板栗多糖研究进展

李红燕 王应杏 李晓幸等

摘要板栗为药食两用的果中珍品，多糖是板栗的主要活性成分之一，在此综述了国内外有关板栗多糖的提取、分离纯化、含量测定、化学结构和生物活性等方面的研究进展，为推进板栗向功能产品和医药用品等多领域延伸、充分利用我国板栗资源优势提供理论依据。

关键词板栗；多糖；提取；分离纯化；化学结构；生物活性

中图分类号S509.9文献标识码A文章编号0517-6611（2015）31-082-03

Research Advances in Polysaccharides of Castanea mollissima Blume

LI Hongyan， WANG Yingxing， LI Xiaoxing et al

（Key Laboratory of Medicinal Chemistry and Molecular Diagnosis， College of Chemistry and Environment Science， Hebei University， Baoding， Hebei 071002）

AbstractCastanea mollissima Blume fruits can be used as medicine and food. Polysaccharide is one of the main active components of Castanea mollissima Blume fruits. In this paper， the recent progresses of polysaccharide from Castanea mollissima Blume were summarized on extraction， purification， content， structure and biological activities. This paper will benefit for the further study of Castanea mollissima Blume polysaccharides in functional products and medicinal supplies， and provide the theoretical basis for the full use of Chinese chestnut resources.

Key wordsCastanea mollissima Blume； Polysaccharide；Extraction； Separation and purification； Chemical structure； Biological activity

板栗为壳斗科（Fagacaea）栗属（Castanea）植物Castaneamollissima Blume的果实，素有“干果之王”的美誉。板栗性温，味甘，有益气补脾、厚肠胃、补腎强筋、活血止血、清热解毒、止泻治咳等功效。临床上，板栗还可用于治疗反胃、泄泻、腰腿软弱、吐血、便血、金疮等症[1]。板栗对肾虚有良好的疗效，故又名“肾之果”。我国板栗品种资源丰富，地域分布辽阔。我国板栗产量约占世界总产量的3/4，为世界之最[2]。据文献报道，板栗种仁中含有丰富的淀粉、多糖、蛋白质、维生素、微量元素等，营养价值高[3]。近年来，国内外学者已经从板栗中分离得到具有多种生物活性的多糖类物质，如抗氧化、抗凝血、抗肿瘤、抗疲劳和升高白细胞等。笔者在此对近年来国内外有关板栗多糖的提取、分离纯化、含量测定、化学结构和生物活性等方面的研究进展进行综述。

1板栗多糖的提取方法

1.1水提取法

水提取法是传统的提取多糖的方法，可分为冷水提和热水提2种。冷水提取法主要得到的是存在于细胞壁外一些较易溶解的多糖类物质，而热水穿透能力强，可透过细胞壁将细胞内的多糖提取出来。杨利剑[4]采用热水法提取湖北罗田板栗多糖，其得率为13.2%。李润丰等[5]研究发现热水浸提法提取河北迁西板栗的最佳条件为温度60 ℃、料液比1∶20、提取1.5 h的多糖得率为9.85%。戴成国[6]采用热水浸提法提取陕西镇安板栗中的多糖，通过正交试验法得到最佳提取条件为料液比1∶30、温度85 ℃、提取3 h、重复提取2次的得率为12.64%。水提取法提取时间较长，对多糖的化学结构和生物活性有可能产生影响。目前，一般采用水提法和其他辅助方法相结合，以缩短提取时间且提高多糖的提取率。

1.2超声波提取法

超声波提取法是利用超声波辐射产生的空化效应、热效应和机械作用，形成高压、高温的环境，加速胞内有效物质的释放、扩散和溶解，提高提取率[7]。刘齐等[8]分别采用超声波提取法、水提取法和碱提取法提取湖北罗田板栗壳中的多糖，发现超声波提取率较高，为5.99%。李润丰等[5]采用超声波辅助提取法提取板栗多糖的得率为10.67%，高于热水浸提法的得率（9.85%）。杨芳等[9]采用超声波辅助提取板栗中多糖，得率为13.94%，提取时间对板栗多糖的提取得率影响最大。戴成国[6]通过超声波辅助法提取陕西镇安板栗中的多糖，当料液比为1∶25、超声功率为150 W、在75 ℃提取3 h的得率为14.17%。

1.3亚临界水提取法

亚临界水提取法是在一定的压力下，当水温加热到100～374 ℃时，水仍然保持液体状态，但与常温常压水相比更类似于有机溶剂，水的极性在较大范围内变化，可实现天然产物中有效成分从水溶性成分到脂溶性成分的连续提取[10-11]。邵亭亭等[12]采用亚临界水萃取板栗多糖，通过水料比、温度、时间和压力对提取条件进行了优化，确定其最佳的提取条件为水料比20 ml/g、压力5.0 MPa、温度150 ℃、时间10 min，提取得率为14.89%。亚临界水萃取法的提取得率和提取时间均优于热水浸提多糖。亚临界提取法具有高效、省时等优点。

1.4加压溶剂萃取法

加压溶剂萃取法是在较高的温度（50～200 ℃）和压力（6.8～20.4 MPa）下用有机溶剂萃取固体或半固体的自动化方法。梁雪等[13]采用加压溶剂萃取法提取燕龙板栗中的多糖，通过对提取温度、时间、压力和循环次数的研究，发现最佳提取条件为提取温度70 ℃、萃取压力6 MPa、提取时间8 min、提取2次时板栗多糖的提取率最高，为20.14%。加压溶剂萃取法溶剂用量少，萃取快速且效率高，对多糖结构和生物活性的影响小。

此外，对板栗中多糖的提取方法还有碱提取法[7]、酸提取法[13]、微波提取法[13]等。

2板栗多糖的分离纯化

多糖分离纯化的方法有分级沉淀法、凝胶过滤法、亲和层析法、活性炭脱色法、季铵盐沉淀法、透析法、金属络合物法、离子交换层析法等。比较常用的方法为：提取后的粗多糖通过透析除去小分子的杂质，Sevag法、蛋白酶法等脱蛋白，活性炭或大孔树脂等脱色，离子交换柱色谱法按照多糖组分所带的电荷分离和凝胶渗透柱色谱法按照多糖分子量的大小分离，从而得到均一的多糖组分。经纯化后的多糖组分采用比旋光度法、凝胶过滤法、高效凝胶渗透色谱法、电泳法、超离心法等对其纯度进行鉴定，并参照分子量标准品对其相对分子量进行表征。邵亭亭[14]对罗田板栗粗多糖采用乙醇分步沉淀法，通过加入终浓度为40%、60%和80%的乙醇，按照多糖分子量的大小分级得到3种多糖组分CP1、CP2和CP3，采用Sephadex G100凝胶色谱柱对CP3组分进一步纯化。李清宇等[15]从陕西镇安板栗中提取得到粗多糖，经DEAE52纤维素柱层析分离得到多糖组分CPS1和CPS2；CPS1和CPS2采用Sephadex G100柱层析进一步分离，收集单一对称的洗脱峰，分别得到多糖组分CPSa和CPSb；以蓝色葡聚糖和标准葡聚糖为分子量标准品，经液相渗透色谱法检测CPSa和CPSb的分子量分别为34.5和52.1 kDa。

3板栗多糖含量测定

可采用蒽酮-硫酸法、苯酚-硫酸法等方法对多糖的含量进行测定。原理为多糖在浓硫酸作用下水解为单糖，再脱水形成糠醛衍生物，与蒽酮或苯酚形成有色化合物，通过紫外分光光度法测定其吸光度值来测定总糖含量。李润丰等[16]采用蒽酮-硫酸法测得河北迁西板栗多糖的含量为12.67%。单舒筠等[17]采用蒽酮-硫酸法对河北迁西和辽宁丹东板栗多糖的含量进行测定，二者总多糖含量分别为5898%和35.83%。

4板栗多糖的化学结构研究

多糖的分子量较大，化学结构比较复杂。多糖的化学结构主要包括单糖组成、分子量、糖苷键的类型、连接方式、连接顺序、分支度、取代基等。多糖的结构特征对其生物活性具有重要的影响[18-20]，明确多糖的化学结构是进行其生物功能研究和开发应用的前期基础。但多糖结构的复杂性影响了对其活性及作用机理的研究。近年来，随着波谱技术的发展，可采用核磁共振波谱、气质联用色谱、质谱等先进的仪器分析手段，并结合计算科学、生物化学、免疫学等，对多糖的结构進行分析和改造，并对多糖的药理作用和构效关系等各个方面进行研究，推动多糖类药物的发展。

李清宇等[15]从陕西镇安板栗中分离纯化得到多糖组分CPSa和CPSb，气相色谱分析表明，CPSa主要由葡萄糖、甘露糖、木糖和阿拉伯糖组成，其摩尔比为7.1∶6.2∶5.1∶4.1；CPSb由葡萄糖、果糖、甘露糖、木糖和阿拉伯糖组成，摩尔比为7.1∶6.4∶6.2∶5.0∶4.1。杨利剑[4]通过气相色谱分析发现湖北罗田板栗多糖由葡萄糖、甘露糖、木糖和阿拉伯糖组成。陈和生等[21]通过纸色谱和气相色谱分析表明罗田板栗多糖由葡萄糖、甘露糖、木糖和阿拉伯糖组成，比例为0.58∶1.00∶0.33∶0.18，平均分子量为164.0 kDa。邵亭亭[14]从罗田板栗中分离纯化得到多糖组分CP3，薄层和气相色谱法分析表明CP3主要由葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖组成，其摩尔比为1.00∶0.71∶0.64∶4.94；刚果红试验发现CP3含有三股螺旋结构。Yang等[22]发现板栗硬化后，细胞壁中1，3连接的果糖、1，3和1，6连接的葡萄糖含量减少，而1，4连接的阿拉伯糖、1，6连接的半乳糖和1，3连接的木糖含量均增加。Moine等[23]从西班牙栗的脱木素综纤维素碱提取物中纯化出葡萄糖醛酸木聚糖，结构为线性β1，4连接的吡喃木糖，每6个木糖中有一个在C2位取代的4O甲基葡萄糖醛酸。Barbat等[24]从西班牙栗和刺阿干树的脱木素踪纤维素碱提取物中分离得到木聚糖，结构为4O甲基葡萄糖醛酸木聚糖和木聚糖。目前，有关板栗多糖报道主要集中于多糖的提取方面，对其精细化学结构方面的报道较少，这与多糖结构本身的复杂性有很大的关系。

5板栗多糖的生物活性研究

多糖作为重要活性成分，日益引起国内外研究学者的关注。目前，国内外有关板栗多糖的文献主要从以下几个方面对其生物活性进行了研究。

5.1抗氧化活性

Wang等[25]对辽东丹东板栗叶中多糖的抗氧化活性进行研究，发现粗多糖CLP和纯化后的多糖CLP1对羟基自由基、超氧阴离子和过氧化氢均具有中等强度的清除能力。邵亭亭[14]分析发现罗田板栗多糖具有抗氧化活性，分级沉淀后多糖对DPPH自由基的清除率增加，大小依次为CP3>CP2>CP1>CP；当CP3浓度为1 mg/ml时，对DPPH自由基的清除率为84.82%。李润丰等[26]对板栗热水提取多糖的抗氧化活性进行研究，发现板栗热水提多糖对脂质体氧化、Fenton反应产生的羟自由基和NO-2自由基均具有一定的消除或抑制作用，且活性与浓度呈正相关性。邵亭亭等[12]分析发现罗田板栗多糖在相同浓度下，亚临界水萃取的抗氧化活性均高于常规热水提取多糖。板栗沸水提多糖CPS对过氧化氢的清除效果与Vc相当，纯化后多糖CSP1对羟自由基、超氧阴离子和过氧化氢的清除作用均降低[1]。戴成国[6]研究发现陕西镇安板栗多糖在体外对还原力和DPPH自由基、超氧阴离子、羟基自由基的清除能力随着多糖浓度的增大而增强。

5.2抗肿瘤活性

邵亭亭[14]研究发现罗田板栗多糖组分CP3浓度为1 mg/ml时，对人肝癌细胞HepG2和宫颈癌细胞HeLa的抑制率分别为32.79%和12.08%。梁雪[27]研究发现燕龙板栗多糖浓度为300 μg/ml时，对人肝癌细胞Bel7402、肺癌细胞A549和子宫癌细胞HCT8的生长抑制率分别为69.5%、51.4%和55.3%，且有剂量依赖关系。Barbat等[24]从西班牙栗中分离得到4O甲基葡萄糖醛酸木聚糖，其可抑制人表皮癌细胞A431的增生、迁移和侵袭的能力，此活性与其聚合度、4O甲基葡萄糖醛酸与木糖的比例以及4O甲基葡萄糖醛酸在木糖骨架上的分布密切相关。

5.3抗凝血、升高白细胞活性

罗田板栗多糖可明显增强昆明种小鼠的凝血时间，升高小鼠的白细胞[4，21]。板栗多糖对机体损伤有保护作用。聂牧等[28]对板栗热水提多糖的抗动脉血栓作用进行研究，发现板栗多糖（100、200 mg/kg）可明显延长小鼠出血时间、凝血时间及血栓形成时间，降低血流波动性。板栗多糖抗动脉血栓作用机制与其抗血小板和抗凝血有关。

5.4抗疲劳作用

李清宇等[15]研究发现陕西镇安板栗多糖中等剂量为200 mg/（kg·d）时，抗疲劳作用优于低剂量100 mg/（kg·d）和高剂量400 mg/（kg·d）的效果，中等剂量的板栗多糖能显著提高小鼠的运动耐力，降低运动后血乳酸和血尿素氮的含量，提高肌糖原和肝糖原的含量。

6展望

板栗作为药食两用的果中珍品，很早就被作为药物治疗各种疾病。研究表明，板栗中含有丰富的多糖类物质，药理试验发现板栗多糖具有抗氧化、抗肿瘤、抗凝血、升高白细胞和抗疲劳等多种生物学活性。目前对板栗的开发应用尚处于初级阶段。我国为板栗种植大国，产量为世界之最。目前我国主要以鲜板栗直接出口，产品附加值低。针对我国板栗产业发展的现状，应加大科技创新投入，运用现代科技手段大力提升板栗的精深加工能力，如对板栗中活性多糖的结构及其生物活性进行系统研究，研究开发高附加值的功能产品和医药用品等，为充分利用我国板栗资源优势拓展新的应用途径。

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