诺尼果多糖的提取纯化、结构和生物活性研究进展_邹嘉琪.pdf

第 14 卷 第 2 期 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 Vol.14 No.2 2023 年 1 月 Journal of Food Safety and Quality Jan.,2023 基金项目:广东省教育厅项目(2021KQNCX035)Fund:Supported by the Educational Commission of Guangdong Province(2021KQNCX035)*通信作者:吴小勇,副教授,主要研究方向为功能性食品的研究与开发。E-mail:*Corresponding author:WU Xiao-Yong,Associate Professor,School of Food Science,Guangdong Pharmaceutical University,Zhongshan 528458,China.E-mail: 诺尼果多糖的提取纯化、结构和 生物活性研究进展 邹嘉琪,彭紫君,伍芳芳,吴小勇*(广东药科大学食品科学学院,中山 528458)摘摘 要要:诺尼果是一种热带和亚热带水果,含有丰富的碳水化合物、维生素、矿物质等营养元素以及多糖、黄酮、多酚等活性成分,有很好的食用和药用价值。诺尼果多糖(noni fruit polysaccharide,NFP)是诺尼果中含量较高的活性成分,具有免疫调节、降脂减肥、抗肿瘤、抗氧化及抗炎等生物活性作用,在生物医药、保健食品等研究开发领域有着良好的应用前景。诺尼果多糖是一种由半乳糖醛酸聚糖组成的天然果胶多糖。不同提取方法制备得到的诺尼果多糖,在糖基组成、链结构及理化性质和生物活性等方面存在一定差异。本文介绍了诺尼果多糖的提取纯化工艺、诺尼果多糖的组成结构特征,以及诺尼果多糖的生物活性方面的最新研究进展,同时综述了诺尼果多糖组成结构与生物活性之间的关系,以期为诺尼果多糖应用于保健食品、药品等领域提供参考。关键词关键词:诺尼果;多糖;提取纯化;结构;生物活性 Progress on extraction,purification,structure and bioactivity of noni fruit polysaccharide ZOU Jia-Qi,PENG Zi-Jun,WU Fang-Fang,WU Xiao-Yong*(School of Food Science,Guangdong Pharmaceutical University,Zhongshan 528458,China)ABSTRACT:Noni(Morinda citrifolia L.)fruit with good edible and medicinal value is a tropical and subtropical fruit,and has carbohydrates,vitamins,minerals and other nutrients as well as polysaccharides,flavonoids,polyphenols and other active substances.Noni fruit polysaccharide(NFP)is a high content of active substances in noni fruit.NFP,a natural pectin polysaccharide made up of galacturonan,has bioactive effects on immunomodulatory,lipid-lowering and weight-loss,anti-tumor,antioxidant and anti-inflammatory,and has good application prospects in the research and development of biopharmaceuticals and health foods.The monosaccharide composition,chain structure,physicochemical properties and biological activities of NFP obtained from different extraction methods are not the same.This review introduced the research progress of extraction and purification process,composition and structural characteristics,and biological activities of NFP,and also summarized the relationship between the composition and biological activities of NFP.This review aims to provide references for the application of NFP in health foods and pharmaceuticals.KEY WORDS:noni fruit;polysaccharides;extraction and purification;structure;bioactivity DOI:10.19812/ki.jfsq11-5956/ts.2023.02.042280 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 第 14 卷 0 引 言 诺尼(noni),又名海巴天戟(Morinda citrifolia L.),是一种常绿灌木,生长在东南亚、美国夏威夷、澳大利亚和中国海南1。在东南亚、波利尼西亚和澳大利亚的部分地区,诺尼作为药用植物有着悠久的历史,被认为是夏威夷群岛中第二重要的药用植物2。诺尼的成熟果实诺尼果被称为“超级水果”,营养成分丰富,包含 13 种维生素(A、B、C、E 等)、16 种矿物质(钾、钠、锌、铁、镁、磷、铜、硒等)3、8 种微量元素、20 多种氨基酸(其中 9 种是人体所需的必需氨基酸),以及 10 多种具有抗氧化及清除自由基作用的物质。诺尼果中含有多种生物活性物质,如多糖、黄酮及多酚等,其中多糖的含量较高3。诺尼果多糖主要是由半乳糖醛酸聚糖组成的天然果胶多糖,具有抗氧化3、抗炎4、降血脂5、抗肿瘤6、免疫调节7等多种生物活性作用,近年来成为食品及生物医药领域研究者们关注的热点。目前尚未发现关于诺尼果多糖提取纯化方法、结构及生物活性的全面综述报道,鉴于此,本文将系统地综述诺尼果多糖的提取和纯化方法、结构及生物活性,以期为诺尼果多糖的后续研究及开发利用提供新的思路和技术参考。1 诺尼果多糖的提取及纯化 以诺尼果为原料制备诺尼果多糖,需要经过提取、精制、纯化等步骤。提取分离后得到的诺尼果粗多糖中还含有蛋白质、色素等杂质,需要进行脱蛋白、脱色等除杂和精制处理。经过精制后得到的诺尼果多糖,还需要通过采用离子交换色谱法、凝胶渗透色谱法等适当的方法进行纯化,才能得到组成结构比较均一的多糖。制备诺尼果多糖的常见工艺流程和方法如图 1 所示。1.1 诺尼果多糖的提取 目前关于诺尼果多糖的提取,常用的方法有:溶剂提取法及辅助提取法两大类,包括热水浸提法(hot water extraction,HWE)、脉冲电场辅助提取法(pulsed electric field-assisted extraction,PEFAE)和 超 声 辅 助 提 取 法(ultrasonic-assisted extraction,UAE)等。溶剂提取法是根据多糖的溶解度、酸碱性及分子量等性质差异选用不同的溶剂进行提取,常用的溶剂有水和酸碱溶液。诺尼果多糖的提取,最常用的方法为 HWE。HWE操作简便,安全环保,是多糖常用的提取方法。通过比较YANG等3和LI等8的研究结果后发现,对产地来源相同的诺尼果采用不同的实验参数进行提取,在料液比为1:41.9(m:V)、时间为 117.6 min 及温度为 77.7的参数条件下,诺尼果多糖的产率更高(9.19%);而在料液比为1:30(m:V),时间为 55 min 及温度为 95的参数条件下浸提两次,诺尼果多糖的得率仅有 7.00%,说明在提取的过程中,料液比、提取温度和提取时间等工艺条件会显著影响得物的产率。HWE 虽然操作简单、成本低、易实现,但提取效率不高,因此往往需要结合其他方法对诺尼果多糖进行辅助提取。LI 等8分别采用 HWE、PEFAE 和 UAE 3 种不同的提取方法对诺尼果多糖进行提取,发现 UAE 所得的诺尼果多糖产率最高(11.13%),而提取时间最长的HWE所得的诺尼果多糖产率最低(9.19%),说明辅助提取法能提高诺尼果多糖的提取效率。UAE 显示出最高的提取效率,这可能是由于声空化的作用促进细胞壁的破坏,增加溶剂与有价值的化合物的接触,从而提高提取的效率9。图 1 诺尼果多糖提取纯化流程与方法 Fig.1 Flow chart and methods of extraction and purification of noni fruit polysaccharides 第 2 期 邹嘉琪,等:诺尼果多糖的提取纯化、结构和生物活性研究进展 281 1.2 诺尼果多糖的精制和纯化 目前,多糖的精制、纯化手段主要有 Savage 试剂法10、大孔树脂法11、离子交换色谱法12、凝胶色谱法13、膜分离法14等。诺尼果多糖的精制、纯化手段有大孔树脂法及柱层析法等(见表 1)。不同的纯化手段,具有不同的纯化效果,一般而言,采用 Savage 试剂法除去多糖中的蛋白质;采用大孔树脂法脱色;采用离子交换色谱法和凝胶色谱法进一步纯化多糖,以获得不同组分的多糖。2 诺尼果多糖的组成结构 诺尼果的品种、产地、种植环境等因素会影响诺尼果原料的品质,从而影响诺尼果多糖的组成结构。目前,对诺尼果多糖的组成结构进行表征的方法主要有高效凝胶渗透色谱法(high performance gel permeation chromatography,HPGPC)、高效阴离子交换色谱联全脉冲安培检测器(high performance anion exchange chromatogramphy-pulse amperometric detector,HPAEC-PAD)、核磁共振波谱(nuclear magnetic resonance spectroscopy,NMR)、傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)、甲基化分析、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)等15,19。关于诺尼果多糖的组成结构特性研究主要集中在初级结构,如多糖的糖基组成、分子量、糖苷键类型、主链结构、甲基化结构、官能团组成及微观形态结构等34,15,1720,而对高级结构(主要涉及主链间的构象及多糖间非共价键作用等2122)的研究相对较少。2.1 诺尼果多糖的糖含量测定 多糖中含有不同种类的糖组成,一般采用苯酚-硫酸法检测多糖中总糖的含量、采用咔唑-硫酸法检测多糖中半乳糖醛酸的含量、采用二硝基水杨酸法(3,5-dinitrosalicylic acid,DNS)检测多糖中还原糖的含量。苯酚-硫酸法是利用多糖在硫酸的作用下先水解成单糖,并迅速脱水生成糖醛衍生物,然后与苯酚生成橙黄色化合物。咔唑-硫酸法是多糖经水解生成半乳糖醛酸,在硫酸中与咔唑试剂发生缩合反应,生成紫红色化合物。DNS 法是在碱性条件下,二硝基水杨酸与还原糖发生氧化还原反应,生成 3-氨基-5-硝基水杨酸,该产物在沸水浴条件下显棕红色。3 种检测方法均在一定浓度范围内,生成物颜色的深浅与所测糖含量成正比例关系,可以用紫外-可见