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绿茶多糖研究进展

2021-09-20来源:26文学网作者: 26文学小编阅读量:

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茶多糖(Teapolysaccharides,TPS)是茶叶中一种具有生理活性的多糖,由糖类、果胶和蛋白质等组成,是一种酸性糖蛋白,并结合有大量的矿质元素。其中,糖的部分主要由阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、岩藻糖等组成,蛋白质部分主要由20种左右常见的氨基酸组成,矿质元素主要由铁、钙、镁、锰等,以及少量的微量元素,如稀土元素等组成。茶多糖具有多种生理活性,如抗氧化、免疫活性、降血糖、抗癌等,是茶叶中极具开发价值的一种生理活性物质,在医药和食品方面有广阔的研发前景。

本文就近几年绿茶多糖的提取、分离纯化、生物活性研究等方面进行综述,为绿茶(特别是粗老茶)在医药及保健品等多方面的综合利用提供理论依据。

一、绿茶多糖的提取技术

绿茶多糖提取方法主要有水浸提法、酶提取法、微波提取法、超声波提取法及酸、碱提取法等,其中,酸、碱提取法对提取条件要求高,目前应用较少。近年来,研究人员对绿茶多糖的提取进行了大量的研究,由于大多数生物活性多糖在性质上是极性的,因此提取多糖时常使用热水和热碱溶液等极性溶剂。目前绿茶多糖应用最多的提取技术为水浸提法,其次为酶提取法、微波提取法。超临界萃取技术、反胶束萃取技术以及复合提取技术(两种或两种以上的提取方法混合使用)等还未见在绿茶多糖的提取中应用。各提取方法的提取率从高到低依次为微波提取法、酶提取法、超声波提取法、水浸提法。由于绿茶的品种不同、产地不同、采摘时间不同,提取率也不相同,影响绿茶多糖提取率的因素还有茶树的生长环境、树龄、加工工艺、鲜叶成熟度等。研究果胶酶和单宁酶同时处理对绿茶中多糖提取的影响,发现同时处理是一种有效的提取多糖的方法,并且能显著增强其清除自由基的活性。

由于不同提取方法得到的绿茶多糖可能存在结构、生物活性等的不同,因此,可以根据所需生物活性的要求,选择不同的提取方法。

二、绿茶多糖的分离纯化技术

通过不同的提取方法得到的绿茶粗多糖,需要通过脱蛋白、脱色、纯化等步骤,才能进一步研究其化学结构、作用机理、构效关系等。

1、绿茶多糖的脱蛋白

绿茶多糖脱蛋白一般采用Sevage法、三氯乙酸法(CTA)和层析法,目前已有大量关于这3种脱蛋白工艺的报道。例如,杜景东等研究了云雾绿茶多糖提取方法的优化以及Sevage法除蛋白的最佳工艺;王传名等研究日照绿茶粗多糖的脱蛋白工艺,研究结果表明:三氯乙酸法的脱蛋白效果最好,脱蛋白后茶多糖溶液pH为4.0,茶多糖含量为72.5%,茶多糖保留率为66.8%,蛋白脱除率为68.4%。任健研究了信阳毛尖多糖的除蛋白方法,他提出利用蛋白水解酶处理后再用Sevage法除蛋白,其提取率比单用Sevage法提高很多。陈义勇等采用Sevage法、三氯乙酸法和聚酰胺吸附柱层析法进行脱蛋白效果比较,研究结果表明,聚酰胺吸附柱层析法脱蛋白效果最好,蛋白脱除率为94.5%,多糖保留率为91.4%;而三氯乙酸法会引起多糖降解,蛋白脱除率为40.8%,多糖保留率仅为47.2%,Sevage法脱除蛋白次数最多(6次),多糖损失大,蛋白脱除率为72.7%,多糖保留率为55.8%。综上所述,茶多糖除蛋白工艺需要根据原料的不同不断进行优化,而非简单借鉴。

2、绿茶多糖的脱色

绿茶多糖在提取过程中,存在大量色素,影响进一步的分离纯化。要采取一定方法除去色素,改善绿茶多糖的外观,从而为结构及构效关系的研究奠定基础。关于绿茶多糖脱色方法的研究,已有很多报道。例如,任健的研究结果表明活性炭脱色法会吸附多糖造成损失,采用H2O2脱色法为粗多糖进行脱色较为合适;陈萍等对粗老龙井茶多糖脱色时发现,采用H2O2脱色法进行脱色后,茶多糖的活性会降低;王元凤的研究结果表明采用D315树脂脱色效果好,而且还兼有脱蛋白的作用,在脱色条件为温度35~55℃,酸碱度4.5~6.5时,茶多糖溶液的脱色率可达到89.82%,蛋白质去除率为93.95%,多糖保留率为64.86%;陈义勇等采用聚酰胺、粉末活性炭、吸附树脂对绿茶粗多糖进行脱色,研究结果表明聚酰胺吸附柱层析法脱色效果最好。

3、绿茶多糖的纯化技术

绿茶多糖的纯化方法有沉淀法、超滤法、盐析法、柱层析法等。目前,研究最多的是DEAE-52纤维素柱层析和SephadexG-100凝胶柱层析两种方法。陈海霞以低档绿茶中提取到的茶粗多糖为原料,采用DEAE-52纤维素柱层析进行纯化,经水和0.1mol/L、0.2mol/L、0.5mol/L的NaCl溶液梯度洗脱后,得到TPS-1、TPS-2、TPS-3和TPS-4等4个组分;周宇波采用水热法对中茶108粗老叶中的茶多糖进行提取,采用DEAE-52纤维素柱(4.0~100.0cm)进行纯化,用蒸馏水及不同浓度的NaCl溶液依次进行分段洗脱,得到5个亚组分,分别命名为F0、F0.1、F0.2、F0.3和F0.4;寇小红从龙井43茶树粗老叶中提取的粗多糖,经过不同孔径的超滤膜进行初步纯化,截留液经过DEAE-52纤维素离子交换层析纯化后,得到8个不同的分级组分,其中,5个酸性多糖和3个中性多糖,再经过丙烯葡聚糖凝胶SephacrylS-300柱层析系统进行纯化,得到14个组分。综上所述,在所有的常用纯化技术中,DEAE-52纤维素离子交换层析纯化方法效果最好,但是其纯化效果亦与原料有关。

三、绿茶多糖的结构组成

如前所述,绿茶多糖的糖的部分主要由阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、岩藻糖等组成,大量研究结果表明茶树品种和产地均会影响多糖中单糖的组成。经气相色谱分析得到单糖组成,结果详见表1。

另有研究结果表明,不同提取工艺、脱色方法和纯化技术等对多糖中单糖的组成影响不大。

四、绿茶多糖的生物活性研究

近年来,科研人员对绿茶多糖生物活性进行了大量研究,主要研究了绿茶多糖的抗氧化、降血糖、抗肿瘤(癌)、提高免疫力等方面。

1、抗氧化

绿茶多糖具有较强的抗氧化能力,对预防心脑血管疾病和延缓衰老具有重要作用。其抗氧化能力主要通过清除自由基、对脂类的氧化抑制和对铁离子的还原能力等来反映。目前,绿茶多糖抗氧化活性的评价,主要通过超氧阴离子(O2-·)自由基、羟自由基(·OH)和亚硝基(NO2-)等体外清除活性及铁离子的还原能力来进行研究。例如,尹学哲等研究表明,绿茶多糖对ROO·、O2-·、·OH及H2O2均有清除作用;受试者食用绿茶多糖后,血浆及VLDL、LDL和HDL过氧化脂质水平明显降低,在体外进行氧化修饰时,LDL氧化延滞时间明显延长。研究结果提示,绿茶多糖可增强血浆及脂蛋白抗氧化能力,起到预防心血管疾病和延缓衰老的作用。陈萍等采用不同浓度的乙醇从龙井粗老茶叶中提取到的组分TPS70(70%的乙醇沉淀)抗氧化效果好且得率高,在体外模拟人工胃液环境中,组分TPS70降解为还原糖和寡糖片段,降解片段稳定在120ku左右。Fan等采用阴离子交换树脂D315将提取的茶多糖分离成中性茶多糖(TPSI)和酸性茶多糖(TPSII),并对这两种茶多糖进行脱金属离子处理后测定其抗氧化能力。结果表明,所有茶多糖均表现出不同程度的抗氧化活性,其中去除金属离子的TPSI抗氧化活性得到大幅提升。Ren等通过研究紫阳含硒绿茶SeTPS对小鼠肝氧化应激的影响发现,饲喂SeTPS组的小鼠肝脏脂肪变性和氧化应激损伤明显减轻,抗氧化性和肝脂水平均恢复到正常值。

2、降血糖

国内外研究发现茶多糖具有显著的降低血糖的作用,并且茶叶越粗老血糖降低效果越好。俞东宁等从粗老龙井茶叶中采用水浸提法提取多糖,组分TPS70抗氧化效果最强,而且对糖尿病小鼠的脂多糖升高有显著的抑制作用。贾亮亮等分别采用酶法、热水提取法和冷水提取法提取了鄂产绿茶的茶多糖,结果表明3种提取方法获得的绿茶多糖对α-葡萄糖苷酶的抑制作用无明显差别;酶法提取的绿茶多糖对α-淀粉酶和蔗糖酶活性的抑制作用强于热水提取法、冷水提取法所得的绿茶多糖,具有较好的体外降血糖活性。钟灵等的研究结果表明,恩施绿茶茶多糖能明显降低糖尿病大鼠血糖(FBG),增强超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、肝葡萄糖激酶(GK)的活性,减少血清中丙二醛(MDA)的含量,升高脾脏、胸腺系数,具有降血糖、抗氧化和增强机体免疫功能的作用。Wang等研究表明,绿茶中的一种水溶性茶多糖7WA在高葡萄糖水平(25mmol/L)时能够显著增加胰岛素分泌,从而起到良好的抗糖尿病的作用。综上所述,茶多糖降血糖的机理主要有:①降低由四氧嘧啶致糖尿病小鼠血糖糖度;②减轻四氧嘧啶对小鼠胰岛的损伤,改善受损β细胞的功能;③清除自由基,提高肝脏抗氧化能力;④调节糖代谢。

3、抗癌、抗肿瘤

茶多糖的抗癌、抗肿瘤活性主要通过激活机体免疫系统和提高机体免疫功能来增强抗肿瘤能力。何念武等采用热水浸提-乙醇沉淀法制得商洛绿茶粗多糖,经DEAE-52纤维素柱分离后得到3个组分,并发现3个组分均可抑制MCF-7细胞的生长,其抑制作用随着质量浓度的增加而增强。寇小红从炒青绿茶中提取的粗多糖,分子量在20kD左右的组分对小鼠巨噬细胞系Raw264.7有显著免疫活性。周宇波发现中茶108中性多糖F0.1~F0.3能显著抑制HeLa细胞的增殖,最高抑制率为10.43%,酸性茶多糖F0能显著促进HeLa细胞增殖。夏道宗等发现安吉白茶多糖在体外能显著抑制S180细胞的生长,并且具有明显的剂量依赖效应;在体内,安吉白茶多糖可使荷S180实体瘤小鼠腹腔巨噬细胞吞噬能力显著升高。Liu等利用偶氮甲烷/葡聚糖硫酸钠(AOM/DSS)小鼠模型和IL-6诱导的结直肠癌细胞系(CT26)研究了TPS对CaC的抗肿瘤作用,结果表明TPS能够通过平衡细胞微环境,显著降低肿瘤发生率和肿瘤大小,并显著抑制促炎细胞的浸润和促炎细胞因子的分泌。Gao等通过研究中茶108中茶多绿茶多糖抑制肿瘤生长的具体机理为促进巨噬细胞、淋巴细胞和自然杀伤细胞的成熟、分化和繁殖,产生各种细胞因子,使肿瘤细胞的生长受到抑制或引起肿瘤细胞的凋亡。

五、存在问题和发展前景

绿茶的研究主要集中在茶多酚和儿茶素的开发和利用方面,绿茶多糖的研究相对薄弱,商品化程度低。近年来,绿茶多糖的多种保健功能不断揭示,国内外的研究报道逐渐增多。但是,绿茶多糖的提取技术尚不成熟,得率和纯度不高,无法满足工业化生产的需求。并且,绿茶多糖的生物活性、结构、构效关系等尚没有科学结论,还没有制定引导绿茶多糖行业规范化发展的行业标准。随着绿茶多糖的价值被逐渐认识,其在医药、食品保健等行业中已有应用和开发。“茶多糖泡腾片”“复方硒茶多糖”“茶多糖胶囊”等初级茶多糖保健产品已进入市场,由此可见绿茶多糖的研究大有可为。

我国是世界第一大茶叶生产国,茶叶资源十分丰富。在茶叶生产中,特别是绿茶目前一般只采摘春茶,而每年茶树修剪后的粗老枝叶通常被焚烧或者废弃,造成资源的浪费。茶多糖具有治疗糖尿病、抗癌等重要的生物活性,并且茶树粗老叶中茶多糖的含量高于新叶。因此,随着对茶多糖研究的深入,充分利用茶树资源,提高茶叶生产的附加值和茶树资源利用率,对我国的茶产业健康发展具有深远的意义。


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