多糖类功能性食品生物活性的研究进展

1、多糖类功能性食品生物活性的研究进展The research progress of bioactive polysaccharide functional food 摘 要随着社会的进步和人们生活水平的提高，人们越来越注意饮食健康。但随着生活结构的改变和环境恶化因素的影响，导致人们的身体出现各种各样的慢性疾病，影响了人们身体健康，降低了人们生活质量，从而对于供能食品来调节机体有了确切的渴望。本文通过阐述功能性食品的概念，功能性食品现状，多糖的功能特性以及发展趋势等几个方面介绍了功能性食品。关键词：多糖；功能性食品；前景ABSTRACTAlong with the social progress

2、 and people living standard rise， people more and more attention to healthy diet. But with the change of the structure， and the influence of environmental factors， lead to people's body appear all sorts of chronic disease， affected the people healthy body， the lower the quality of life， thus to

3、supply food to regulate the body had a definite desire. This paper explains the concept of functional food and functional food current situation， features and development trend of polysaccharides are introduced in several aspects， such as functional food.Key words: Polysaccharide；Functional food；Out

4、look 1.前 言食品是人类赖以生存的物质基础， 随着食品工业的快速发展和人们生活水平的提高， 人们对食物不仅仅满足对新陈代谢和营养物质的需求，而是更加关注健康，调节机体的作用。当今，健康长寿已成为人们普遍关注的问题，研究食品的功能成分、营养成分，为人群提供科学性食品预防疾病的发生;为疾病人群提供恢复性食品、辅助治疗，这已成为目前食品科学的任务。开发功能性食品已成为我国食品研究的热点和发展趋势。多糖作为来自高等植物、动物细胞膜和微生物细胞壁中的天然高分子化合物，是由多个单糖分子缩合、失水而成的一类分子结构复杂且庞大的糖类物质，是构成生命的四大基本物质之一。多糖的研究虽然较生命中其他三大类物质

5、蛋白质、核酸和脂类起步为晚，且对于糖类的早期研究只注意到其作为能源物质的重要性和细胞的组成成分，但由于其重要的生理功能及广泛的应用被不断挖掘，引起了人们越来越大的兴趣。多糖作为药物始于1943年1，目前人们已成功地从近百种植物中提取出了多糖，这些多糖具有非常重要与特殊的生理活性，如抗肿瘤、抗氧化、参与免疫调节，降血糖、降血脂、抗炎、抗疲劳、抗衰老等功能特性。1 功能性食品的概念功能性食品在我国也称保健食品，是指具有特定营养保健功能的食品，即适宜于特定人群食用，具有调节机体功能，不以治疗疾病为目的的食品。在我国保健食品管理办法中明确规定了其基本特征和要求。(1)功能食品必须是食品，具备食品的法定

6、特征；(2)功能食品必须要有特有的营养保健功效；(3)功能食品必须要有明确的适用人群对象；(4)功能食品必须与药品相区别；(5)功能性食品配方组成和用量必须具有科学依据；(6)功能性食品必须具有法规依据2。2 功能性食品的现状总体上来说功能性食品发展经历了初级起步阶段、迅速发展阶段和规范提高三个阶段， 开发和生产的功能性食品大致分为以下三代。3第一代功能食品:为初级功能食品，仅根据食品中的营养成分来推断该类食品的功能，未经过严格的实验证明或严格的科学论证。该类产品主要为各类强化食品和滋补产品。第二代功能食品: 要求经过动物和人体实验证明其具有某种生理调节功能的食品，强调了科学性和真实性。目前我

7、国市场上大多为该类功能性食品，第二代功能食品比第一代产品有了较大的进步， 其特定的功能有了科学依据。第三代功能食品: 在第二代产品的基础上，进一步了解在功能性食品中起作用的功能因子以及产生的作用机理，了解功能因子的结构，稳定性等。该类产品在我国市场尚不多见，也是我国未来研究和发展的重点。3 多糖的功能特性3.1 抗肿瘤手术、放疗和化疗仍是目前治疗癌症的主要手段，但存在术后并发症、癌细胞转移及放化疗对正常细胞的杀伤而引起机体免疫力下降等问题。多糖通过增强机体的免疫力可以与手术、放疗及化疗药物配合使用，从而更有效地预防和治疗癌症。多糖的抗肿瘤活性除了体现在增强机体的免疫力外，还表现在如下几个方面4

8、，6 。3.1.1 直接抑制肿瘤细胞生长从茯苓(Poria cocos，Fu-ling)中提取的中性多糖组分PCPS，分子量近似为160 kDa。PCPS对U937和HL60细胞的抑制效果最佳浓度为15g/mL，继续增加浓度抑制生长效果基本保持不变。PCPS (15g/mL)和人血浆单核细胞共培养5d 配成培养基PCPSMNCCM5，该培养基在体外对白血病细胞U937和HL60增殖具有明显抑制作用，抑制率分别为87.3%和74.7%，同时可使66.6的U937细胞和49.4的HL60细胞分化成为成熟的单核细胞和巨噬细胞。这些细胞显著地表达表面抗原CD11b，CD14和CD68，同时，干扰素和细

9、胞坏死因子浓度水平分别增长41和10倍7。从松杉灵芝(Ganoderma tsugae)中提取纯化的6种多糖组分GTM16，对小鼠S180 肿瘤的抑制效果表明，GTM1，GTM2，GTM3表现出明显的抑制效果，抑制率都超过50， GTM2的浓度为16 mg/kg 时，抑制率最高达73。前3种多糖的抑制效果比其他多糖好，其原因可能是由于它们中的半乳糖含量相对较多，且分子量也相对较小8。海枣(Phoenix dactylifera L.)多糖对小鼠，S180肿瘤处理30d后，肿瘤体积明显缩小，最适宜的浓度为1 mg/kg。其抗癌活性可能与其(1，3)的葡聚糖有关9。香菇多糖作为已经投入临床使用的抗

10、癌药物，亦能提高自然杀伤细胞(NK)的活性，激活巨噬细胞，在一定程度上抑制肿瘤细胞的生长10。3.1.2 改变肿瘤细胞膜的生长特性多糖对肿瘤细胞膜的影响主要与唾液酸(SA)与磷脂(PI)转换有关。SA 位于细胞膜表面糖蛋白和糖脂的聚糖链末端，具有阻碍病原体附着在细胞上及使细胞产生免疫抗体的作用。PI 转换指存在于细胞膜与内质网上的磷脂酸肌醇在其激酶催化下发生磷酸化反应的过程。牛膝多糖ABP对S180细胞膜的影响如下表1所示。20g/mL 的ABP 与S180 细胞接触24h，细胞膜唾液酸(SA)含量升高，磷脂(PI)含量降低，与对照组比较差异均有显著性意义(p<0.05或0.01)。对胆

11、固醇(Ch)含量和反映膜流动性的Ch/PI比值无明显影响。唾液酸增多影响细胞表面电荷特性、膜的物质转运过程、抗原决定簇的暴露、免疫活性细胞的活化、膜表面受体功能等与细胞增殖有关的因素。胆固醇和磷脂是组成细胞膜脂质双层的重要成分，两者的比值(Ch/PI)是表示细胞膜流动性大小的一个常用参数，与膜流动性呈反比。ABP对S180细胞增殖的抑制主要是通过改变肿瘤细胞的生化特性来实现的，同时ABP也可以降低细胞膜的流动性，但不是非常明显11 。 表1 牛膝多糖ABP对S180细胞膜的影响3.2 抗氧化羟基自由基是一种重要的活性氧，具有极强的的电子能力也就是氧化能力，化学性质活泼，可使各种生物膜的不饱和脂

12、肪酸发生过氧化，形成过氧化脂质，这些产物会造成核酸交联错误或无法分裂和蛋白质分解等结果。许多研究表明，自由基损伤与衰老密切相关，通过对羟自由基的研究，可以揭示生物体的生命过程及肌体衰老、肿瘤的形成，因此对寻找清除羟自由基及降解有毒物质的方法具有十分重要的意义。刘满红等9对野甘草多糖、芦荟多糖、凤尾茶多糖三种植物活性多糖与抗坏血栓清除羟基自由基的能力进行了比较，结果显示三种植物多糖所具有的清除羟基自由基的能力，均比抗坏血酸强。植物多糖的这种清除羟基自由基能力可以防止自由基损害肌体，因而具有抗衰老的作用。杨辉12等人用自制竹节参多糖予衰老小鼠模型灌胃，发现其具有提高脑组织过氧化青酶(CAT)活性及

13、降低丙二醛(MDA)含量的作用；同时能提高血液中SOD活性，阻断自由基连锁反应，最终发挥抗衰老作用。3.3免疫调节人的免疫系统包括器官和血液，免疫系统的紊乱不仅会产生多种疾病，而且与人体衰老及老年人多发病有关。多糖对机体的免疫调节作用包括增强免疫器官、细胞和体液免疫功能，以及促进细胞因子释放、活化补体等特异性免疫功能，通过多途径、多层次发挥强大的机体整体免疫网络功能，对免疫系统发挥调节作用。3.3.1 增加免疫器官功能灵芝、鲨鱼软骨、猪苓等多糖能改善骨髓、胸腺等中枢淋巴器官及脾脏和外周淋巴结等免疫器官的功能，刺激并促进脾脏和胸腺免疫器官的生长，显著升高胸腺指数和脾脏指数，有效防止因免疫功能低下

14、或抗癌药物引起的免疫器官萎缩与功能减退，显著增加免疫器官抗体分泌细胞及细胞因子数量，显著增加免疫器官抗体分泌细胞及细胞因子数量，提高机体免疫功能。3.3.2 增加T 细胞的数量和活性在外周血液中T细胞占淋巴细胞总数的70左右。在抗原刺激下，T细胞可转化为淋巴细胞，再分化为具有免疫效应的致敏淋巴细胞，参与细胞免疫。Raveendran等13的研究证实，从心叶青牛胆(Tinospora cordifolia)中提取的具有16分支的14主链D葡聚糖RR1，分支度为0.15。用凝胶色谱柱分析分子量大于550kDa。其结构和真菌类细胞细胞壁上的型葡聚糖结构非常类似，使RR1可较容易地引起机体的免疫反应。

15、RR1可使T细胞数量增加1倍左右。在RR1的刺激下，IL1，IL12，IL18及IFN的合成速度都相应增加，引起T细胞的TH1途径的激活，而TH1途径的抑制因子IL1 和IL12的抑制因子IL10的分泌则减少，最终使机体免疫力加强。通过特异玫瑰花环形成实验(SRFC)、淋巴细胞转化实验、脾细胞及胸腺细胞的增殖反应(MTT法)，检测对照组和2个实验组钝顶螺旋藻多糖对荷瘤小鼠T淋巴细胞活性的影响，证实钝顶螺旋藻多糖具有促进T淋巴细胞转化为T淋巴母细胞的作用，能明显增强机体的细胞免疫活性，与对照组比较有显著性的差异14。3.3.3 增加自然杀伤细胞的数量自然杀伤细胞(Natural Killer，N

16、K)是具有许多胞质颗粒的大淋巴细胞，能够在无抗原刺激和抗体参加的情况下溶解或杀伤多种病毒感染的细胞和肿瘤细胞，参与免疫调节，具有抗感染作用。Raveendran 等15从心叶青牛胆(Tinospora cordifolia)中提取出多糖RR1，正常淋巴细胞(106 mL1)在0.1mg/mL的RR1作用下于37CO2培养箱中培养24h，利用荧光染色、单克隆抗体和细胞计数的方法，NK 细胞数量可增加3倍以上。灵芝(Ganoderma lucidum)中提取的水溶性多糖F3(10100g/mL)对各种细胞的影响。对脐带血中的单核细胞进行处理7d，结果表明，CD16+CD56+NK细胞的数量是对照组

17、的1.5倍，其他细胞如CD14+单核/巨噬细胞和CD83+分枝状细胞数量分别达到2.9和2.3倍，对造血干细胞的影响不是很明确。经过F3处理后，在效应细胞与目标细胞之比为20/1时，可以使CD56+NK细胞的细胞毒性增强31.7%(p<0.01)，其他比例则不明显16。3.4 降血糖目前，在世界范围内，糖尿病( DM)的发病率快速上升，严重威胁人类健康，DM 防治已成为医学界研究的热点。从天然药物，尤其是植物中寻找降血糖的有效成分是一条重要的途径。黄芪多糖(APS)长期应用于糖尿病大鼠模型，可通过降低TNF-A、胰岛B细胞Caspase-3的过高表达，抑制胰岛细胞凋亡，这可能是黄芪多糖治

18、疗DM的机制之一17。仙人掌多糖能明显改善链脲菌素DM小鼠多饮、多食和消瘦症状，具有降血糖作用，且能改善DM小鼠的体液免疫，同时明显增强其巨噬细胞的功能18。随着对多糖生物活性的广泛研究，人们在药理实验中发现多种多糖对正常小鼠或药物致高血糖的小鼠有降血糖作用，如从金耳的果肉中提取出的一种水溶性酸性多糖（TAP），在正常小鼠和两种糖尿病小鼠模型中，表现出显著的降血糖作用。由日本研究报道的一种低分子质量的壳聚糖（LMW），对链佐星诱导的非胰岛素依赖型糖尿病（NIDDM）也有显著降血糖作用，前驱期糖尿病ICR小鼠饮服0.2或0.8的壳聚糖水溶液，明显抑制发病过程中的血糖升高，并显著降低胰岛细胞的免疫

19、效应。进一步研究，该壳聚糖对遗传性肥胖型糖尿病小鼠降血糖的同时，也能剂量依赖性地改善伴有的高胰岛素、高甘油三酯等症状。多糖降血糖活性可能通过以下过程发挥作用：1、影响糖代谢酶系的活性，加速糖的分解，抑制糖异生或肝、肌糖原的输出。2、对激素水平调节。据Kiho等报道，金耳多糖能增加葡萄糖激酶、己糖激酶和6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性，同时降低葡萄糖-6磷酸酶的活性。从蛹虫草培养菌丝体的热水提取物中纯化出一种多糖CS-F10，能增强葡萄糖激酶活性，显著降低肝糖原的输出，对正常小鼠链佐星诱导的糖尿病具有显著降血糖活性。有的多糖能刺激胰岛素的分泌，促进血糖转化为糖原或能够有效地对抗肾上腺素、胰高血糖素引起

20、的高血糖。3.5 降血脂高血脂症是指由于脂肪代谢或运转异常使血液中一种或多种脂类物质成分异常增高的病症，所导致的心脑血管性疾病的病死率较高，因此积极治疗高血脂症具有十分重要意义。侯仰锋等19采用三种不同浓度的茶多糖予高血脂症模型大鼠进行灌胃，并测定血清中胆固醇的含量，结果表明，茶多糖可降低高血脂大鼠胆固醇的含量，说明茶多糖有一定的降血脂的能力。4 展望随着研究的不断深入，认识到多糖的作用机制与其结构密切相关。然而，多糖是一种结构复杂(包括一级结构、二级结构、三级结构及四级结构)，成分较多的混合物，当前对其结构的研究没有特别有效的方法，多是通过仪器分析的方法来获取部分信息，但有关立体构型方面的报

21、道还比较少。随着现代科学技术的不断发展，分析检测方法的进一步完善，植物多糖的研究会不断深入。我国植物资源丰富，植物多糖种类繁多，虽然我国对植物多糖研究起步比较晚，但近年来发展较快，取得了一系列突破性的研究成果，尤其在植物多糖药理学活性的研究方面成果显著，一些研究成果已被转化为临床药品和保健食品，取得了巨大的经济和社会效益。今后应加强新型植物多糖的研究与开发，重点应加强对多糖的结构解析和生物活性机制的研究，扩大植物多糖的应用范围，提高植物多糖应用效果。未来的发展过程中，功能食品业会有更大的发展空间，积极地向已天然、绿色、环保、安全的方向转型。加强新技术新工艺在产品上的应用，极大在创新技术的投资，

22、使得更多的技术向产品成果的转型；加强对新功能性组分的研究，大力发展大三代产品，使得未来的产品更加吸引消费人群；与我国传统的中医结合起来，研发具有我国传统特色的功能性食品，生产具有国际竞争力的产品。功能性食品将会是21世纪世界上最主流的产品。我国人口占世界的1/5，拥有巨大的市场，会给我们功能食品行业带来长足的发展，更能带来可观的经济效益。5 参考文献1 ShearMJ，Turn er FC，JNat，et a l.Journ al of the NationalC ancer In st-ituteM on ographs，1943，4: 812 李世敏.功能性食品加工技术M.北京:中国轻工业

23、出版社,2003.3 刘静波,林松毅.功能食品学M.北京:化学工业出版社,2008.4 吴梧桐，高美凤，吴文俊.多糖抗肿瘤研究进展J.中国天然药物，2003，1(1): 182186.5 王健，龚兴国.多糖的抗肿瘤及免疫调节研究进展J.中国生化药物杂志，2001，22(1): 1821866 Chen Y，Chang H M.Antiproliferative and Differentiating Effects ofPolysaccharide Fraction from Fu-ling (Poria cocos) on Human Leukemic U937 and HL-60 Cell

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