第9章-多糖--课件

化学工业出版社化学工业出版社 第八章第八章 多多 糖糖 一、一、多糖的结构与组成多糖的结构与组成二、二、多糖的分类和命名多糖的分类和命名三、三、多糖的分离多糖的分离与分子量的测定与分子量的测定四、四、多糖化学结构研究多糖化学结构研究五、五、多糖的生理作用多糖的生理作用六、六、天然多糖化合物天然多糖化合物 第八章 多 糖 化学工业出版社化学工业出版社 糖、核酸和蛋白质是生命体中最重要的三类大分子量物糖、核酸和蛋白质是生命体中最重要的三类大分子量物质，但对这三种物质的认识程度却有很大的不同，其中对质，但对这三种物质的认识程度却有很大的不同，其中对糖的结构与功能的认识远远落后于对核酸和蛋白质的认识，糖的结构与功能的认识远远落后于对核酸和蛋白质的认识，主要原因有两方面：主要原因有两方面：随着分离分析和化学手段突飞猛进的发展，使人们对糖随着分离分析和化学手段突飞猛进的发展，使人们对糖的结构有了全新的了解，糖化学这门经典学科在的结构有了全新的了解，糖化学这门经典学科在21世纪又世纪又涣发出新的活力。涣发出新的活力。糖的化学较核酸和蛋白质复杂。糖的化学较核酸和蛋白质复杂。核酸和蛋白质核酸和蛋白质:通过通过磷酸二酯键和酰胺键相连的线性分子；磷酸二酯键和酰胺键相连的线性分子；糖糖:糖苷键糖苷键(、两种立体异构形式两种立体异构形式)相连，单糖有数个羟基形成支链结相连，单糖有数个羟基形成支链结构。因此，糖的分离、结构分析和化学合成都较困难。构。因此，糖的分离、结构分析和化学合成都较困难。糖在生物体中的合成也远比核酸和蛋白质复杂。糖在生物体中的合成也远比核酸和蛋白质复杂。核核酸和蛋白质合成酸和蛋白质合成:模板控制、高度精确的过程模板控制、高度精确的过程；糖链：糖链：合合成或断裂由特定糖基转移酶或水解酶控制，是不精确的。成或断裂由特定糖基转移酶或水解酶控制，是不精确的。糖、核酸和蛋白质是生命体中最重要的三类大分子量物质，化学工业出版社化学工业出版社 一、多糖的结构与组成一、多糖的结构与组成多多糖糖为为单单糖糖组组成成的的天天然然高高分分子子化化合合物物，约约三三百百种种。在在水里不能形成真溶液，只能形成胶体溶液。水里不能形成真溶液，只能形成胶体溶液。1.1.多糖的结构多糖的结构 多多糖糖的的结结构构与与低低聚聚糖糖相相似似，都都是是单单糖糖通通过过糖糖苷苷键键组组成成。从化学结构考虑，多糖为多个单糖分子经失水缩聚而成。从化学结构考虑，多糖为多个单糖分子经失水缩聚而成。因因单单糖糖存存在在方方式式多多：D-、L-型型；环环状状(五五员员、六六员员环环)；-、-式式，以以最最稳稳定定方方式式存存在在。如如此此多多糖糖似似乎乎很很多多，很很复复杂，实际并不复杂。天然多糖有一定重复规律性。杂，实际并不复杂。天然多糖有一定重复规律性。例例：纤纤维维素素是是由由D-葡葡萄萄糖糖经经由由-1,4-糖糖苷苷键键联联结结而而成成的的直直链链分分子子，这这种种结结构构在在整整个个分分子子中中重重复复。其其它它复复杂杂多多糖糖也也有一定的重复规律性。有一定的重复规律性。一、多糖的结构与组成 1.多糖的结构化学工业出版社化学工业出版社 2.2.多糖的组成多糖的组成组成多糖的单糖和糖醛酸有以下几种：组成多糖的单糖和糖醛酸有以下几种：(1)己己糖糖：主主要要有有D-葡葡萄萄糖糖，D-甘甘露露糖糖，D-果果糖糖，D-半半乳糖。少数为乳糖。少数为L-半乳糖，半乳糖，D-艾杜糖，艾杜糖，L-阿卓糖。阿卓糖。(2)戊糖戊糖：最重要的是：最重要的是D-木糖。木糖。(3)其其他他单单糖糖：除除已已糖糖、戊戊糖糖外外，近近年年发发现现多多糖糖中中含含稀稀有的脱水糖、二脱氧糖、庚糖、辛糖等。有的脱水糖、二脱氧糖、庚糖、辛糖等。(4)己糖醛酸己糖醛酸：D-葡萄糖醛酸，葡萄糖醛酸，D-半乳糖醛酸，半乳糖醛酸，D-甘甘露糖醛酸，露糖醛酸，L-古罗糖醛酸，古罗糖醛酸，L-艾杜糖醛酸等。艾杜糖醛酸等。例：例：2.多糖的组成化学工业出版社化学工业出版社 3.3.含糖醛酸特征含糖醛酸特征糖糖醛醛酸酸与与带带阳阳离离子子高高分分子子如如蛋蛋白白质质结结合合成成盐盐，使使蛋蛋白白质沉淀。质沉淀。利用此特征于分离利用此特征于分离水溶性杂质，得纯酸性多糖。水溶性杂质，得纯酸性多糖。若若多多糖糖中中既既含含糖糖醛醛酸酸又又含含氨氨基基糖糖，且且两两者者几几乎乎相相等等，则此多糖具有则此多糖具有两性两性。糖醛酸因含糖醛酸因含-COOH，所以在，所以在水中离子化程度大水中离子化程度大，离，离子化的羧基与水成氢键能力大，子化的羧基与水成氢键能力大，使多糖具有高溶解度使多糖具有高溶解度。可调增大可调增大pH值使多糖沉淀出来，原因是羧基离子化程度值使多糖沉淀出来，原因是羧基离子化程度降低，水化程度降低，多糖分子间的排斥作用减少到一降低，水化程度降低，多糖分子间的排斥作用减少到一定程度而析出。定程度而析出。3.含糖醛酸特征化学工业出版社化学工业出版社 4.4.直链多糖与支链多糖直链多糖与支链多糖根根据据链链连连接接方方式式可可分分为为直直链链多多糖糖与与支支链链多多糖糖。直直链链多多糖与支链多糖的糖与支链多糖的区别区别：用用溶溶剂剂(如如水水)配配成成胶胶体体溶溶液液，涂涂于于玻玻板板上上，干干燥燥成成膜膜。支支链链多多糖糖形形成成的的膜膜脆脆弱弱，易易碎碎裂裂；直直链链多多糖糖形形成成的的膜膜强强度高，聚合度越大，膜强度越高度高，聚合度越大，膜强度越高(聚合度聚合度50)。对对于于水水不不溶溶性性糖糖可可先先乙乙酰酰化化，用用氯氯仿仿溶溶解解所所得得乙乙酰酰酯酯成膜性质。成膜性质。来来源源不不同同的的同同一一种种多多糖糖物物性性不不同同：分分子子量量大大小小，颗颗粒粒大大小小，溶溶解解度度、折折光光率率等等物物性性有有差差异异。非非水水溶溶性性多多糖糖与与酸成酯，再用有机溶剂萃取。酸成酯，再用有机溶剂萃取。4.直链多糖与支链多糖化学工业出版社化学工业出版社 5.5.多糖的三类功能多糖的三类功能(1)支支持持组组织织的的多多糖糖(结结构构物物质质)：分分子子间间氢氢键键结结合合力力强强，一一般般不不溶溶于于水水，浸浸在在水水中中不不膨膨胀胀，与与化化学学试试剂剂不不易易反应。如纤维素、木聚糖、甲壳素等。反应。如纤维素、木聚糖、甲壳素等。(2)营营养养性性多多糖糖(贮贮藏藏食食物物)：氢氢键键结结合合力力弱弱，易易吸吸水水膨膨胀胀成成胶胶体体溶溶液液，易易与与化化学学试试剂剂发发生生化化学学反反应应。如如淀淀粉粉、菊糖、糖原等。菊糖、糖原等。(3)其其他他功功能能的的多多糖糖：在在生生物物体体内内不不是是以以游游离离的的多多糖糖形形式式存存在在，而而是是与与蛋蛋白白质质结结合合成成蛋蛋白白糖糖。如如透透明明质质酸酸、肝素等。肝素等。5.多糖的三类功能化学工业出版社化学工业出版社 二、多糖的分类和命名二、多糖的分类和命名1.1.多糖的分类多糖的分类(1)(1)同同聚聚多多糖糖由由同同一一种种单单糖糖聚聚合合而而成成，又又称称均均多多糖糖。主主要要包包括括：阿阿拉拉伯伯聚聚糖糖、木木聚聚糖糖等等戊戊聚聚糖糖。淀淀粉粉，纤纤维维素，琼脂，菊粉，果胶等素，琼脂，菊粉，果胶等己聚糖己聚糖。(2)(2)杂杂聚聚多多糖糖由由不不超超过过四四种种的的不不同同种种单单糖糖聚聚合合而而成成，又又称称杂杂多多糖糖，有有二二杂杂多多糖糖、三三杂杂多多糖糖、四四杂杂多多糖糖。例例如如存存在在于于动动物物软软组组织织中中的的二二杂杂多多糖糖多多聚聚半半乳乳糖糖氨氨基基葡葡萄萄糖糖醛酸。醛酸。二、多糖的分类和命名化学工业出版社化学工业出版社 2.2.多糖的命名：多糖的命名：(1)(1)俗名俗名(以来源命名以来源命名)淀淀粉粉，纤纤维维素素，糖糖原原，果果胶胶，甲甲壳壳质质。缺缺点点：不不能能表表示化学组成和结构。示化学组成和结构。(2)(2)普通命名法普通命名法(简称简称)同同聚聚多多糖糖：多多聚聚葡葡萄萄糖糖(简简称称葡葡聚聚糖糖)，多多聚聚半半乳乳糖糖(半半乳聚糖乳聚糖)，多聚果糖，多聚果糖(果聚糖果聚糖)；杂杂聚聚多多糖糖：IUPAC法法先先后后次次序序无无规规则则，一一般般：存存在在于于主主链链中中的的单单糖糖放放在在后后面面，存存在在于于支支链链中中的的单单糖糖放放前前面面；仅有直链的杂聚多糖则主要的单糖放在后面。仅有直链的杂聚多糖则主要的单糖放在后面。例例多多聚聚葡葡萄萄甘甘露露糖糖表表示示含含甘甘露露糖糖为为主主的的多多糖糖或或主主链链为为甘露糖组成、葡萄糖位于支链的多糖。甘露糖组成、葡萄糖位于支链的多糖。2.多糖的命名：化学工业出版社化学工业出版社 名称名称存在存在糖苷键种类糖苷键种类多聚葡萄糖多聚葡萄糖直链直链细菌细菌-1,2-直链直链黑曲霉菌黑曲霉菌-1,3-；-1,4-直链直链海藻海藻-1,3-；-1,4-直链直链真菌真菌-1,4-；-1,6-多聚果糖多聚果糖直链直链菊芋菊芋-1,2-例菊芋中的例菊芋中的菊糖是由菊糖是由30多个多个D-果糖果糖-1,2连接，末端连接，末端连一个连一个D-葡萄糖葡萄糖。部分同聚多糖的糖苷键种类和来源部分同聚多糖的糖苷键种类和来源:名称 存在 化学工业出版社化学工业出版社 三、多糖的分离三、多糖的分离与分子量的测定与分子量的测定1.1.多糖的分离多糖的分离 各各种种多多糖糖在在生生物物体体中中都都是是与与其其它它物物质质共共同同存存在在，应应将将需需要要的的多多糖糖先先分分离离成成纯纯粹粹的的状状态态，以以便便于于其其分分子子量量的的测测定定和和结结构构的的研研究究。多多糖糖的的分分离离较较复复杂杂，无无统统一一的的分分离离方方法，可分成水溶性多糖和水不溶性多糖两类进行分离。法，可分成水溶性多糖和水不溶性多糖两类进行分离。(1)(1)水溶性多糖的分离水溶性多糖的分离方方法法1：用用水水或或稀稀酸酸、稀稀碱碱、盐盐溶溶液液等等提提取取，然然后后用用电电泳泳法法或或离离子子交交换换树树脂脂法法除除去去无无机机盐盐类类，葡葡聚聚糖糖凝凝胶胶除除小小分子。分子。方方法法2：用用水水溶溶解解后后，加加有有机机溶溶剂剂(乙乙醇醇、丙丙酮酮、吡吡啶啶)，使多糖沉淀，也可用冷冻干燥法分离出来。，使多糖沉淀，也可用冷冻干燥法分离出来。三、多糖的分离与分子量的测定 化学工业出版社化学工业出版社 方方法法3：用用分分步步结结晶晶方方法法。例例与与铜铜盐盐形形成成不不溶溶络络合合物物，与与季季铵铵盐盐生生成成不不溶溶的的盐盐。季季铵铵盐盐可可与与多多糖糖形形成成沉沉淀淀，改改变变盐盐浓浓度度和和pH值值，不不同同的的酸酸性性多多糖糖可可分分别别沉沉淀淀出出来来。中中性性多多糖糖可可先先与与H3BO3形形成成络络合合物物，再再被被季季铵铵盐沉淀。盐沉淀。常用季铵盐：常用季铵盐：溴化十六烷基三甲基铵溴化十六烷基三甲基铵氯化十六烷基吡啶铵氯化十六烷基吡啶铵 方法3：用分步结晶方法。例与铜盐形成不溶络合物，与季化学工业出版社化学工业出版社 (2)(2)水不溶性多糖的分离水不溶性多糖的分离A.用用水水或或有有机机溶溶剂剂除除去去杂杂质质。例例用用碱碱液液处处理理木木材材纤纤维维素除去半纤维素。素除去半纤维素。B.用用离离子子交交换换吸吸附附柱柱分分离离多多糖糖。此此步步蛋蛋白白质质也也被被吸吸附附。pH=6,阴阴离离子子交交换换柱柱吸吸附附酸酸性性多多糖糖。pH7,阴阴离离子子交交换换柱柱吸附中性多糖。吸附中性多糖。分分子子大大小小不不同同的的多多糖糖用用不不同同型型号号的的葡葡聚聚糖糖凝凝胶胶或或聚聚丙丙烯酰胺凝胶分离，电泳法也能分离。烯酰胺凝胶分离，电泳法也能分离。C.除除去去蛋蛋白白质质。用用酶酶法法、有有机机溶溶剂剂变变性性法法等等方方法法除除去去。例例：利利用用蛋蛋白白酶酶水水解解，然然后后用用渗渗析析法法、吸吸附附法法或或用用乙乙醇醇沉淀法分离所生成氨基酸或肽。沉淀法分离所生成氨基酸或肽。(2)水不溶性多糖的分离化学工业出版社化学工业出版社 (3)(3)多糖纯度的判别多糖纯度的判别主要有以下三种方法：主要有以下三种方法：A.用用两两种种以以上上不不同同方方法法分分离离多多糖糖样样品品，如如得得到到相相同同物物性的多糖，则可判定为纯的多糖。性的多糖，则可判定为纯的多糖。B.用用两两种种以以上上不不同同方方法法分分离离多多糖糖得得不不同同部部分分都都具具有有相相同成分和性质，则为纯多糖。同成分和性质，则为纯多糖。例例：90%乙乙醇醇(组组份份1)；75%乙乙醇醇(组组份份2)。两两组组份份相相同则为纯多糖。同则为纯多糖。C.高速离心沉淀法和电泳法等。高速离心沉淀法和电泳法等。例电泳法：例电泳法：样品中加样品中加H3BO3生成络合物，增加电荷，生成络合物，增加电荷，改变其电泳性质测定。改变其电泳性质测定。(3)多糖纯度的判别化学工业出版社化学工业出版社 2.多糖分子量测定多糖分子量测定都都为为平平均均分分子子量量，表表示示大大小小分分子子量量的的平平均均值值。数数量量平平均均分分子子量量MN：根根据据分分子子大大小小的的相相对对数数量量求求得得。重重量量平均分子量平均分子量Mw：根据分子大小的相对重量求得。：根据分子大小的相对重量求得。计算方法：计算方法：MN=Ni长度长度i分子的分子量。分子的分子量。Mw=Mi具有具有i长度的分子数量。长度的分子数量。2.多糖分子量测定计算方法：化学工业出版社化学工业出版社 (1)(1)测分子量样品要求测分子量样品要求A.多糖溶于适当溶剂。多糖溶于适当溶剂。B.保持多糖分子在溶液中能完全均匀地分散存在。保持多糖分子在溶液中能完全均匀地分散存在。C.与溶剂不发生反应。与溶剂不发生反应。D.在溶液中不降解。在溶液中不降解。例：例：被溶物质被溶物质溶剂溶剂纤维素纤维素铜铵及乙二胺溶液铜铵及乙二胺溶液淀粉淀粉乙二胺溶液加适量碱乙二胺溶液加适量碱在在上上述述溶溶剂剂中中仍仍难难免免降降解解，为为免免降降解解可可用用多多糖糖的的衍衍生物醋酸酯或硝酸酯。生物醋酸酯或硝酸酯。(1)测分子量样品要求化学工业出版社化学工业出版社 (2)(2)测定分子量方法测定分子量方法渗渗透透压压力力法法：溶溶液液的的渗渗透透压压力力与与浓浓度度成成下下比比，与与分分子子量量成成反比。反比。测测MN(分子量分子量104106)；粘粘度度法法：高高分分子子化化合合物物的的分分子子大大，其其溶溶液液的的粘粘度度高高，随随分分子量的增大，粘度增高的程度大。子量的增大，粘度增高的程度大。测测MW(分子量分子量104)；光光散散射射：当当一一束束光光通通过过溶溶液液发发生生光光散散射射现现象象。若若溶溶质质分分子子小小，则则散散射射是是对对称称的的，若若溶溶质质分分子子大大过过射射入入光光线线波波长长约约1/20或或1/15，则则散散射射是是不不对对称称的的，向向前前方方向向的的散散射射光光最最强强，向向后后的的散散射射光光最最弱弱，测测定定散散射射光光的的不不对对称称程程度度，可可测测定定容容质质的的分分子量大小。子量大小。测测Mw(分子量大小不限分子量大小不限103108)；超超速速离离心心(冷冷冻冻离离心心)沉沉淀淀法法：测测MW(分分子子量量3104)，-70；等温蒸馏法等温蒸馏法：测：测MN(分子量分子量1032104)。(2)测定分子量方法化学工业出版社化学工业出版社 四、多糖化学结构研究四、多糖化学结构研究1.1.步骤与方法步骤与方法(1)(1)步骤步骤先将多糖完全水解成单糖。先将多糖完全水解成单糖。用用纸纸色色谱谱，薄薄层层层层析析色色谱谱等等确确定定单单糖糖种种类类，再再用用甲甲基基化化方方法法确确定定糖糖单单位位的的环环形形结结构构，糖糖苷苷键键位位置置，非非还还原原端端基的比例。基的比例。部部分分水水解解成成低低聚聚糖糖并并确确定定低低聚聚糖糖种种类类、组组成成，以以此此确定是否为杂多糖，进一步确定糖苷键的形式。确定是否为杂多糖，进一步确定糖苷键的形式。确定分子量，分子形状等。确定分子量，分子形状等。四、多糖化学结构研究化学工业出版社化学工业出版社 (2)(2)方法方法化化学学方方法法：通通过过水水解解，甲甲基基化化，高高碘碘酸酸氧氧化化等等方方法法来来确确定定单单糖糖的的种种类类、结结构构，糖糖苷苷键键位位置置，非非还还原原端端基基的的比例，链平均长度等。比例，链平均长度等。物物理理方方法法：用用液液相相色色谱谱，凝凝胶胶色色谱谱，红红外外光光谱谱和和核核磁磁共共振振谱谱，X-衍衍射射等等分分离离并并确确定定结结构构。测测定定多多糖糖分分子子量量：渗透压法，粘度法，超速离心沉降法，光散射法。渗透压法，粘度法，超速离心沉降法，光散射法。IR图谱图谱：羰基羰基17251729cm-1强强-糖苷键糖苷键8448cm-1中强中强-糖苷键糖苷键8917cm-1中强中强-D-葡萄糖胺葡萄糖胺1601cm-1强吸收强吸收NMR图谱图谱：可确定多糖构象。：可确定多糖构象。(2)方法化学工业出版社化学工业出版社 2.2.完全水解完全水解 多多糖糖用用无无机机酸酸在在适适当当条条件件下下能能完完全全水水解解，定定量量地地转转变变成成单单糖糖，分分离离和和分分析析单单糖糖种种类类能能确确定定多多糖糖是是由由何何种种单单糖糖组成。组成。一般一般pH=34，常用，常用HCl，温度，温度50。(1)(1)完全水解的难易规律完全水解的难易规律五元环糖苷键比六元环易水解。五元环糖苷键比六元环易水解。-糖苷键比糖苷键比-糖苷键易水解。糖苷键易水解。多多聚聚六六元元环环戊戊糖糖比比多多聚聚六六元元环环己己糖糖易易水水解解，速速度度相相差差101000倍。倍。氨基取代或糖醛酸增加不易水解。氨基取代或糖醛酸增加不易水解。复杂多糖具有水解难易不同的糖苷键则用分级水解。复杂多糖具有水解难易不同的糖苷键则用分级水解。2.完全水解化学工业出版社化学工业出版社 淀粉与糖原的水解：淀粉与糖原的水解：直直链链，支支链链中中-1,4-糖糖苷苷键键水水解解难难易易相相同同。但但具具支支链链的的-1,6-糖苷键难切割，据此可确定有多少支链。糖苷键难切割，据此可确定有多少支链。环形环形-1,4-糖苷键结构比直链糖苷键结构比直链-1,4-糖苷键难得多糖苷键难得多，据此，据此可判断环糊精或一般淀粉。可判断环糊精或一般淀粉。(2)(2)水解条件水解条件多聚六环己糖用多聚六环己糖用1NHCl煮沸。煮沸。纤维素或其它水不溶性多糖纤维素或其它水不溶性多糖-糖苷键需分二步。糖苷键需分二步。多聚阿拉伯糖，多聚果糖用多聚阿拉伯糖，多聚果糖用0.01N无机酸，无机酸，85左右水左右水解解1525小时。小时。糖醛酸中糖醛酸中-COOH用用LiAlH4还原为还原为-CH2OH，较易用酸，较易用酸水解水解。淀粉与糖原的水解：(2)水解条件化学工业出版社化学工业出版社 (3)(3)水解产物的检测水解产物的检测纸色谱纸色谱：50500mg多糖样品水解，灵敏度多糖样品水解，灵敏度15g。纤维色谱纤维色谱：可分离：可分离810种单糖。种单糖。气气相相色色谱谱：样样品品量量更更少少，更更灵灵敏敏。(鉴鉴别别D-，L-糖糖：需需制成衍生物再测定。制成衍生物再测定。)电电泳泳纸纸色色谱谱：用用H3BO3缓缓冲冲液液pH=10，H3BO3与与糖糖形形成成络络合合物物。例例可可把把古古罗罗糖糖，甘甘露露糖糖分分离离开开来来(其其它它方方法法不不能能分离分离)。高压液相色谱高压液相色谱：样品量少，灵敏，适用面广。：样品量少，灵敏，适用面广。(3)水解产物的检测化学工业出版社化学工业出版社 3.3.部分水解部分水解常常用用无无机机酸酸、醋醋酸酸、酶酶，控控制制水水解解反反应应进进行行到到一一定定程程度度，水解产物包括单糖、二糖、三糖和其它低聚糖。水解产物包括单糖、二糖、三糖和其它低聚糖。单单、二二、三三、四四聚聚糖糖可可用用活活性性炭炭:硅硅藻藻土土(1:1)混混合合柱柱分分离离，水水解解液液中中和和后后上上柱柱，水水洗洗脱脱，先先得得单单糖糖，再再用用乙乙醇醇水水溶溶液液洗洗脱脱，并并逐逐步步提提高高乙乙醇醇浓浓度度(40%，6065%)，二二、三三、四四聚聚糖糖相相继继被被洗洗脱脱，分分离离开开来来。再再用用纸纸层层析析，薄薄板板层层析析检检测。测。根据低聚糖的结构可以了解多糖分子中糖苷键的种类根据低聚糖的结构可以了解多糖分子中糖苷键的种类和构型和构型此法称为此法称为“键分析键分析”。但部分水解的键分析方。但部分水解的键分析方法不能确定多糖分子中支叉的数量或不同糖苷键的比例，法不能确定多糖分子中支叉的数量或不同糖苷键的比例，结合甲基化法才行。结合甲基化法才行。3.部分水解化学工业出版社化学工业出版社 4.4.甲基化法甲基化法多多糖糖经经甲甲基基化化得得到到甲甲基基取取代代多多糖糖，再再经经水水解解得得甲甲基基单单糖糖，用用色色谱谱法法分分离离，分分析析所所得得甲甲基基糖糖的的种种类类和和数数量量，能能了了解解原原来来多多糖糖分分子子中中糖糖苷苷键键的的种种类类、支支叉叉结结构构和和计计算链平均长度。算链平均长度。(1)(1)实验方法实验方法经典甲基化方法经典甲基化方法：a.硫硫酸酸二二甲甲酯酯和和NaOH，此此法法为为部部分分甲甲基基化化方方法法。b.甲基碘和甲基碘和Ag2O，此为完全甲基化方法。，此为完全甲基化方法。水水解解：甲甲基基取取代代多多糖糖用用酸酸水水解解，得得甲甲基基糖糖，再再进进一步分离。一步分离。分离分离：色谱柱法或薄层色谱法等。：色谱柱法或薄层色谱法等。4.甲基化法化学工业出版社化学工业出版社 (2)(2)应用应用根根据据四四甲甲基基糖糖和和三三甲甲基基糖糖的的比比例例来来计计算算直直链链多多糖糖的平均分子长度和聚合度，此为尾端分析法。的平均分子长度和聚合度，此为尾端分析法。计算支链多糖支叉的程度。计算支链多糖支叉的程度。了解糖苷键的种类。了解糖苷键的种类。缺点缺点：交叉链种类不清楚。交叉链种类不清楚。完全甲基产物少。完全甲基产物少。需二种以上分离方法结合使用。需二种以上分离方法结合使用。(2)应用化学工业出版社化学工业出版社 5.5.高碘酸方法高碘酸方法(1)(1)特点特点多多糖糖分分子子中中相相邻邻碳碳上上-OH双双-CHO。糖糖苷苷键键不不受受影影响。响。原原来来多多糖糖分分子子链链成成为为双双醛醛化化合合物物链链。加加乙乙醇醇沉沉淀淀，干干燥得粉末。燥得粉末。了了解解相相邻邻碳碳上上-OH为为反反式式或或顺顺式式。（因因顺顺式式氧氧化化速速度度大于反式）大于反式）了了解解糖糖苷苷键键的的种种类类，尾尾端端基基，链链长长度度和和支支叉叉程程度度。(通过分析氧化剂耗用量，甲酸和甲醛生成量通过分析氧化剂耗用量，甲酸和甲醛生成量)方法简单、准确，需样品量较甲化基法少。方法简单、准确，需样品量较甲化基法少。5.高碘酸方法化学工业出版社化学工业出版社 (2)(2)反应条件与结构推测反应条件与结构推测低温低温(5)、避光。、避光。高碘酸用量为计算量的一倍，浓度高碘酸用量为计算量的一倍，浓度7%，形成凝胶能力强。，形成凝胶能力强。b.pH=23.5，有析离现象为高甲氧基果胶。，有析离现象为高甲氧基果胶。c.加糖加糖(65%不析离，不析离，70%粒状物出现粒状物出现)。d.温度温度T50不会凝胶。不会凝胶。pH=3.1时形成凝胶硬度最大，时形成凝胶硬度最大，pH=3.4时形成凝胶时形成凝胶硬度较小，硬度较小，pH=3.6时不凝胶。时不凝胶。高甲氧基果胶化学工业出版社化学工业出版社 低甲氧基果胶低甲氧基果胶a.甲氧基甲氧基(-OCH3)含量含量7%。b.糖糖、酸酸多多少少无无影影响响，不不发发生析离。生析离。c.0时时凝凝胶胶强强度度最最大大，大大于于58凝胶被破坏。凝胶被破坏。d.对对Ca2+敏敏感感，易易凝凝胶胶(工工业业上主要用上主要用CaCl2)。结构见右：结构见右：低甲氧基果胶化学工业出版社化学工业出版社 凝胶条件凝胶条件HMP：固固形形物物55%65%，pH=3；LMP：Ca2+存存在在很易凝胶。很易凝胶。酶酶脱脱酯酯(即即使使HMPLMP)，则则对对Ca2+很很敏敏感感，故故硬硬水水不不行行。酸酸脱脱酯酯(即即使使HMPLMP)，则则对对Ca2+不不敏敏感感。碱脱酯介于两者之间。碱脱酯介于两者之间。制制果果酱酱常常用用LMP，加加CaCl2，一一般般20%确确好好，CaCl2少则析水，多则太硬。各种果胶凝胶情况见表。少则析水，多则太硬。各种果胶凝胶情况见表。凝胶条件化学工业出版社化学工业出版社 (4)(4)果胶的应用果胶的应用在医药工业的应用在医药工业的应用a.用作药物制剂的辅料。用作药物制剂的辅料。利用果胶的乳化、胶凝、增稠利用果胶的乳化、胶凝、增稠作用，可用在膏剂、栓剂、微囊缓释剂中。作用，可用在膏剂、栓剂、微囊缓释剂中。b.以果胶为有效成分的药物。以果胶为有效成分的药物。治疗糖尿病、腹泻、动脉治疗糖尿病、腹泻、动脉硬化等硬化等。果胶具有植物纤维作用，用果胶治疗可血糖。果胶具有植物纤维作用，用果胶治疗可血糖值明显下降，还具抗菌、止血作用。值明显下降，还具抗菌、止血作用。c.c.果胶具有维持血液中胆固醇含量的功能，果胶具有维持血液中胆固醇含量的功能，有治疗缺铁有治疗缺铁性贫血的功能性贫血的功能。d.果胶作为解毒剂。果胶作为解毒剂。与铅、汞等重金属记子络合；与甲与铅、汞等重金属记子络合；与甲醇成酯。醇成酯。(4)果胶的应用化学工业出版社化学工业出版社 在食品工业的应用在食品工业的应用 果胶在食品工业中广泛用作增稠剂、组织成型剂、乳化剂和果胶在食品工业中广泛用作增稠剂、组织成型剂、乳化剂和稳定剂。稳定剂。a.果果酱酱、果果冻冻：果果酱酱中中除除果果胶胶(0.40.5%)外外，固固形形物物(糖糖)5565%，pH=3。例例草草莓莓酱酱：草草莓莓50%，砂砂糖糖36%，水水13%，低甲氧基果胶，低甲氧基果胶0.6%，柠檬酸，柠檬酸0.4%。b.果果汁汁饮饮料料、酸酸奶奶制制品品、糖糖果果产产品品、冰冰制制品品：果果汁汁饮饮料料主主要要含含果果汁汁、矿矿物物质质、有有机机酸酸、维维生生素素、果果胶胶等等。酸酸奶奶含含酸酸乳乳酪酪90.4%、砂砂糖糖9.0%、高高甲甲氧氧基基果果胶胶0.6%。果果胶胶软软糖糖：用用HMP时时调调pH=3.33.6；用用LMP时时调调pH=4.04.5，pH值值用用苹苹果果酸酸、柠檬酸调节。柠檬酸调节。除除医医药药、食食品品工工业业外外，近近年年来来果果胶胶在在化化妆妆品品、纺纺织织、印印染、冶金、烟草等行业都得到越来越广泛的应用。染、冶金、烟草等行业都得到越来越广泛的应用。在食品工业的应用化学工业出版社化学工业出版社 4.4.肝素肝素(1)(1)肝素的结构肝素的结构 肝素也是酸性黏多糖，其结构式如下所示。肝素也是酸性黏多糖，其结构式如下所示。4.肝素化学工业出版社化学工业出版社 (2)(2)肝素的提取分离肝素的提取分离 粗肝素的提取分离粗肝素的提取分离 粗粗肝肝素素主主要要从从动动物物肠肠黏黏膜膜中中提提取取。首首先先将将肠肠黏黏膜膜酶酶解解，通通过过离离子子交交换换从从酶酶解解液液中中吸吸附附肝肝素素，再再用用盐盐溶溶液液洗洗脱脱，最最后后洗洗脱脱液液用用乙乙醇醇沉沉淀淀，可可得得粗粗肝肝素素。粗粗肝肝素素效效价价为为50120U/mgU/mg，收率为，收率为2 2万万9万万U/kgU/kg肠黏膜。肠黏膜。肝素的分离精制肝素的分离精制(2)肝素的提取分离化学工业出版社化学工业出版社 (3)(3)肝素的功能与应用肝素的功能与应用 抗凝血功能抗凝血功能 肝肝素素的的重重要要作作用用是是抗抗凝凝血血和和加加速速血血浆浆中中三三酸酸甘甘油油脂脂的的清清除除。临临床床上上己己广广泛泛用用作作抗抗凝凝血血剂剂，用用于于防防治治动动脉脉粥粥样样硬硬化化引引起起的的心绞痛、慢性冠状动脉炎及心肌梗塞后遗症等。心绞痛、慢性冠状动脉炎及心肌梗塞后遗症等。抗炎抗过敏功能抗炎抗过敏功能肝肝素素具具明明显显的的抗抗炎炎抗抗过过敏敏作作用用，可可治治疗疗肾肾小小球球肾肾炎炎、类类风风湿湿、系统性红斑狼疮等，还可改善组织细胞坏死等。系统性红斑狼疮等，还可改善组织细胞坏死等。抗病毒与抗肿瘤功能抗病毒与抗肿瘤功能 肝素能与病毒多糖相互作用，降低病毒吸附到细胞表面。肝素能与病毒多糖相互作用，降低病毒吸附到细胞表面。肝素由于分子中的大量负电荷在血液中与癌细胞结合后，增肝素由于分子中的大量负电荷在血液中与癌细胞结合后，增加癌细胞的负电荷，不利于肿瘤转移，直接抑制细胞的分裂。加癌细胞的负电荷，不利于肿瘤转移，直接抑制细胞的分裂。(3)肝素的功能与应用化学工业出版社化学工业出版社 5.5.真菌多糖真菌多糖 从真菌中分离得到的多糖，是微生物多糖中的一类。从真菌中分离得到的多糖，是微生物多糖中的一类。(1)(1)真菌多糖的结构真菌多糖的结构 真菌中的活性多糖主要存在于细胞壁中，真菌细胞壁的真菌中的活性多糖主要存在于细胞壁中，真菌细胞壁的主要组分是几丁质和主要组分是几丁质和-(13)-葡聚糖，其细胞壁的基质主葡聚糖，其细胞壁的基质主要是要是-(13)-葡聚糖和半乳甘露糖。真菌细胞壁的结构材葡聚糖和半乳甘露糖。真菌细胞壁的结构材料常常是非纤维素的葡聚糖和甘露聚糖。料常常是非纤维素的葡聚糖和甘露聚糖。例：例：从赤灵芝中分离得水溶性抗肿瘤多糖从赤灵芝中分离得水溶性抗肿瘤多糖GL-1，D+26，Mr=4.0104。多糖。多糖GL-1中单糖组成摩尔比为：葡萄中单糖组成摩尔比为：葡萄糖糖:木糖木糖:阿拉伯糖阿拉伯糖=18.1:1.5:1.0。GL-1为分支的阿木葡聚糖，为分支的阿木葡聚糖，含有一个包括含有一个包括-(14)糖苷键和糖苷键和-(16)以及以及-(13)键的主键的主链和侧链链和侧链。5.真菌多糖化学工业出版社化学工业出版社 冬冬虫虫夏夏草草多多糖糖：为为高高度度分分支支的的半半乳乳甘甘露露聚聚糖糖，主主链链为为-(14)-(14)糖糖苷苷键键连连接接的的-呋呋喃喃半半乳乳糖糖基基及及(14)(14)糖糖苷苷键键连连接接的的D-D-吡吡喃喃半半乳乳糖糖基基，非非还还原原性性末末端端均均为为-吡吡喃喃半半乳乳糖糖和和-吡喃甘露糖。吡喃甘露糖。香香菇菇多多糖糖：主主要要是是-(13)-(13)-D-D-葡葡聚聚糖糖、-(16)-(16)和和-(14)-D-(14)-D-葡聚糖混合物以及葡聚糖混合物以及-(16)-D-(16)-D-葡聚糖。葡聚糖。银耳多糖：银耳多糖：是一种酸性杂多糖，其主链结构是由是一种酸性杂多糖，其主链结构是由-(13)糖苷键连接的甘露聚糖，支链由葡萄糖酸和木糖组成糖苷键连接的甘露聚糖，支链由葡萄糖酸和木糖组成 冬虫夏草多糖：为高度分支的半乳甘露聚糖，主链为-(14化学工业出版社化学工业出版社 (2)(2)真菌多糖的提取分离真菌多糖的提取分离 真菌多糖通常为水溶性多糖，在提取多糖之前，可用真菌多糖通常为水溶性多糖，在提取多糖之前，可用酶、超声波或低温冻融等方法使细胞破碎，然后加入乙酶、超声波或低温冻融等方法使细胞破碎，然后加入乙醇等有机溶剂以除去材料中的脂类物质并减少多糖降解。醇等有机溶剂以除去材料中的脂类物质并减少多糖降解。再用再用100热水浸提，浸提时间及重复浸提次数视不同真热水浸提，浸提时间及重复浸提次数视不同真菌而定，浸出热水可溶性部分后继续用酸、碱处理。提菌而定，浸出热水可溶性部分后继续用酸、碱处理。提取液经离心或过滤，减压浓缩后，加入乙醇可使多糖沉取液经离心或过滤，减压浓缩后，加入乙醇可使多糖沉淀，有时不同浓度的乙醇可沉淀出不同组分的多糖。沉淀，有时不同浓度的乙醇可沉淀出不同组分的多糖。沉淀相继用乙醇、丙酮、乙醚洗涤，或经流水透析再冷冻淀相继用乙醇、丙酮、乙醚洗涤，或经流水透析再冷冻干燥便可得到多糖粗制品，一般需研究多糖抑瘤活性时干燥便可得到多糖粗制品，一般需研究多糖抑瘤活性时以流水透析再冷冻干燥为好。多糖粗制品依次经以流水透析再冷冻干燥为好。多糖粗制品依次经DEAE-纤维素柱层析、凝胶过滤、吸附层析便可分离出各种组纤维素柱层析、凝胶过滤、吸附层析便可分离出各种组分的纯多糖。分的纯多糖。(2)真菌多糖的提取分离化学工业出版社化学工业出版社 (3)(3)真菌多糖的生理活性真菌多糖的生理活性 抗肿瘤功能抗肿瘤功能 许许多多真真菌菌多多糖糖都都有有抗抗肿肿瘤瘤功功能能，如如香香菇菇、银银耳耳、竹竹荪荪、鸡鸡纵纵、灵灵芝芝、冬冬虫虫夏夏草草等等，它它们们中中多多糖糖经经研研究究都都具具有有较较强强的的抗抗肿肿瘤瘤作作用用。真真菌菌多多糖糖的的抗抗肿肿瘤瘤活活性性主主要要在在于于刺刺激激免免疫疫活活性性，真真菌菌多多糖糖中中复复合合组组合合的的多多糖糖抑抑瘤瘤活活性性更更强强，因因此此，粗多糖表现出的活性一般来说比纯多糖高。粗多糖表现出的活性一般来说比纯多糖高。多糖的抗肿瘤活性不仅与其初级结构有关，更多的与它多糖的抗肿瘤活性不仅与其初级结构有关，更多的与它们的分子大小形状及在水中的溶解特性和构象形态等有关。们的分子大小形状及在水中的溶解特性和构象形态等有关。(3)真菌多糖的生理活性化学工业出版社化学工业出版社 提高免疫功能提高免疫功能真真菌菌多多糖糖能能对对机机体体网网状状内内皮皮系系统统及及腹腹腔腔巨巨噬噬细细胞胞的的吞吞噬噬能能能能具具有有明明显显的的激激活活作作用用，能能促促进进淋淋巴巴细细胞胞的的转转化化，具具显显著著增增强强机机体体免免疫疫功功能能与与升升高高白白细细胞胞的的作作用用。香香菇菇多多糖糖是是目目前前已已知知的的最最强强免免疫疫增增强强剂剂之之一一，金金针针菇菇多多糖糖、冬冬虫虫夏夏草草多多糖等也具有恢复和提高免疫力的作用。糖等也具有恢复和提高免疫力的作用。降血压、血脂功能降血压、血脂功能真真菌菌多多糖糖可可增增强强冠冠体体流流量量与与心心肌肌供供氧氧，降降低低血血脂脂，预预防防动动脉脉粥粥样样硬硬化化斑斑的的形形成成。如如竹竹荪荪多多糖糖对对降降低低血血压压是是十十分分有有效效的的，冬冬虫虫夏夏草草多多糖糖对对心心律律失失常常、房房性性早早博博有有疗疗效效，灵灵芝芝多多糖糖对对心心血血管管系系统统具具调调节节作作用用，可可强强心心、降降血血压压、降降胆胆固固醇、降血糖等。醇、降血糖等。真菌多糖除了上述功效外，还具有护肝解毒、抗衰老、真菌多糖除了上述功效外，还具有护肝解毒、抗衰老、抗感染、抗水肿、祛痰镇咳等方面的功效。抗感染、抗水肿、祛痰镇咳等方面的功效。提高免疫功能化学工业出版社化学工业出版社 (4)(4)真菌多糖的应用真菌多糖的应用灵芝多糖灵芝多糖 灵灵芝芝多多糖糖具具有有免免疫疫促促进进作作用用、抗抗肿肿瘤瘤作作用用、镇镇静静及及强强心心作作用用等等，可可作作为为保保健健食食品品和和药药品品的的有有效效成成分分。目目前前已已有灵芝口服液等保健品，灵芝注射液等临床产品。有灵芝口服液等保健品，灵芝注射液等临床产品。冬虫夏草多糖冬虫夏草多糖 冬虫夏草是我国名贵的中药材，具有抗肿瘤等生理活冬虫夏草是我国名贵的中药材，具有抗肿瘤等生理活性。在我国保健品生产行业中已经形成了以虫草为基料性。在我国保健品生产行业中已经形成了以虫草为基料的系列保健品，如虫草酒、虫草精等已显示出对人体多的系列保健品，如虫草酒、虫草精等已显示出对人体多方面的生理作用，展示了它的应用前景。方面的生理作用，展示了它的应用前景。(4)真菌多糖的应用化学工业出版社化学工业出版社 香菇多糖香菇多糖香香菇菇多多糖糖是是一一种种天天然然的的抗抗肿肿瘤瘤多多糖糖，并并且且具具有有提提高高免免疫疫力力、杀杀灭灭病病毒毒等等功功能能。临临床床上上作作为为原原发发性性肝肝癌癌等等恶恶性性肿肿瘤瘤的的辅辅助助治治疗疗药药物物，可可以以缓缓解解症症状状，提提高高患患者者低低下下的的免免疫疫功功能。医药上的产品有香菇多糖注射液等。能。医药上的产品有香菇多糖注射液等。银耳多糖银耳多糖银银耳耳多多糖糖有有明明显显的的增增强强免免疫疫功功能能，并并具具有有抗抗放放射射、升升高高白白血血球球、降降血血脂脂、降降血血糖糖、延延缓缓衰衰老老、抗抗肝肝炎炎、抗抗溃溃疡疡等等作作用用。临临床床上上已已用用于于治治疗疗高高血血压压、抗抗肿肿瘤瘤等等方方面面。保保健健食食品方面，市场上其产品也是琳琅满目。品方面，市场上其产品也是琳琅满目。这里仅介绍了几类天然多糖化合物，随着对多糖化合物这里仅介绍了几类天然多糖化合物，随着对多糖化合物研究的深入，它们许多新的生理功能正在被人们发现，并研究的深入，它们许多新的生理功能正在被人们发现，并在食品、医疗保健方面显示出广阔的应用前景。在食品、医疗保健方面显示出广阔的应用前景。香菇多糖