活性多糖

多糖最為突出而普遍的功能就是其對機體免疫功能的加強。多糖主要通過以下一條或幾條途徑而發揮促進免疫功能:

( 1) 提高巨噬細胞的吞噬能力, 誘導白細胞介素1( IL-1) 和腫瘤壞死因子( TNF) 的生成, 具有這種免疫促進功能的多糖有香菇多糖、黑柄炭角多糖、裂襉菌多糖、細菌脂多糖、牛膝多糖、商陸多糖、樹舌多糖、海藻多糖等;

( 2) 促進T細胞增殖, 誘導其分泌白細胞介素2( IL-2) ,具有這類免疫促進功能的多糖有中華獼猴桃多糖、豬苓多糖、人蔘多糖、刺五加多糖、枸杞子多糖、芸芝多糖肽、香菇多糖、靈芝多糖、銀耳多糖、商陸多糖I、黃芪多糖等;

( 3) 促進淋巴因子激活的殺傷細胞( LAK) 活性, 這類多糖有枸杞子多糖、黃芪多糖、刺五加多糖、鼠傷寒菌內毒素多糖等;

( 4) 提高B 細胞活性,增加多種抗體的分泌, 加強機體的體液免疫功能, 這類多糖有銀耳多糖、香菇多糖、褐藻多糖、苜蓿多糖等; ( 5) 通過不同途徑激活補體系統, 有些多糖是通過替代通路激活補體的, 有些則是通過經典途徑, 這類多糖有酵母多糖、裂襉菌多糖、當歸多糖、茯苓多糖、酸棗仁多糖、車前子多糖、細菌脂多糖、香菇多糖等。

腫瘤是一類嚴重威脅人類健康的疾病。現已證明, 許多食物或食物成分都具有抗腫瘤作用, 如豆類食物、十字花科蔬菜、胡蘿蔔素、番茄紅素、薑黃素、多糖等。自從50 年代發現酵母多糖具有抗腫瘤效應以來, 已分離出了許多具有抗腫瘤活性的多糖, 其研究成果令人振奮。就多糖的抗腫瘤作用而言, 可將抗腫瘤多糖分為2 大類 :一類是具有細胞毒性的多糖直接殺死了腫瘤細胞, 這類多糖有牛膝多糖、茯苓多糖、刺五加多糖、銀耳多糖、香菇多糖、芸芝多糖等;第二類抗腫瘤活性多糖是作為生物免疫反應調節劑通過增強機體的免疫功能而間接抑制或殺死腫瘤細胞的, 如能促進LAK、自然殺傷細胞( NK) 活性、誘導巨噬細胞產生腫瘤壞死因子的多糖, 具有抗腫瘤活性的多糖大多是通過這種途徑起作用的, 也就是常説的宿主介導抗腫瘤活性。

突變是腫瘤發生的前提, 所謂突變是指在一些遺傳因素或非遺傳因素的作用下, 使人體中調控細胞生長、增殖及分代的正常細胞基因發生突變、激活和過度表達, 從而使正常細胞發生癌變的過程。而某些食物或作物成分就可以減少或減弱這一過程的發生。人類膳食中就有大量的抗突變成分, 如大蒜中的有機硫化物、VE、VA、VC、類黃酮、多糖等。

發現具有抗突變活性的多糖有人蔘多糖、波葉大黃多糖、魔芋多糖、枸杞子多糖、紫芸多糖等。高血脂症是指血液中一種或多種物質成分異常增高的病症, 它能直接導致動脈粥樣硬化、冠狀動脈粥樣硬化等心臟病, 而後者的死亡率較高, 因此積極防治高脂血症具有十分重要的意義。現已發現的具有降血脂活性的多糖有海帶多糖、褐藻多糖、甘蔗多糖、硫痠軟骨素、靈芝多糖、茶葉多糖、紫菜多糖、魔芋多糖等 。

近年來, 硫酸化多糖作為抗生素, 可以治療艾滋病引起了人們的廣泛重視。早在1965 年, 研究者陸續發現某些天然多糖硫酸酯如卡拉膠、肝素有抑制皰疹病毒複製的作用。 許多經硫酸酯化的多糖, 如香菇多糖、地衣多糖、右旋糖杆、裂褶菌多糖、木聚糖、箬葉多糖的硫酸酯有明顯的抑制HIV-1( human immune effciency virus type I) 活性, 其作用機理是干擾HIV- 1 對宿主細胞的粘附作用, 抑制逆轉錄酶的活性等。抗病毒硫酸酯化多糖的硫酸根取代度在115~210 為最佳, 如果將這些多糖的硫酸根除去,則上述活性隨之消失。 ^[1] 

胃腸道疾病發病率高，主要包括炎症性胃腸道疾病、消化性潰瘍、腸易激綜合徵、胃癌、大腸癌等，其病程較長、治療較難、反覆發作等。研究表明多糖具備調節腸道菌羣、修復胃腸道黏膜免疫系統及增強胃腸道功能等多種胃腸保護功能。例如研究表明猴頭菇多糖能夠修復腸道黏膜免疫系統，促進腸道菌羣生長的作用 ^[2-4]  。茯苓多糖能夠恢復免疫低下小鼠各淋巴組織中T、B細胞亞羣的失衡 ^[5]  。黨蔘多糖通過提高相關消化酶活力及改善小腸動力障礙發揮腸胃功能調節作用 ^[6]  。

多糖的提取是指利用一定的原理和方法將天然產物中的活性多糖溶出或釋放至細胞外。國內外提取多糖的方法主要有溶劑提取法、酸、鹼提取法、酶解法、超聲波提取法、微波提取法和超臨界流體萃取法。

溶劑提取法主要是利用提取溶劑的擴散和滲透作用，將天然產物中活性成分溶出。一般來説，溶劑極性越大，對組織細胞的穿透力越強，提取效果就越理想。

該法無需複雜的儀器設備， 工藝成本相對較低，應用廣泛，但需要多次提取以保證提取率，耗時較多。此外，若使用水為提取溶劑，由於水的溶解範圍廣，在提取活性多糖的同時也浸提出大量的非多糖組分，這也增加了去除多糖中雜質的難度。

鹼液提取法是利用植物細胞在鹼液中會吸水溶脹以致破裂，使細胞中的活性物質釋放出來的原理提高提取率。常用的鹼液有NaOH、KOH、Na2CO3。但對於在鹼性較強時會水解多糖，在實際操作中需要加入硼氫化鈉或硼氫化鉀來防止其降解。

鹼提取法適合於提取酸性多糖或分子量較大的多糖，比溶劑提取法相對省時。但使用鹼液提取法時，鹼液的濃度必須要控制在適當範圍內，如果濃度過高，會使糖苷鍵斷裂且多餘的鹼液與還原糖發生反應，將還原糖分解，使溶液顏色加深，加大後續的脱色工作量。

酸液提取法的原理與鹼提取法基本相同，該法適用於半乳糖醛酸含量豐富的多糖的提取。使用酸提取法時同樣要嚴格控制其溶液酸度，否則會破壞多糖的結構。

酶解法是根據細胞壁的構成，利用酶反應所具有的高度專一性等特點，選擇相應的酶將細胞壁的組成成分水解或降解，破壞細胞壁結構，將細胞內有效成分提取出來的方法。常用酶包括纖維素酶、果膠酶、蛋白酶等。酶解法關鍵在於使酶活性達到並保持最佳狀態，這就需要考察酶用量、底物濃度、pH、温度及作用時間等因素的影響。

酶解法反應條件温和，提取速度快，提取率高，可重複性好，操作簡便。不足的是，酶解法存在酶殘留及酶降解產物的去除問題。

超聲波提取法是利用超聲波高頻振盪的空化作用、機械作用和熱力學作用等破壞提取物的細胞結構，使提取液滲入細胞內部，加速多糖溶解，從而提高多糖提取率。超聲波的處理温度低， 與傳統的水提法比較，提取時間短且提取率較高，然而，在使用超聲波提取法時應注意控制時間，超時間的振盪可能會導致大分子多糖斷裂而影響其生物活性。

微波是頻率介於300 MHz～300 GHz 的電磁波，其強大的穿透力可透過細胞壁到達細胞內部，使細胞內部產生高温高壓，當壓力超過細胞的承受壓力時，細胞膜和細胞壁就會被破壞而產生微孔或裂紋，細胞內的有效成分隨之進入周圍的溶劑中。微波提取法具有加熱均勻、提取快速等優點，可大大縮短提取時間，提取效率高，但該法不適用於熱不穩定化合物。

超臨界萃取是以超臨界流體為溶劑，從提取物中萃取有效成分的技術。超臨界流體既有液體的高溶解性，又有氣體的高擴散性，容易穿進提取物基質中，由於CO2的超臨界條件（温度304．6 ℃，壓力7．38 MPa）容易達到，常被作為超臨界萃取的溶劑。CO2超臨界流體法溶解性好，分析效率高，提取結束後CO2可減壓回收，不存在殘留問題，該法在天然多糖的提取應用中前景較大。缺點是設備複雜，運行成本高，提取範圍有限。 ^[7] 

天然多糖提取之後，常會混合蛋白質、小分子物質及色素等雜質。要得到單一組分，一般要先去除非多糖組分，再進一步對多糖組分進行分離純化。 ^[8] 

由於多糖難溶於有機溶劑，因此，常用乙醇或丙酮進行反覆沉澱洗滌， 除去一部分醇溶性雜質，然後用Sevag 法/三氟三氯乙烷法/三氯醋酸法去除遊離蛋白質，其中Sevag 法最為常用。Sevag 試劑不影響多糖的結構，可避免多糖的降解，該法温和，缺點是需要多次反覆才能把蛋白質除盡。小分子雜質的去除可以用透析法，該法操作簡單，技術成熟，但是週期較長， 常温下操作有可能導致多糖黴變。 ^[9]  色素的去除則根據其不同性質採取不同的除色素方法，常見的有離子交換法、氧化法、金屬絡合物法、吸附法（纖維素、藻土、高嶺土、活性炭）等。

雜質去除後還需要進一步分離純化，從粗多糖中得到均一的高純度活性多糖組分。分離純化多糖的方法很多，主要有沉澱法、金屬絡合物法、高效液相色譜法、柱層析法、超濾法和電泳法等。其中比較常用的是柱層析法和高效液相色譜法。

柱層析法是以固體吸附劑為固定相，以溶劑或緩衝液為流動相構成柱的一種層析方法。其原理是利用吸附劑對混合樣品中各組分的吸附力不同而使各組分分離，當採用溶劑洗脱時，發生一系列吸附→解吸→再吸附→再解吸的過程，吸附力較強的組分後出柱，吸附力較弱的組分先出柱，根據出柱順序的不同而達到分離。常用的多糖柱層析純化法有凝膠柱層析法和纖維素陰離子交換柱層析法。

凝膠柱層析又稱分子篩過濾或排阻層析，利用凝膠的分子篩作用，根據多糖分子大小的不同進行分離，常用葡聚糖凝膠（Sephadex）、聚丙烯酰胺凝膠（Sephacryl）、瓊脂糖凝膠（Sepharose）為固定相，去離子水或稀鹽溶液為洗脱液。不同的凝膠都有其相對應的相對分子質量範圍，試驗前應根據目標多糖的相對分子質量大小選擇合適的凝膠。一般情況下，大分子的先出柱，小分子的後出柱。值得注意的是，凝膠柱層析法不適合於黏多糖的分離。

纖維素柱層析法一般用DEAE 樹脂作交換劑，適合分離各種酸性多糖、中性多糖和黏多糖，其吸附力隨着活性多糖分子中酸性基團的增加而增加。 ^[10]  洗脱劑為不同濃度的鹼液、鹽溶液或硼砂等。