【关键词】仙人掌多糖提取分离纯化生物活性仙人掌(OpuntiadilleniiHaw.)为仙人掌科植物的根及茎,具有行气活血、清热解毒等功效,用于心胃气痛、痞块、痢疾、痔血、咳嗽、喉痛、肺痈、乳痈、疔疮、火伤、蛇伤等症,在我国有广泛分布。仙人掌多糖(Opuntiadilleniipolysaccharides,ODP)是从仙人掌科植物仙人掌中提取的蛋白多糖,是仙人掌具有多种功效的原因之一。近年来,许多学者对仙人掌多糖进行了研究,取得较大进展。本文对近年来仙人掌多糖的提取方法、分离纯化方法和生物活性作一综述。
1仙人掌多糖的提取
提取工艺:原料粉碎→烘干→提取→提取液→醇沉→离心→沉淀物→有机溶剂洗涤→冷冻干燥→仙人掌粗多糖。
1.1水提法
水提法为仙人掌多糖的传统提取方法。金鑫等[1]研究了仙人掌多糖水提法的最佳工艺条件,以多糖提取得率为指标得最佳工艺:提取温度为80℃,提取时间为1h,固液比为1:40。而刘洋等[2]应用响应面分析法优化仙人掌多糖的浸提工艺,结果表明:水料比5.5:1,浸提温度75℃,浸提时间2.2h,浸提1次,仙人掌多糖的提取率为0.81%。
1.2醇提法
严赞开等[3]比较了用不同体积分数的乙醇溶液提取米邦塔仙人掌茎多糖的效率,结果表明以60%的乙醇为最佳。提取优化工艺为:以体积分数60%的乙醇为浸提剂,按每克仙人掌加15ml提取液投料,在70℃下浸提5h。
1.3超声波提取法
兰琦杰等[4]据回归模型及其期望函数途径进行模拟选优,得到仙人掌多糖提取率的优化条件为超声破碎时间38min左右,料液比1:36(g/ml),pH值7.16左右。其中,影响仙人掌多糖活性的主要因子是pH值,在酸性或碱性环境下提取到的仙人掌粗多糖活性较低。韩淑琴等[5]采用超声波提取仙人掌多糖,结果表明,超声波频率60kHz,作用时间15min,固液比1:25,醇沉倍数2.5倍,仙人掌粗多糖取率为28.6%,比水提法得率高。
1.4酸提法
王素芳等[6]研究表明,影响米邦塔仙人掌多糖提取的主要因素是浸提剂,其次是浸提温度,而浸提时间和液固比对提取效率的影响较小。其中,稀酸浸提的提取效果最好。最佳的提取方案是0.15mol/LH2SO4做提取剂,以1:15的固液比在70℃下浸提时间4h。
1.5微波辅助提取法
梁艳等[7]采用微波辅助法提取米邦塔仙人掌多糖,通过设计正交试验,得出优化的工艺条件:以水为提取剂,料液比1:10(w/v),提取2次,每次提取3min,微波炉功率700W,选用70%乙醇沉淀。微波提取粗多糖的得率和含量分别为6.8%和8.5%,高于热回流提取粗多糖的得率4.7%含量8.3%。
2仙人掌多糖的分离纯化
2.1蛋白质、色素、低聚糖等杂质杂质的去除
用高浓度的低级醇处理提取液,可将仙人掌多糖沉淀出来。沉淀的多糖提取物中,常会含有一些低分子有机物、色素、大分子蛋白质等杂质,需分别除去。
常用的去除蛋白质的方法有:Sevag法,三氟三氯乙烷法,三氯乙酸法,酶法,或酶法与Sevag法结合,等电点沉淀法等[8]。孙晓雪等[9]选用了Sevag法、三氯乙酸法和酶法对仙人掌多糖提取物进行脱蛋白处理,结果表明,Sevag法的溶剂消耗量较大,处理时间比较长,样品损失严重。而酶法操作条件温和、利于保持多糖的活性、避免了使用有机试剂。
常用的脱色方法有:离子交换法、氧化法、技术络合法、吸附法(纤维素、硅藻土、活性炭等)等。一般情况下,可以用活性炭处理脱色,但活性炭会吸附多糖,造成多糖损失。DEAE-纤维素是目前最常用的脱色方法,通过离子交换柱不仅达到脱色目的,而且可以进行多糖的分离。
通过流水透析法除去低聚糖和其他一些小分子物质,这样得到是含有多种多糖成分的多糖的混合物[10]。
2.2单一多糖的纯化
多糖纯化常用的分离方法有分级沉淀法、季铵盐沉淀法、离子交换层析法、凝胶柱层析法、盐析法等。苟琳[11]对仙人掌多糖的组分进行了初步分析,纸层析结果表明其总多糖由葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖等单糖组成。经DEAE-DextranGelA-25柱层析,可得一个中性组分和两个酸性组分。陶美华等[12]经热水提取、乙醇沉淀、DEAESepharosefastflow离子交换色谱和SephadexG系列凝胶滤过色谱纯化得到5种仙人掌多糖组分。5种多糖都已达到电泳纯,且是均一的。
3仙人掌多糖的生物活性
3.1增强免疫活性
季宇彬等[13]实验发现,仙人掌多糖可以通过改善荷瘤小鼠红细胞膜功能,增强小鼠的免疫功能,具有较强的免疫活性。此外,仙人掌多糖还可通过提高荷瘤小鼠红细胞CR1花环促进率,降低花环抑制率的途径改善机体的免疫状态,使红细胞免疫黏附肿瘤细胞的能力增强[14]。刘洁等[15]研究表明,仙人掌粗多糖能使正常小鼠胸腺及脾脏重量增加,提高网状内皮系统的吞噬能力,提示仙人掌粗多糖能增强机体对非特异性刺激的抵抗力。此后,张松莲等[16]实验观察了仙人掌多糖对免疫抑制小鼠巨噬细胞吞噬能力的影响。结果表明,它能明显地对抗环磷酰胺引起的小鼠巨噬细胞的吞噬能力降低,说明仙人掌多糖能促进小鼠非特异性免疫功能。
3.2抗肿瘤活性
汲晨锋等[17,18]研究食用仙人掌、药用仙人掌、仙人球多糖对S180、H22荷瘤小鼠的抗肿瘤作用,结果表明,3种仙人掌多糖都有一定的抑瘤作用。此后,进一步实验发现3种多糖对人肺腺癌细胞、宫颈癌细胞、白血病细胞生长有很好的抑制作用。
3.3降血糖活性
张淑君等[19]采用经脱水处理而成的仙人掌粉喂饲糖尿病模型大鼠,结果表明,对正常大鼠血糖无明显影响,但能显著降低四氧嘧啶诱发糖尿病大鼠的血糖,提示仙人掌具有降血糖作用,而且其降糖作用与给药剂量有关。此后,陶美华等[20]研究表明仙人掌多糖是仙人掌降血糖的有效成分,其能明显改善糖尿病小鼠多饮、多食、消瘦症状。其作用机制可能与提高糖尿病小鼠的免疫功能,调节胰岛素和其受体的结合,提高机体对胰岛素的敏感性有关[21]。
3.4抗氧化、抗衰老活性
杨贝等[22]研究表明,仙人掌多糖对H2O2和Fe2+体系产生的羟自由基有很好的清除能力;对超氧阴离子自由基亦有很强的清除作用;对连苯三酚自氧化速率有较为显著的抑制作用。这说明仙人掌多糖具有较强的抗氧化作用。黄先菊等[23]报道,仙人掌多糖能够减轻H2O2所致大鼠大脑皮质和海马脑片的氧化应激损伤,增强机体的抗氧化能力。
武毅等[24]研究表明,仙人掌茎粗多糖能明显降低老年大鼠血清丙二醛含量及脑和肝组织脂褐质含量,并明显提高老年大鼠血清超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性,表明其具有抗衰老作用,其机制可能与改善自由基代谢有关。
4结语
随着糖生物学的崛起,多糖愈来愈受到人们的关注。有科学家预言,今后数十年将是“多糖的时代”。在生命科学领域中,多糖类物质将成为继蛋白质和核酸之后的探索生命奥秘的第三个里程碑。在这种背景下,仙人掌多糖的作用越来越受到人们的关注。仙人掌粗多糖的分离纯化技术、生物功能、药理作用机制不断被阐明,为进一步综合开发利用打下了基础。今后应加强仙人掌多糖中各组分的分离纯化技术,研究多糖结构和药理作用的关系,确定多糖的活性部位,为新药和保健食品的开发奠定基础。
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