茶多糖提取纯化、结构活性及应用研究进展(一)
2021-09-26 作者: admin 来源: 未知 已阅读次
茶多糖是茶叶中除茶多酚外的另一个重要生物活性成分,具有抗糖尿病、抗氧化、抗肿瘤、增强机体免疫和调节肠道菌群等功能。其含量随茶叶品质等级的降低而提高,高档茶中茶多糖含量为0.4%~0.9%,而低档茶中茶多糖含量为0.8%~1.5%。因此,利用茶叶(特别是中低档茶叶) 提取茶多糖,不仅可以充分利用茶叶资源,促进茶产业的发展,而且对防治疾病,保障人类健康都有重要意义。
茶叶、茶花和茶籽是茶多糖的三大来源。茶多糖提取通常采用水提醇沉法,然后对沉淀物进行透析、脱蛋白和脱色处理,得到粗茶多糖。粗茶多糖进一步通过柱色谱法纯化后,制得茶多糖纯品。
1. 茶多糖的提取
热水提取是茶多糖提取的一种经典方法,被广泛用于从各种茶叶中提取茶多糖。但传统的热水提取法存在提取效率低、提取温度高、提取时间长等缺点,限制了其实用性。为了提高茶多糖的提取效率,研究人员开发出各种辅助提取法,如酶促提取、超声辅助提取和微波辅助提取等已被应用于茶多糖的提取。此外,近期还报道了一些使用阴离子反胶束体系和采用超临界CO2萃取技术提取茶籽多糖,并应用响应面法优化了其提取条件的方法。与传统方法相比,超临界流体萃取技术具有绿色环保、提取效率极高的优点,但也具有配套设备昂贵且耗时较长的缺点。
2. 茶多糖的分离纯化
从茶叶、茶花和茶籽中提取出来的茶多糖,常混有多酚、色素、蛋白质等杂质以及无机盐等小分子化合物。这既影响茶多糖的生物活性,也对茶多糖进一步定性、定量分析和结构鉴定造成干扰。因此,需要通过一系列技术,对茶多糖进行分离纯化。分离纯化是茶多糖产业化开发的起始阶段和关键环节。茶多糖柱层析纯化前,常采用乙醇洗涤、半透膜透析以去除粗茶多糖中小分子化合物和无机盐,并采用Sevag 试剂等脱蛋白、H2O2等脱色。脱色脱蛋白后得到的茶多糖,进一步通过柱层析纯化,如凝胶过滤层析、离子交换层析和大孔树脂层析。柱层析法是根据茶多糖形状、分子量和极性的不同,达到分离纯化的目的。
1. 单糖及其他物质组成
茶多糖主要由单糖组成,通常采用气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC) 和离子色谱(IC)分析其单糖组成。Yin等采用三氟乙酸(TFA) 水解糖苷键和醋酸肌醇衍生化后,再用GC分析绿茶多糖单糖组成。结果表明,绿茶多糖由摩尔比为90.0:9.1:0.9的葡萄糖、阿拉伯糖和半乳糖组成。Chen等采用HPLC 分析茯砖茶多糖,发现它是典型的酸性杂多糖,主要由甘露糖、鼠李糖、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖组成,并含有少量的核糖和葡萄糖醛酸。Wang等采用IC 鉴定茶多糖单糖组成,发现茶叶多糖和茶花多糖均由鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和半乳糖醛酸组成,且含有少量的葡萄糖醛酸、木糖和甘露糖。与GC和HPLC分析单糖组成相比,IC 具有高分辨率且不需要对单糖进行衍生化,已越来越多地应用于茶多糖单糖组成分析。茶多糖本质上是一种糖蛋白,不仅含有单糖,还有氨基酸、蛋白质和无机元素等成分。茶多糖中的蛋白质含量通常采用Bradford法测定,而氨基酸主要用HPLC、IC和氨基酸分析仪进行分析。
2. 分子量
分子量是多糖最重要的物理性质之一。目前, 凝胶过滤色谱(GFC)、凝胶渗透色谱(GPC) 和高效凝胶渗透色谱(HPGPC)等技术已被用于测定茶多糖的分子量。Chen等使用配有示差折光检测器的GFC测定新鲜茶叶中4个茶多糖组分的分子量,结果表明, 它们的分子量分别为30.6 kDa、56.8 kDa、196 kDa 和1 160 kDa。Wang等以不同分子量的葡聚糖为标准品,通过GPC测定不同来源茶多糖的分子量,结果显示茶叶多糖、茶花多糖、茶籽多糖的分子量分别为3.67 × 10³~7.58 × 10⁵ Da、2.56×10³~1.46×10⁶ Da、3.66×10³~9.61×10⁵ Da。Gu等采用HPGPC 分析富硒茶多糖组分(SeTPS-1 和SeTPS-2), 其分子量分别为1.7 ×10⁴ Da和1.3×10⁴ Da。在各种茶原料中提取的茶多糖,其分子量范围在1.2~3 900 kDa 之间。此外,Qin等比较了渥堆发酵前后六堡茶中的茶多糖,发现发酵后茶多糖分子量显著下降。
3. 化学结构
茶多糖化学结构主要包括糖苷键的构型、糖苷键的位置、单糖的序列、附加的非碳水化合物基团的数量和位置以及分子链构象。目前,各种技术,如Smith降解、高碘酸盐氧化、酶消化、甲基化分析、核磁共振(NMR)、原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM),已被用于揭示茶多糖的化学结构。Wang 等使用甲基化分析、部分水解和NMR对绿茶多糖7WA的化学结构进行表征,发现7WA的骨架是1,3-和1,6-连接的半乳糖残基,支链连接在1,6-连接的半乳糖残基的O-3位置上和1,3-连接的半乳糖残基的O-4位置上。不同来源的茶多糖结构差异很大,很难用一个通用的结构式来表示茶多糖的化学结构。然而,基于之前的研究,Xu等发现茶多糖的骨架主要由1、3、4、6-连接的半乳糖残基、1,4-连接的半乳糖醛酸残基、1,4-连接的葡萄糖残基和1,2,4-连接的鼠李糖残基组成。分支出现在O-2、O-3、O-4 和O-6位置上,支链上常有II 型阿拉伯半乳聚糖。此外,大多数酸性茶多糖被证实是果胶多糖,其中一些与鼠李糖半乳糖醛酸-II 具有相似的结构。
责任编辑:千鹤茶苗