植物及食用菌多糖的提取、分离纯化及结构分析

白海娜

（吉林化工学院生物与食品工程学院，吉林吉林 132022）

多糖又称聚糖，是由分子质量从中等到高分子的聚合物，不同聚糖中单糖的同一性、链的长度、连接单糖的键类型以及链的分支程度等方面不同。植物及食用菌多糖的结构特征以及生物活性等研究已成为食品和制药的热门研究。与蛋白质的研究相比，多糖各方面研究还比较落后。本文主要对植物及食用菌多糖的提取、分离纯化及结构分析进行阐述。

1 多糖的提取

1.1 酶解提取

该方法是由于酶具有专一性的特征，所以根据酶解反应将植物细胞壁分解成小分子物质，该小分子物质容易溶于提取溶剂，使植物细胞壁被破坏，从而使植物细胞中的有效成分溶出。此方法的优点是不仅能使植物细胞壁中的有效成分发生降解，使其更容易被提取出来，从而达到使提取率提高或溶剂用量减少的目的；而且还可以对植物药中的部分杂质进行选择性降解，使多糖的提取分离更加容易，同时除了所需的有效成分之外其他的成分还可以收集利用[1]。尽管该方法在多糖的提取率方面得到了提高，但是在操作过程中温度和pH的变化会严重影响所用酶的活性，且提取的成本相对较高。

1.2 微波提取

微波提取多糖的方法又被称为微波萃取技术，该方法是通过微波辐射，使高频电磁波快速穿透被萃取的物质。因为植物细胞在微波辐射能的作用下吸收了微波能，使植物细胞的内部温度升高，从而导致了组织内部的压力变大，细胞发生破裂，需要被提取的成分在能量的作用下从内部溶出。该方法在提取多糖时的优势是操作简单、溶剂的使用量消耗少、在操作过程中不会造成污染、多糖提取率高等。

1.3 热回流提取法

该方法是在多糖提取方法中最为传统、也是一种操作简单的方法，此方法是根据相似相溶的原理来提取多糖，提取溶剂一般是选择用热水、酸、碱；但是该方法由于在提取过程中温度高、时间长、能量消耗高，容易引起多糖结构以及生物活性发生变化，因此若利用此方法提取多糖，会限制天然多糖产业在市场上的发展。

1.4 超声辅助提取

该方法的提取原理是由超声波的高频振动引起多糖样品内部分子的高速运动，导致植物细胞壁发生破裂，从而使植物细胞内的有效物质溶解、释放，达到与提取溶剂的充分接触的目的。该方法的优点是能使有效成分的提取率得到提高；使多糖原料的利用率得到了提高；提取所消耗的时间短、能量消耗低[2]。但是经过超声处理，多糖高级结构受到破坏，降低了多糖分子的分子量，从而造成了多糖的物理属性（黏度、溶解度等）发生改变，严重影响多糖的生物活性。

2 多糖的分离纯化

2.1 多糖除蛋白

2.1.1 三氯乙酸法

该方法的原理是使样品中的蛋白质沉淀，然后通过过滤除去即可。操作的具体方法是在相同体积的多糖提取液中加入一定量的三氯乙酸法，混匀后，离心除去沉淀的蛋白，收集上清液。该方法的反应条件较温和，在除去蛋白质的过程中能使多糖的生物活性不发生改变，但是蛋白质的去除率和其他方法相比不高。

2.1.2 Sevage法

将正丁醇和氯仿按一定比例混合，并加入到多糖提取物中以去除蛋白质，并按一定比例将样品溶液和Sevage试剂反复摇匀并离心。该方法的反应条件也较温和，去除蛋白质后，多糖的结构没有变化，但需要重复几次才能达到去除蛋白质的效果[3]。

2.2 多糖脱色

2.2.1 过氧化氢脱色法

过氧化氢电解可得到具有强氧化性的过氧根，而多糖与过氧化氢接触时，多糖中的色素会被其所氧化，从而达到多糖脱色的目的。与其他脱色方法相比较，利用过氧化氢脱色法进行多糖脱色处理时，多糖的脱色率和保留率效果好。

2.2.2 离子交换法

由于色素能够与阴离子发生交换反应，从而达到使多糖脱色的目的。该方法的优点是多糖的脱色率高；缺点是被污染的树脂无法再次利用，成本较高[4]。

2.3 分级沉淀法

该方法的原理是在多糖溶液中加入极性比水小的有机溶剂，使待纯化的多糖沉淀；使用分级沉淀法对多糖进行分级沉淀时，需要把有机溶剂配制成不同溶度的溶液，才可以分离得到多个组分。

2.4 凝胶柱层析法

该方法通常又被叫做凝胶排阻层析法，其使用的介质结构呈现为多孔网络状结构，具有根据分子大小筛选分子的作用；多糖的各组分由于分子质量的大小和形状的差别，在凝胶层析柱中小分子的移动速度慢而大分子移动速度快，根据流动速度的快慢从而达到多糖不同组分的分离，使多糖得到纯化。

3 多糖的结构分析

3.1 多糖的纯度及分子量测定

多糖纯度分析的方法有超离心法、高压电泳法、凝胶柱层析、旋光测定法和高压液相法等。多糖分子量的测定方法有高效液相色谱法、粘度法、渗透压法、蒸汽压法；由于多糖的相对分子质量只代表相似链长的平均分布，多糖的微观不均一性，采用不同的方法测定同一多糖样品的相对分子质量，其结果往往存在一定的差异。

3.2 多糖的化学分析法

3.2.1 甲基化反应

该化学反应是多糖中的羟基发生甲基化反应，从而达到让多糖中的羟基全都变成甲醚，多糖中的糖苷键发生水解反应，获得了被部分甲基化的单糖，在此过程中，一般将完全甲基化组成多糖的单糖称为末端的糖，多糖中的游离羟基的位置可以被用来判断每一个单糖的连接位点；经过甲基化的多糖使用气质联用色谱分析仪器进一步分析，即可推断出多糖中每一种单糖的数目以及连接方式[5]。

3.2.2 Smith降解法

该方法具有专一性，只能氧化一种或一类糖苷键，Smith降解法所用的试剂可以将经过高碘酸试剂所氧化的产物还原，该方法在稀酸溶液中专一地使多糖醇发生降解，一些没有被高碘酸试剂氧化的糖残基依旧以糖苷键的方式连接在糖链上。具体操作是利用硼氢化合物与被氧化的产物反应生成性质不活泼的多羟基化合物，然后在稀酸性条件下处理后，使用高效液相色谱法或气相色谱法判断经水解后生成的物质，根据降解产物的性质能够推出多糖中每一种单糖的连接方式和分支度等结构[6]。

3.2.3 高碘酸氧化

高碘酸试剂具有很强的氧化性，且能够选择性地氧化多糖分子中的连二羟基或者连三羟基的碳碳单键，并使其发生断裂，氧化断裂生成多糖醛或者酸；由于该反应是定量反应，所以可以从高碘酸的消耗用量推出糖苷键的位置信息。高碘酸氧化方法通常与Smith降解法一起使用，可以准确地推断出多糖中的糖苷键构造、聚合度以及分枝数等。

4 结语

目前，多糖的提取效率低，测定多糖结构的方法没有达到微量化和标准化，多糖化学结构尚不清楚。因此，需要改善多糖的提取、分离纯化工艺，找出有效的多糖结构测定方法，为多糖进行分子修饰、构效关系的研究提供可靠的理论依据。