植物多糖降解方法及降解产物特性研究进展-USB迷|专注于互联网分享

2024年3月26日发(作者：司空玲珑)

JOURNALOFLIGHTINDUSTRY　Vol.38No.3Jun.2023

2023年6月

第38卷第3期　　　　　　　　

·55·

冀晓龙,郭建行,田静源,等.植物多糖降解方法及降解产物特性研究进展[J].轻工学报,2023,38(3):55

62.

JIXL,GUOJH,TIANJY,chprogressondegradationmethodsandproductpropertiesofplantpoly-

saccharides[J].JournalofLightIndustry,2023,38(3):55

62.　　DOI:10.12187/2023.03.007

植物多糖降解方法及降解产物特性研究进展

冀晓龙

1,2,3

,郭建行

,田静源

,马科

,刘延奇

1,2,3

1.郑州轻工业大学

食品与生物工程学院,河南郑州

450001;

2.食品生产与安全河南省协同创新中心,河南

郑州

450001;

3.河南省冷链食品质量安全控制重点实验室,河南

郑州

450001

摘要:

基于植物多糖降解的必要性,综述了植物多糖的降解方法及降解产物的理化性质和生物活性,认为:

物理降解法降解效率高、绿色环保、操作简单,但存在降解不彻底、反应不充分、生产成本高等不足;化学降解

法简便易行、对降解设备要求低,但存在降解产物不易分离、污染环境等问题;生物降解法反应条件温和、降

解速率快且产物均一,但存在降解成本高、对条件要求严格等不足;多种降解方法协同使用可弥补单一降解方

法的不足,提高植物多糖的降解效率;降解可显著降低植物多糖的分子质量、特性黏度,提高植物多糖的抗氧

化、抗肿瘤、抗炎、降血糖、降血脂等生物活性。未来可在开发操作简单、绿色环保、定向降解、产物均一的降解

方法、降解产物高级结构与生物活性的构效关系等方面进行深入研究,以进一步推进植物多糖的发展和应用。

关键词:植物多糖;降解方法;理化性质;生物活性

中图分类号:TS210.1　　文献标识码:A　　文章编号:2096

1553(2023)03

0055

0　引言

植物多糖一般是指由十分子以上单糖通过不同

类型糖苷键连接组成的复杂聚合物,是植物生长发

育过程中发挥重要作用的天然大分子

[1]

。植物多

中种类繁多。研究

表明,植物多糖具有很高的

药用价值,可在预防、控制和改善心血管疾病、肥胖

症、糖尿病等慢性疾病中发挥着重要作用。植物多

糖还具有增强机体免疫力、抗肿瘤、降血糖、抗衰老、

抗病毒、调节肠道菌群等功能,在生物医药、保健食

糖分子结构复杂且支链分支度、长度不同,在自然界

品、药妆等领域均有较大的发展空间和良好的应用

前景

[4]

。但植物多糖分子质量大、聚合度高、结构

体内发挥活性作用

,所以通过适当方法把大分

多糖的利用率,对植物多糖的应用和发展具有重要

意义

[7]

。目前,植物多糖的降解方法主要包括物理

同使用。本文拟对植物多糖的降解方法、降解产物

的理化性质和生物活性进行综述,以期为植物多糖

的深入研究和其在功能性食品中的应用提供参考。

降解法、化学降解法、生物降解法及多种降解方法协

复杂、黏度高且溶解性差,难以穿越细胞膜进入生物

子植物多糖降解成一定分子质量的多糖片段以提高

收稿日期:2021

06;修回日期:2022

02;出版日期:2023

基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(32201969,32000281);河南省青年科学基金项目(2);河南省高

等学校重点科研项目计划支持项目(21A550014);郑州轻工业大学博士科研启动基金项目(2020BSJJ015)

作者简介:冀晓龙(1989—),男,山东省潍坊市人,郑州轻工业大学讲师,博士,主要研究方向为植物多糖结构与活性。E-mail:

Xiaolongjiytu@

通信作者:刘延奇(1964—),男,河南省郑州市人,郑州轻工业大学教授,博士,主要研究方向为淀粉及功能性食品。E-mail:

2007055@

·56·

　2023年6月

第38卷第3期　

1　植物多糖降解方法

1.1　物理降解法

1.1.1　超声波降解法　超声波是介质中的一种弹

性机械波,频率一般超过20

kHz,在传递过程中带

进而使大分子多糖降解

[15]

。微波降解多糖不仅存

在热效应,还存在微波非热效应。梁瑞红等

[16

17]

通

过采用传统加热降解和微波加热降解果胶及壳聚糖

发现,微波加热降解果胶过程中还存在非热效应。

等

[18]

通过研究微波诱导D

葡萄糖甘氨

酸的美拉德反应及紫斑菌多糖降解发现,微波和水

浴加热都没有引起美拉德反应产物的变化,从数据

上未显示出非热效应。孙利芹等

[19]

采用密闭式微

波降解紫球藻胞外多糖,通过对比降解前后多糖的

分子质量、黏度特性及溶解性,发现该多糖降解后易

通过0.22

μm滤膜,且黏度降低、水溶性增大。任

有能量,能够使介质发生机械运动。在使用超声波

降解植物多糖过程中,机械作用可使大分子多糖较

敏感的化学键断裂,从而降低其分子质量、表面黏

度,增加其水溶性,使其活性显著增强。研究

[6,8

发现,机械性断键作用和空化效应是超声波降解植

物多糖的主要机理。超声波降解植物多糖不会破坏

其结构和固有生物活性,只会通过随机剪切引起多

糖的构象改变。等

[10

11]

利用超声波降解海

藻螺旋体多糖发现,随着超声功率的增加,多糖的降

解效果越好,多糖分子质量显著降低,且得到的是分

子质量较小的均匀多糖。降解没有改变海藻螺旋体

多糖的一级结构和单糖组成,但经过超声降解处理

后,其分子间相互连接部分被破坏,形成了多孔的松

散结构。等

[12]

利用超声波辐照黑莓果多

糖发现,经过超声波辐照降解后,黑莓果多糖的分子

质量和粒径显著下降,降解时间随着多糖分子链的

缩短而增加。等

[13

14]

利用超声波降解黑穗

醋栗果实多糖发现,在400

W和600W功率下,多

瑞等

[20]

研究发现,在功率为195

W、385W和575W

时,随着特性黏度的减小,降解速率也会减小;当功

率达到765

W时,特性黏度与降解速率呈负相关。

等

[21]

利用微波降解沙蒿多糖发现,多糖

平均分子质量明显降低,分子粒径也明显下降。

与传统热降解相比,微波降解速度更快、分子质

量更小,这不仅是由于微波热效应,还有非热效应(如

分子间振动产生的剪切作用等)的影响,但具体是哪

种非热效应还需进一步探索。另外,微波降解还存在

反应不充分、不易控制等缺点,尚需优化解决。

1.1.3　水热降解法　水热降解法是在密闭容器、高

压高温条件下进行的反应,按照反应温度,可分为亚

临界反应和超临界反应。随着反应稳定性和压力的

升高、离子产物的变化及氢键的断裂,亚临界水和超

临界水的性质会发生显著变化

[22]

。姜美云等

[23]

采

用水热降解法降解果胶多糖发现,在最优工艺条件

下,果胶多糖降解产物得率达46.2%,3种降解产物

降解前后的糖基组成基本相似。na

等

[22]

采用水热降解法处理褐藻多糖发现,处理后多

糖的分子质量由原来的42.12

kDa降至0.85kDa

糖分子质量分别降低了42.02%和59.51%,粒径分

别降低了63.52%和68.85%,动态黏度分别降低了

27.88%和33.63%。降解前后单糖种类完全相同,

表面呈片状,形态不规则。

超声波会优先降解分子质量较大的多糖,且存

在一个限定降解过程的最小链长,在一定条件下,当

达到该限定链长时,剪切力引起的降解会消失。利

用超声波降解的这一特性,可实现植物多糖的可控

性降解,且操作方便、绿色环保,但使用该方法较难

获得分子质量更小的植物多糖。

1.1.2　微波降解法　微波是穿透性很强的电磁波,

通过分子自身运动进行加热,具有快速加热、内部加

热、节能环保等优点。使用微波降解植物多糖时,由

于多糖分子中含有大量极性官能团(如羟基),分子

的高速振荡及分子间的偶极作用会使糖苷键断裂,

但降解后多糖的表面积减少,失去了三维螺旋结构,

以下,糖基组成基本没变化。wa等

[24]

通过

水热降解法降解聚半乳糖醛酸发现,在温度高达

533K条件下,聚合度为2~10的低聚物产率为

22.1%,但降解产物会发生结构变形;在温度493K条

件下,有90%以上聚半乳糖醛酸被降解为低聚物。

在水热降解过程中,高温高压使部分糖基脱落,

达到降解多糖的目的,随着反应条件的改变,降解程

度也随之改变。利用水热降解法降解植物多糖,因

　冀晓龙,等:植物多糖降解方法及降解产物特性研究进展

·57·

不使用化学有机酸,不会对环境造成污染,可用于工

业化生产,但高温高压条件对设备要求较高,所以生

产成本较高。

1.1.4　电离辐射降解法　电离辐射降解法是指在

高能粒子(如α粒子、β粒子等)或光子(如x射线、

γ射线等)辐照下,诱导水分子产生自由基并作用于

糖苷键,使碳链发生断裂,进而导致植物多糖降解的

方法

[25]

。近年来,电离辐射降解法在降解半乳甘露

聚糖

[26]

、淀粉

[27]

、纤维素

[28]

等天然聚合物方面得到

解产物的理化性质与辐照剂量之间的关系,发现

10~450kGy的辐照剂量可使降解产物的分子质量

杂,对环境污染较大。

1.2.2　氧化降解法　氧化降解法主要是指植物多

糖在强氧化剂(如H

、Cl

、ClO

等)的作用下氧

化降解的方法

[31]

。例如,王鑫纯等

[32]

采用H

对

野皂荚多糖进行氧化处理发现,降解后多糖的相对

分子质量降低96.63%,且在体外代谢过程中表现

出良好的降血糖、改善肠道菌群等作用。近年来,除

加入强氧化剂外,裂解多糖单加氧酶在多糖氧化降

解中得到了广泛应用,该酶利用活性中心的Cu

氧

化降解多糖链的糖苷键,导致碳链断裂进而生成小

分子多糖片段

[33

34]

。采用裂解多糖单加氧酶降解

纤维素可大大提高纤维素的利用率,且随着纤维素

浓度的降低,降解效率逐渐增大

[35]

。裂解多糖单加

键断裂,其中强氧化剂能直接作用于碳链或间接生

成自由基导致碳链断裂,而裂解多糖单加氧酶能够

选择性地作用于糖苷键的C1或C4位而导致糖苷

键自发断裂。

1.2.3　自由基降解法　自由基降解法中的自由基

主要包括羟自由基、超氧阴离子自由基、H

等,化

是羟自由基攻击糖链夺取与C相连的氢原子进而

生成羟烷基自由基,这些自由基不仅相互反应,而且

与O

反应生成过氧自由基,导致碳链断裂

[36]

。C.

等

[37]

研究羟自由基对纤维素的降解时发现,

羟自由基可以从糖分子的羟基中夺取氢原子进而导

致糖苷键断裂,促使植物多糖降解。相较于其他方

法,自由基降解法降解后的植物多糖的分子质量分

布均匀,但反应程度不易控制。

综上所述,化学降解法主要利用化学反应攻击

植物多糖的碳链进而导致其断裂,以达到降解多糖

的目的。相较于物理降解法,化学降解法简便易行、

高效、生产成本低、对降解设备要求不高,但存在降

解产物难以控制且不易分离、污染环境等不足。

学性质非常活泼。自由基降解植物多糖的作用机理

氧酶和强氧化剂都能攻击多糖链上的氢原子使糖苷

了广泛的应用。张卫东等

[28]

研究了壳聚糖辐射降

由8.2

105

Da降至1.0

103Da左右,且在辐射剂

量为47.75

kGy时降解效果最好。电离辐射降解法

的电离辐射会破坏植物多糖的结构。

成本较低,产品品质高且不影响生物活性,但高剂量

综上所述,采用超声波、微波、水热、电离辐射等

物理降解法均能够降低植物多糖分子质量,不仅降

解效率高、绿色环保、操作简单,而且超声波降解可

实现植物多糖的可控性降解。但是,物理降解法存

在降解不彻底、反应不充分、生产成本高、破坏植物

多糖结构等问题。所以,在降解过程中应充分考虑

各种方法的优缺点,选择合适的降解方法或对方法

进行优化,以达到预期的降解目的。

1.2　化学降解法

1.2.1　酸降解法　酸降解法主要是在植物多糖中

加入无机酸或有机酸,使植物多糖降解为小分子片

段的方法。酸降解法的基本原理是植物多糖分子中

的糖苷原子氧接受质子形成质子化苷键,削弱

C—O键并使其发生断裂,形成碳阳离子中间体,最

终生成不同聚合度、不同分子质量的多糖片段。研

究

[29]

发现,在相同条件下,使用无机酸比有机酸的

降解速率更快、降解产物的分子质量更小、聚合度更

低。酸降解法能够增加多糖的生物活性,高玉杰

等

[30]

利用三氟乙烯降解浒苔多糖发现,降解后多糖

的平均相对分子质量减小了46.13%,黏度降低,水

溶性提高。

酸降解法操作简单,但降解后多糖的分子质量

分布较广,不能产生均一的多糖,且分离提纯较复

1.3　生物降解法

生物降解法主要包括酶水解法和微生物发酵

法,其中,酶水解法通过特定的水解酶(如果胶酶、

纤维素酶、葡聚糖酶等)催化多糖分子内糖苷键断

裂,进而降低多糖聚合度;而微生物发酵法主要是筛

·58·

　2023年6月

第38卷第3期　

选能够产生多糖降解酶的微生物,并利用产生的酶

降解植物多糖

[38]

。安丽萍等

[39]

采用响应面法优化

姬松茸多糖的降解工艺发现,当加酶量为2.9%、温

度为59

℃、反应时间为2.1h时,多糖降解得率最

100℃、反应时间15min)下,得到聚合度为3~21

的低聚糖,且与传统方法相比,此法更简单、高效和

环保。郑宇

[46]

采用微波协同H

降解黑木耳多糖

发现,多糖的降解率达90.33%,且微波功率对结果

影响最显著。

综上所述,采用多种降解方法协同使用能够弥

补单一降解方法的不足,提高植物多糖降解效率,解

决降解不完全等问题。但在降解过程中应充分考虑

每一种方法的适用范围,以达到更佳的降解效果。

高。陈文等

[40]

使用纤维素酶降解燕麦多糖发现,燕

麦多糖降解后其分子质量和黏度降低、溶解性提高。

秦丹丹

[41]

使用纤维素酶对黑木耳多糖进行降解发

现,加酶量对降解黑木耳多糖的影响最显著。

综上所述,相较于物理降解法和化学降解法,生

物降解法具有反应条件温和、降解速率快和绿色环

保的特点,克服了化学降解法所得产物分子质量分

布不均一、物理降解法降解不彻底的缺点。但植物

多糖结构复杂,筛选合适的微生物和酶是关键问题,

且由于酶对环境敏感,所以反应条件须严格控制。

2　植物多糖降解产物的理化性质及生

物活性

2.1　植物多糖降解产物的理化性质

降解是获得小分子低聚糖的重要方法,并对植

物多糖理化性质(如特性黏度、分子质量、分散指

数、多糖结构等)产生一定的影响。特性黏度是高

分子聚合物溶液的浓度趋于零时的比浓黏度,由多

糖分子间的氢键产生,其值不随多糖溶液浓度的变

化而变化,在一定程度上与多糖的溶解性呈正相关。

在植物多糖降解过程中,特性黏度是反应降解程度

的一个重要指标,其随降解程度的增加而降低。分

子质量包括重均分子质量(Mw)、数均分子质量

(Mn)及黏均分子质量(Mz),其中Mw与Mn的比值

称为分散指数,用来衡量分子质量分布的宽度。一

般分子质量为100~200

kD时,植物多糖的生物活

1.4　多种降解方法协同使用

为了提高植物多糖的降解效果,通常将两种或

两种以上降解方法协同使用。比如,超声波辅助

/酶降解法,微波辅助H

/水热降解法,微波

超声波辅助H

/酶降解法由于超声波的空化作用

可增加植物多糖与H

/酶的接触机会,加速多糖

分子链的断裂,进而加速降解反应的进程

[42]

。黄海

潮等

[43]

通过比较H

法、超声波法、超声波辅助

法降解坛紫菜多糖发现,采用不同处理方法得

28.21%和48.56%,表明超声波辅助H

法降解程

度高、产物活性强。等

[44]

辅助酶/酸降解法,自由基联合超声波降解法,等等。

到的降解产物的DPPH清除率分别为30.05%、

对比酶法降解、

性最高;相同来源的植物多糖,分子质量为5~10

时不具有生物活性;分子质量在90

kD以上的植物

超声降解和超声辅助酶法降解海参多糖发现,采用

超声辅助酶法降解多糖的分子质量和粒径显著低于

酶法降解和超声降解,且降解产物的DPPH自由基

清除率、羟自由基清除率和还原力分别比酶法降解

高38.1%、29.9%和29.3%,比超声降解高12.8%、

14.6%和9.42%。

微波辅助H

、酶、酸及水热法降解植物多糖

多糖基本都能形成三股螺旋结构,且均具有生物活

性

[47]

。植物多糖由多个糖基通过糖苷键连接而成,

降解方法、作用位点的不同对多糖结构也会产生一

定的影响。

物理降解法、化学降解法、生物降解法都可有效

使大分子植物多糖的分子链断裂,达到降低多糖分

子质量的目的。黄海潮等

[43]

通过比较不同降解方

法发现,利用超声波辅助H

降解植物多糖的效

果较好,在降解2

h后,分子质量从大于670kD降

时,由于在微波的作用下可加速化学反应或酶的反

应进程,因此在微波辅助其他方法降解多糖时能加

快反应进程,并使降解程度更高。等

[45]

采

用微波辅助酸水解降解卡拉胶发现,在最佳反应条

件(卡拉胶质量浓度5

mg/mL、pH值3.0、温度

至235

kD,相对黏度的变化与分子质量一致,均随

着降解时间的延长而降低,但在2

h后趋于平缓,说

明在2

h时多糖已降解完成。等

[48]

优化

　冀晓龙,等:植物多糖降解方法及降解产物特性研究进展

·59·

降解紫菜多糖发现,当HO

与VC的质量

-VC

比为1∶1且降解4

h时,紫菜多糖的降解效率最

解产物的相对分子质量越低,ABTS自由基清除能

力越强。经过降解后,植物多糖对DPPH、O

、

自由基的清除能力均强于原多糖,这可能是因为降

解后植物多糖的分子质量降低、水溶性更好、表面结

构较疏松、暴露出更多的活性基团。

2.2.2　抗肿瘤活性　经过降解后,植物多糖分子内

氢键的断裂使其有更大的延伸空间,暴露出更多的

活性位点,从而增强其抗肿瘤活性。据报道,降解后

的硫酸多糖对A549、HepG2和Hela细胞有较强的

抑制作用,IC

分别为151.97

μg/mL、163.59μg/

大。等

[10]

采用超声波处理马尾藻多糖发

953kD降至82kD,表观黏度也降低,降解后多糖的

现,经超声处理5

h,马尾藻多糖的分子质量从

分散指数下降,说明超声处理能得到分子质量均匀

的多糖片段;且降解前后单糖组成及一级结构基本

不变。

降解后的植物多糖,其分子质量、特征黏度、溶

解性均显著下降,这可提高植物多糖的生物利用率,

拓宽其在加工和生产中的应用;且降解过程并未改

变植物多糖的基本结构,仅破坏其支链结构,使其暴

露出更多活性基团,这有助于提高其生物活性。

mL和117.81μg/mL;低分子质量硫酸多糖可通过

长的目的

[21,53]

。等

[54]

采用超声降解条斑紫

菜多糖发现,降解前后条斑紫菜多糖对肿瘤细胞

SGC7901的抑制率分别为12.86%和32.34%,即降

解可以增强条斑紫菜多糖的抗肿瘤活性。

2.2.3　抗炎活性　等

[55]

研究发现,相

较于未处理的魔芋多糖,超声处理后的魔芋多糖具

有更强的抑制RAW

264.7巨噬细胞NO、TNF-α和

诱导肿瘤细胞凋亡、周期停滞,达到抑制肿瘤细胞生

2.2　植物多糖降解产物的生物活性

研究

[51]

表明,降解后的植物多糖分子质量降

低、水溶性更好,能够穿越细胞膜在细胞内发挥作

用;且其表面疏松,暴露出更多活性基团,能够不同

程度地提高植物多糖的生物活性(如抗氧化、抗肿

瘤、抗炎、降血脂、降血糖等)。

2.2.1　抗氧化活性　植物多糖的抗氧化活性主要

是能清除机体自由基,减轻自由基对机体组织的损

伤和对生物分子的毒害作用,降低各种慢性疾病发

生的机率。衡量植物多糖抗氧化活性的常用方法有

清除羟自由基、超氧阴离子自由基和DPPH(1,1

二

苯基

三硝基苯肼)的能力;另外,植物多糖的各

种还原力也是评价其抗氧化活性的指标

[52]

。Z.S.

Zhang等

[49]

IL-1β的分泌水平,使RAW264.7巨噬细胞具有更

强的抗炎活性。等

[56]

采用响应面优化裂褶菌

多糖的降解工艺发现,当多糖质量分数为0.4%、超

声时间为9

min、超声功率为600W时,降解产物对

NO的抑制率为95%,相较于未降解的裂褶菌多糖,

降解能够提高其抗炎活性。

2.2.4　降血糖、降血脂活性　等

[12]

采用超

声波降解黑莓多糖发现,降解后黑莓多糖对α

葡萄

糖苷酶具有较强的抑制作用,IC

为1.11

mg/mL,

采用羟自由基和超氧阴离子自由基评价

山药多糖的抗氧化活性发现,降解后的山药多糖

LP3的IC

分别为55

g/mL和125g/mL,自由基清

除作用明显高于未降解的山药多糖。

等

[50]

且抑制作用强于阿卡波糖(IC

为3.35

mg/mL),具

有明显的降血糖活性。等

[52]

采用HCl和

降解燕麦β葡聚糖发现,相较于未降解的β葡

聚糖,降解产物βG-H和βG-O具有更强的生物活

性,对脂肪过氧化具有较强的抑制作用,且具有很强

的降血糖活性。等

[57]

采用微波降解孔石莼

多糖发现,产物U1、U2对大鼠具有明显的降血脂活

性,能够降低血清甘油三酯,提高血清高密度脂蛋

白,且产物分子质量越小,效果越显著。

胺聚糖对DPPH、超氧阴离子自由基和羟自由基的

清除率分别为54.1%、46.4%和61.3%,且均表现出

浓度依赖性。等

[51]

采用H

等离子处理

180min后,降解产物对ABTS(2,2

联氮

二(3

乙

采用H

-VC降解海参发现,获得的海参糖

木耳多糖发现,分别降解0

min、60min、120min和

基

苯并噻唑

磺酸)二铵盐)自由基清除率分别

为17%、63%、66%、79%,表明降解产物对ABTS自

由基有较强的清除能力;且随着处理时间的延长,降

3　结论与展望

本文总结了植物多糖的降解方法,发现物理降

·60·

　2023年6月

第38卷第3期　

解法具有绿色环保、高效、操作简单等优点,但存在

降解不彻底、反应不充分、生产成本高等问题;化学

降解法具有简便易行、对降解设备要求低等优点,但

存在降解产物不易分离、污染环境等不足;生物降解

法具有反应条件温和、降解速率快、绿色环保、产物

均一等优点,但存在降解成本高、对条件要求严格等

不足;多种降解方法联合使用弥补了单一降解方法

的不足,提高了植物多糖的降解效率。上述方法均

能显著降低植物多糖的分子质量、特性黏度,不同程

度地提高植物多糖的抗氧化、抗肿瘤、抗炎、降血糖、

降血脂等生物活性。植物多糖的生物活性与多糖结

构、糖链构象、分子质量等因素有关,虽然提高植物

多糖生物活性的方法较多,但主要通过降解使多糖

暴露出更多的活性位点以达到提高生物活性的目

的、操作简单的降解方法依然是提高植物多糖生物

活性的较好方法。植物多糖降解未来的发展主要集

中在以下几个方面:1)对植物多糖定向降解的研究

较少,亟需开发产物均一的定向降解方法;2)对降

解产物结构与生物活性之间的关系尚处于推测阶

段,需对降解产物高级结构与生物活性的构效关系

展开深入研究;3)复杂多糖的降解机理尚不清楚,

且由于其结构的复杂性和多样性,其降解机理也不

同,未来需探讨其在特定条件下的降解机制;4)开

发具有特定功能活性的植物多糖精深加工产品。

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Researchprogressondegradationmethodsandproductproperties

ofplantpolysaccharides

ofFoodandBioengineering,ZhengzhouUniversityofLightIndustry,Zhengzhou

450001,China;

JIXiaolong

1,2,3

,GUOJianhang

,TIANJingyuan

,MAKe

,LIUYanqi

1,2,3

CollaborativeInnovationCenterofFoodProductionandSafety,Zhengzhou

450001,China;

KeyLaboratoryofColdChainFoodQualityandSafetyControl,Zhengzhou

450001,China

Abstract:Based

onthenecessityofplantpolysaccharidedegradation,thedegradationmethodsofplant

polysaccharidesandthephysicochemicalpropertiesandbiologicalactivitiesofthedegradationproductswere

micaldegradationmethodwassimpleandeasytoimplement,andhadlow

requirementsfordegradationequipment,buttherewereproblemssuchasdifficultseparationofdegradation

productsandenvironmentalpollution;thebiodegradationmethodhadmildreactionconditions,fastdegradation

rateanduniformproducts,buttherewerehighdegradationcosts,strictrequirementsforconditions;thesynergistic

useofmultipledegradationmethodscouldmakeupfortheshortcomingsofasingledegradationmethodand

improvedthedegradationefficiencyofplantpolysaccharides;degradationcouldsignificantlyreducethemolecular

anti-inflammatory,hypoglycemic,

weightandintrinsicviscosityofplantpolysaccharides,andimprovedtheantioxidantandanti-tumorproperties,

future,in-depthresearchcanbecarriedoutinthedevelopmentofsimpleandenvironmentallyfriendly,directional

degradation,anduniformdegradationmethods,andthestructure-activityrelationshipbetweentheadvanced

structureofdegradationproductsandbiologicalactivity,soastofurtherpromotethedevelopmentandapplicationof

plantpolysaccharides.

Keywords:plant

polysaccharides;degradationmethod;physicochemicalproperty;biologicalactivity

(责任编辑:杨晓娟)

2024年3月26日发(作者：司空玲珑)

JOURNALOFLIGHTINDUSTRY　Vol.38No.3Jun.2023

2023年6月

第38卷第3期　　　　　　　　

·55·

冀晓龙,郭建行,田静源,等.植物多糖降解方法及降解产物特性研究进展[J].轻工学报,2023,38(3):55

62.

JIXL,GUOJH,TIANJY,chprogressondegradationmethodsandproductpropertiesofplantpoly-

saccharides[J].JournalofLightIndustry,2023,38(3):55

62.　　DOI:10.12187/2023.03.007

植物多糖降解方法及降解产物特性研究进展

冀晓龙

1,2,3

,郭建行

,田静源

,马科

,刘延奇

1,2,3

1.郑州轻工业大学

食品与生物工程学院,河南郑州

450001;

2.食品生产与安全河南省协同创新中心,河南

郑州

450001;

3.河南省冷链食品质量安全控制重点实验室,河南

郑州

450001

摘要:

基于植物多糖降解的必要性,综述了植物多糖的降解方法及降解产物的理化性质和生物活性,认为:

物理降解法降解效率高、绿色环保、操作简单,但存在降解不彻底、反应不充分、生产成本高等不足;化学降解

法简便易行、对降解设备要求低,但存在降解产物不易分离、污染环境等问题;生物降解法反应条件温和、降

解速率快且产物均一,但存在降解成本高、对条件要求严格等不足;多种降解方法协同使用可弥补单一降解方

法的不足,提高植物多糖的降解效率;降解可显著降低植物多糖的分子质量、特性黏度,提高植物多糖的抗氧

化、抗肿瘤、抗炎、降血糖、降血脂等生物活性。未来可在开发操作简单、绿色环保、定向降解、产物均一的降解

方法、降解产物高级结构与生物活性的构效关系等方面进行深入研究,以进一步推进植物多糖的发展和应用。

关键词:植物多糖;降解方法;理化性质;生物活性

中图分类号:TS210.1　　文献标识码:A　　文章编号:2096

1553(2023)03

0055

0　引言

植物多糖一般是指由十分子以上单糖通过不同

类型糖苷键连接组成的复杂聚合物,是植物生长发

育过程中发挥重要作用的天然大分子

[1]

。植物多

中种类繁多。研究

表明,植物多糖具有很高的

药用价值,可在预防、控制和改善心血管疾病、肥胖

症、糖尿病等慢性疾病中发挥着重要作用。植物多

糖还具有增强机体免疫力、抗肿瘤、降血糖、抗衰老、

抗病毒、调节肠道菌群等功能,在生物医药、保健食

糖分子结构复杂且支链分支度、长度不同,在自然界

品、药妆等领域均有较大的发展空间和良好的应用

前景

[4]

。但植物多糖分子质量大、聚合度高、结构

体内发挥活性作用

,所以通过适当方法把大分

多糖的利用率,对植物多糖的应用和发展具有重要

意义

[7]

。目前,植物多糖的降解方法主要包括物理

同使用。本文拟对植物多糖的降解方法、降解产物

的理化性质和生物活性进行综述,以期为植物多糖

的深入研究和其在功能性食品中的应用提供参考。

降解法、化学降解法、生物降解法及多种降解方法协

复杂、黏度高且溶解性差,难以穿越细胞膜进入生物

子植物多糖降解成一定分子质量的多糖片段以提高

收稿日期:2021

06;修回日期:2022

02;出版日期:2023

基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(32201969,32000281);河南省青年科学基金项目(2);河南省高

等学校重点科研项目计划支持项目(21A550014);郑州轻工业大学博士科研启动基金项目(2020BSJJ015)

作者简介:冀晓龙(1989—),男,山东省潍坊市人,郑州轻工业大学讲师,博士,主要研究方向为植物多糖结构与活性。E-mail:

Xiaolongjiytu@

通信作者:刘延奇(1964—),男,河南省郑州市人,郑州轻工业大学教授,博士,主要研究方向为淀粉及功能性食品。E-mail:

2007055@

·56·

　2023年6月

第38卷第3期　

1　植物多糖降解方法

1.1　物理降解法

1.1.1　超声波降解法　超声波是介质中的一种弹

性机械波,频率一般超过20

kHz,在传递过程中带

进而使大分子多糖降解

[15]

。微波降解多糖不仅存

在热效应,还存在微波非热效应。梁瑞红等

[16

17]

通

过采用传统加热降解和微波加热降解果胶及壳聚糖

发现,微波加热降解果胶过程中还存在非热效应。

等

[18]

通过研究微波诱导D

葡萄糖甘氨

酸的美拉德反应及紫斑菌多糖降解发现,微波和水

浴加热都没有引起美拉德反应产物的变化,从数据

上未显示出非热效应。孙利芹等

[19]

采用密闭式微

波降解紫球藻胞外多糖,通过对比降解前后多糖的

分子质量、黏度特性及溶解性,发现该多糖降解后易

通过0.22

μm滤膜,且黏度降低、水溶性增大。任

有能量,能够使介质发生机械运动。在使用超声波

降解植物多糖过程中,机械作用可使大分子多糖较

敏感的化学键断裂,从而降低其分子质量、表面黏

度,增加其水溶性,使其活性显著增强。研究

[6,8

发现,机械性断键作用和空化效应是超声波降解植

物多糖的主要机理。超声波降解植物多糖不会破坏

其结构和固有生物活性,只会通过随机剪切引起多

糖的构象改变。等

[10

11]

利用超声波降解海

藻螺旋体多糖发现,随着超声功率的增加,多糖的降

解效果越好,多糖分子质量显著降低,且得到的是分

子质量较小的均匀多糖。降解没有改变海藻螺旋体

多糖的一级结构和单糖组成,但经过超声降解处理

后,其分子间相互连接部分被破坏,形成了多孔的松

散结构。等

[12]

利用超声波辐照黑莓果多

糖发现,经过超声波辐照降解后,黑莓果多糖的分子

质量和粒径显著下降,降解时间随着多糖分子链的

缩短而增加。等

[13

14]

利用超声波降解黑穗

醋栗果实多糖发现,在400

W和600W功率下,多

瑞等

[20]

研究发现,在功率为195

W、385W和575W

时,随着特性黏度的减小,降解速率也会减小;当功

率达到765

W时,特性黏度与降解速率呈负相关。

等

[21]

利用微波降解沙蒿多糖发现,多糖

平均分子质量明显降低,分子粒径也明显下降。

与传统热降解相比,微波降解速度更快、分子质

量更小,这不仅是由于微波热效应,还有非热效应(如

分子间振动产生的剪切作用等)的影响,但具体是哪

种非热效应还需进一步探索。另外,微波降解还存在

反应不充分、不易控制等缺点,尚需优化解决。

1.1.3　水热降解法　水热降解法是在密闭容器、高

压高温条件下进行的反应,按照反应温度,可分为亚

临界反应和超临界反应。随着反应稳定性和压力的

升高、离子产物的变化及氢键的断裂,亚临界水和超

临界水的性质会发生显著变化

[22]

。姜美云等

[23]

采

用水热降解法降解果胶多糖发现,在最优工艺条件

下,果胶多糖降解产物得率达46.2%,3种降解产物

降解前后的糖基组成基本相似。na

等

[22]

采用水热降解法处理褐藻多糖发现,处理后多

糖的分子质量由原来的42.12

kDa降至0.85kDa

糖分子质量分别降低了42.02%和59.51%,粒径分

别降低了63.52%和68.85%,动态黏度分别降低了

27.88%和33.63%。降解前后单糖种类完全相同,

表面呈片状,形态不规则。

超声波会优先降解分子质量较大的多糖,且存

在一个限定降解过程的最小链长,在一定条件下,当

达到该限定链长时,剪切力引起的降解会消失。利

用超声波降解的这一特性,可实现植物多糖的可控

性降解,且操作方便、绿色环保,但使用该方法较难

获得分子质量更小的植物多糖。

1.1.2　微波降解法　微波是穿透性很强的电磁波,

通过分子自身运动进行加热,具有快速加热、内部加

热、节能环保等优点。使用微波降解植物多糖时,由

于多糖分子中含有大量极性官能团(如羟基),分子

的高速振荡及分子间的偶极作用会使糖苷键断裂,

但降解后多糖的表面积减少,失去了三维螺旋结构,

以下,糖基组成基本没变化。wa等

[24]

通过

水热降解法降解聚半乳糖醛酸发现,在温度高达

533K条件下,聚合度为2~10的低聚物产率为

22.1%,但降解产物会发生结构变形;在温度493K条

件下,有90%以上聚半乳糖醛酸被降解为低聚物。

在水热降解过程中,高温高压使部分糖基脱落,

达到降解多糖的目的,随着反应条件的改变,降解程

度也随之改变。利用水热降解法降解植物多糖,因

　冀晓龙,等:植物多糖降解方法及降解产物特性研究进展

·57·

不使用化学有机酸,不会对环境造成污染,可用于工

业化生产,但高温高压条件对设备要求较高,所以生

产成本较高。

1.1.4　电离辐射降解法　电离辐射降解法是指在

高能粒子(如α粒子、β粒子等)或光子(如x射线、

γ射线等)辐照下,诱导水分子产生自由基并作用于

糖苷键,使碳链发生断裂,进而导致植物多糖降解的

方法

[25]

。近年来,电离辐射降解法在降解半乳甘露

聚糖

[26]

、淀粉

[27]

、纤维素

[28]

等天然聚合物方面得到

解产物的理化性质与辐照剂量之间的关系,发现

10~450kGy的辐照剂量可使降解产物的分子质量

杂,对环境污染较大。

1.2.2　氧化降解法　氧化降解法主要是指植物多

糖在强氧化剂(如H

、Cl

、ClO

等)的作用下氧

化降解的方法

[31]

。例如,王鑫纯等

[32]

采用H

对

野皂荚多糖进行氧化处理发现,降解后多糖的相对

分子质量降低96.63%,且在体外代谢过程中表现

出良好的降血糖、改善肠道菌群等作用。近年来,除

加入强氧化剂外,裂解多糖单加氧酶在多糖氧化降

解中得到了广泛应用,该酶利用活性中心的Cu

氧

化降解多糖链的糖苷键,导致碳链断裂进而生成小

分子多糖片段

[33

34]

。采用裂解多糖单加氧酶降解

纤维素可大大提高纤维素的利用率,且随着纤维素

浓度的降低,降解效率逐渐增大

[35]

。裂解多糖单加

键断裂,其中强氧化剂能直接作用于碳链或间接生

成自由基导致碳链断裂,而裂解多糖单加氧酶能够

选择性地作用于糖苷键的C1或C4位而导致糖苷

键自发断裂。

1.2.3　自由基降解法　自由基降解法中的自由基

主要包括羟自由基、超氧阴离子自由基、H

等,化

是羟自由基攻击糖链夺取与C相连的氢原子进而

生成羟烷基自由基,这些自由基不仅相互反应,而且

与O

反应生成过氧自由基,导致碳链断裂

[36]

。C.

等

[37]

研究羟自由基对纤维素的降解时发现,

羟自由基可以从糖分子的羟基中夺取氢原子进而导

致糖苷键断裂,促使植物多糖降解。相较于其他方

法,自由基降解法降解后的植物多糖的分子质量分

布均匀,但反应程度不易控制。

综上所述,化学降解法主要利用化学反应攻击

植物多糖的碳链进而导致其断裂,以达到降解多糖

的目的。相较于物理降解法,化学降解法简便易行、

高效、生产成本低、对降解设备要求不高,但存在降

解产物难以控制且不易分离、污染环境等不足。

学性质非常活泼。自由基降解植物多糖的作用机理

氧酶和强氧化剂都能攻击多糖链上的氢原子使糖苷

了广泛的应用。张卫东等

[28]

研究了壳聚糖辐射降

由8.2

105

Da降至1.0

103Da左右,且在辐射剂

量为47.75

kGy时降解效果最好。电离辐射降解法

的电离辐射会破坏植物多糖的结构。

成本较低,产品品质高且不影响生物活性,但高剂量

综上所述,采用超声波、微波、水热、电离辐射等

物理降解法均能够降低植物多糖分子质量,不仅降

解效率高、绿色环保、操作简单,而且超声波降解可

实现植物多糖的可控性降解。但是,物理降解法存

在降解不彻底、反应不充分、生产成本高、破坏植物

多糖结构等问题。所以,在降解过程中应充分考虑

各种方法的优缺点,选择合适的降解方法或对方法

进行优化,以达到预期的降解目的。

1.2　化学降解法

1.2.1　酸降解法　酸降解法主要是在植物多糖中

加入无机酸或有机酸,使植物多糖降解为小分子片

段的方法。酸降解法的基本原理是植物多糖分子中

的糖苷原子氧接受质子形成质子化苷键,削弱

C—O键并使其发生断裂,形成碳阳离子中间体,最

终生成不同聚合度、不同分子质量的多糖片段。研

究

[29]

发现,在相同条件下,使用无机酸比有机酸的

降解速率更快、降解产物的分子质量更小、聚合度更

低。酸降解法能够增加多糖的生物活性,高玉杰

等

[30]

利用三氟乙烯降解浒苔多糖发现,降解后多糖

的平均相对分子质量减小了46.13%,黏度降低,水

溶性提高。

酸降解法操作简单,但降解后多糖的分子质量

分布较广,不能产生均一的多糖,且分离提纯较复

1.3　生物降解法

生物降解法主要包括酶水解法和微生物发酵

法,其中,酶水解法通过特定的水解酶(如果胶酶、

纤维素酶、葡聚糖酶等)催化多糖分子内糖苷键断

裂,进而降低多糖聚合度;而微生物发酵法主要是筛

·58·

　2023年6月

第38卷第3期　

选能够产生多糖降解酶的微生物,并利用产生的酶

降解植物多糖

[38]

。安丽萍等

[39]

采用响应面法优化

姬松茸多糖的降解工艺发现,当加酶量为2.9%、温

度为59

℃、反应时间为2.1h时,多糖降解得率最

100℃、反应时间15min)下,得到聚合度为3~21

的低聚糖,且与传统方法相比,此法更简单、高效和

环保。郑宇

[46]

采用微波协同H

降解黑木耳多糖

发现,多糖的降解率达90.33%,且微波功率对结果

影响最显著。

综上所述,采用多种降解方法协同使用能够弥

补单一降解方法的不足,提高植物多糖降解效率,解

决降解不完全等问题。但在降解过程中应充分考虑

每一种方法的适用范围,以达到更佳的降解效果。

高。陈文等

[40]

使用纤维素酶降解燕麦多糖发现,燕

麦多糖降解后其分子质量和黏度降低、溶解性提高。

秦丹丹

[41]

使用纤维素酶对黑木耳多糖进行降解发

现,加酶量对降解黑木耳多糖的影响最显著。

综上所述,相较于物理降解法和化学降解法,生

物降解法具有反应条件温和、降解速率快和绿色环

保的特点,克服了化学降解法所得产物分子质量分

布不均一、物理降解法降解不彻底的缺点。但植物

多糖结构复杂,筛选合适的微生物和酶是关键问题,

且由于酶对环境敏感,所以反应条件须严格控制。

2　植物多糖降解产物的理化性质及生

物活性

2.1　植物多糖降解产物的理化性质

降解是获得小分子低聚糖的重要方法,并对植

物多糖理化性质(如特性黏度、分子质量、分散指

数、多糖结构等)产生一定的影响。特性黏度是高

分子聚合物溶液的浓度趋于零时的比浓黏度,由多

糖分子间的氢键产生,其值不随多糖溶液浓度的变

化而变化,在一定程度上与多糖的溶解性呈正相关。

在植物多糖降解过程中,特性黏度是反应降解程度

的一个重要指标,其随降解程度的增加而降低。分

子质量包括重均分子质量(Mw)、数均分子质量

(Mn)及黏均分子质量(Mz),其中Mw与Mn的比值

称为分散指数,用来衡量分子质量分布的宽度。一

般分子质量为100~200

kD时,植物多糖的生物活

1.4　多种降解方法协同使用

为了提高植物多糖的降解效果,通常将两种或

两种以上降解方法协同使用。比如,超声波辅助

/酶降解法,微波辅助H

/水热降解法,微波

超声波辅助H

/酶降解法由于超声波的空化作用

可增加植物多糖与H

/酶的接触机会,加速多糖

分子链的断裂,进而加速降解反应的进程

[42]

。黄海

潮等

[43]

通过比较H

法、超声波法、超声波辅助

法降解坛紫菜多糖发现,采用不同处理方法得

28.21%和48.56%,表明超声波辅助H

法降解程

度高、产物活性强。等

[44]

辅助酶/酸降解法,自由基联合超声波降解法,等等。

到的降解产物的DPPH清除率分别为30.05%、

对比酶法降解、

性最高;相同来源的植物多糖,分子质量为5~10

时不具有生物活性;分子质量在90

kD以上的植物

超声降解和超声辅助酶法降解海参多糖发现,采用

超声辅助酶法降解多糖的分子质量和粒径显著低于

酶法降解和超声降解,且降解产物的DPPH自由基

清除率、羟自由基清除率和还原力分别比酶法降解

高38.1%、29.9%和29.3%,比超声降解高12.8%、

14.6%和9.42%。

微波辅助H

、酶、酸及水热法降解植物多糖

多糖基本都能形成三股螺旋结构,且均具有生物活

性

[47]

。植物多糖由多个糖基通过糖苷键连接而成,

降解方法、作用位点的不同对多糖结构也会产生一

定的影响。

物理降解法、化学降解法、生物降解法都可有效

使大分子植物多糖的分子链断裂,达到降低多糖分

子质量的目的。黄海潮等

[43]

通过比较不同降解方

法发现,利用超声波辅助H

降解植物多糖的效

果较好,在降解2

h后,分子质量从大于670kD降

时,由于在微波的作用下可加速化学反应或酶的反

应进程,因此在微波辅助其他方法降解多糖时能加

快反应进程,并使降解程度更高。等

[45]

采

用微波辅助酸水解降解卡拉胶发现,在最佳反应条

件(卡拉胶质量浓度5

mg/mL、pH值3.0、温度

至235

kD,相对黏度的变化与分子质量一致,均随

着降解时间的延长而降低,但在2

h后趋于平缓,说

明在2

h时多糖已降解完成。等

[48]

优化

　冀晓龙,等:植物多糖降解方法及降解产物特性研究进展

·59·

降解紫菜多糖发现,当HO

与VC的质量

-VC

比为1∶1且降解4

h时,紫菜多糖的降解效率最

解产物的相对分子质量越低,ABTS自由基清除能

力越强。经过降解后,植物多糖对DPPH、O

、

自由基的清除能力均强于原多糖,这可能是因为降

解后植物多糖的分子质量降低、水溶性更好、表面结

构较疏松、暴露出更多的活性基团。

2.2.2　抗肿瘤活性　经过降解后,植物多糖分子内

氢键的断裂使其有更大的延伸空间,暴露出更多的

活性位点,从而增强其抗肿瘤活性。据报道,降解后

的硫酸多糖对A549、HepG2和Hela细胞有较强的

抑制作用,IC

分别为151.97

μg/mL、163.59μg/

大。等

[10]

采用超声波处理马尾藻多糖发

953kD降至82kD,表观黏度也降低,降解后多糖的

现,经超声处理5

h,马尾藻多糖的分子质量从

分散指数下降,说明超声处理能得到分子质量均匀

的多糖片段;且降解前后单糖组成及一级结构基本

不变。

降解后的植物多糖,其分子质量、特征黏度、溶

解性均显著下降,这可提高植物多糖的生物利用率,

拓宽其在加工和生产中的应用;且降解过程并未改

变植物多糖的基本结构,仅破坏其支链结构,使其暴

露出更多活性基团,这有助于提高其生物活性。

mL和117.81μg/mL;低分子质量硫酸多糖可通过

长的目的

[21,53]

。等

[54]

采用超声降解条斑紫

菜多糖发现,降解前后条斑紫菜多糖对肿瘤细胞

SGC7901的抑制率分别为12.86%和32.34%,即降

解可以增强条斑紫菜多糖的抗肿瘤活性。

2.2.3　抗炎活性　等

[55]

研究发现,相

较于未处理的魔芋多糖,超声处理后的魔芋多糖具

有更强的抑制RAW

264.7巨噬细胞NO、TNF-α和

诱导肿瘤细胞凋亡、周期停滞,达到抑制肿瘤细胞生

2.2　植物多糖降解产物的生物活性

研究

[51]

表明,降解后的植物多糖分子质量降

低、水溶性更好,能够穿越细胞膜在细胞内发挥作

用;且其表面疏松,暴露出更多活性基团,能够不同

程度地提高植物多糖的生物活性(如抗氧化、抗肿

瘤、抗炎、降血脂、降血糖等)。

2.2.1　抗氧化活性　植物多糖的抗氧化活性主要

是能清除机体自由基,减轻自由基对机体组织的损

伤和对生物分子的毒害作用,降低各种慢性疾病发

生的机率。衡量植物多糖抗氧化活性的常用方法有

清除羟自由基、超氧阴离子自由基和DPPH(1,1

二

苯基

三硝基苯肼)的能力;另外,植物多糖的各

种还原力也是评价其抗氧化活性的指标

[52]

。Z.S.

Zhang等

[49]

IL-1β的分泌水平,使RAW264.7巨噬细胞具有更

强的抗炎活性。等

[56]

采用响应面优化裂褶菌

多糖的降解工艺发现,当多糖质量分数为0.4%、超

声时间为9

min、超声功率为600W时,降解产物对

NO的抑制率为95%,相较于未降解的裂褶菌多糖,

降解能够提高其抗炎活性。

2.2.4　降血糖、降血脂活性　等

[12]

采用超

声波降解黑莓多糖发现,降解后黑莓多糖对α

葡萄

糖苷酶具有较强的抑制作用,IC

为1.11

mg/mL,

采用羟自由基和超氧阴离子自由基评价

山药多糖的抗氧化活性发现,降解后的山药多糖

LP3的IC

分别为55

g/mL和125g/mL,自由基清

除作用明显高于未降解的山药多糖。

等

[50]

且抑制作用强于阿卡波糖(IC

为3.35

mg/mL),具

有明显的降血糖活性。等

[52]

采用HCl和

降解燕麦β葡聚糖发现,相较于未降解的β葡

聚糖,降解产物βG-H和βG-O具有更强的生物活

性,对脂肪过氧化具有较强的抑制作用,且具有很强

的降血糖活性。等

[57]

采用微波降解孔石莼

多糖发现,产物U1、U2对大鼠具有明显的降血脂活

性,能够降低血清甘油三酯,提高血清高密度脂蛋

白,且产物分子质量越小,效果越显著。

胺聚糖对DPPH、超氧阴离子自由基和羟自由基的

清除率分别为54.1%、46.4%和61.3%,且均表现出

浓度依赖性。等

[51]

采用H

等离子处理

180min后,降解产物对ABTS(2,2

联氮

二(3

乙

采用H

-VC降解海参发现,获得的海参糖

木耳多糖发现,分别降解0

min、60min、120min和

基

苯并噻唑

磺酸)二铵盐)自由基清除率分别

为17%、63%、66%、79%,表明降解产物对ABTS自

由基有较强的清除能力;且随着处理时间的延长,降

3　结论与展望

本文总结了植物多糖的降解方法,发现物理降

·60·

　2023年6月

第38卷第3期　

解法具有绿色环保、高效、操作简单等优点,但存在

降解不彻底、反应不充分、生产成本高等问题;化学

降解法具有简便易行、对降解设备要求低等优点,但

存在降解产物不易分离、污染环境等不足;生物降解

法具有反应条件温和、降解速率快、绿色环保、产物

均一等优点,但存在降解成本高、对条件要求严格等

不足;多种降解方法联合使用弥补了单一降解方法

的不足,提高了植物多糖的降解效率。上述方法均

能显著降低植物多糖的分子质量、特性黏度,不同程

度地提高植物多糖的抗氧化、抗肿瘤、抗炎、降血糖、

降血脂等生物活性。植物多糖的生物活性与多糖结

构、糖链构象、分子质量等因素有关,虽然提高植物

多糖生物活性的方法较多,但主要通过降解使多糖

暴露出更多的活性位点以达到提高生物活性的目

的、操作简单的降解方法依然是提高植物多糖生物

活性的较好方法。植物多糖降解未来的发展主要集

中在以下几个方面:1)对植物多糖定向降解的研究

较少,亟需开发产物均一的定向降解方法;2)对降

解产物结构与生物活性之间的关系尚处于推测阶

段,需对降解产物高级结构与生物活性的构效关系

展开深入研究;3)复杂多糖的降解机理尚不清楚,

且由于其结构的复杂性和多样性,其降解机理也不

同,未来需探讨其在特定条件下的降解机制;4)开

发具有特定功能活性的植物多糖精深加工产品。

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第38卷第3期　

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Researchprogressondegradationmethodsandproductproperties

ofplantpolysaccharides

ofFoodandBioengineering,ZhengzhouUniversityofLightIndustry,Zhengzhou

450001,China;

JIXiaolong

1,2,3

,GUOJianhang

,TIANJingyuan

,MAKe

,LIUYanqi

1,2,3

CollaborativeInnovationCenterofFoodProductionandSafety,Zhengzhou

450001,China;

KeyLaboratoryofColdChainFoodQualityandSafetyControl,Zhengzhou

450001,China

Abstract:Based

onthenecessityofplantpolysaccharidedegradation,thedegradationmethodsofplant

polysaccharidesandthephysicochemicalpropertiesandbiologicalactivitiesofthedegradationproductswere

micaldegradationmethodwassimpleandeasytoimplement,andhadlow

requirementsfordegradationequipment,buttherewereproblemssuchasdifficultseparationofdegradation

productsandenvironmentalpollution;thebiodegradationmethodhadmildreactionconditions,fastdegradation

rateanduniformproducts,buttherewerehighdegradationcosts,strictrequirementsforconditions;thesynergistic

useofmultipledegradationmethodscouldmakeupfortheshortcomingsofasingledegradationmethodand

improvedthedegradationefficiencyofplantpolysaccharides;degradationcouldsignificantlyreducethemolecular

anti-inflammatory,hypoglycemic,

weightandintrinsicviscosityofplantpolysaccharides,andimprovedtheantioxidantandanti-tumorproperties,

future,in-depthresearchcanbecarriedoutinthedevelopmentofsimpleandenvironmentallyfriendly,directional

degradation,anduniformdegradationmethods,andthestructure-activityrelationshipbetweentheadvanced

structureofdegradationproductsandbiologicalactivity,soastofurtherpromotethedevelopmentandapplicationof

plantpolysaccharides.

Keywords:plant

polysaccharides;degradationmethod;physicochemicalproperty;biologicalactivity

(责任编辑:杨晓娟)

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植物多糖降解方法及降解产物特性研究进展

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