《食品科学》：江汉大学王红波副教授等：菜豆多糖与香菇多糖结构特征以及体外重要生物活性综合对比评价

植物多糖是由10个或10个以上单糖以

香菇多糖是从香菇中分离出的一种以

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江汉大学生命科学学院的许梦粤、田鑫、王红波*等以菜豆多糖（果胶类杂多糖）和香菇多糖（葡聚糖）为研究对象，比较这两类多糖的结构、溶水能力和持水能力强弱，综合比较评价2种多糖体外抗氧化、体外降血糖（

1 2 种粗多糖得率和化学组分分析

菜豆多糖的得率（（7.01±0.57）%）是香菇多糖（（5.04±0.38）%）的1.39 倍（P＜0.05）。菜豆多糖和香菇多糖中中性糖的质量分数分别为（38.00±1.53）%和（64.77±7.48）%，两者之间差异显著（P＜0.05）。Huang Fei等研究发现发酵后龙眼粗多糖（总糖质量分数为（43.19±1.43）%）的免疫调节活性优于发酵前龙眼粗多糖（总糖质量分数为（41.50±0.15）%）。王一涵等研究发现银耳粗多糖的胆固醇结合能力和胰脂肪酶抑制率显著高于纯化后银耳多糖（P＜0.05），该研究结果与胡彦波等对微菜多糖纯化前后抗氧化活性比较以及Qin Hanao等对六堡茶多糖纯化分后体外抗凝血活性和胆酸汁结合能力对比的研究结果相似。分离纯化使得多糖的分子质量分布变得更加单一，多糖分子之间作用力减小，改变了多糖的部分结构性质，从而影响了多糖生物活性。本研究采用相同条件制备了菜豆多糖和香菇多糖，避免纯化过程对活性的影响，对比研究菜豆多糖与香菇多糖的结构和体外生物活性差异，未进行纯化处理。菜豆多糖中糖醛酸的质量分数（（4.95±0.81）%）是香菇多糖（（2.24±0.11）%）的2.21 倍（P＜0.05），采用三氯乙酸除蛋白后，菜豆多糖和香菇多糖中均含有少量蛋白质，质量分数分别为（1.36±0.27）%和（4.57±0.62）%，两者之间差异显著（P＜0.05）。糖蛋白是一种由糖链和多肽链共价连接形成的结合蛋白，具有免疫调节和抗衰老等生物活性。菜豆和香菇多糖中均可能存在少量糖蛋白结构。

2 菜豆多糖和香菇多糖的结构表征

2.1 红外光谱

如图1所示，2种多糖的红外光谱具有一定的相似性，均具有多糖的特征吸收峰，香菇多糖的吸收带强度更大。3 400 cm -1 和2 900 cm -1 附近的吸收峰分别对应—OH的伸缩振动和C—H基团的不对称伸缩振动 。1 671、1 416 cm -1 和1 370 cm -1 附近的吸收峰为COO—的伸缩振动，表明菜豆多糖和香菇多糖中均存在糖醛酸 。1 755 cm -1 与1 671 cm -1 附近的吸收峰均为果胶类多糖的典型吸收峰。1 755 cm -1 附近的吸收峰为GalA中酯化羧基的C＝O的对称伸缩振动引起，表明菜豆多糖中存在少量酯化的GalA ，而香菇多糖无此吸收峰。835 cm -1 附近的吸收峰和1 154～1 024 cm -1 范围内存在3个吸收峰，表明2种多糖样品的中均含有

2.2 单糖组成及比例分析

如表1所示，菜豆多糖和香菇多糖均是以Glc为主的多糖，Glc在二者中物质的量的占比分别为67.803%和92.916%。菜豆多糖的单糖组成较为丰富，由9种不同的单糖组成，而香菇多糖仅有4种。Chikari等 分别采用热水浸提、亚临界萃取和超声辅助提取的香菇多糖均是以Glc（90%以上）为主的杂多糖，含有少量的Man和Gal，与本研究结果相似。结合2.2.1节红外光谱的结果可知，菜豆多糖可能是果胶类多糖，单糖组成的比例能表明果胶类多糖的部分结构信息 。Rha/GalA、（Gal+Ara）/Rha和GalA/（Gal+Rha+Xyl+Fuc+Ara+GlcA）比值分别用于反映RG-I结构域在果胶结构中的贡献、RG-I的分支度和果胶的线性度。由表1可知，菜豆多糖的Rha/GalA比值较高，表明RG-I结构域占主导地位，与菜豆多糖中HG比值较低结果一致。菜豆多糖线性度的比值较低，为0.12，表明菜豆多糖的RG-I区的支链较多。菜豆多糖中Ara含量较高（10.287%），表明菜豆多糖中可能含有较多Ara分支。菜豆多糖中Xyl物质的量分数为4.335%，表明菜豆多糖中可能含有的木葡聚糖或XGA结构。Xyl与GalA的物质的量之比结果表明，菜豆多糖中可能存在GalA/木糖半乳糖醛酸的组合。因此，菜豆多糖可能是一种含有HG、RG-I和XGA结构域的果胶类酸性杂多糖，与Tang Wei等 研究结果相似。香菇多糖不具有上述果胶类多糖结构特征，因此香菇多糖不属于果胶类多糖，而是以葡聚糖为主的多糖。

2.3 分子质量分布

分子质量大的多糖能形成复杂的空间结构，且分子质量越大，结构越稳定，活性越强；但分子质量过大的多糖难以进入细胞；分子质量小的多糖溶解性较好，但难以形成复杂的结构。如图2所示，菜豆多糖分子质量分布较宽范围，在23～38 min内出现多个峰，表明其分子质量分布不均一，以77.157 kDa组分为主，占比58.18%。而香菇多糖以559.245 kDa（96.61%）组分为主，且分子质量分布相较菜豆多糖更加均一。由表1可知，菜豆多糖和香菇多糖的分散系数（mw/mn）分别为1.56和1.72，均与1接近，表明菜豆多糖和香菇多糖的均一性较好。

2.4 微观结构

如图3所示，菜豆多糖和香菇多糖的微观形态均呈不规则块状，无固定大小和分支。菜豆多糖的表面较为松散，存在孔隙，而香菇多糖表面紧实光滑。植物多糖是分子内部存在的网状结构复杂的天然大分子聚集体，其分子结构中官能团、空间构象以及其内部的聚集状态共同影响其微观形态的呈现。菜豆多糖和香菇多糖的分子质量和单糖组成等结构存在差异，因此2种多糖在SEM下的微观形态明显不同。

2.5 刚果红实验结果

如图4所示，刚果红溶液的最大吸收波长λmax为492 nm，明显高于菜豆多糖和香菇多糖-刚果红络合物。内部结构中含有三股螺旋的植物多糖能与刚果红反应，形成植物多糖-刚果红络合物，使其λmax增大，发生红移。多糖的分子结构在碱性溶液中随着NaOH浓度升高逐渐被破坏，其三螺旋结构出现解旋或部分解旋，即λmax降低。NaOH浓度为0.0～0.5 mol/L，菜豆多糖的λmax没有明显下降趋势，说明碱性条件下，菜豆多糖的结构未造成破坏。即菜豆多糖分子结构中不存在三股螺旋结构，可能是因为菜豆多糖的糖苷键具有很高的柔顺性，难以形成螺旋结构和多股螺旋链构象。而香菇多糖的最大吸收波长发生红移，在0.2 mol/L时达到最大值后呈下降趋势，说明香菇多糖分子间和分子内的氢键被破坏，具有三股螺旋结构。

3 溶水能力和持水能力

溶水能力是指物质可溶解的程度，是多糖的重要参考指标之一 。溶水能力是食品加工中最重要的理化性质，具有高持水能力的多糖可以作为功能性成分，避免改变某些配方食品的黏度和质地 。如图5所示，香菇多糖的溶水能力（（43.06±2.58）%）是菜豆多糖（（26.67±2.38）%）的1.61 倍（

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4 菜豆多糖和香菇多糖的体外生物活性比较

4.1 4种体外抗氧化活性比较

以3种自由基（DPPH自由基、羟自由基和ABTS阳离子自由基）清除能力和FRAP为评价指标，综合评价2种多糖的体外抗氧化活性。由图6A可知，对DPPH清除能力由强到弱的顺序为：VC＞香菇多糖＞菜豆多糖，其中质量浓度为1.0 mg/mL，香菇多糖对DPPH清除能力是菜豆多糖的1.49 倍，且与VC接近。

由图6B、C可知，当2种多糖的质量浓度为4.0 mg/mL时，对羟自由基和ABTS阳离子自由基清除率由强到弱的顺序均为：VC＞菜豆多糖＞香菇多糖，而菜豆多糖和香菇多糖羟自由基和ABTS阳离子自由基清除能力均远低于VC。由图6D可知，当2种多糖的质量浓度为4 mg/mL时，菜豆多糖的FRAP达（117.081±3.718）μmol/L，是香菇多糖的2.5 倍，菜豆多糖和香菇多糖FRAP差异显著（ P ＜0.05）。

如表2所示，对体外抗氧化能力进行综合评价，发现菜豆多糖（1.56）高于香菇多糖（0.52）。王帅等 采用偏最小 二乘回归模型研究8种多糖的构效关系，发现糖醛酸含量与抗氧化活性呈正相关，与本研究结果一致。Yarley等 研究发现分子质量低的多糖还原基团更易与活性自由基和氧化剂反应；而分子质量高的多糖结构紧凑，还原基团受到限制，影响其抗氧化活性的发挥。辛玥等 研究发现与豇豆全豆多糖和子叶多糖相比，种皮多糖含有较高半乳糖和糖醛酸，具有更优的抗氧化活性。Su Yue等 通过相关性分析了4种木耳属多糖的结构和抗氧化活性之间的关系，发现分子质量与DPPH自由基清除能力呈显著正相关，与本研究结果吻合。因此，糖醛酸含量和分子质量可能是影响菜豆多糖和香菇多糖体外抗氧化活性的重要因素。

4.2 体外降血糖活性

由图7可知，对

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4.3 体外降血脂活性

如图8所示，当多糖质量浓度为4.0 mg/mL时，菜豆多糖与甘氨脱氧胆酸钠和牛磺脱氧胆酸钠的结合能力分别为（48.07±2.71）%和（51.25±1.09）%，均低于香菇多糖（分别为（54.33±2.38）%和（56.00±2.27）%）。由表2可知，菜豆多糖对2种胆酸盐（甘氨脱氧胆酸钠和牛磺脱氧胆酸钠）结合能力的IC50分别为（5.136±1.374）mg/mL和（3.290±0.905）mg/mL，均与香菇多糖差异显著（

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如表2所示，对体外抗氧化能力、降血糖活性和降血脂活性进行综合评价，发现菜豆多糖的综合评价值（2.43）高于香菇多糖（1.82），可能与两者结构上的显著差异有关。单糖组成越复杂的多糖具有更好的降糖活性，大多数具有降糖活性的多糖含有不同比例的Ara、Gal、Glc和Xyl，少量Rha和Fuc 。Pei Fangyi等 采用网络分析法对蓝靛果忍冬多糖部分结构与生物活性的相关性进行分析，发现糖醛酸含量与FRAP呈显著正相关， mw 与FRAP呈显著负相关，而Ara的含量与ABTS阳离子自由基清除能力呈正相关，与本研究结果相吻合。Tian Wenni等 研究发现高分子质量的石斛多糖能诱导巨噬细胞分泌更多NO和细胞因子，且含有高物质的量分数的甘露糖的多糖，能增加其免疫调节活性。综合结构和体外生物活性的结果，菜豆多糖的抗氧化和降血糖及血脂等生物活性表现更加突出，在功能食品的开发和利用中更具潜力，而香菇多糖可能在免疫调节等方面更具优势。

5 结 论

本研究采用水提醇沉的方法提取制备了菜豆种子和香菇的粗多糖。菜豆多糖和香菇多糖结构上存在显著差异。菜豆多糖的得率是香菇多糖1.39 倍，糖醛酸质量分数是香菇多糖的2.21 倍。菜豆多糖是9种不同的单糖组成的含有HG、RG-I和XGA结构域的果胶类多糖，以分子质量为77.157 kDa的组分为主，存在少量酯化，微观形态松散粗糙；而香菇多糖是由4种不同的单糖组成的以

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作者简介

通信作者：

王红波，1982年生，男，汉族，湖北武汉人，中共党员，博士，副教授，工程师，硕士生导师，美国犹他州立大学访问学者；现任江汉大学生命科学学院副院长，湖北省健康代糖产品企校联合创新中心副主任，江汉大学药食同源特色资源综合利用创新中心主任，《食品研究与开发》期刊青年编委。湖北省“荆楚好老师”；湖北省经济与信息化厅首批科技副总；湖北省人力资源与社会保障厅“院士专家企业行”专家；武汉市市场监督管理局武汉市首批质量专家；武汉市农业农村局农业标准化专家（农产品方向）；武汉市科技创新局武汉科技入库专家；武汉市人力资源与社会保障局职称评审专家；湖北省食品安全协会网络餐饮专业委员会专家。

主要研究方向：

（1）豆类食品加工与安全；

（2）豆类等特色资源生物活性成分修饰与绿色加工。

第一作者：

许梦粤（1994－），女（汉），广东汕头，就读于江汉大学生命科学学院 硕士研究生（研究方向：食品微生物）；本科毕业于广东海洋大学 食品质量与安全专业。

本文《菜豆多糖与香菇多糖结构特征以及体外重要生物活性综合对比评价》来源于《食品科学》2024年45卷23期18-27页。作者：许梦粤，田 鑫，王君可，武傲雪，邹芷怡，吴佳辉，王红波。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240618-123。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：陈丽先；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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