龚 斌，申明月，何陵玲，谢建华

（1.南昌大学 食品科学与技术国家重点实验室，江西 南昌 330047；2.华南理工大学轻工与食品学院，广东 广州 510640）

苦瓜多糖的提取、结构及生物活性研究进展

龚 斌1,2，申明月1,*，何陵玲1,2，谢建华1,*

（1.南昌大学 食品科学与技术国家重点实验室，江西 南昌 330047；2.华南理工大学轻工与食品学院，广东 广州 510640）

苦瓜是一种药食同源瓜果，已有上千年的食用历史，现代研究发现苦瓜多糖是苦瓜中主要的生物活性物质之一。苦瓜多糖是一种复合杂多糖，研究发现其具有许多生物活性。本文从苦瓜多糖的提取、分离纯化、理化性质及结构特性、生物活性等方面对其研究进展进行了较为系统的介绍与分析，并对苦瓜多糖的研究前景进行了展望。

苦瓜多糖；分离纯化；理化性质；结构；生物活性

苦瓜又称为凉瓜、锦荔枝、癞葡萄，是葫芦科苦瓜属植物果实，素有“药用蔬菜”之称，具有消暑降血、清热解毒等功效[1]。苦瓜中含有许多重要的生物活性成分，如：苦瓜皂苷、生物碱、类奎宁蛋白、苦瓜多糖等[2-3]。近年来，对苦瓜的研究主要集中在苦瓜蛋白、苦瓜皂苷等方面[4]，不过随着多糖领域研究的迅速发展，苦瓜多糖也逐渐进入国内外各学者的视野，有研究表明：苦瓜多糖具有提高人体免疫调节、抗病毒、抗氧化、降血糖血脂、抗肿瘤、抗突变等多种生理功效[5-7]。因此，无论在其药用还是保健领域，对苦瓜多糖的研究都具有广阔的市场前景。本文基于对苦瓜多糖各方面的研究成果，结合最新研究动态，就苦瓜多糖的提取、分离纯化、理化性质及结构特性、生物活性等方面的研究进展进行综述，并对上述研究方法进行比较分析，探讨目前存在的问题，以期为苦瓜多糖的深入研究提供科学依据。

1 苦瓜多糖的提取、分离纯化

1.1 苦瓜多糖的提取

提取苦瓜多糖前需对原料进行预处理，即洗净苦瓜、去瓤、切片、脱水干燥、粉碎、过筛得苦瓜粉[7]。苦瓜的种类、料液比、提取温度、时间、溶剂、pH值等提取条件以及提取方法等因素对提取多糖的结构及活性都具有显著影响[8-11]。苦瓜多糖的提取方法很多，主要包括热水浸提法、稀酸提取法、稀碱提取法、微波提取法、超声波提取法、双酶水解法等[12-17]，各主要方法比较与评价见表1。在实际运用中，有时会采取以上两种或更多的方法联合使用，如上述提到的纤维素酶协同超声波提取法，一般联合使用会比单独使用效果更佳[12]。

表1 苦瓜多糖的提取方法及评价Table 1 Extraction methods for Momordica charantia polysaccharides

1.2 分离纯化

1.2.1 初步纯化

初步纯化主要是脱去游离蛋白、脱色。脱蛋白主要包括Sevag法、三氟三氯乙烷法、三氯乙酸法[7,18]。Sevag法[19]是利用蛋白质在三氯乙烷等有机溶剂中变性的特点，使蛋白质变性沉淀，而多糖不沉淀；此方法条件温和，不会引起多糖的降解，缺点是效率低，需多次处理，多糖易损失。三氟三氯乙烷法[4]效率较高，但其极易挥发，不适合大量应用。三氯乙酸法去除效果较好，缺点是反应剧烈，条件要求高，且多糖容易发生降解，影响其生物活性。

有时制得的粗多糖干燥后颜色较深，需要进行脱色处理，否则可能会影响到苦瓜多糖的进一步纯化及应用。脱色主要为H2O2法、活性炭法、二乙氨乙基（diethylaminoethanol，DEAE）纤维素吸附法。其中H2O2最为常用，活性炭法在吸附过程中也会伴随着多糖的损耗，对于弱碱性的DEAE纤维素吸附色素也有使用[20]。

1.2.2 深度纯化

要了解苦瓜多糖的组成、相对分子质量、化学结构等，还需在提取粗多糖的基础上对其进一步分离纯化。主要方法包括分级沉淀法、季铵盐沉淀法、膜分离法、凝胶柱层析法[21]。

分级沉淀法是由于不同苦瓜多糖在浓度不同的低级醇或酮中具有明显不同的溶解度，从而对多糖进行分级沉淀[6]。季铵盐沉淀法是通过长链季铵盐沉淀酸性多糖，以分离酸性及中性多糖。膜分离法是利用不同的滤膜具有选择性通过的性质，来达到对多糖分离的目的。研究表明具有较强生理活性的苦瓜多糖相对分子质量约在4×104～10×104之间[20]，所以，可以将在该范围内的超滤膜串联起来组成研究所需的膜系统。凝胶柱层析法[13]则是根据多糖分子的形状、大小不同而进行分离的，常用的凝胶主要有葡聚糖凝胶和琼脂糖凝胶。

2 苦瓜多糖的理化性质及结构特性

2.1 理化性质

多糖的理化性质与其相对分子质量具有很大关系，要对多糖的理化性质进行深入研究就必须对其相对分子质量进行确定。要测定多糖的相对分子质量，首要的任务就是对纯度的鉴定。经典的纯度鉴定方法主要有比旋光度法、凝胶层析法和电泳法等，但此类方法误差较大，一般都需多种方法同时进行验证[22]。对于苦瓜多糖的纯度鉴定，目前普遍采用高效凝胶渗透色谱法[23-24]，该法具有快速、准确等优点。刘国凌等[25]将获得的苦瓜多糖（Momordica charantia polysaccharide，MCP）经DEAE纤维素柱离子交换柱层析分离得到MCP-A，MCP-A再经Superdex G-100柱进行纯化得到多糖MCP-A1组分，高效凝胶渗透色谱法检测为均一组分。

在多糖相对分子质量的测定中，多糖的提取方法、测定方法等的不同对其相对分子质量的测定都具有一定的影响，测量结果与选用方法存在一定差异。目前，苦瓜多糖相对分子质量的测定普遍采用凝胶渗透色谱法，其具有快速、准确度高和重现性好等优点。刘国凌等[25]采用高效凝胶渗透色谱法对MCP-A1进行相对分子质量测定，测定结果是相对分子质量为93 577。吴勋贵等[23]采用热水提取法得到苦瓜多糖，经DEAE-32离子交换层析分离得到3 个多糖组分MCP1、MCP2、MCP3，进一步采用Sephacryl S-400凝胶层析进行分离，经凝胶层析和高效液相色谱检测表明，MCP1、MCP2为均一性多糖组分，高效液相凝胶色谱法测定两者的相对分子质量分别为1.16×106和7.45×105。

经过分离纯化后的苦瓜多糖，需定性分析。理化性质通常需要进行碘-碘化钾实验、茚三酮反应、Molish反应，通过碘-碘化钾实验检测分离纯化后的多糖是否含有淀粉，茚三酮反应检测是否还有残留的氨基酸或蛋白质，Molish反应检测是否含糖[26-27]。陈红漫等[28]将分离纯化后的苦瓜多糖组分MCPIa进行碘-碘化钾实验、茚三酮反应、Molish反应，得出的结论为MCPIa中含糖但不含淀粉、氨基酸和蛋白质；与董英等[27]的研究结果相一致。

2.2 结构特性

研究苦瓜多糖的结构特性，必先弄清多糖的组成。目前，普遍采用分析苦瓜多糖组成的方法有1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮（1-phenyl-3-methyl-5-pyrazolone，PMP）衍生法[23]、薄层层析法[27]、气相色谱法[29]、高效液相色谱法[28]等。就苦瓜多糖的组成与含量各文献报道不尽一致，研究表明苦瓜多糖主要由阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖组成，因品种不同等因素影响可能含有鼠李糖、木糖等单糖。张德等[19]采用同种提取方法从5 种不同品系的苦瓜提取苦瓜多糖，结果各方法得出的提取率、中性多糖含量、酸性多糖含量等都不相同。目前国内不同来源苦瓜多糖的相对分子质量分布及单糖组成的研究见表2。

表2 苦瓜多糖的相对分子质量及单糖组成Table 2 Molecular weights and monosaccharide composition of Momordica charantia polysaccharides

苦瓜多糖是一种复合杂多糖，多糖的单糖组成、比例、糖醛酸的种类、连接位置、侧链中残基与种类、其他取代基存在的情况、糖苷键构型、糖环类型以及聚糖链等的不同使得对苦瓜多糖结构的研究十分复杂。张德等[31]通过对苦瓜3 个自交系果实提取的苦瓜多糖进行红外光谱分析，表明苦瓜多糖主要以α型和β型吡喃糖形式存在；董英等[27]通过对分离纯化后的苦瓜多糖组分MCP2、MCP4进行紫外、红外光谱分析，结果表明MCP2为半乳聚糖，且MCP2、MCP4都含有β-D-吡喃糖苷键。红外分析苦瓜多糖组分MCPIa表明该组分为多聚糖，存在呋喃糖苷键，并且在红外谱图中含有硫酸酯键的吸收峰，说明该糖中含有硫酸基团[29]。

3 苦瓜多糖的生物活性

苦瓜多糖具有许多生物活性，目前，国内外学者对其关注的焦点主要在降血糖作用、抗氧化作用、抑菌作用、抗肿瘤及增强免疫活性作用等几大方面。

3.1 降血糖作用

糖尿病是一种代谢紊乱性疾病，正影响着越来越多人的健康。据预测，2025年全球糖尿病患者将突破3亿，中国糖尿病患者将接近1亿，现代研究表明苦瓜多糖具有显著的降血糖功效[32-34]。其中，多糖的降血糖机制主要有[35-37]：修复或刺激胰岛细胞，促进胰岛素分泌；提高胰岛素亲和力或增加其受体数量，改善胰岛素抵抗指数；抑制胰高血糖素分泌，抑制糖原分解，促进糖原的合成；抑制糖异生，增强糖利用，加速葡萄糖分解；抑制α-葡萄糖苷酶作用，延缓肠道内葡萄糖的吸收；使血清中肿瘤坏死因子-α水平降低，增强葡萄糖转运体表达；促进细胞的调亡。杨税[38]分别将实验小鼠随机分成空白对照组，糖尿病模型，苦瓜多糖低、中、高剂量组，通过对实验小鼠血糖的测定、胰岛素水平的检测及其抵抗指数的计算，得出的结论是苦瓜多糖能明显降低血糖，使胰岛素水平及其抵抗指数显著升高，胰岛素敏感指标降低。石雪萍等[39]在糖尿病小鼠上的研究结果显示苦瓜水溶性多糖降血糖效果显著，在剂量为500 mg/kg时，优于甲糖宁。吴灵威等[40]研究发现苦瓜多糖的多个组分对胰岛组织有保护和修复作用，并且指出这可能是苦瓜多糖降血糖的主要机理之一。苦瓜多糖与其他活性分子具有协同降血糖作用，等配比的苦瓜多糖与皂苷协同作用，效果显著高于各自的单独作用[41]。提取方法对苦瓜多糖的降血糖功效也有影响，通过比较水提法、碱提法提取的苦瓜多糖对链脲霉素诱导的糖尿病小鼠降糖效果，结果发现碱提多糖的降糖活性更好[6]。由此可见，苦瓜多糖提取方法、其他活性分子的作用都能够影响到其降血糖功效。

3.2 抗氧化作用

苦瓜多糖具有很强的抗氧化性，Panda等[42]从苦瓜内提出一种果胶多糖，并发现该糖具有激活脾细胞、胸腺细胞、巨噬细胞的作用和显著的抗氧化性。据相关研究结果报道，Gong Juanjuan等[43]发现苦瓜多糖具有很好的神经保护作用，其机制可能与它的抗氧化活性相关，在某些情况下通过其抗氧化性及抑制激酶的信号传递来实现这一功能；陈红漫等[44]通过小鼠体外实验也研究了苦瓜多糖抗氧化性与降血糖的相关关系，结果显示随着苦瓜多糖抗氧化性的增加，小鼠的血糖值显著降低，表明苦瓜多糖的抗氧化性在调节血糖这一方面也具有重要作用。植物多糖抗氧化性的测定一般包括对总还原能力、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除能力、对超氧阴离子自由基清除能力、羟自由基清除能力的测定，Lin Yuyu等[45]研究发现苦瓜多糖对DPPH自由基和超氧阴离子自由基具有显著的清除作用，其清除率随多糖浓度的增加而增加。影响苦瓜多糖的抗氧化性因素不仅局限于多糖浓度的变化，有研究证实，硫酸化修饰能显著提高苦瓜多糖的抗氧化能力[46]，这主要是因硫酸基的引入使得多糖具有聚阴离子特性，而这一特性正是生物活性改变的主要因素。苦瓜的种类也会对其清除羟自由基的能力产生影响[47]，在相同原料条件下，Liu Xin等[46]发现苦瓜多糖清除超氧阴离子自由基的能力比清除羟自由基能力明显偏高，这可能是源于苦瓜多糖在对氢原子的提供以及其氧化反应的发生中，氧化反应更加容易发生，导致超氧阴离子自由基更加容易被清除。

3.3 抑菌作用

目前，研究多糖抑菌的主要方法有扩散法、稀释法、比浊法，其中应用最多的便是扩散法，管碟法和滤纸片法是其典型代表[48]。研究报道，苦瓜多糖具有很好的抑菌作用。张平平等[49]对苦瓜提取物的抑菌活性做了研究，通过比较苦瓜乙醇浸提物、粗多糖、纯化多糖、粗蛋白、纯化蛋白、粗皂苷、纯化皂苷对藤黄八叠球菌的最低抑菌浓度，结果显示，纯化多糖与纯化皂苷的抑菌效果最好。吴笳笛等[50]发现苦瓜多糖对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、鼠伤寒沙门氏菌等具有很好的抑菌作用，半致死剂量分别为0.15、0.10、0.13、0.13 mg/mL，且以金黄色葡萄球菌最为明显，对志贺氏菌、灰霉菌等效果不明显。张文波等[51]采用滤纸片扩散法测定了不同质量分数、不同pH值的苦瓜多糖对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、黑曲霉、米曲霉的抑菌圈直径，发现苦瓜多糖的抑菌效果与其浓度成正相关，受pH值影响显著。

3.4 抗肿瘤及增强免疫活性

现代生物医学一直关注于寻找低毒、高效的抗肿瘤药物，而天然的植物活性多糖恰好可以迎合这一需求。蔡寅等[52]通过建立小鼠S180肉瘤、H22肝癌肿瘤模型观察苦瓜多糖的抗肿瘤作用，发现小鼠肿瘤模型的生长受到不同剂量苦瓜多糖的抑制较明显，并且肿瘤小鼠的胸腺指数和脾腺指数都有所增加，得出结论为苦瓜多糖具有较强的免疫增强活性并可能通过刺激淋巴细胞、增强巨噬细胞的活化来调节机体的免疫功能。张翠等[53]利用苦瓜多糖提高机体免疫功能的抗肿瘤机理和稀土直接杀死、杀伤肿瘤细胞的作用合成稀土-苦瓜多糖复合物，结果表明其具有体外肿瘤细胞增殖抑制作用，且高于单独使用苦瓜多糖的情况，并且在研究中发现稀土-苦瓜多糖复合物与DNA之间会发生非嵌式相互作用，这也可能是其抗肿瘤作用的机理之一。在张利芳[5]对苦瓜多糖的免疫调节作用研究中，通过单核-巨噬细胞功能、体液免疫功能、细胞免疫功能、自然杀伤（natural killer，NK）细胞活性四方面测定苦瓜多糖对免疫低下小鼠的免疫作用，结果表明苦瓜多糖在这四方面均表现显著。

4 结 语

近年来，伴随着国内外学者对苦瓜多糖研究的日益重视，苦瓜多糖的许多生物活性及功能逐渐进入大众视野，国内外学者在苦瓜多糖的提取、分离纯化、降血糖、抗氧化等方面做了大量的研究，也取得了很大的进展。但苦瓜多糖作为一种极具开发价值的生物活性物质，就目前的研究成果而言，还存在很多亟待解决的问题。苦瓜多糖的生物活性已经被发掘出来了，但其具体的作用机制有待进一步研究，并且在苦瓜多糖的各组分分析鉴定方面还需进一步完善。苦瓜多糖的结构分析还不够系统和深入，尤其是对其结构与功能方面的关系鲜有报道，苦瓜多糖药理活性的应用及其工业化的进程在未来还有一段路程，苦瓜多糖的研究价值极大，前景可观。

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Recent Progress in Extraction, Chemical Structure and Bioactivities of Momordica charantia Polysaccharides

GONG Bin1,2, SHEN Mingyue1,*, HE Lingling1,2, XIE Jianhua1,*
(1. State Key Laboratory of Food Science and Technology, Nanchang University, Nanchang 330047, China; 2. College of Light Industry and Food Science, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

Momordica charantia has been used historically as a herbal medicine and vegetable for thousands of years. Modern phytochemical and pharmacological experiments have proved that polysaccharide is one of its major active components. In recent decades, Momordica charantia polysaccharide, as a complex heteroglycan, has attracted a great deal of attention in the biomedical field due to its biological activities. In this paper, the latest progress in the extraction, separation, physicalchemical properties, structural characteristics and bioactivities of Momordica charantia polysaccharides is reviewed systematically, and future prospect is also discussed.

Momordica charantia polysaccharide; separation and purification; physicochemical properties; structure; bioactivity

TS252.7

A

1002-6630（2015）21-0279-05

10.7506/spkx1002-6630-201521052

2015-05-17

国家自然科学基金面上项目（31471702）；江西省自然科学基金青年重大项目（20152ACB21004）

龚斌（1993—），男，硕士研究生，研究方向为发酵工程。E-mail：1356553728@qq.com

*通信作者：申明月（1984—），女，助理研究员，硕士，研究方向为食品营养与安全。E-mail：shenmingyue1107@ncu.edu.cn

谢建华（1982—），男，副研究员，博士，研究方向为食品碳水化合物结构与功能。E-mail：jhxie@ncu.edu.cn