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多糖是由多個(gè)單糖基以糖苷鍵連接而成的高聚物，是多羥基醛或多羥基酮及其縮聚物和衍生物的總稱[1]。植物多糖是植物中重要的組成物質(zhì)，是植物生命體的四大基本物質(zhì)之一，主要有果膠、淀粉、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等。越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)植物多糖在具有抗氧化[2]、抗腫瘤[3]、抗病毒[4]、抗肝損傷[5]、抗凝血[6]、降血糖[7]、降血脂[8]、促進(jìn)腸道健康[9]等生物活性。植物多糖的生物活性受到其單糖組成[8]、相對(duì)分子質(zhì)量[10]、分子形狀[7]、主鏈組成[11]、分子支鏈分支度[12]和鏈構(gòu)象[13]等的影響，目前體內(nèi)外生物活性研究較多，但其體外生物活性的機(jī)制研究較少，特別是其與消化、酵解和吸收的關(guān)系。機(jī)體是一個(gè)復(fù)雜的體系，植物多糖又是大分子物質(zhì)，在體內(nèi)是直接作用發(fā)揮生物活性還是經(jīng)過(guò)攝取、消化、發(fā)酵后才發(fā)揮其生物活性有待進(jìn)一步的探索。因此研究植物多糖的消化特性尤為重要，其消化特性能為多糖的體內(nèi)作用機(jī)制提供一定的解釋，并探索其可能存在的功效。本文以植物多糖分類、結(jié)構(gòu)、消化酵解吸收為主線，對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外植物多糖的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系以及植物多糖消化酵解特性的研究進(jìn)行綜述，為植物多糖進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)提供一定的科學(xué)指導(dǎo)。

1植物多糖的分類及結(jié)構(gòu)

植物多糖是由聚合度超過(guò)10個(gè)不同或相同的單糖以糖苷鍵鏈接而成的多聚糖，廣泛存在自然界植物體內(nèi)，是一種相對(duì)分子質(zhì)量能達(dá)到數(shù)百萬(wàn)的生物大分子。多糖可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、溶解性、來(lái)源和應(yīng)用等多種方法進(jìn)行分類。按化學(xué)成分可分為雜多糖和均多糖，雜多糖即由兩種或兩種以上的單糖組成，均多糖即由單一類型的單糖組成，例如淀粉由葡萄糖組成[14]。根據(jù)共價(jià)鍵結(jié)合的非糖物質(zhì)的類型可分為：蛋白聚糖、糖蛋白、糖脂和糖復(fù)合物。按溶解性可分為水溶性多糖和水不溶性多糖。根據(jù)多糖在植物細(xì)胞內(nèi)的存在部位，可分為胞內(nèi)多糖、胞壁多糖和胞外多糖[15]。多糖在植物體內(nèi)的分布如圖1所示。胞內(nèi)多糖一般存在于液泡中，主要有果聚糖和甘露聚糖，細(xì)胞壁多糖主要有纖維素、半纖維素和果膠等，它們與木質(zhì)素、芳香族雜聚物一起，為植物提供了堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，并能保護(hù)細(xì)胞免受微生物攻擊。植物細(xì)胞壁由胞間層、初生壁和次生壁三部分構(gòu)成，每一層都具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，胞間層的主要成分為果膠，初生壁主要由纖維素和半纖維素組成，次生壁主要由纖維素和木質(zhì)素組成。胞外多糖主要有樹(shù)脂和果膠，如木聚糖、甘露聚糖和其它多糖等[16]。

2植物多糖的生物活性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

隨著糖生物學(xué)的不斷發(fā)展，研究者對(duì)植物多糖的研究不斷深入，越來(lái)越多的研究者發(fā)現(xiàn)植物多糖具有抗氧化[2]、抗腫瘤[3]、抗病毒[4]、抗肝損傷[5]、抗凝血[6]、降血糖[7]、降血脂[8]、促進(jìn)腸道健康[9]等生物活性。植物多糖的活性研究已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，在醫(yī)藥和食品方面具有廣闊的發(fā)展前景。金柑多糖的體內(nèi)外抗氧化研究表明，金柑多糖在體內(nèi)外均具有抗超氧化物歧化酶的氧化作用[19,20]。植物多糖發(fā)揮其生物活性通常與多糖的抗氧化作用有關(guān)，滕楊等[5]研究甘草硒多糖對(duì)CCl4誘導(dǎo)的小鼠急性肝損傷的影響作用，結(jié)果表明甘草硒多糖可能通過(guò)清除自由基而達(dá)到防治肝細(xì)胞損害，相比于模型組，中、高劑量甘草硒多糖能顯著降低急性肝損傷小鼠血清中的谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）、堿性磷酸酶（ALP）及肝組織中的丙二醛（MDA）和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH－Px）水平，高劑量組還可顯著降低谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）含量。五味子酸性多糖分級(jí)產(chǎn)物SCAP-2能顯著降低酒精誘導(dǎo)肝損傷模型小鼠血清的MDA、AST和ALT水平，增加超氧化物歧化酶（SOD）活性，其護(hù)肝作用機(jī)制可能與其抗氧化作用有關(guān)[21]。繆月秋等[9]研究胡蘆巴中性多糖不同分子量水解產(chǎn)物對(duì)腸道菌群體外生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明經(jīng)酸解和酶解后形成的產(chǎn)物均明顯促進(jìn)雙歧桿菌、乳酸桿菌的生長(zhǎng)，抑制大腸桿菌的生長(zhǎng)。李梅林等[3]利用MTT法研究枸杞硒多糖對(duì)人體肝癌HepG2細(xì)胞增殖的體外抑制作用，結(jié)果表明，枸杞硒多糖抑制HepG2增殖能力與其硒的含量呈正相關(guān)，枸杞硒多糖對(duì)HepG2細(xì)胞的抑制作用優(yōu)于枸杞多糖對(duì)HepG2細(xì)胞的抑制作用。多糖的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是指多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)與生物活性之間的關(guān)系，植物多糖的生物活性受到其化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響，其結(jié)構(gòu)的改變往往伴隨著其活性的改變，因此研究者通過(guò)了解多糖的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，為新的功能性食品的開(kāi)發(fā)打下基礎(chǔ)。目前植物多糖結(jié)構(gòu)與生物活性關(guān)系的研究主要集中在體外結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究，體內(nèi)的研究相對(duì)較少，部分植物多糖的結(jié)構(gòu)與其生物活性的關(guān)系如表1所示。多糖中的單糖組成、相對(duì)分子質(zhì)量、糖苷鍵類型、分子形狀、主鏈組成、分子支鏈分支度、鏈構(gòu)象與多糖的生物活性存在一定的關(guān)系[22]。李明智等[23]研究鐵皮石斛多糖的免疫活性，結(jié)果表明鐵皮石斛多糖具有增強(qiáng)RAW264.7巨噬細(xì)胞的增殖能力、NO的釋放以及TNF-α和IL-1β的分泌，分子量較小的免疫調(diào)節(jié)活性較強(qiáng)。Zeng等[8]從金柑中分離出四種多糖FMPS1、FMPS2、FMPS3和FPMS4，F(xiàn)MPS1的分子量大于FMPS2、FMPS3和FMPS4的分子量，其表觀粘度大于FMPS2、FMPS3和FMPS4的粘度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明FMPS1對(duì)胰脂肪酶的抑制效果更好，結(jié)合膽酸鈉、甘氨膽酸鈉和牛磺膽酸鈉作用更強(qiáng)。Kweon等[24]研究分離純化后的三種竹筍多糖的免疫活性，結(jié)果表明，竹筍多糖的免疫活性受到多糖分子大小、酯化度和乙酰基取代等的影響，其中主鏈結(jié)構(gòu)為β–（1→3）葡聚糖和側(cè)鏈結(jié)構(gòu)為β–（1→4）糖苷鍵的多糖免疫活性最強(qiáng)。Bohn等[25]研究表明多糖的分支度在0.2-0.3時(shí)多糖具有較好的抗腫瘤活性。

3植物多糖的消化

植物多糖的體外消化是指模擬動(dòng)物消化道的消化環(huán)境，一般是指模擬人體體內(nèi)的口腔、胃、腸道環(huán)境，通過(guò)測(cè)定消化前后植物多糖的相對(duì)分子質(zhì)量分布、分散度、溶液鏈構(gòu)象、還原糖、游離單糖組成和其他理化性質(zhì)來(lái)預(yù)測(cè)植物多糖的消化特性。植物多糖的消化特性，大量實(shí)驗(yàn)表明，在體外模擬口腔、胃和腸道對(duì)植物多糖的消化中，植物非淀粉類多糖不會(huì)被唾液降解，部分的植物多糖在胃液和腸液中會(huì)被消化。Hu等[33]采用體外模擬唾液、胃液和腸液消化車前子多糖，結(jié)果表明唾液對(duì)多糖的分子量沒(méi)有影響，而胃液和腸液都使多糖的分子質(zhì)量下降。閔芳芳等[34]對(duì)青錢(qián)柳多糖體外模擬人體胃腸道消化發(fā)現(xiàn)胃液和腸液均不能消化青錢(qián)柳多糖，但會(huì)改變多青錢(qián)柳多糖的穩(wěn)定性和構(gòu)象；茶多糖在體外模擬人工胃液的消化中，人工胃液能使茶多糖發(fā)生降解，生成還原糖和寡糖[35]。任貝貝[36]研究鼠尾藻多糖的消化特性發(fā)現(xiàn)鼠尾藻多糖經(jīng)胃液消化后分子量無(wú)顯著變化，而經(jīng)腸液消化后多糖分子量降低，消化過(guò)程中無(wú)游離單糖產(chǎn)生，多糖結(jié)構(gòu)也未發(fā)生變化。Carnachan等[37]研究獼猴桃多糖體外模擬胃和胃腸消化，結(jié)果表明，胃液和腸液不能降解獼猴桃多糖。Sandberg等[38]通過(guò)體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)柑橘果膠在胃和腸中均不會(huì)被消化；肖霄[39]研究大豆和燕麥非淀粉類多糖在大鼠體內(nèi)的消化，結(jié)果表明，燕麥非淀粉類多糖能在大鼠盲腸以上的消化道內(nèi)被消化，而大豆非淀粉類多糖不能在大鼠體內(nèi)被消化；陳萍[35]研究茶葉非淀粉類多糖的小鼠體內(nèi)消化發(fā)現(xiàn)茶葉非淀粉類多糖能在小鼠胃腸內(nèi)被消化；李凡[40]研究霍山石斛多糖在小鼠體內(nèi)的穩(wěn)定性，結(jié)果表明霍山石斛多糖能在小鼠胃腸道內(nèi)被消化。邱霞[41]通過(guò)檢測(cè)小鼠血清D-木糖的含量研究小鼠對(duì)麒麟菜海藻多糖的消化情況，結(jié)果表明麒麟菜海藻多糖比卡拉膠更易消化，研究海藻多糖對(duì)大鼠膳食消化的影響，發(fā)現(xiàn)海藻多糖能夠抑制高脂食物的消化吸收和利用。

4植物多糖的酵解

從植物多糖的消化的研究可以發(fā)現(xiàn)，許多植物非淀粉類多糖在胃液和腸液中不能被消化或完全消化，隨著腸道的蠕動(dòng)，進(jìn)入到大腸，被大腸中的微生物利用[50]。而這類不被消化的多糖，在大腸中通常優(yōu)先被益生菌如（乳桿菌和雙歧桿菌）利用，產(chǎn)生酸性代謝產(chǎn)物短鏈脂肪酸（SCFAs），降低糞便pH和抑制腐敗菌的生長(zhǎng)[51]。Huang等[52]通過(guò)測(cè)定糞便細(xì)菌酶的活性、盲腸菌群的數(shù)量和在盲腸中SCFAs的含量，研究菠蘿多糖對(duì)倉(cāng)鼠腸道功能的影響，結(jié)果表明菠蘿多糖能夠增強(qiáng)倉(cāng)鼠的腸道功能。Aida等[53]通過(guò)體外發(fā)酵法研究竹筍多糖對(duì)動(dòng)物雙歧桿菌、長(zhǎng)雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌的益生元效果，結(jié)果表明竹筍多糖的益生效果比低聚果糖好。劉麗莎等[54]研究白術(shù)多糖對(duì)雙歧桿菌和乳酸菌的增殖效果，結(jié)果表明白術(shù)多糖具有良好的促生長(zhǎng)效果，其中對(duì)嬰兒雙歧桿菌、青春雙歧桿菌、動(dòng)物雙歧桿菌、植物乳桿菌的促生長(zhǎng)效果最佳。Bao等[55]研究薏苡仁抗性淀粉體外的益生作用，結(jié)果表明薏苡仁抗性淀粉能夠促進(jìn)青春雙歧桿菌增殖。Zhang等[56]研究蓮子抗性淀粉對(duì)雙歧桿菌的增殖作用，結(jié)果表明蓮子抗性淀粉是一種潛在的益生元，其益生效果好于高直鏈玉米淀粉。Zeng等[57]采用乙醇分級(jí)純化后的蓮子抗性淀粉研究其體內(nèi)外對(duì)青春雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌的增殖作用，研究表明，分級(jí)純化后的蓮子抗性淀粉在體內(nèi)外對(duì)其都具有增殖作用。

5植物多糖的吸收

消化和酵解是吸收的前提，植物多糖在體內(nèi)的吸收主要有三種方式：一、植物多糖直接被吸收，由于多糖是大分子，一般不能直接被機(jī)體吸收，要在促吸收劑的作用才能直接被吸收。陳地靈等[58]研究巴戟多糖在大鼠體內(nèi)小腸的吸收情況，研究結(jié)果表明巴戟多糖在大鼠小腸吸收為被動(dòng)擴(kuò)散，吸收促進(jìn)劑十二烷基磺酸鈉和吐溫-80均能促進(jìn)巴戟多糖在大鼠小腸內(nèi)的吸收；王彥榮[59]采用大鼠外翻腸囊法研究黃芪多糖的小腸吸收機(jī)制，結(jié)果表明黃芪多糖通過(guò)小腸上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)而被小腸吸收，牛黃膽酸鈉﹑十二烷基酸鈉和吐溫-80對(duì)黃芪多糖均有較為明顯的吸收促進(jìn)作用。二、植物多糖在胃腸中被消化后以小分子物質(zhì)的方式吸收，例如淀粉在胃液腸液的作用被降解成葡萄糖[60]，進(jìn)而被機(jī)體吸收；三、植物多糖在胃腸中不被消化，直接進(jìn)入到大腸，被大腸中的微生物酵解后以其它物質(zhì)的形式被吸收，例如蓮子抗性淀粉不被胃腸液中消化吸收，但能被青春雙歧桿菌酵解[61]。

6植物多糖消化吸收與生物活性的關(guān)系

植物多糖的生物活性的體外研究表明，植物多糖在體外發(fā)揮的生物活性與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，植物多糖在體內(nèi)發(fā)揮的生物活性不但與其結(jié)構(gòu)有關(guān)還與其被消化、酵解和吸收的過(guò)程有關(guān)，許多植物多糖在經(jīng)過(guò)人體消化酵解被吸收后進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用[48]。植物多糖消化酵解吸收與生物活性的關(guān)系如圖3所示。植物多糖可以結(jié)合膽汁酸隨糞便一起排出體外，而膽汁酸的生成與膽固醇有關(guān)，根據(jù)機(jī)體的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，機(jī)體需要消耗更多的膽固醇，從而降低血清膽固醇的水平，膽固醇是導(dǎo)致心血管疾病的重要因素，因此植物多糖能預(yù)防心血管疾病，植物多糖還能與腸道中的一些致癌物質(zhì)結(jié)合，隨糞便排出體外，從而發(fā)揮抗癌的生物活性[62]。植物多糖酵解的主要代謝產(chǎn)物為SCFAs，SCFAs在機(jī)體內(nèi)的濃度及比例與肥胖、糖尿病和代謝綜合征等疾病密切相關(guān)[63]，SCFAs是結(jié)腸黏膜尤其是末端結(jié)腸黏膜的主要能源物質(zhì)，對(duì)結(jié)腸黏膜具有營(yíng)養(yǎng)作用；并且SCFAs能夠降低腸道內(nèi)環(huán)境pH值，從而影響腸道菌群結(jié)構(gòu)，抑制病原菌的大量繁殖，促進(jìn)人體健康[64,65]。植物多糖在胃和小腸中被消化后生成一些不能繼續(xù)消化的低聚糖，低聚糖進(jìn)入到人體大腸，被大腸中的微生物利用，從而促進(jìn)腸道健康[66]。

7展望

隨著科技的進(jìn)步，單糖分離技術(shù)、化學(xué)標(biāo)記技術(shù)和分離檢測(cè)技術(shù)的不斷成熟，研究者對(duì)植物多糖的一級(jí)結(jié)構(gòu)越來(lái)越清晰，但對(duì)多糖的高級(jí)結(jié)構(gòu)的研究需進(jìn)一步深入。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)植物多糖具有抗氧化、抗腫瘤、抗病毒、抗輻射、抗肝損傷、抗凝血、降血糖、降血脂、促進(jìn)腸道健康等生物活性，植物多糖的生物活性與其單糖組成、相對(duì)分子質(zhì)量、糖苷鍵類型、分子形狀、主鏈組成、分子支鏈分支度和鏈構(gòu)象等有關(guān)，在模擬消化植物多糖的研究中發(fā)現(xiàn)，植物非淀粉類多糖不會(huì)被唾液降解，部分的植物多糖在胃液中會(huì)被消化，在腸液中不被消化。在未來(lái)的植物多糖的消化酵解研究中至少還需要做到以下幾點(diǎn)：利用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代化的儀器，加深對(duì)植物多糖結(jié)構(gòu)的研究，將植物多糖的一級(jí)結(jié)構(gòu)研究更透徹，不斷的加大對(duì)植物多糖高級(jí)結(jié)構(gòu)的研究，從而帶動(dòng)植物多糖生物活性和消化酵解特性的研究；構(gòu)建植物多糖體內(nèi)體外生物活性之間的關(guān)系，降低植物多糖生物活性探究的難度，為植物多糖的開(kāi)發(fā)打下基礎(chǔ)；構(gòu)建植物多糖模擬消化動(dòng)力學(xué)，通過(guò)擬合方程來(lái)預(yù)測(cè)植物多糖的消化性，探究清楚植物多糖消化和生物活性之間的關(guān)系，將植物多糖更好的應(yīng)用在功能食品和醫(yī)藥上；目前，植物多糖對(duì)腸道菌群的影響在單一菌群或動(dòng)物中的研究較多，但單一菌群和動(dòng)物中植物多糖被酵解的情況并不能完全代表在復(fù)雜的人體的酵解情況，而這些腸道菌群的研究也僅是大腸部分的腸道菌群，對(duì)于其他消化道如胃和小腸的腸道菌群的影響需做進(jìn)一步的拓展研究。總的來(lái)說(shuō)植物多糖的消化酵解特性還處于發(fā)展階段，研究手段不夠成熟，研究不夠深入，還需廣大的科研人員共同努力。

作者：陳培琳1；游卿翔1；常青1；陳政1；張怡1,2,3；鄭寶東1,2,3；曾紅亮1,2,3 單位：1.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，2.福建省特種淀粉品質(zhì)科學(xué)與加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，3.中愛(ài)國(guó)際合作食品物質(zhì)學(xué)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究中心