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真菌多糖研究及展望
高超
(漳州师范学院生物系食品科学与工程08级一班 081304255)
摘要:真菌多糖具有抗病毒、抗凝血、降血脂、抗肿瘤、免疫调节、延缓衰老等多种生物活性 ,已被开发成多种药物和功能性食品添加剂。该文综述了真菌多糖的种类和生理功能,并对真菌多糖的应用与开发前景作了概述。
关键词 :真菌多糖 ;生理功能 ;应用 ;展望
Fungi sugar studies and prospects
Gaochao
( 08 Food science and project in Biology Department,ZhangZhou Normal University
081304255 )
Abstract:Fungi sugar has virussafe, anti- Ning blood, cholesterol-lowering, anti- tumor, immunity conditioning, defer various living creatures of decrepitude etc.s activity, have already been developed into food additives of various medicine and function.The text's round up the type and physiology function of fungi much sugar, and made an outline to application and tapping foreground of fungi sugar.
Key words: Fungi sugar;Physiology function;Is applied;Prospect
食 ( 药) 用真菌多糖是目前最具发展前途的医疗保健资源之一 。2 0世纪 6 0年代 以来,随着生物、物理和化学科学的发展,人们对多糖的研究逐 步活跃起 来。1 9 7 0年 日本千原羽 田从香菇中分离出一种抗肿瘤的多糖后,科学界掀起了食( 药) 用真菌多糖研究的热潮。近年来,国内外已从高等担子菌中筛选到 2 0 0余种有生物活性 的多糖物质,我国发现有重要价值 的食( 药) 用真菌多糖近 3 0种,并且在多 糖 的提取纯化、分离 鉴定及生物活性等方面进行了深入研究,对生命科学、医药科学的研究和发展具有重要意义。
1.真菌多糖的概述
真菌多糖是一类天然高分子化合物,它广泛存在于真菌的细胞壁中,是由醛基和酮基通过糖苷键连接起来的高分子聚合物。有螺旋状的三维立体结构,其构型近似于DNA,是一种β型的多糖。也是控制细胞分裂分化,调节细胞生长衰老的一类活性多糖。因其进入体内后不会被消化、分解、吸收,能够和细胞膜上的受体结合,从而能发生药理活性。因此,是一类具有广泛药理活性的功效十分显著的活性物质。
2.真菌多糖的来源
真菌多糖主要分布于真菌的菌丝、子实体及其发酵液中。在不同的部位含量有所不同,在真菌的菌丝体的细胞壁和细胞质中存在较多,其他地方较少。故真菌多糖主要是在菌丝体细胞壁和细胞质中提取。
3.真菌多糖的种类
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3.1 香菇多糖
香菇多糖是用热水从香菇子实体中提取的胞外多糖,具有强烈的抗癌活性,
它是作为调节机体免疫反应的T细胞促进剂及通过刺激抗体的产生提高机体 的免疫功能,从而达到抵抗肿瘤的作用的。K o h等证实真菌多糖如香菇多糖的结构决定了香菇多糖是否具有活性。关于香菇多糖成分和结构的报道甚多,但明 确和免疫活性有关的只有 p一 1 , 3葡聚糖物质。香菇多糖具有降血脂、免疫调节、抗肿瘤、抗血小板聚集、护肝解毒、抗突变和抗艾滋病的作用。临床上已应用香菇多糖治疗慢性病毒性肝炎和作为原发性肝癌等恶性肿瘤的辅助治疗药物,可以缓解症状,提高病人低下的免疫功能,纠正微量元素的代谢失调等。
3.2 黑木耳多糖
黑木耳多糖是从黑木耳子实体中提取分离的一 种酸性黏多糖,单糖组成为
L - 岩藻糖、L - 阿拉伯糖、D- 木糖、D一 甘露糖、D- 葡萄糖和葡萄糖醛酸。总糖含量为 8 1 .5 %,葡萄糖醛酸含量为19.9 %。黑木耳多糖具有促进机体免疫功能的作用,对细胞组织的损伤有保护作用,具有降血糖、降血脂、抑制血小板聚集、抗血栓形成、提高机体免疫功能、抗衰老、抗溃疡和抗放射作用。
3.3 猴头菌多糖
由猴头菇子实体中提取的猴头菇多糖 ,具有抗肿瘤、增强机体免疫力、抗
溃疡、护肝解毒、降血糖活性。猴头菌多糖二、三级结构比一级结构更具免疫活性 ,Hi t o s h i 等采用X衍射和黏度分析发现,猴头多糖的三维螺旋结构一旦被破坏,免疫活性随之消失,这证明猴头多糖的活性与其三维结构有密切关系。
3.4 银耳多糖
从银耳中分离的含蛋白多糖,Mi z u n o等证实其单糖组成为甘露糖葡萄糖
醛酸、木糖及少量岩藻糖和葡萄糖,银耳多糖蝴 量为7 5. 7 %,含葡萄糖醛酸 1 4 .7 %。银耳多糖能诱生干扰素,具有增强机体免疫力、抗放射线、升高白血球、降血脂、降血糖、抗衰老、抗肝炎、抗突变、抗感染、抗红细胞凝集和抗溃疡等活性,能提高人体抗缺氧的能力,还影响血清蛋白和淋巴细胞核酸的生物合成。从银耳基粉中提取的多糖能明显促进肝脏的蛋白质及核酸合成以及促进骨髓造血功能。
3.5 灵芝多糖
从灵芝中分离的杂多糖,由于分离方法的差异,所得多糖的化学结构与药理
作用均有不同。灵芝含氮糖( GP S N) 含赖氨酸等13种氨基酸,单糖组成为木糖、葡萄糖、半乳糖及半乳糖醛酸。从灵芝子实体中分离的灵芝粗多糖D,具有免疫促进作用,提高机体对恶劣环境的抵抗力,提高机体的缺氧耐受性 ,有助于组织获得较多的氧,还有镇静、强心等作用。罗少洪和杨红证明灵芝多糖有刺激胰岛素分泌的作用 ,有降血糖功效,还有降血脂、抗炎及改善学习记忆功能等 作用。灵芝多糖使机体代谢产生的氧自由基减少积累量,从而抑制了脂质过氧化功能,起到了抗衰老作用。
3.6 灵芝多糖
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由冬虫夏草菌在液体培养条件下产生的胞外多糖,主要含有葡萄糖、甘露糖、
半乳糖和阿拉伯糖。日本学者宫琦的研究表明,虫草多糖能提高机体的免疫功能,对T淋巴细胞、B淋巴细胞具有促进增强作用,进细胞免疫而抑制体液免疫,是一种新型免疫促进剂虫草多糖能选择性地增加腺脏营养与血流量,能使腺脏核酸和蛋白质的更新速度加快 ,腺脏中的浆细胞增多,并有一定的抗放射作用。
3.7 金针多糖
1 9 7 3年,Yu k o对水溶性金针菇多糖进行分级与提纯,得到4种纯组分 E
A3 、E A 5 、E A 6和 E A7 。E A 3含有9 2 .5 %的葡聚糖,是一种较纯净的 p
一 1 , 3 一 键连接的葡聚糖,化学结构与香菇多糖相似;其他3种组分除含有葡聚糖外还含有少量的半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖和木糖。E A 3 、E A 5 、E A 7对肿瘤有抑制作用; E A 6是一种糖蛋白,蛋白质含量占3 0 %,对肿瘤抑制率较
低。试验表明,E A3能增强T淋巴细胞功能,激活 T淋巴细胞和吞噬细胞,促进抗体产生并诱导干扰素产生; E A 6 能提高 I g M 的产生,增强T淋巴细胞的活性并激活淋巴细胞的转化,但不能促进淋巴细胞产生。
3.8 云芝多糖
云芝不但能在菌体内积累多糖,还向培养液里分泌胞外多糖。胞内多糖是葡
聚糖,能抑制肿瘤生长;胞外多糖是由多种单糖组成的杂多糖 ,具有免疫活性。从云芝子实体中提取的云芝多糖含有 2 0 %- 3 0 %的蛋白质。据报道 ,云芝多糖对正常动物无免疫促进作用,但能恢复和增强荷肿瘤机体的免疫机能,它能有效地阻止因移植肿瘤而导致的抗体产生能力下降和皮肤迟发超敏反应的减弱,使因荷肿瘤或使用抗癌药物而降低的T淋巴细胞与B淋巴细胞的免疫功能得以恢 复,还能激活吞噬细胞的吞噬功能。云芝多糖作为抗肿瘤药物可改善患者的自觉症状,对于预防、治疗食道癌、肺癌、子宫癌以及乳腺癌有一定的作用;对治 疗白血病也有疗效,可明显增强机体的细胞免疫功能和对放、化疗的耐受性,并减少感染与出血。
3.9 猪苓菌多糖
从猪苓菌核中提取 出的水溶性猪苓多糖,主链是由p— l , 3 一 糖苷键
连接的葡聚糖,在主链上每 3—4个残基间出现 1 个与 D一 1 , 6 一 糖苷键连接的D— D一 吡喃葡萄糖基作为侧链的结构。这种多聚糖具有抗肿瘤活性,是一种非 T细胞的促有丝分裂素,能促进小鼠脾脏细胞的增殖 ,具有保护肝脏细胞、增强机体免疫力、抗炎抗病毒、抗诱变、抗化疗毒性、抗放射和抗衰老的功能,临床上用猪苓多糖作为原发性肺癌、肝癌、子宫颈癌、鼻咽癌、食道癌和白血病等放化疗的辅助治疗,可提高患者的抗病能力。
3.10 茯苓多糖
茯苓多糖是茯苓菌核的基本成分,易溶于碱液,不溶于水,它是一种线性 D
一 1 , 3 一 糖苷键连接的葡聚糖,支链由9 ~l 0个葡萄糖残基通过 D- 1 , 6 一 糖苷键连接。该多糖无抗癌作用,经高碘酸氧化、硼氢化钠还原和酸部分水解所得到的不含 D- 1 , 6 - 糖苷键的新多糖被命名为茯苓异多糖,它能溶于水,具有很强的抗肿瘤活性。茯苓多糖可通过替代途径激活补体而提高免疫力。
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3.11 灰树花多糖
灰树花是一种珍稀的食药两用真菌,灰树花多糖是以 p一 1 , 6 - 糖苷键为
主链,以 D- l , 3 . 键和 D. 1 , 4 - 键为支链的葡聚糖。灰树花多糖包括D、MD、g r i f o l a nX、MT - 2 和l , E 1 . F D等生理活性组分。灰树花多糖可以激活细胞免疫功能 ,提高机体非特异性和特异性免疫,防止正常细胞癌变,抑制肿瘤生长和转移。灰树花多糖具有抑制 HI V以及改善艾滋病相应症状的能力,还可以有效改善晚期艾滋病患者的并发恶性皮肤癌卡波奇肉瘤。灰树花多糖的x组分可激活被抑制的T细胞活性,减轻肝炎症状。
4 真菌多糖的生物活性
4.1抗肿瘤作用
真菌多糖对癌细胞并没有直接杀伤能力,其有效作用就在于能增强网状内皮系统吞噬癌细胞的功能, 激活来自胸腺淋巴的T细胞和来自骨髓淋巴的 B细胞 , 促进抗体的形成。如猪芩多糖对 P H A活化的淋巴细胞具有明显的促增殖作用,抑制S 一 1 8 0肉瘤细胞的增殖嘲 。 茯苓多糖在碱性条件下与氯乙酸反应生 成一种水溶性多糖 ,羧 甲基茯 苓多糖 ( C a r b o x y me t h y l — p a c h y — ma r a n , C MP ) ,C MP对小鼠肿瘤 U一 1 4、昆明种小鼠S一180肉瘤等 有抑制作用 。曾报道从金针菇中提取几种不同结构和单糖组分的金针菇多糖, 发现它们对小鼠肉瘤 S 一 1 8 0具有明显的抑制作用 ,并认为是通过恢复和提高免疫力方法来达到抑制肿瘤的目的。
4.2 降血糖作用
香菇多糖有显著的降血糖、改善糖耐量、增加体内肝糖原的作用, 其作用是通过调节糖代谢、促进肝糖原合成、减少肝糖原分解引起的,对糖尿病大鼠的心肌、 膈肌和脑组织具有保护作用” 0 1 { ” 1 。王慧铭等将Wi s t e r 大鼠腹腔注射四氧嘧啶建立糖尿病动物模型, 并将其随机分组灌胃。2 1天后观察到香菇多糖有明显的降血糖作用( P < O. 0 5 ) 。灵芝 多糖也有明显的降血糖作用, 罗少洪” 对此做了研究, 发现灵芝多糖在灌胃剂量达100mg / k g以上时, 可明显降低高血糖小鼠血糖水平, 无剂量效应关系; 对链脉霉素诱发的高血糖小鼠, 在 2 0 0 mg / k g剂量时, 可降低正常小鼠的血糖, 有明显的刺激胰岛素分泌的作用, 并可明显增强高血糖小鼠对葡萄糖 的耐受力, 这与张玲芝等” 的研究结论基本一致: 灵芝多糖的主要降糖机制可能是通过灵芝多糖对胰岛细胞的不同程度的修复而促进胰岛素分泌, 进而降低血糖的。
4.3 调节机体的免疫功能
真菌多糖可增强机体 内单核巨噬细胞、N K细胞、 TB淋巴细胞等的免疫功能,促进细胞因子的产生,从而提高机体的细胞免疫及体液免疫水平” 日 。陈慎宝证明从槐耳菌提取的槐耳多糖在巨噬细胞吞噬活性试验中表现出巨噬细胞吞噬功能比空白对照有显著提高,并且能促进 T细胞和 B细胞的生成 ,提高机体细胞免疫和体液免疫功能。
4.4 抗病毒作用
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多种真菌多糖都具有抗病毒作用。灰树花多糖具有显著的抗 H I V病毒、 抗肿瘤、抗肝炎、以及改善免疫系统功能等功效香菇多糖对泡状口角炎病毒感染引起的小鼠脑炎有显著治疗和预防作用:香菇多糖对防阿伯尔氏病毒和十二型腺病毒感染也有效。
4.5 其他作用
如灵芝多糖可促进核酸和蛋白质的生物合成;木耳多糖有抗衰老的活性; 云
芝多糖、 猪苓多糖可减轻辐射对大鼠免疫功能的抑制作用; 冬虫夏草多糖在治疗慢性乙型肝炎、丙型肝炎方面取得较好疗效等等。
5 真菌多糖的提取工艺
食( 药) 用真菌多糖是从各类食( 药) 用真菌中提取而成的具有显著生理活性 的一类物质,根据功能不同可分为结构多糖和活性多糖,活性多糖又有纯多糖和杂多糖之分。食( 药) 用真菌多糖存在于食( 药) 用真菌的菌丝体和子实体中,食(药)用真菌菌丝在液体发酵时,有的将多糖分泌到胞外,形成胞外多糖;有的只留在胞 内, 形成胞 内多糖 。若直接食用不易达到保健治疗作用,只有将其有效成分提取、浓缩和纯化,才能提高功效 。
5.1多糖的提取
目前, 食( 药) 用真菌多糖可从食 ( 药) 用真菌子实体和采用深层培养发
酵液 的菌丝体 中获得 , 但 以从子实体中提取为主。水可溶性的多糖可采用热水浸提。水不溶性多糖一般用酸或碱提取,常用三氯乙酸、稀盐酸、草酸铵、 氢氧化钠等。提取食 ( 药) 用真菌多糖一般用水提醇沉法, 不同浓度 的乙醇得到氨基酸总含量不同的沉淀物,有时不同浓度的乙醇可沉淀出不同组分的多糖 。沉淀相经 乙醇、丙酮、乙醚洗涤,或经流水透析再冷冻干燥便可得到多糖粗制品, 一般需研究多糖抑瘤活性时以流水透析再冷冻干燥为好 。多糖制品若需除去蛋 白质 , 可用 S e v a g法。此外, 还有酸提、碱提、双酶浸提、 复合酶浸提法等。多糖总量采用苯酚硫酸法测定。影响食(药)用真菌多糖得率的因素很多,如不同提取 时间、 浸提 比、 提取次数、温度、pH值、溶剂体积和搅拌等。同一原料用不同方法提取所得的多糖结构有差别,不同组织部位得到的多糖结构也不一样 。
5.2多糖的纯化
食( 药) 用真菌多糖的纯化是将多糖混合物分离为单一的多糖,多糖粗制
品依次经 D E AE纤维 素柱层析、凝胶过滤、吸附层析便可分离出各种组分的纯多糖。多糖纯度标准不能 用通常化合物纯 度标准来测量,因为多糖纯品实质上是一定分 子量范围内的均一组成。因此,测得的分子量一般为平均分子量 。目前实验室常用的方法为聚丙烯酰胺凝胶电泳、凝胶过滤、紫外光谱分析和高压液相色谱法。纯多糖的组分主要有葡聚糖、甘露聚糖、杂多糖、糖蛋白和多糖肽等,常用的组分分析方法有气相色谱法和红外光谱分析。
6真菌多糖研究趋势与展望
食用菌是我国的一大产业, 如何充分利用其资源,提高食用菌的附加值,是目前研究的重要课题。现己将不少食用菌多糖作为抗肿瘤药物用于临床疗效明显。因此对食用菌多糖进行深入研究具有十分重要的意义和开发应用价值。然而, 目前食用菌多糖的研究
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还存在许多尚未解决的问题。比如多糖的构效关系: 多糖是具有空间结构的复杂大分子, 应该与蛋白质、 酶一样存在特定“ 活性中心( 片段) ” 的片段。研究多糖的活性片段及活性片段与多糖活性之间的关系, 不仅有利于研究复杂的多糖结构,且对揭示多糖结构与功能的关系具有重要的意义,对阐明多糖在机体内的吸收分布、代谢途径等动态变化以及作用机制都有重要的价值。另外,在产品研发上,提取纯化及鉴定技术未得到提高,多糖物质难以得到均一组分,产品的科技含量不高;在应用及产业化进程上,一方面由于对多糖的作用机制还没有科学准确的解释,致使许多食药用真菌多糖制品的应用仅仅停留在试用阶段,加上工 厂化条件不完备, 产业化进程任重道远。
所以,在多糖本身的研究及其应用方面还有大量的工作亟需广大科研工作者来完成。
参考文献
[ 1 ] 黄 群,孙术国,曹颖.真菌多糖及其生理功能.吉首大学食品科学研究所
[ 2 ] 吕长武,付永前,陈恒雷,吕杰,曾宪贤.食(药)用真菌多糖研究进展. 新疆大学离子束生物工程中心
[ 3 ] 刘 博, 徐德昌.真菌多糖研究进展.哈尔滨工业大学食品科学与工程学院