绞股蓝多糖的研究及应用进展.doc

绞股蓝多糖的研究及应用进展2010年6月第6期(总第139期)广西轻工业GUANGXIJOURNALOFLIGHTINDUSTRY食品与生物绞股蓝多糖的研究及应用进展王晓,王清,李素霞,韦艳君,邹青松(广西大学糖业工程技术研究中心,广西南宁530004)【摘要】综述了绞股蓝多糖的功能分析,分离纯化及应用的最新研究成果,基于绞股蓝多糖的生理活性及各部位的多糖含量,提出了对绞股蓝进行综合利用及强化临床应用研究的思路及方向.【关键词】绞股蓝;多糖;检测分析;生物活性【中图分类号】Q53【文献标识码】A【文章编号】lOO32673(2OLO)O62003绞股蓝,又名七叶胆,甘茶蔓等,属葫芦科多年草质藤本植物,大都生长在亚洲各国.绞股蓝味苦,性寒,无毒.民间多用于清热解毒,止咳祛痰.绞股蓝特别适合中老年人长期服用.现代药理实验与临床应用表明:绞股蓝可降血脂【l】,降血糖,保肝,提高蛋白质合成速率,具有抗疲劳,抗缺氧,减肥,抗衰老,抗溃疡作用口,并有抑制癌细胞增殖和胆结石形成的功效,可改善心悸气短,胸闷肢麻,眩晕头痛,健忘耳鸣,自汗乏力,脘腹胀满等不适症状.近年来的研究表明,绞股蓝多糖具有非常重要的生物活性,绞股蓝的多种药用价值都与其相关.1绞股蓝多糖的检测分析1.1表征结构的显微分析多糖的生物活性与其结构有紧密的联系.Chi等啊分离得到的活性多糖进行了形态和结构分析.通过扫描电子显微镜得到了绞股蓝多糖样品的表面形态扫描图片,经过软件分析,发现GPP1一a(分离得到的绞股蓝多糖中的一种)由任意分布分散的球状颗粒组成,并且这些小球状颗粒又是由直径5001000nm的更小的球状颗粒组成.原子力显微镜得到GPP1一a的表面如许多不同大小的云朵,推断这是由不同的多糖链形成的,主链上还有许多高度小于3.98nm的支链,这说明GPP1一a是个多分支的多糖,通过高碘酸氧化,甲基化作用及核磁共振对GPP1一a的结构进行了研究,发现GPP1一a主链是型1,4位相连接的葡萄糖,有三种支链.1.2单糖组成分析You等4建立了高效液相色谱法测定绞股蓝多糖中单糖组分的分析方法,分析检测使用了C反相色谱柱,1一苯基一3一甲基吡唑啉酮前置衍生化柱以及紫外检测器,紫外检测波长为250nm.实验表明,绞股蓝多糖是一种典型的混合多糖,它由甘露糖,核糖,鼠李糖,葡萄糖醛酸,半乳糖醛酸,葡萄糖,木糖,半乳糖,阿拉伯糖组成,在1mol绞股蓝多糖中含量分别为16.3,10.3,47.1,5.6,24.0,128.4,25.0,101.4和71.1la,tool各单糖的加标回收率实验在94.6108.0%,RSD低于4.9%.2绞股蓝多糖的提取与纯化2.1绞股蓝多糖的粗提生产上大量使用绞股蓝叶片,而把占总产量70%的茎,根茎,根丢掉,弄清绞股蓝根茎叶中多糖含量,对增加提取绞股蓝多糖原料,提高种植绞股蓝单位面积产值有重要意义.郑小江51采用超声波和微波结合提取法,分别提取甜味绞股蓝根茎叶中多糖,并通过分析得到结果甜味绞股蓝根,茎,叶中多糖含量分别为0.56%,2.07%,2.51%.马丽萍等矗过比色法得到绞股蓝茎中多糖含量为(0.840.23)%,叶中多糖含量为(1.780.60)%.如果利用根,茎提取多糖,既可以减少环境污染,又可以大大提高经济效益.直接采用鲜样为原料开发绞股蓝系列产品,不仅可以降低成本,而且还可以充分提取绞股蓝保健成分.张钟等睬用热水浸提,醇沉法提取绞股蓝多糖,选择浸提固液比,温度,时间和浸提次数作为单因素进行梯度实验,并在此基础上通过L.(34)正交实验确定绞股蓝水溶性多糖最佳提取工艺条件.结果表明最佳提取工艺为:固液比1:4O,浸提温度85t2,浸提时间2h,浸提2次,多糖的浸出率可达9.23%.Wang等【硐利用整体设计的方法优化了绞股蓝多糖的提取工艺.通过三维响应面的数学模型,考察提取时间,料液比,浸提时间,提取温度,确定提取条件为料液比为1:67,溶浸时间10min,水提温度95,水提时间为15min,多糖产率可达】1.29%.2.2提取过程的强化在绞股蓝多糖的提取过程采用超声场强化,可以更省时,节能.易湘茜等f9硐究发现,超声波辅助提取绞股蓝多糖,可显着提高总糖的提取率,这是由超声波的工作特点所造成的.超声波在植物有效成分提取过程具有热效应,空化效应和机械效应等三种效应.在超声波的空化,粉碎的特殊作用下,绞股蓝的细胞组织随着溶剂中瞬间产生的空化泡崩溃而破裂,使溶剂渗透到细胞中,增加了溶剂穿透力,从而使细胞中的成分溶于溶剂之中,提高有效成分溶出速度和次数,从而缩短提取时间,加速提取过程,从而达到快速高效提取有效成分的目的.赵鹏等以绞股蓝多糖含量为考察指标,利用响应面法确定了绞股蓝多糖的最佳超声提取条件为提取温度83qC,液料比26ml/g,时间31rain,多糖提取率为3.4%.【作者简介】王晓,女,22岁,湖北荆州人,在读研究生,研究方向:糖类药物.20采用单因素试验和正交试验,进行了微波辅助提取绞股蓝多糖的研究,得到了微波辅助提绞股蓝多糖的最佳工艺条件:料液比为1:20,微波功率为400W,微波处理时间为12min浸提时间为50rain.在此工艺条件下,多糖提取率为3.37%较热水浸提法提取,绞股蓝水溶性多糖提取率增加0.55%,微波辅助提取技术的最大优点是提高提取率,节省时间,同时它还具有成本低,投资少的优点,在工业化提取植物有效成分方面具有广阔的应用前景.2.3绞股蓝多糖的纯化为了明确绞股蓝多糖的单糖组成成分,筛选及确定绞股蓝多糖中的功能因子和片断,需要对其进行纯化.Wang等】以水作流动相用DEAESepharoseCL一6B层析分离绞股蓝粗多糖,自动收集器以4ml/6min/tube收集,再用NaCI进行梯度洗脱,自动收集器以8mL/12min/tube收集.各部分收集液分别进行透析48h,再分别用SephadexG一100凝胶柱纯化,即可以得到多糖纯品.宋淑亮t2lff精制绞股蓝多糖0.5g,加入约100mL蒸馏水,经0.45m滤膜过滤采用QSepharoseFastFlow柱,AKTA通道上样,上样后先用蒸馏水洗脱2个柱体积,然后采用氯化钠进行梯度洗脱,流速1mL/min,紫外检210nm检测,收集多糖部分GPS22和GPS23.分别浓缩后上Super2dex200柱,用0.15mol/L氯化钠洗脱,流速O.5mL/min紫外210nm检测,收集多糖部分,再分别经SephadexG225脱盐,冷冻干燥,即得均一多糖GPS22和GPS23.易湘茜等精制绞股蓝多糖的过程中使用了大孔树脂层析法.取绞股蓝颗粒50g溶入5倍(重量比)水,在最佳提取工艺条件下水提取后过滤,滤液经真空浓缩至原体积的1/10.浓缩液中总糖用NKAII型大孑L吸附树脂柱分离.经过分离得到的总糖经过一系列纯化工艺得到绞股蓝多糖.3绞股蓝多糖的生物活性3.1抗衰老作用刘青青等研究证明绞股蓝提取液通过提高血液中SOD(过氧化物歧化酶)活性和降低OH?(羟自由基)水平而起到延缓小鼠自然衰老的作用.吴景东在绞股蓝抗皮肤光老化的实验中,利用紫外线照射成功模拟了皮肤光老化动物模型.紫外线造成的无毛小鼠光老化皮肤组织具有明显的氧化损伤,皮肤组织中mtDNA发生大片段缺失,中药绞股蓝可通过清除自由基,提高机体抗氧化能力,减轻无毛小鼠皮肤组织氧化损伤,减少其组织中mtDNA片段缺失的形成,维护mtDNA活性防止其代谢能力下降,从而延缓或防治无毛小鼠皮肤光老化的作用.另外绞股蓝还可能是通过提高皮肤中轻脯氨酸的含量来延缓皮肤光老化动物模型皮肤衰老.Chit31在绞股蓝的研究中,成功得到了三种可以明显延长老鼠的竭力运动时间的多糖片段.这表明绞股蓝多糖还具有抗疲劳的作用.3.2对化学性肝损伤的保护作用肖曾平【l4】在研究过程中发现,绞股蓝多糖(PGP)对HL一7702细胞化学性肝损伤,肝原代细胞化学性肝损伤和小鼠化学性肝损伤均具有明显保护作用,表明绞股蓝多糖在细胞21水平和动物水平对化学性肝损伤都具有良好的保护作用,是一种具有广泛研究和开发价值的生物活性成分,其肝保护作用机制还有待进一步的研究.刘功让l蹲用绞股蓝多糖治疗经CC1损伤的肝细胞,采用倒置相差显微镜和吖啶橙(AO)荧光染色观察,四甲基偶氮唑蓝(MTT)法检测细胞活力以及流式细胞仪检测细胞周期和凋亡率的方法观察和分析绞股蓝多糖对肝细胞损伤的保护作用.结果表明,以PGP浓度为100g/mL保护组细胞活性最高,且细胞周期各期细胞分布比例无明显变化.3.3抗肿瘤作用娄振岭等报道,用浓度为10g/L的绞股蓝多糖(GPS)对小鼠每12h灌胃1次,连续10d后测得对S一180肉瘤的抑制率为8.5%,与生理盐水对照组无显着差异.改用浓度为20g/L的GPS,则测得对S一180肉瘤的抑制率为31%,与生理盐水对照组有显着差异(P<O.05).绞股蓝多糖用于体外培养的人食管癌细胞E一109时,随药物浓度增大和时间延长,对E一109细胞株的抑制率呈正相关.当GPS的浓度为lg,L时,72h的抑制率为100%;当GPS的浓度为2g/L时,48h的抑制率为100%,表示GPS对肿瘤细胞有较强的抑制和杀伤作用.3.4抗氧化作用低温保藏精子是保留优质遗传特性的有效方法,但是冷冻与复融的过程中的氧化作用会影响精子的质量,哺乳动物的精子在分化过程中失去了大部分起抗氧化作用的细胞质,这让冷冻与复融过程变得更加困难.Hu等【嘴绞股蓝多糖应用于猪精子的低温保藏过程,发现精子的膜与顶体完整性得到了保持,并且与绞股蓝多糖之间还具有一定的量效关系.通过实验最终确立含量为0.5mg/mL的绞股蓝多糖为最有效的低温保藏媒介.Wang等对从绞股蓝中分离得到的多糖GMA,GMB和GMC的抗氧化能力进行了研究.其中包括清除超氧自由基,羟基自由基,1,2,3一苯三醇的能力.实验表明GMC具有好的抗氧化能力,值得作为一种新型的抗氧化剂来开发应用.3.5提高免疫力作用QianHt-唣报道接受放疗和化疗的肺癌病人,一组服用绞股蓝药片(180240mg/day)60天,另一组没有服用该药物.服用绞股蓝药片的那组病人的细胞免疫能力维持原状,而没有服用该药物的病人细胞免疫能力减退.一年后对这两组病人的细胞免疫情况再次做了对比,虽然统计情况在癌细胞远端转移率,原地肿瘤细胞的控制率,存活率方面并没有显着的差异.但是结果显示前一组的情况仍是优于第二组的.这表明绞股蓝对接受过放疗和化疗的细胞免疫功能具有保护作用.此外,绞股蓝多糖对神经细胞谷氨酸损伤也具有保护作用.宋淑亮等1】研究发现分离纯化得到GPS22和GPS23两个绞股蓝均一多糖对神经细胞谷氨酸损伤有保护作用,并成一定的浓度依赖性,与谷氨酸损伤组相比有显着性差异(P<0.O1).3.6降低血糖植物多糖经常被用于降血糖的研究.魏守蓉采用水提醇沉法提取绞股蓝多糖,3,5一二硝基水杨酸(DNS)比色法观察体外的一淀粉酶的抑制作用,并用正常大鼠和四氧嘧啶高血糖大鼠为模型,以血糖,糖耐量为指标研究的降血糖作用.结果表明,绞股蓝多糖对淀粉酶有一定的抑制作用并可降低四氧嘧啶高血糖大鼠的空腹血糖及糖耐量,并总结出其降糖机制可能与其刺激胰岛素的释放或促胰岛炎恢复,抑制一淀粉酶,延缓碳水化合物在小肠的吸收有关.3_7毒副作用分析绞股蓝的用途相当广泛,也有研究报道称其几乎没有毒副作用,其食用安全性令人关注.Attawish等以浓度为6,30,150,750和750mkg的绞股蓝水提物分别对五组Wistar鼠进行六个月灌胃的慢性毒理学实验,结果表明,绞股蓝水提物对Wistar鼠没有任何明显的毒害作用.4展望多糖在酸性,碱性和高温溶液中容易水解,因此,提取及纯化绞股蓝多糖的条件应较为温和,目前,采用物理场强化水提醇沉法分离绞股蓝多糖粗品,再使用高速逆流色谱法进行纯化精制的工艺路线较为可行.目前绞股蓝主要被开发为保健茶,片剂及口服液,绞股蓝多糖的临床应用与功能化食品开发仍处起步阶段.对于绞股蓝多糖的研究只是停留在分离纯化,化学组成,生物活性和免疫药理研究,多糖结构的分析和多糖构效关系以及作用机制的研究还没有突破.绞股蓝的茎,根部位多糖含量较高,在生产加工过程中应加以利用这部分原料,以减少资源浪费,提高经济效益.参考文献【11C.Circosta,eta1.CardiovasculareffectsoftheaqueousextractofGnostemmaPentaphyllumMakinoIJ.Phytomedicine,2005,12:638-643.【2linshanShang,eta1.GypenosidesprotectprimaryculruresofratcorticalcellsagainstoxidativeneurotoxicityU】.Brainresearch,2006,1102:163174.3AiPingChi,eta1.Morpho10gicalandstructuralcharacterizationofpolysaccharidefromGynostemmaPentaphyllmMakinoanditsantiexercisefatigueactivity卟CarbohydratePolymers,2008,74:868874【4YouLv,eta1.Separationandquantificationofcomponentmonosaccharidesoftheteapo1ysaccharidesfromGynostemmapentaphyllumbyHPLCwithindirectuVdetection嘲.FoodChemistry,2009,112:742-746.【55郑小江等.甜味绞股蓝不同部位多糖含量研究UJ_安徽农业科学,2008,36(30):1322313225.【6】马丽萍,赵培荣等绞股蓝不同部位多糖含量的测定卟河南医科大学,2000,35(5).I7】张钟,张维.绞股蓝多糖的提取及理化性质的研究U】.中国林副特产,2007,(6).【8ZhaojingWang,eta1.Optimizationofp0lysaccharideextractionfromGynostemmapentaphyllumMakinousingUniformDesignlJ.CarbohydratePolymes,2007,69:311317.【9/易湘茜等.水溶性绞股蓝皂苷和多糖提取工艺硼.食品研究与开发,2009,30(5).【10】赵鹏,欧莉等超声波辅助提取绞股蓝多糖工艺研究田.安徽农业科学,2009,37(18):8472-8473.【11ZbaojingWang,eta1.Antioxidationactivitiesofdifferentfractionsofpo1ysaccharidepurifiedfromGynostemmaPentaphyllumMakino】.CarbohydratePolymers,2007,68:5458.121宋淑亮等.绞股蓝多糖的分离纯化及其对神经细胞谷氨酸损伤的保护作用U】.天然产物研究与开发,2008,20:229232,238.【13】刘青青,吴景东.绞股蓝提取液对自然衰老影响的实验研究.辽宁中医药大学,2008,10(6).【14】肖曾平.绞股蓝多糖对小鼠四氯化碳肝损伤的保护作用】.中国生化药物杂质,2008,29(3).【15刘功让.绞股蓝多糖对四氯化碳损伤HepG2细胞的保护作用】.山东医药.2007,47(31).【16ianHongHu,eta1.EffectofGynostemmaPentaphyllumPolysaccha