β-葡聚糖的主要生理学功能及获取研究进展

闫骁骧

[摘要]β-葡聚糖是由葡萄糖形成的高聚物，直链的链接方式是β-1，3键，支链的链接方式是β-1，6键。它属于多糖，且与其它类型的多糖有多重生物活性共性。相比壳聚糖、海藻多糖、脂多糖、硒多糖等，β-葡聚糖广泛分布在在麦类植物体内（如燕麦）、动物血浆内、真菌类生物体内，且易于化学合成和提取。本文就国内外近年来对β-葡聚糖生理学功能、提取方法进行综述。

[关键词]β-葡聚糖;葡聚糖;生理学功能

[中图分类号]T$202.3 [文献标识码]A [文章编号]2096-5249（2019）15-0275-03

天然的β-葡聚糖主要存在于麦类作物、蕈菌和真菌中。经过提取的β-葡聚糖具有辅助降血糖、参与免疫过程调节、促进消化、疗伤以及减肥等功效。本文综述了近年来国内外对β-葡聚糖生理学功能和提取方法的研究进展。

1β-葡聚糖的主要生理学功能

1.1辅助降血糖

1.1.1控制空腹血糖值和糖耐量值：黄远英等，对大鼠禁食3～4h后，分别以0.375g/（kg.bw）、0.75g/（kg·bw）和1.5g（kg·bw）三个梯度剂量的燕麦p_葡聚糖溶液灌胃后，进行了空腹血糖、胰岛素抵抗和糖耐量的指标指数测定，结果表明燕麦β-葡聚糖可以起到辅助降血糖的生理作用。另有研究表明，低分子量青稞β-葡聚糖可以辅助高血糖小鼠降血糖。青稞β-葡聚糖无毒，可作为一种新食品营养强化剂应用于功能饮料中。

1.1.2防治Ⅱ型糖尿病：仝海英等，针对所在医院收治的II型糖尿病140例患者，分别设立了小麦馒头和青稞馒头组各70例，并对比测量了他们的空腹、进食后血糖以及血糖反应曲线增值面积。通过比对发现，两组病例的进食后90min、120min和180min血糖差异具有统计学意义。研究结论表明，高β-葡聚糖的食品能够有效改善Ⅱ型糖尿病患者们的糖代谢状况，对预防和治疗Ⅱ型糖尿病有重要意义。

1.2参与免疫过程调节

1.2.1促进产生炎症反应：Nobuyuki Hayashi等测定了短梗霉β-葡聚糖（KBG）的免疫学活性，发现KBG可以通过抑制CPG（TLR9配体）和PAM3CSK4（TLRl/TLR2配体），降低细胞感染率。经过相关生物酶活化处理后的KBG可以通过帮助免疫细胞产生炎症反应，进而陕速消灭病原体。

1.2.2参与巨噬细胞免疫应答：nyunhyuk Tae等在聚乙二醇微凝胶中加入了β-葡聚糖，随后证实了混合型微凝胶被小鼠巨噬细胞选择性内化是由β-葡聚糖介导的吞噬作用引起的。巨噬细胞是药物传递的重要靶细胞，在免疫应答中起着重要作用。

1.2.3改善先天免疫：Carlos Velazquez-Carriles等用锌层状氢氧化物纳米粒子固定化酵母β-葡聚糖，改善了鱼类白细胞的先天免疫反应，也印证了酵母β-葡聚糖可以通过提高免疫细胞的清除作用，来减轻副溶血性弧菌和DMSO对鱼类机体的不良影响。

1.2.4促进免疫细胞成熟和迁移：徐冬勤等，在应用流式细胞术检测小鼠骨髓来源的树突状细胞（BMDc）表面分子的表达，发现β-葡聚糖能上调免疫活性分子的表达，同时加强了免疫应答趋化性。實验证明，β葡聚糖可对体外培养小鼠骨髓来源的树突状细胞（BMDC）有促进成熟和迁移的生理活性作用。

1.3促进消化作用和肠道健康

1.3.1提高消化酶的生理活性：Konstantinos Korompokis等用核磁共振（NMR）对燕麦β-葡聚糖的结构特征和胆汁酸结合能力进行了深入分析后，证实了燕麦β-葡聚糖与消化酶和胆汁酸存在相互作用影响，且会提高二者的生理活性。Ming Zhu等研究了β-1，3-葡聚糖对泥鳅的生长性能及非特异性免疫功能的影响。通过采用四种饮食补充三种不同梯度浓度水平的β-1，3-葡聚糖（0.5g/kg、1.0g/kg和2.0g/kg），并测定了泥鳅的生长指标、肠道消化酶活性、PO、SOD和GPX活性、红细胞数、红细胞吞噬率、溶菌酶活性及对嗜水气单胞菌的抗性。结果表明，膳食β-1，3-葡聚糖可以提高上述生长指标和活性指标。

1.3.2参与肠道免疫：Adil Gani等人研究表明，β-葡聚糖可以作为益生菌的肠道输送载体。他们将酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌和双歧杆菌分别β-葡聚糖基质中，且发现β-葡聚糖基质可以随着肠道PH环境调节，对上述益生菌的活力起到很好的延时作用。燕麦β-葡聚糖主要影响盲肠和结肠中的促炎性细胞因子MCTl的表达，调节仔猪肠道环境，促进肠道健康。

1.3.3调节肠道微生态环境：杜亚军发现，燕麦β-葡聚糖对肠道益生菌双歧杆菌和嗜酸乳杆菌有显著的选择性促进生长作用，且对大肠杆菌没有明显促生长作用，说明燕麦β-葡聚糖对肠道健康有很大帮助作用。

Silva等，验证了β-D-葡聚糖和谷氨酰胺对阿糖胞苷/ara-c的有益作用，在评估了白细胞的DNA损伤、白细胞图和肠隐窝细胞的有丝分裂指数之后，证实了用β-D-葡聚糖治疗可以保护白细胞免受由ara-c诱导的DNA断裂，且证明了β-D-葡聚糖和谷氨酰胺的联合使用有利于肠道微生态环境。

1.4抗氧化作用：Yuntao Liu等人利用紫外诱变技术结合EMS诱变处理了梭柄松苞菇菌丝体，并从新产生的菌丝多糖中分离得到B一葡聚糖，证实了它对CC14诱导的肝细胞损伤的保护，通过调节抗氧化活性、自由基清除作用和减轻脂质氧化来实现，其中1，6-β-葡聚糖可能发挥重要作用。

1.5疗伤作用：YunWang等联合应用了β-葡聚糖与农药隐球菌唑，并改进了对苹果收割后腐烂和机械性损伤预防保护的技术。Jong-Seok Park制备了水凝胶状态的β-葡聚糖，并在随后证实了盐酸米诺环素（MH）载β-葡聚糖水凝胶具有良好的预防细菌入侵和治疗伤口的能力。

1.6抗菌作用

1.6.1抗真菌作用：申旺、叶丽燕等，在对侵袭性真菌感染（IFI）患者的诊疗过程中，采用免疫比浊法检测各组的血浆（1，3）-β D-葡聚糖水平，并对WI患者的血液和可疑分泌物展开真菌培养实验;同时采血检测上述WI患者抗真菌治疗后第7天和第14天的血浆（1，3）-βD-葡聚糖水平。结果表明，血浆（1，3）-β-D葡聚糖对重症侵袭性真菌感染的诊疗，具有重要的临床价值。

1.6.2抑制肠道有害菌：燕麦β-葡聚糖及燕麦β-葡聚糖大豆分离蛋白混合体系，可以明显抑制金黄色葡萄球菌、酵母菌和大肠菌群。此外，还有学者研究发现，燕麦B_葡聚糖可以降低肠道和粪便中的大肠菌群数量。

1.7减肥作用：孙鑫娟等在建立秀丽线虫肥胖模型的基础上，分别以不同浓度的经发酵的大麦β-葡聚糖LFBG和未经发酵的大麦β-葡聚糖RBG处理线虫，通过油红0染色和荧光定量PCR法分析线虫体内脂肪含量变化及可能机制。研究过程发现，LFBG和RBG均能显著提高线虫的运动行为能力，从而增加线虫的能量消耗。研究表明，LFBG比RBG更能更能减少秀丽隐杆线虫的脂肪沉积。

1.8食品防腐作用：邱然等发现，大麦DPPH、ABTS、还原力、总多酚和LOX等抗氧化指标与总酸、糖化力、总蛋白、可溶性蛋白、AN、脆度和B一葡聚糖含量等七个常规指标具有非常显著的相关性（p<0.01），在制麦过程中适当提高这些抗氧化性指标对提高麦芽品质是有利的。

1.9脏器保护作用：燕麦β-葡聚糖通过调控脓毒症大鼠小肠损伤基因的表达，保护小肠上皮免受脓毒症的损伤。燕麦β-葡聚糖可有效改善糖尿病肾病大鼠肾功能，降低血清尿素氮和尿酸含量，减缓肾脏组织结构损伤，从而保护肾脏。

2制备方法

2.1美拉德反应法：Lei Zhong等采用了共轭物红外光谱分析法证明了燕麦熟化加工工艺中美拉德反应对β葡聚糖的合成促进作用，并在控制干燥加热条件下，通过美拉德反应制备了平菇β-葡聚糖。Tao Sun通过通过燕麦β-葡聚糖与氨基酸/肽的美拉德反应制备了燕麦β-葡聚糖-氨基酸/肽结合物。

2.2碱醇提取法：Noe Medina-Cordova等，从真空下冷冻干燥48h至72h的放线菌中提取出葡聚糖。操作方法为：每2g干燥放线菌生物体，加40ml的3%NaOH，并保持在100°C水浴3小时，室温（RT）下保存一夜。将悬浮液以8000rpm离心15分钟以收集不溶性物质，重新加40m1的3%NaOH。重复上述步骤一次，加入当量浓度为0.5N温度为75°C下的冰乙酸放置6小时后，离心分离（8000转份，15分钟）。将不溶性部分重新悬浮在乙醇中，煮沸后再次离心。此步骤重复三次。最后，用蒸馏水彻底清洗收集的部分，然后冻干48h制备了β-葡聚糖，并在后续实验中证明了此种方法提取的β-葡聚糖可以通过促进白细胞的细胞活力、吞噬活性、抗氧化免疫反应和免疫相关基因表达来调节免疫系统。

2.3氯仿甲醇提取法：Liana Inara de Jesus等以白桦剥管菌为原料，采用热水浸提法从白桦剥管菌子实体中提取了水溶性β-D-葡聚糖。购买市售的新鲜野生白桦剥管菌子实体，展开三组平行实验。每组分别用氯仿甲醇（2：1v/v）在60°C、3h下，将127g白桦剥管菌子实体从干燥、碾碎后进行第一步的提取，以去除无脂蛋白化合物。之后将残余物干燥并连续进行6h的冷热水萃取，将每种水萃取物蒸发至小体积，并通过添加乙醇（3：1v/v）沉淀多糖，并在10°C、8000rpm转速下离心20分钟，将水溶性β-D-葡聚糖与不可溶部分分-离，随后减压浓缩，并冻干。然后对提取的β-D-葡聚糖进行冻融和透析。细胞在体外划痕试验结果，表明了β-D-葡聚糖的伤口愈合能力和生物活性。

2.4酶醇提取法：Huan Guo等，將青稞面粉与水50g：500mL制成混合液，加入80%（v/v）乙醇，在80°C下保持2h，使酶失活，去除大部分小分子。随后，水溶性用1000mL蒸馏水提取β-葡聚糖2h，提取温度设为50°c，以防止淀粉糊化，重复提取两次。离心后（4000xg的离心力下离心15分钟），混合浓缩上清液，经真空下旋转蒸发器处理至原体积的1/3后，将热稳定的a-淀粉酶（20U/m1）加入上清液中，在90°c下去除淀粉5h，再添加淀粉酶（10U/m1），40°C下去除淀粉3h。或采用加入胰酶（5U/m1）、在40°C下去除蛋白质8h的方式，6000xg离心力离心15min后，取上清液与三倍体积的95%乙醇（v/v）在4°c下过夜，沉淀用80%L醇（v/v）洗涤三次，然后在60°C下将沉淀重新溶解在蒸馏水中。离心后，上清液转移到Amicon超离心过滤装置，3500xg离心力下离心25min以去除分子量小于3kDa的化合物。重复超离心过滤操作三次。最后制成了冷冻干燥的可溶性B一葡聚糖。

2.5酶解法：陈子贤等研究了泡盛曲霉（Aspergillusawamori）一种β-1，3-1，4-葡聚糖酶（AaBglu29）的纯化、性质及其水解燕麦麸皮制备β-葡聚糖。粗酶液采用硫酸铵沉淀、QSFF强阴离子柱和DEAE-52弱阴离子柱层析3步纯化后得到电泳级纯酶，最适催化条件为pH 5.0，55℃。随后采用该酶水解燕麦麸皮产生葡三糖和葡四糖，经优化，当底物质量分数为5%，加酶量为100U/g时，于50℃、pH 5.0条件下水解4h，β-葡聚糖转化率可达90%。AaBglu29优良的酶学特性使其在食品和饲料工业具有较大的应用潜力。

2.6超高压酶醇提取法：王谦等，将青稞粉碎到80目的细度，加水充分混合搅拌，采用正交试验法，分别设立pH9.5、10.0和10.5，混合均匀，置于双层塑料袋中真空封口，然后放入超高压装置的压力腔内，分别设置380MPa、400MPa和420MPa的压力条件下以及4.0min、4.5min和5min的给压时间对水溶青稞粉进行处理，升温到50°C后用a-淀粉酶去淀粉，离心取上清液，调pH至中性，于蒸发浓缩后加入浓缩液3倍体积的95%的乙醇，在4℃下静置12h，收集沉淀，冷冻干燥，得到β-葡聚糖粗提物。用上述方法优化超高压提取β-葡聚糖的最佳工艺条件为固液比1：10（g/mE）、pH 10.5、压力400MPa、给压时间4.5min。该提取条件下，β-葡聚糖的得率可达3.72%。

3结语

随着对β-葡聚糖生理活性及获得方法研究的不断深入，人们逐渐发现，β-葡聚糖能抗氧化、提高免疫力、降低血糖上升速度、参与非特异性免疫过程调节、抑制糖尿病并发症（如糖尿病肾病）、促进肠道健康、抗真菌、帮助食品防腐等。这些在对我们研发β-葡聚糖类食品方面将会有很大启发。β-葡聚糖以其多重的有益作用、多样的制取方法，将会打开更大的市场空间和研究前景。今后，β-葡聚糖将作为一种新型食品营养强化剂，发挥出它巨大的潜力。