阿拉伯半乳聚糖的研究进展
The functions of arabinogalactan and its perspective
黄桂东钟先锋
HUANG Gui-dong ZHONG Xian-feng
(河南科技大学食品科学与生物工程学院，河南洛阳471003)
(Food Bioengineering College of Henan University of Science and Technology,Luoyang，Henan471003，China)
摘要：阿拉伯半乳聚糖是一类高度支链的由阿拉伯糖与半乳糖组成的功能性多
糖，本研究对其来源、结构和功能以及国内外研究情况进行了综述。
关键词：阿拉伯半乳聚糖；功能；应用
Abstract:Arabinogalactan was a class of highly branched functional
polysaccharide consisting of a galactose backbone with side-chains of
galactose and arabinose.The sources,structure,functions and
applications of arabinogalactan were reviewed in this article.
Keywords:Arabinogalactan；Functions；Applications
阿拉伯半乳聚糖(arabinogalactan,AG)是一类长的、高度支链的由阿拉伯
糖与半乳糖组成的中性多糖[1]。AG的主链是半乳聚糖，它的分支主要是阿拉伯糖
侧链，通过β-1，3键或β-1，6键与半乳糖链连接[2]。AG是一种能溶于水的半
纤维素。其高度水溶性的性质，与阿拉伯胶相似[3]。它在人的口腔、胃和小肠内
不被消化，但可被大肠内的某些微生物降解[4]。本文就AG的分布、结构、生理
功能及其在食品中的应用进行了综述。
1AG的分布
AG分布广泛。AG在针叶树的木质部含量最为丰富，如落叶松中含量可达花英t ara
解于水，溶液粘度比较低。由于它良好的溶解性和优质口感，D’Adamo首先将
松树AG应用于临床[5]。
食物中含有AG，如韭葱根、胡萝卜、萝卜、黑豆、梨、玉米、小麦、红酒、
意大利黑麦草、西红柿、豚草、高粱、竹草、椰肉和椰奶[5]、柿子[6]、马铃薯[7]——————————————————
作者简介：黄桂东（1978-），女，河南科技大学食品科学与生物工程学院讲师
E-mail:guidongh78@126
收稿日期：2006-06-15
等；具有免疫提高性的中草药中也含有AG，如黄芪(Astralagus gummifer)[8]、党参、蒲黄[9]、当归(Angelica acutiloba kitagawa)、野靛草(Baptisa tinctoria)、紫花洋(Echinacea purpura)、姜黄(Curcuma longa)[3]、徐长卿[10]、黄秋葵、仙人掌[11，12]、日本中药Tuzen-Taiho-To[13]等；天然情
况下，在几种微生物中也发现了AG，特别是抗酸分枝杆菌(Mycobacteria)[14]。在这种细菌中，AG作为细胞壁的成分存在于肽聚糖与分枝菌酸之间，结构比较复杂。
2AG的结构
国内学者对AG的研究较少，主要是对其化学结构和提取工艺条件进行了研究。缪平等[9]对花粉中AG的结构进行了研究，认为阿拉伯半乳聚糖PS(1)由等量的阿拉伯糖和半乳聚糖组成。PS(1)分子中含有β(1-3)、β(1-6)、β(1–3/6)半乳吡喃糖苷键和α(1-5)、β(1-3)阿拉伯呋喃糖苷键。在200nm 处，PS(1)具有正二圆性。王顺春等[10]对徐长卿中阿拉伯半乳聚糖CPB64的化学结构进行了研究，结果认为：该多糖分子量为530000。其中阿拉伯糖和半乳糖以4：5的比例组成。主链为半乳聚糖，侧链为端基阿拉伯糖、端基半乳糖和阿拉伯寡糖。分支位于半乳糖残基的O-3上。方桂珍等[15]以兴安落叶松木材的加工剩余物为原料，利用微波效应，以水为溶剂来提取其中的阿拉伯半乳聚糖。并在此基础上将微波提取方法与传统提取方法进行了分析比较：微波提取法的提取率比传统水浴提取法的提取率高出1.6%，同时利用红外光谱分析两种方法所得产物，其化学结构基本一致。
国外学者对AG的结构、分子量研究的也较多。如James等[16]对来自松树的AG分子量作了研究，高分子量AG范围是37～100Kda，而低分子量AG的范围是7.5～18Kda。Laonteri[17]等人认为AG主要有三种结构类型，Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型。Ⅰ型AG是由β–1,4键连接的D-吡喃半乳糖骨架构成。在C-6位点上，D-
吡喃半乳糖主要被2-L-呋喃阿拉伯糖侧链基团和1,5键连接的不同程度聚合物的侧链取代。在某些情况下，还可以被β–D-吡喃半乳糖取代，这类聚合物主要存在于果胶复合物中。如种子、鳞茎和叶子。Ⅱ型AG，即阿拉伯糖β-1,3/6-β半乳糖，存在于不同的植物组织中，如针叶树(特别是松树)、树胶、树液和被子植物的渗出液、种子、根等。它们是由β–1,3键连接的吡喃半乳糖骨架组成的高度支链的多糖，在C-6位上的吡喃半乳糖也经常被取代。Ⅲ型AG与前2种有所不同，主要是含阿拉伯糖和半乳糖的细胞壁多糖组成。Ponder等[18]对西部落叶松中提取的AG做了一系列的研究，其中他们第三部分研究的是碱降解后所得的AG
新分子结构。结果证实在典型的AG分子中大部分主链与侧链连接的位点都在C-6上。大约一半侧链都是β–(1-6)键连接的Galp(galactopyranan)二聚体，约1/4是单一的阿拉伯糖残基，剩余部分含有3个或3个以上的残基，其中大部分为阿拉伯糖。较大侧链的含量与分子大小成反比，而支链与阿拉伯糖的含量则与分子大小成正比。研究证明没有任何Ara直接与主链连接。其结构见图1。
→3)—Galp—(1→3)-Galp—(1→3)—Galp—(1→3)—Galp—(1→3)—Galp—(1→6666
Galp Galp R
66
Galp Galp
注：Galp=β-D-Galp
R=β-D-Galp-(1-orα-L-Araf-(1-orβ-L-Arap-(1-3)-L-Araf-(1-
图1AG的结构图
3AG的生理功能
3.1AG具有免疫活性
国外学者对AG的功能、临床和应用方面研究比较多，如Chun等[19]对从黑胡椒中获得的多糖-AG进行了研究，认为AG具有免疫活性。Currier等[20]对AG在鼠脾和鼠骨髓中的免疫和造血细胞的体内调控进行了研究。他们每天喂养幼鼠和成鼠500mg AG，喂养7d时脾和骨髓中造血细胞无明显变化。二周后脾中造血细胞(骨髓细胞前体及其成熟子代)有显著下降(P＜0.043，P＜0.006)。骨髓中的淋巴细胞也显著下降(P＜0.004)。表明AG对免疫和抑制造血均有影响。AG对胆固醇，血脂等也有显著影响[2]。AG还会影响结节状抗原的单核吞噬细胞的免疫反应性。能引起机体发生速发型过敏反应，又能引起局部病灶内细胞浸润和抑制抗原与抗体的反应[21]。Gunter等[22,23]通过实验证明麦瓶草愈伤组织(silene vulgaris callus)中的AG具有免疫调控活性。
Gajanan等[24]对青牛胆(Tinospora corolifoli)进行了研究，认为来自青牛胆的AG也具有免疫活性。Gri
eshop等[25]对狗进行了口服AG的实验，指出用AG 处理以后，不会显著影响IgG、IgM、IgA的浓度。AG的特殊形式和剂量提高了白血球和嗜酸细胞的浓度。并认为AG是具有消化生理学和免疫学特征的独一无
二的多糖。Kim等[26]对48位女性受试者进行了随机的双盲空白对照实验，以验证紫锥花属的两个种purpurea与angustifolia，以及松树AG提取物的免疫调节作用。4周临床实验表明：摄入紫锥花组与摄入紫锥花添加松树AG组实验者的补体裂解素的含量均有增加。补体裂解素含量的增加显示了AG具有刺激免疫系统的功能。
张祝兰等[27]在筛选免疫调节剂的过程中，从昆明土壤中分离到一株红诺卡氏菌P0-8，经发酵、细胞破碎、酶处理，提取制得红诺卡氏菌细胞壁骨架(N-CWS)，冻干N-CWS制剂(商品名胞必佳)是一种免疫增强剂，能提高机体内T 辅助性细胞和T杀伤细胞的功能，增强巨噬细胞和自然杀伤细胞的免疫活性，具有抑制癌细胞防治肿瘤复发的功能，能显著延长带瘤动物的生存期。在临床上适用于各种肿瘤引起的胸腹水的控制，肺癌、恶性黑素瘤、膀胱癌、恶性淋巴瘤、晚期胃癌和食道癌的辅助。在N-CWS中，AG含量为46.3%。孙国英等[28]以AG作为载体，对临床上应用的造影剂Gd-DTPA进行了改良，认为AG-Gd-DTPA对肝脏信号有良好的增强作用，其弛豫率是Gd-DTPA的1.5～2倍。
由于AG能够刺激免疫系统，阻断肿瘤细胞向肝脏转移[5]，对于癌症，AG 可能是一个有效的辅助
物。肿瘤细胞向肝脏转移比向其它器官位点转移更为普遍，可能是由于肝实质中肿瘤细胞对于凝聚素载体位点具有特异性。动物研究表明AG具有抑制或阻断凝聚素载体位点的能力，因此降低了肝脏肿瘤细胞的克隆，同时提高了受试者的生存时间[29]。
3.2AG具有降低儿童中耳炎复发率的功能
复发性中耳炎在儿童中普遍存在，通过提高免疫系统的功能，可以降低其复发率和危险性。研究表明：AG能够提高对细菌感染的免疫反应，包括刺激吞噬作用，与细菌菌毛竞争性的连接，或调理作用。这个机制已在E.coli和克雷伯氏杆菌的感染中被证实[5]。另外,D’Adamo也报道预防性地增加松树AG可以降低儿童中耳炎的发生及危害程度。松树AG良好的口感和溶解性使之成为儿童中耳炎的一个有效的手段[5]。
3.3AG具有刺激NK细胞活性的功能
大量慢性疾病的发生是由于NK(natural killer cell,NK)细胞活性的降低而引起的。这些慢性疾病包括慢性疲劳综合症[30]、病毒性肝炎[31]、爱滋病[5]，以及自动免疫疾病等[32]。服用由松树制备的AG，可刺激NK细胞活性，从而促进了某些慢性疲劳综合症的恢复。病毒性肝炎的特征之一就是NK细胞毒性的降低[32]。
AG能刺激NK细胞毒性，使病人受益。患有爱滋病的病人CD4细胞数降低，常常受到条件致病菌感染的折磨。由于AG的免疫刺激作用，可以轻度地提高CD4细胞数，同时降低条件致病菌感染的敏感性[5]。
3.4AG具有定向运送功能
注射后的AG，52.5%可达肝脏。由于其在肝中的高浓度和提高血管渗透性的能力[29]，AG可作为运输器以调控到达肝脏中的诊断剂或剂[32]。Tanaka等[33]认为AG能与肝细胞脱唾液酸糖蛋白(asiologlycoprotein，ASGP)的糖蛋白载体相连。AG通过这个载体可用做传递药物的运输器。
3.5AG具有血小板分离洗涤的功能
由松树提取的AG溶液可作为血小板洗液，用于从富含血小板的血浆中分离血小板，这种被洗涤的血小板可以用于输血。经测定，用AG溶液洗涤的血小板不含血浆蛋白，而且维持了正常的形态学和功能[29]。
3.6AG是一种良好的膳食纤维
摄入AG后，肠道内有益菌数量增多，特别是乳酸菌和双歧杆菌。Robinson 等[3]对20名(11名男性，9名女性)受试者进行了临床实验，每天摄入15g或30 g AG的受试者肠道内厌氧菌的总数，特别是乳酸
菌的数量大量增加，胆固醇水平明显降低。Nergard等[34]的研究也证实了AG可以改善肠道健康。原因是AG可在肠道内通过微生物菌的发酵，提高短链脂肪酸的产量(主要是丁酸)。短链脂肪酸对宿主有着重要的生理功能，如调节肠道菌，维持体液和电解质的平衡，给宿主提供能量，给肠道上皮细胞提供营养等。尤其丁酸，对结肠上皮细胞有很大的意义，是肠道黏膜良好的保护剂[29]。因此，最近提出的膳食参考摄入量(Dietary Reference Intakes,DIRs)是：男性每天需摄入38g AG，而女性每天则需摄入25g AG[35]。
3.7其它
根据最新临床的研究发现[35]，AG不仅是消化道内健康和增强免疫的材料，而且还具有降低血液中胆固醇、葡萄糖和胰岛素水平的作用，由些可知，AG具保护心脏健康方面的功用，是一种控制体重、血糖、胰岛素水平的新材料。
4AG在食品中的应用
AG具有良好的安全性[37]。用小白鼠作的长期毒理试验表明AG没有毒性，食用AG不会产生副作用。由于其独特的生理活性和功能，AG作为功能性多糖在食品和药品开发中有着良好的前景。
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