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提取方法对真菌多糖得率及结构特征影响研究进展.docx

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    • 提取方法对真菌多糖得率及结构特征影响研究进展早在三千多年前,我国就有栽培菌菇并作为食用菌的记载食用 菌类一般为高等真菌的子实体,在我国已发现的品种至少有350种, 常见的食用菌类型有蘑菇、草菇、香菇、灵芝、金针菇、黑木耳、松 口蘑等其中局部可作药用,如具有补中、固肾、益脾、补肺、止血 作用的灵芝,滋阴、补肾、润肺、强精、补血提神的银耳,对消化道肿 瘤有较好疗效、可治疗神经衰弱、消化不良等慢性疾病的猴头菇,止 血外敷药的马勃等国际上多糖被称为“生物反响调节 物”(biological reaction modulator, BRM),作为食用菌一种重要的 生理活性物质,食用菌多糖具有可提高人体免疫力、治疗肿瘤、哮喘 和糖尿病等疾病等药用功效,可作为机体免疫的增强和激活剂,在临 床治疗中已有广泛运用[1]目前学者对食用菌多糖进行的热点研究 集中于真菌多糖的提取效率和得率的提高,多糖结构、分子质量和生 物活性等提取工艺作为食用菌多糖研究的首要前处理环节,除了获 得高得率的多糖外,往往对获得多糖结构变化产生重要的影响因此 本文对目前研究较常使用的食用菌多糖提取方式、得率和对应多糖结 构变化进行概括和综述,为将来多糖构效关系的研究提供相应的理论 基础。

      1食用菌多糖现代提取工艺常用真菌多糖提取方法有热水提取法、酶提取法、超声辅助提取法、碱提取法等,多糖的提取率及结构的差异受提取温度、料液比、 提取功率、提取次数等因素的影响食用真菌多糖的提取方法和步骤 与其他植物多糖相似,其工艺流程大致为:食用菌子实体一粉碎一加 料液比1 : 30、酶添加量0. 35%,酶解温度50 ℃,酶解时间2 h、酶 提一次为最优提取条件,在该条件下多糖提取率可到达18. 57%,各提 取方法如表4所示表4不同提取方法对杏鲍菇多糖得率以及结构的影响Table4 Effect of different extraction methods on yield andstructure ofPleurotuseryngiipolysaccharides多糖的分子质量和分子结构是影响多糖功能性的主要因素,蜗牛酶是从蜗牛的嗦囊和消化道中制备的,含有纤维素酶、果胶酶、淀粉 酶、蛋白酶等共20多种的复合酶,JIAO等[33]发现使用蜗牛酶法提 取的杏鲍菇多糖为非均一性多糖,平均分子质量为29. 3 kDa;与热水 提取的多糖分子质量相比有较大提升REN等[34]从杏鲍菇子实体中 得到的2种组分的多糖,分子质量分别为25.4 kDa和463 kDa,且较高分子质量多糖抑制癌细胞生长效果较好,多糖结构差异较大的原因可能是由于不同栽培品种、培养条件和提取程序的差异所致。

      2.5金针菇多糖金针菇子实体多糖是由D-半乳糖、D-甘露糖、L-岩藻糖和D-葡萄糖组成的均一杂多糖,多糖主链由(1-2,4)-a-D-毗喃半乳糖、(1-6)-a-D-□比喃葡萄糖和D-咄喃葡萄糖构成,其中 (1-4)-(17-此喃半乳糖上连接着(1-3)-&-0-毗喃甘露糖分支,以 及连接在(1-3)- B -D-葡萄糖上的(1-6)- a -L-此喃果糖分支金针菇菌丝体中已别离提纯出2种多糖,单糖组成和连接方式均不同,一 种由葡萄糖、半乳糖、甘露糖组成,并以a-D - (1-4)糖昔键连接主 链,且带有Q-D-(l-6)分支;另一种结构较复杂,多糖由葡萄糖、半 乳糖、甘露糖、岩藻糖组成,此外在葡萄糖端基碳具有a、B两种构 型热水、超声、微波和酶法提取后的金针菇多糖含有一定的蛋白质, 但不含淀粉、还原糖、糖醛酸或多酚;多糖得率和蛋白含量基本呈正 相关关系(微波超声波热水酶解)[35]超声提取法提取金针菇多糖后, 空化气泡在粉末组织接触点产生很强的挤压力,使外表更易渗透破裂, 并促进扩散过程,所产生的多糖得率、蛋白质和糖醛酸含量较高,作用 产生的瞬时高压或剪切力可破坏金针菇多糖链的三螺旋结构并降解 为分子质量多糖[36]。

      微波辅助酶法提取,利用微波深入渗透细胞,快速升高提取温度;黄琼等[4]使用微波辅助纤维素酶、果胶酶及2种复合酶混合物提取 金针菇多糖,发现果胶酶效果更好,原因可能是果胶酶能破坏金针菇 组织间质中的胞间连结构促进多糖释放游丽君等[37]使用纤维素酶、 果胶酶、内切木聚糖酶、木瓜蛋白酶、胰酶分别作用于金针菇多糖, 发现其中果胶酶和纤维素酶(特别是果胶酶)相比另外3种酶具有较 好地特异性保护多糖主要组分片段,与原多糖具有相似的单糖组成, 也说明果胶酶很可能是单一作用于细胞壁而非多糖的机制提高多糖 得率不同提取方法的金针菇多糖得率以及结构变化如表5所示表5不同提取方法对金针菇多糖得率以及结构的影响Table5 Effects of different extraction methods on the yield and structure ofFlammulinavelutipespolysaccharides湿法超微粉碎技术首先使用胶体磨对金针菇进行胶磨,随后85 ℃ 热水提取90 min,其多糖得率较热水提取工艺提高75 %,但在此基础 上再辅助超声波或微波工艺那么得率提高并不显著;磨齿间隙越小越有 利于细胞壁破壁,但植物细胞粒子太小会导致颗粒外表积吸附一局部 金针菇多糖,磨齿间隙设置为42 um时提取效果较优[38]。

      2.6香菇多糖具有三股螺旋构象的香菇多糖重复单元不同于同样具有三螺旋 构象真菌-裂褶菌(Schi zophy 1 lumcommuneFr)所产的胞外多糖ZHANG 等[40]发现香菇多糖是一种以6-(1-3)4)-葡聚糖为多糖,且每5个 线性(1 - 3)-6-此喃葡萄糖昔键中具有2个(1 - 6)-6-叱喃葡萄糖 糖的分支;而裂褶菌多糖也是以6-(1-3)-D-葡聚糖为主链,但每3 个6-(1-3)-D-叱喃葡萄糖昔具有一个6-(1-6)-口-叱喃葡萄糖昔 的分支香菇子实体和菌丝体所提取多糖的单糖组成成分差异不大, 主要有葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖不同的 品种存在细微差异,局部香菇子实体别离得到的多糖中没有发现鼠李 糖成分酸碱溶液相比热水提取可显著提高香菇多糖的得率,其中HC1浓 度在0〜0. 4 mol/L,NaOH在0〜0. 8 mol/L时浓度与提取率呈正相关, 这可能由于酸碱可溶解大量单糖和其他物质所致[41] o与超声复合酶 法相比,单纯超声提取的多糖得率较低,这可能由于在酶作用下其首 先破坏细胞壁和组织,导致固液相的接触外表积更大,进而使溶剂更 好地接触细胞内活性成分。

      ZHAO等[42]在采用单一超声提取香菇多 糖的过程中发现,超声功率对香菇多糖得率的影响最大,其次为提取 时间和温度超声复合酶法提取香菇多糖时先使用超声处理将细胞震 碎,随后酶作用位点随之暴露,有利于加速酶和底物的反响;同时利用 超声的空穴化作用将细胞进一步震碎也能提高多糖得率,但超声功率 过大,其产生的热效应可能会影响酶的活性和得率;提取温度对得率 影响不显著,在室温(25 °C)下就可以进行提取,得到的香菇多糖可保 持良好的DPPH清除活性[43] oLI等[44]利用高压蒸煮法提取香菇多糖,与热水法相比,高压处 理可以通过破坏氢键和疏水力来提高得率,但不会降解包括共价键在 内的主链,增强溶剂向原料的传质,并改善可溶性成分,此处理得到的 多糖分子质量也较低,这可能由于分子团聚体在高压环境下溶解所致, 但对多糖组成成分并无明显差异动态高压微射流技术是一种新兴的动态高压剪切技术,与高静水 技术压不同,其可产生高速冲击、高频振动、瞬时压降、强剪切、空 化和高达200 MPa的超高压的合力;在提取香菇多糖时主要通过3 个因素影响得率:(1)可能通过结合剪切、冲击力和高频振动来提高 传质速率和细胞破碎程度;(2)细胞内外的压力差增大导致溶剂通量 增大并加快效率;(3)空化引起的植物细胞解体。

      如表6所示,与热水 提取法相比,此法提取后的多糖得率提高,但分子质量由965. 361 kDa 降低为913.329 kDa,这可能是由于高压机械力和空化作用导致的多 糖降解,多糖外表变得更加松散[45] o表6不同提取方法对香菇多糖得率以及结构的影响Table 6 Effects of different extraction methods on yield and structure ofLentinusedodespolysaccharides2.7猴头菇多糖不同提取方法对猴头菇多糖得率以及结构的影响如表7所示 WANG等[47]报道了猴头菇子实体中得到的多糖大多数是由2种或多 种单糖组成的杂多糖,当前的研究说明,杂多糖中广泛存在(1 -6)连 接的a-D-此喃半乳糖基骨架,并且分支通常由0-2位置的a-L-吠喃 葡糖组成并且还发现具有(1-6)-连接的B-D-叱喃葡萄糖基残基 作为主链并且具有(1 - 3)-连接的B-D-叱喃葡萄糖基支链的结构,其 主要由岩藻糖、葡萄糖和半乳糖组成,某些品种含有少量的甘露糖 菌丝体的单糖组成成分和子实体有明显差异,主要由阿拉伯糖、木糖、 葡萄糖和半乳糖组成,其中半乳糖的含量比子实体高。

      猴头菇的高分子质量多糖具有较强的抗氧化活性和生物活性,此外甘露糖、阿拉伯 糖和半乳糖的单糖组成也与其生物活性有关单一酶法指提取时仅用一种酶辅助提取食用菌多糖,而复合酶法为多种酶联合使用提取张素斌等[48]分别采用2种酶法分别提取猴 头菇多糖,单一木瓜蛋白酶加酶量为0.5%,温度50 °C,提取时间90 min,pH 4,多糖提取率为9. 77%;复合酶的加酶量为纤维素酶、木瓜 蛋白酶、果胶酶各0.5%,其他相同条件下提取率提高至10. 89%ZHU 等[49]使用复合酶法提取猴头菇多糖时发现,与热水法相比得率可提 高67. 72%,产生的多糖为阳性(热水提取为阴性),但不改变基团结构; 可能由于适宜的pH值对酶空间结构、构象和活性有影响,由分支和相 互缠结的构象转变为更长的多糖链并增加了分子柔韧性,这种变化是 由葡萄糖的船-椅式构象转变所引起,此外酶的种类如细胞壁降解酶 会削弱或破坏细胞壁(即纤维素),使细胞内物质更易于提取;相比热 水浸提法复合酶提取后产物中有较高比例的葡萄糖,而甘露糖和木糖 的比例减少;对酶辅助提取得率的影响因素相对大小为:pH温度时 间酶浓度超声复合酶法为在复合酶法的基础上辅助增加超声条件, 超声的声空化作用有利于单一复合酶法的提取,提取率由10. 89%提高 至 15. 59%[48]O多糖可溶于水、酸、碱,而不溶于乙醇、甲醇等有机溶剂,通过不 同溶剂提取对多糖结构也具有影响。

      YAN等[50]对不同溶剂提取猴头 菇多糖的效果进行研究,发现在相同的提取时间和温度下碱提法优于 酸提法,特别是在952时可溶性长链多糖降解为短链的酸水解作用 较强,短链游离糖可能不会被乙醇所沉淀;碱提过程中的碱可破坏细 胞壁中纤维素与半纤维素之间的氢键,使不溶性多糖转化为可溶性, 以上2种情况都导致酸提法的得率较低,并且不同的萃取溶剂对多糖 组成成分的影响不大,差异可能是由于原料来源和提取方法不同溶 剂提取的猴头菇多糖都有2个主要的组分,如表7所示,热水提取法的 2种多糖组分分子质量分别为597. 6和314. 7 kDa,盐提法为449. 4和 442. 7 kDa,酸提法为 263. 6 和 229. 8 kDa,碱提法为 320. 8 和 256. 8 kDa; 酸碱提取的多糖具有更高的蛋白质含量,此外分子质量和黏度明显低 于热水和盐提取法,说明在此过程中多糖链可能受到一定程度的破坏 和降解,一局部高分子质量组分转化为低分子质量组分,从而增加了 猴头菇多糖中低分子质量组分的含量;不同溶剂提取对猴头菇多糖的 有机基团并无显著影响[50]表7不同提取方法对猴头菇多糖得率以及结构的影响Table? Effe。

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