戊聚糖的主要应用

背景及概述^[1]

戊聚糖又称为多缩戊糖。若干戊糖(五碳糖)的缩合物。其水解的最终产物为戊糖。戊聚糖分子式为(C5H8O4)n。如果胶中所含的阿聚糖和木材、玉米穗轴中所含的木糖均属于戊聚糖。。戊聚糖是自然界中最丰富的多糖之一，地球上几乎所有的植物里面都含有戊聚糖。它具有许多的健康益处，正常每天摄入 2-10  g 的戊聚糖可降低血液中的胆固醇和血糖水平，小麦面粉含有大约 10%的阿拉伯木聚糖，阿拉伯木聚糖可分为水溶性和不溶性部分。植物的细胞壁中含有半纤维素和纤维素，半纤维素的含量在自然界里仅仅低于纤维素，是生物质植物细胞壁的基本构成。

应用^[2]

戊聚糖粘度高不易挥发、氧化胶凝后可以被用为良好的多糖材料，乳化稳定性强。因此，戊聚糖在作为持水剂、增稠剂、保湿剂以及稳定剂等方面具有十分良好的功效。除此之外，戊聚糖还表现为一种多样的生物活性的功能性多糖，如具有抗病毒、提高免疫力、抗肿瘤的生物活性。在平常的生活中，戊聚糖的营养功能主要表达为是一种良好的膳食纤维，具有优秀的润肠通便功。起初，多糖仅仅只是被认为是细胞的一种能量和组成成分。例如，通过葡萄糖缩合形成的淀粉和糖原分别是植物细胞和动物细胞的能量储存材料。刚开始人们一直认为半纤维素仅仅只是植物细胞壁的重要组成部分，直到布朗纳于 1958 年发现酵母细胞壁多糖具有抗肿瘤活性后，人们才对多糖的生物活性开始了更深入的研究。20 世纪以来，伴随细胞学，生物学和生命科学的深入研究，多糖的抗衰老、增强免疫功能和抗辐射等的一系列功能活性被发现和验证。近年来，对来自植物、海洋贝壳生物和真菌的多糖及其衍生物的生物活性评价取得了很大进展。到目前为止，已经从植物，贝克生物和真菌等中分离和提取了数百种具有优良生物活性的多糖。这些天然多糖及其衍生物在细胞识别、细胞间质转运、免疫调节、抗辐射、抗凝、抗肿瘤及抗病毒中具有显著的生物活。它们是一种优良的广谱免疫启动子和药物来源。此外，多糖是天然来源产物，对细胞没有毒副作用，并且具有良好的细胞相容性。目前已经开发了多种多糖药物并用于临床治疗过程，如香菇多糖，牛膝多糖等。戊聚糖本身具有十分良好的生物活性功能，然而其复杂的结构和较大的分子量极大的限制了戊聚糖生物活性的发挥。所以，有必要通过改变戊聚糖的结构及分子量大小以改变其活性，从而获得具有更高活性的戊聚糖衍生物。由于戊聚糖和糖基侧链的糖苷键具有多样化的结构，并且取代反应也可以在不同的羟基位上进行，因此戊聚糖可以有多种化学修饰方式。比如，将具有更高活性的官能团引入戊聚糖的侧链或者直接引入到羟基中，以此改变戊聚糖本身的空间结构和子的结构。目前，对戊聚糖的羟基进行改性的主要方式包括磷酸化、磺酰化、羧甲基化和硫酸化等。

制备^[1,3]

常用的从农作物副产物中提取戊聚糖的主要方法是碱提法,它是将农作物副产物原料与 10%Na OH 溶液在 60 ℃反应 90 min，萃取后目的产物的产率可达 17.7%。该工艺具有提取率低和碱性废水处理困难等问题。除了减法外还有酸法提取，酸法使得农副产物经酸降解反应后得到戊聚单糖，不具备良好的生物活性，该方法副反应多，影响产品的质量。三是超声波法，超声波法常与其他方法联用以缩短反应的时间，降低生产成本；此外还有酶法，蒸煮法，蒸汽爆破法等等。目前水热法已被证明为生物质转化和纳米材料制备的有效和绿色方法。近年来有关桉树、竹子和甘蔗渣的半纤维素水热提取的研究已有报道。例如，分析和总结了水热法提取半纤维素的工艺原理，研究进展和发展前景，得出结论：水热提取工艺简单、成本低、环境友好、提取率高。刘长水等利用水热法和碱法联合从玉米秸秆中提取半纤维素，获得良好的效果。所以水热法是戊聚糖提取的潜在发展方向，但迄今鲜有以水热法从麦麸中提取戊聚糖研究报道。因此本实验采用水热法以求高效便捷提取小麦麸皮中的戊聚糖。

主要参考资料

[1] 农业大词典

[2] 戊聚糖的提取及其衍生物制备的清洁工艺

[3] CN201810681327.8一种高粱水溶性戊聚糖的提取方法