離純化及其體外抗氧化能力[J]. 食品科學(xué),2015,36(2):52-56.

[4]李金忠. 山藥糖蛋白的超聲輔助提取及免疫調(diào)節(jié)功能研究[D]. 鎮(zhèn)江:江蘇大學(xué),2005.

[5]師超,何雅薔,卞科，等.黃肉甘薯糖蛋白提取工藝的研究[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2013(19):119-121.

[6]錢鑫.甘薯糖蛋白提取、純化研究[D].陜西科技大學(xué),2009.

[7]邵海.山藥糖蛋白的分離純化研究[D].上海海洋大學(xué),2009.

[8]王利軍,呂杰.南瓜中糖蛋白提取工藝的研究[J].糧油食品科技,2006,14(1):46-47.

[9]袁菊如,徐國(guó)良,蔣維,等. 紫山藥糖蛋白提取工藝研究[J]. 食品工業(yè),2014(7):87-89

[10]魏文志. 小球藻糖蛋白的分離純化與體外預(yù)防腫瘤作用篩選的研究[D]. 無(wú)錫：江南大學(xué),2008.

[11]王芳,楊航娟,段玉峰. 覆盆子糖蛋白提取工藝的研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,37(8):3756-3758.

[12]劉倩倩. 正交優(yōu)化甘薯淀粉渣中糖蛋白提取工藝[J]. 山東化工,2015,44(13):25-26,30.

[13]陳瓊,于佳.蒲公英糖蛋白的含量測(cè)定及兩種提取工藝優(yōu)化[J].廣州化工,2012,40(12):69-71.

[14]王應(yīng)強(qiáng),段玉峰,劉愛(ài)青，等.丹參水溶性糖蛋白的提取及其理化性質(zhì)[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2007,35(2):99-102.

[15]李婷婷,張暉,吳彩娥,等. 油茶籽糖蛋白提取工藝優(yōu)化及抗氧化性[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2012,43(4):148-155.

[16]張黎明,王艷喬,左北梅,等. 微堿法提取山藥糖蛋白的工藝研究[J]. 食品科技,2012(3):206-209.

[17]呂婧. 魔芋甘露聚糖肽的制備工藝及理化特性研究[D].西安:陜西科技大學(xué),2015.

[18]劉瑞媛. 冬凌草提取物逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥性的研究[D]. 西安：陜西師范大學(xué),2011.

[19]王岸娜,孫玉丹,李龍安,等. 響應(yīng)面法優(yōu)化獼猴桃糖蛋白提取工藝研究[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,41(8):121-127.

[20]李慧敏,劉艷妮,王小蕊,等. 以α-葡萄糖苷酶活性抑制率為指標(biāo)優(yōu)化山茱萸果肉的提取條件[J]. 植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào),2013,22(1):112-114.

[21]趙希,張黎明,王玲玲. 酶法提取山藥中多種水溶性成分的工藝研究[J]. 精細(xì)化工,2009(1):28-32.

[22]羅秋水.紫紅薯糖蛋白提取、純化、抗氧化活性研究[D].南昌：江西農(nóng)業(yè)大學(xué),2011.

[23]任濤,鐘潔. 響應(yīng)曲面法優(yōu)化超聲波輔助提取蒲公英糖蛋白工藝[J]. 食品工業(yè)科技,2011(7):297-301.

[24]Yan W,Zou T,Xiang M,et al. Purification and characterization of a soluble glycoprotein from garlic(allium sativum)and itsinvitrobioactivity[J]. Preparative Biochemistry & Biotechnology,2016,DOI:10.1080/10826068.2015.1135454.

[25]孟憲軍,包紅娜,梁婧婧. 甘薯糖蛋白的氨基酸組成分析[J]. 食品工業(yè)科技,2009(8):303-305.

[26]孫宇婧,韓濤,卞科，等.山藥糖蛋白純化條件及其理化方法鑒定[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2011,26(3):81-85.

[27]杜曉旭,鐘潔,段玉峰,等. 蒲公英糖蛋白的分離純化及結(jié)構(gòu)分析[J]. 食品工業(yè)科技,2012,33(8):198-200.

[28]孫星學(xué),柳參奎. 水稻可溶性糖蛋白的純化與鑒定研究[J]. 植物研究,2006,26(2):187-192.

[29]丁誠(chéng)實(shí). 天麻糖蛋白GGE2b的分離純化及對(duì)急性血瘀大鼠血液流變的影響[J]. 食品科學(xué),2010,31(1):240-242.

[30]Go H,Hwang H J,Nam T J. Glycoprotein extraction from Laminaria japonica promotes IEC-6 cell proliferation.[J]. International Journal of Molecular Medicine,2009,24(6):819-824.

[31]羅瑞鴻. 木豆凝集素的提純、部分性質(zhì)及生物學(xué)活性研究[D]. 南寧：廣西大學(xué),2006.

[32]時(shí)照梅,范超,黃俊杰,等. 氧化石墨烯固定化凝集素的制備及在糖蛋白/糖肽富集中的應(yīng)用[J]. 色譜,2015,33(2):116-122.

[33]陳國(guó)千.糖蛋白糖鏈結(jié)構(gòu)分析與惡性腫瘤診斷[J]. 國(guó)外醫(yī)學(xué)·臨床生物化學(xué)與檢驗(yàn)分冊(cè),2000,21(4):171-173.

[34]丁鵬,陳掀,李秀玲,等. 基于納米粒子的糖蛋白/糖肽分離富集方法[J]. 化學(xué)進(jìn)展,2015,DOI:10.7536/PC150513.

[35]Stefan M,Jonathan B,András G. Unraveling the glyco-puzzle:glycan structure identification by capillary electrophoresis.[J]. Analytical Chemistry,2013,85(9):4228-4238.

[36]Taylor M Drickanmer K. 糖生物學(xué)概述[M]. 馬毓甲,譯.3版. 北京:科學(xué)出版社,2013:4-9.

[37]李錫徑.植物糖蛋白的結(jié)構(gòu)與功能[J].植物生理學(xué)通訊,1983(1):5-9.

[38]Jensen P H,Karlsson N G,Daniel K,et al. Structure analysis of N-and O-Glycans released form glycoproteins[J]. Nature Protocol,2012(7):1299-1310.

[39]Svarovsky S A,Joshi L. Cancer glycan biomarkers and their detection-past,present and future[J]. Analytical Methods,2014,6(12):3918-3936.

[40]Ohtsubo K,Marth J D. Glycosylation in cellular mechanisms of health and disease.[J]. Cell,2006,126(5):855-867.

[41]張艷. 裸燕麥糖蛋白的提取純化及抗氧化作用研究[D]. 保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2010.

[42]趙梅,于春娣,丁霄霖,等.甘薯水溶性糖蛋白的分離純化及結(jié)構(gòu)初探[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào),2009,28(1):76-80.

[43]趙梅,唐文婷,于春娣,等.甘薯糖蛋白的分離純化及其性質(zhì)研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2008,29(7):49-51.

[44]梁婧婧,蘇錫輝,史鐵嘉,等.甘薯水溶性糖蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)鑒定[J].食品工業(yè)科技,2011(11):166-167.

[45]丁青芝,馬海樂(lè),駱琳,等.山藥糖蛋白的分離純化與鑒定[J].食品科學(xué),2008,29(7):217-220.

[46]鄒柯婷,李淼,陳雙,等.玉竹糖蛋白的分離純化及理化性質(zhì)的研究[J].食品工業(yè)科技,2012,33(8):191-193,197.

[47]程顯好,袁建國(guó),高先嶺,等. 蟲花菌菌絲體糖蛋白的分離、純化及其性質(zhì)研究[J]. 食品與藥品,2005(6):34-36.

[48]沈柱英,黃占旺,肖建輝,等. 納豆糖蛋白的分離純化、結(jié)構(gòu)表征及其免疫活性研究(英文)[J]. 食品科學(xué),2015,36(13):215-222.

[49]朱科學(xué). 小麥胚水溶性糖蛋白(WGWSGP)的化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)分析[J]. 食品信息與技術(shù),2004,25(2):17-17.

[50]趙文竹,張瑞雪,于志鵬,等.生姜的化學(xué)成分及生物活性研究進(jìn)展[J]. 食品工業(yè)科技,2016,http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1759.TS.20160129.1408.038.html.

[51]雷利芳,游靜,曾華金,等. 微孔板結(jié)合化學(xué)發(fā)光法快速測(cè)定覆盆子中總糖蛋白的抗氧化活性[J]. 發(fā)光學(xué)報(bào),2013,34(5):650-655.

[52]Vanderschaeghe D,Festjens N,Delanghe J,et al. Glycome profiling using modern glycomics technology:technical aspects and applications.[J]. Biological Chemistry,2010,391(2-3):149-161.

[53]劉主,朱必風(fēng),彭凌,等.甘薯糖蛋白降血糖與抗氧化作用研究[J].食品科學(xué),2008,29(11):582-584.

[54]錢建亞,劉棟,孫懷昌. 甘薯糖蛋白功能研究一體外抗腫瘤與Ames實(shí)驗(yàn)[J]. 食品科學(xué),2005(12):216-218.

[55]韓澄,陳一晴,黃丹菲,等. 茶葉糖蛋白對(duì)RAW264.7細(xì)胞分泌作用的影響[J]. 北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2011,25(4):23-25.

[56]梁婧婧,蘇錫輝,史鐵嘉,等. 甘薯糖蛋白對(duì)高血脂大鼠體重及臟器指數(shù)的影響[J]. 食品研究與開(kāi)發(fā),2013,34(3):9-11.

[57]黃丹菲,聶少平,韓澄,等. 茶葉糖蛋白對(duì)樹(shù)突狀細(xì)胞表面分子表達(dá)的影響[J]. 南昌大學(xué)學(xué)報(bào):理科版,2009,33(3):257-260.

[58]Lee S J,Lim K T. Antioxidative Effects of Glycoprotein Isolated from Solanum nigrum Linne on Oxygen Radicals and its Cytotoxic Effects on the MCF-7 Cell[J]. Journal of Food Science,2006,68(68):466-470.

Progress of research on glycoprotein from edible plant

ZHAO Wen-zhu1,ZHANG Rui-xue1,YU Zhi-peng1,*,LI Si-hui1,LI Xin-rui1,LIU Jing2,LIU Jing-bo3,LI Jian-rong1,*

(1.College of Food Science and Engineering,Bohai University;National & Local Joint Engineering Research Center of Storage Processing and Safety Control Technology for Fresh Agricultural and Aquatic Products,Jinzhou 121013,China;2.Jilin(city)Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau,Jilin 132013,China;3.Lab of Nutrition and Functional Food,Jilin University,Changchun 130062,China)

Glycoprotein is any of a class of proteins which have a carbohydrate group attached to the polypeptide

glycoprotein;extraction;separation and purification;structure;activity

2016-02-17

趙文竹(1986-)，女，博士，講師，研究方向：植物活性成分，E-mail：zhaowenzhu777@163.com。

于志鵬(1984-)，男，博士，講師，研究方向：蛋白質(zhì)及活性肽的功能研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，E-mail：yuzhipeng20086@sina.com。

勵(lì)建榮(1964-)，男，博士，教授，研究方向：生鮮食品貯藏加工與質(zhì)量安全控制，E-mail：lijr6491@163.com。

國(guó)家科技支撐課題(2012BAD00B03)；渤海大學(xué)博士啟動(dòng)項(xiàng)目(0515bs020)。

TS201.1

A

1002-0306(2016)16-0389-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.16.069

chain,composed of relatively small number of monosaccharide units and a compound consisting of two or more peptides linked through a variety of covalent forms,natural glycoprotein generally has special physiological activities,such as anti-oxidation,anti-tumor,enhance immunity.In the current plant glycoprotein research pro-gram,the research progress was reviewed. The prospect of plant glycoprotein was addressed,aimed to the comprehensive development of the edible plant glycoprotein.