一茶多提取

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茶多糖提取纯化、结构活性及应用研究进展（一）

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。

一、茶多糖的提取纯化方法

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。

二、茶多糖的结构表征

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。

（待续）

具体内容详见《中国茶叶》2021年第8期，P7-15，《茶多糖提取纯化、结构活性及应用研究进展》，作者：程利增，朱将雄，周慧，王元凤，魏新林。

通讯作者

魏新林

上海交通大学特聘教授、博士生导师，国家十三五重点研发项目首席科学家、上海市农业领军人才，上海市优秀学术技术带头人。

长期从事茶叶深加工与质量安全控制方面的研究工作，主持国家十三五重点研究计划项目、国家863计划项目、上海市重大重点项目等30多项。近年来，发明了高纯度高活性茶源多糖、茶多酚与茶皂素的综合提取工艺，并通过多维指纹图谱、共振光散射等，建立了高灵敏度、高选择性的茶源多糖定性定量质量控制技术体系；基于茶多糖可以络合硒元素的性质，开发了富硒茶源多糖的焙烤食品、化妆品等新产品，扩宽了茶源多糖的应用范围，经济和社会效益十分显著。以第一作者和通讯作者在Biosensors and Bioelectronics、Trends Food Sci. Technol.、J. Agric. Food Chem.等杂志发表SCI论文50多篇（SCI一区/二区论文39篇，IF>10的2篇，IF>6的32篇），出版著作6本，制订国家食品安全标准6项，获授权专利13项（国际专利2项）。

来源：中国茶叶

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茶多糖提取纯化、结构活性及应用研究进展（二）

三、茶叶多糖的功能活性

1.抗糖尿病活性

在中国和日本民间，常饮用粗老茶叶治疗糖尿病。目前，已经有许多研究表明，茶多糖是茶叶治疗糖尿病的主要活性成分。茶多糖可以通过抑制淀粉水解成葡萄糖，延缓其吸收和转运，降低餐后血糖水平。研究发现，茶多糖可以抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶，显著抑制淀粉向葡萄糖转化，阻止二糖向单糖转化。值得注意的是，茶多糖对淀粉水解酶的抑制活性随茶叶陈化时间的延长而增强。Xu等分别从陈化1年、3年和5年的普洱茶中分离出3种茶多糖，即PTPS-1、PTPS-3和PTPS-5，并评价其对α-糖苷酶的抑制活性，研究发现随着普洱茶陈化时间的延长，茶多糖对α-糖苷酶的抑制活性增强，且PTPS-5的抑制活性是阿卡波糖的3倍。茶多糖还可以通过降低胰岛素抵抗，改善胰岛素分泌和敏感性，缓解糖尿病。

2.抗氧化活性

不同来源的茶多糖对超氧化物、羟基和DPPH自由基等均表现出较强的清除活性，且茶叶多糖和茶花多糖的清除活性强于茶籽多糖。绿茶多糖干预H2O2诱导的人视网膜色素上皮细胞，可降低细胞凋亡，有效抑制细胞内ROS和丙二醛（MDA）的产生，并恢复超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）和谷胱甘肽（GSH）至正常水平。

近年来，还利用小鼠氧化损伤模型，进一步探究了茶多糖体内抗氧化活性。茶多糖可以有效清除自由基，提高心脏、肝脏和血液中SOD、GPX、CAT等生物活性参数，降低MDA等生化参数，以增强体内的抗氧化活性。值得注意的是，富硒茶多糖比普通茶多糖表现出更强的抗氧化活性。

3.抗肿瘤活性

多项细胞和动物模型研究表明，茶多糖可显著抑制乳腺癌、胃癌、肝癌、前列腺癌、结肠癌、宫颈癌等的发展，具有广谱的抗肿瘤活性。

4.增强免疫

调节机体免疫是天然多糖最显著的生物学功能之一，是多糖抗肿瘤效应的关键基础。近年来，已经进行了许多体外和体内研究，证明茶多糖对机体免疫系统具有显著的调节作用。用绿茶多糖干预肉仔鸡，结果表明，绿茶多糖可显著增加血清IgG水平、胸腺指数、血清CAT、GPX和SOD活性。虽然茶多糖具有良好的免疫增强活性，但是其增强免疫活性的机理目前尚不清楚。

5.调节肠道菌群

研究表明，茶多糖不会在口腔、胃和小肠中分解，能安全抵达大肠，并被肠道菌群利用，刺激它们的生长和有益化合物的生成。茶多糖通过改善肠道免疫系统和维持肠道屏障，在促进肠道健康方面发挥积极作用。此外，茶多糖可调节肠道菌群的组成和丰度，增加短链脂肪酸含量。茶多糖可以改善肠道免疫系统和肠道屏障，调节肠道菌群的组成和代谢产物，维持机体的正常功能。

四、茶多糖的产业化应用

1.功能食品和药用成分

茶多糖是继茶多酚之后，在茶叶中发现的又一种极具开发价值的生物活性物质。茶多糖的多重生物活性，为其在功能食品和医药领域的开发应用奠定了基础。利用茶多糖抗糖尿病功效，针对糖尿病患者开发成各种相应的降糖制剂和辅助制剂，如茶多糖口含片、茶多糖复方胶囊及茶多糖口服液等。基于茶多糖抗氧化活性，可以开发成为抗氧化剂作为食品添加剂，也可添加在面膜等用于化妆品中。鉴于茶多糖的抗肿瘤和免疫增强活性，将茶多糖与抗肿瘤药联用，可以降低抗肿瘤药物的毒性。茶多糖还可用于保健产品和药物的配方中，开发免疫增强剂和免疫佐剂，以增强免疫力和预防疾病。

2.食品级包装膜

茶多糖与增塑剂（甘油、乙二醇等）和表面活性剂混合，形成可食用、具有良好阻隔性能的薄膜和涂层，控制气体交换和食物氧化，有助于水果和蔬菜的保鲜。Gao等采用茶多酚、多糖和果胶制备了一种功能性多糖薄膜，该多糖薄膜可有效抑制鲜牛肉贮藏期内变色。汲雪宁将茶多糖添加到海藻酸钠中，制备具有天然生物活性的茶多糖复合薄膜。该茶多糖薄膜可以防止或延缓有机蒸汽（溶剂、香气）、水蒸气、溶质和气体（二氧化碳、氧气和氮气）的释放，有效延缓水果和蔬菜的脱水，防止食品变质，延长其保质期。茶多糖薄膜优于合成包装薄膜，因为它们不仅可以很好地包装和保存食品，而且可以食用和生物降解，是一种环保的包装材料，有望更广泛地替代合成包装材料。

3.药物输送载体

茶多糖作为药物载体，与合成聚合物相比，具有较高的生物相容性和生物降解性，较低的生物毒性、免疫原性和成本。它们具有适合药物递送的物理和化学性质，易于进行化学修饰，可以配制成颗粒和水凝胶，使其适用于治疗性药物递送。近年来，基于茶多糖偶联的纳米载体被用于生物医学领域。Li等以茶多糖为壳，以玉米醇溶蛋白为核，制备了一种新型的紫杉醇纳米粒子，以提高紫杉醇的水溶性。其中，紫杉醇通过-OH和C=O基团与玉米醇溶蛋白和多糖相互作用，从而提供缓释效果。Wu等合成了一种具有低细胞毒性的茶多糖衍生物，用作将siRNA递送到肝脏的载体。此外，茶多糖也可开发成微晶给药的载体，应用于化妆品领域。

五、展望

茶多糖是茶的主要活性成分之一，具有抗糖尿病、抗氧化、抗肿瘤、增强免疫和调节肠道菌群等多重生物活性。在过去10年中，由于茶多糖优异的生物活性，其在功能性食品领域的潜在应用吸引了越来越多的研究。然而，由于其结构的复杂性，茶多糖研究仍存在如下问题。

1.现有的部分茶多糖分离纯化方法，尚处在实验室阶段，存在提取纯度不高、纯化成本高、工艺复杂等问题。然而，茶多糖的研究及其在功能性食品和医药行业的产业化应用，需要更简单、有效、经济的分离纯化方法，以大规模生产高质量的茶多糖。因此，大量生产高品质低成本的茶多糖仍然是研究人员面临的巨大挑战。

2.茶多糖的多种生物活性被认为与其化学结构相关。近几十年来，茶多糖的化学结构和生物活性得到了广泛研究。然而，由于其结构的复杂性和灵活性，茶多糖的结构特征、空间构象及其构效关系仍不清楚。

3.茶多糖的功能活性研究主要停留在细胞实验和动物实验上，其临床医学功能、保健机理有待深入研究。

4.有大量文献证实了茶多糖的生物活性及其潜在商业用途，但其作为功能性食品成分在食品中的应用尚未得到广泛研究。

（续完）

具体内容详见《中国茶叶》2021年第8期，P7-15，《茶多糖提取纯化、结构活性及应用研究进展》，作者：程利增，朱将雄，周慧，王元凤，魏新林。

作者

魏新林

上海交通大学特聘教授、博士生导师，国家十三五重点研发项目首席科学家、上海市农业领军人才，上海市优秀学术技术带头人。

长期从事茶叶深加工与质量安全控制方面的研究工作，主持国家十三五重点研究计划项目、国家863计划项目、上海市重大重点项目等30多项。近年来，发明了高纯度高活性茶源多糖、茶多酚与茶皂素的综合提取工艺，并通过多维指纹图谱、共振光散射等，建立了高灵敏度、高选择性的茶源多糖定性定量质量控制技术体系；基于茶多糖可以络合硒元素的性质，开发了富硒茶源多糖的焙烤食品、化妆品等新产品，扩宽了茶源多糖的应用范围，经济和社会效益十分显著。以第一作者和通讯作者在BiosensorsandBioelectronics、TrendsFoodSci.Technol.、J.Agric.FoodChem.等杂志发表SCI论文50多篇（SCI一区/二区论文39篇，IF>10的2篇，IF>6的32篇），出版著作6本，制订国家食品安全标准6项，获授权专利13项（国际专利2项）。

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