多糖

高分子碳水化合物

多糖（polysaccharide），是由糖苷键结合的糖链，至少要超过10个的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物。由相同的单糖组成的多糖称为同多糖，如淀粉、纤维素和糖原；以不同的单糖组成的多糖称为杂多糖，如阿拉伯胶是由戊糖和半乳糖等组成。多糖不是一种纯粹的化学物质，而是聚合程度不同的物质的混合物。多糖类一般不溶于水，无甜味，不能形成结晶，无还原性和变旋现象。多糖也是糖苷，所以可以水解，在水解过程中，往往产生一系列的中间产物，最终完全水解得到单糖。

结构

多糖（polysaccharide）是由多个单糖分子缩合、失水而成，是一类分子结构复杂且庞大的糖类物质。凡符合高分子化合物概念的碳水化合物及其衍生物均称为多糖。多糖在自然界分布极广，亦很重要。有的是构成动植物细胞壁的组成成分，如肽聚糖和纤维素；有的是作为动植物储藏的养分，如糖原和淀粉；有的具有特殊的生物活性，像人体中的肝素有抗凝血作用，肺炎球菌细胞壁中的多糖有抗原作用。

多糖的结构单位是单糖，多糖相对分子质量从几万到几千万。结构单位之间以苷键相连接，常见的苷键有α-1,4-苷键、β-1,4-苷键和α-1,6-苷键。结构单位可以连成直链，也可以形成支链，直链一般以α-1,4-苷键（如淀粉）和β-1,4-苷键（如纤维素）连成；支链中链与链的连接点常是α-1,6-苷键。

由一种类型的单糖组成的有葡萄糖、甘露聚糖、半乳聚糖等，由二种以上的单糖组成的杂多糖有阿拉伯胶等，在化学结构上实属多种多样。就分子量而论，有从0.5万个分子组成的到超过106个的多糖。比10个少的短链的称为寡糖。不过，就糖链而论即使是寡糖，在寡糖上结合了蛋白质和脂类的，就整个分子而论，如果是属于高分子，则从广义上来看也属于多糖，因此特称为复合多糖或复合糖质。

命名

多糖（polysaccharide）又称聚糖（glycan），是指由大量单糖（monosaccharide，glycose）通过糖苷键所形成的高分子化合物。由相同单糖片段形成的多糖称为同多糖（homopolysaccharide）或同聚糖（homoglycan）；由两个或两个以上不同单糖组成的多糖可称为杂多糖（heteropolysaccharide）或杂聚糖（heteroglycan）。

（1）同多糖的命名：用“D-”或“L-”标示糖的构型；若同多糖的连接方式相同时，糖苷键用数字和箭头标示在构型符号的前面；若连接方式不同可不标示连接方式。

（2）杂多糖的命名：当杂多糖有仅由一种糖残基组成的主链（骨架）时，此种糖残基置于最后称为聚糖，其余残基按照英文词头字母顺序作为前缀。当不存在单一糖型的主链时，所有的残基按照英文词头字母顺序排列，并以后缀“聚糖”结尾。

分类

多糖的广义分类分为：均一性多糖和不均一性多糖。

均一性多糖

由一种单糖分子缩合而成的多糖，叫做均一性多糖。自然界中最丰富的均一性多糖是淀粉和糖原、纤维素。它们都是由葡萄糖组成。淀粉和糖原分别是植物和动物中葡萄糖的贮存形式，纤维素是植物细胞主要的结构组分。

1、淀粉

淀粉是植物营养物质的一种贮存形式，也是植物性食物中重要的营养成分，分为直链淀粉和支链淀粉。

① 直链淀粉：许多α-葡萄糖以α-1,4-糖苷键依次相连成长而不分开的葡萄糖多聚物。典型情况下由数千个葡萄糖线基组成，分子量从150000到600000。结构是长而紧密的螺旋管形。这种紧实的结构是与其贮藏功能相适应的。遇碘显蓝色。

② 支链淀粉：在直链的基础上每隔20-25个葡萄糖残基就形成一个α-1,6支链。不能形成螺旋管，遇碘显紫色。

2、糖原

糖原与支链淀粉类似，只是分支程度更高，每隔4个葡萄糖残基便有一个分支。结构更紧密，更适应其贮藏功能，这是动物将其作为能量贮藏形式的一个重要原因，另一个原因是它含有大量的非原性端，可以被迅速动员水解。糖原遇碘显红褐色。

3．纤维素

许多β-D-葡萄糖分子以β-(1-4)糖苷键相连而成直链。纤维素是植物细胞壁的主要结构成份，占植物体总重量的1/3左右，也是自然界最丰富的有机物，地球上每年约生产1011吨纤维素。木材、纸张、纤维、棉花、亚麻。完整的细胞壁是以纤维素为主，并粘连有半纤维素、果胶和木质素。约40条纤维素链相互间以氢键相连成纤维细丝，无数纤维细丝构成细胞壁完整的纤维骨架。降解纤维素的纤维素酶主要存在于微生物中，一些反刍动物可以利用其消化道内的微生物消化纤维素，产生的葡萄糖供自身和微生物共同利用。虽大多数的动物（包括人）不能消化纤维素，但是含有纤维素的食物对于健康是必需的和有益的。

4、几丁质(壳多糖)

N-乙酰-D-葡萄糖胺以(1,4)糖苷链相连成的直链。

5、菊糖

多聚果糖，存在于菊科植物根部。

6、琼脂

多聚半乳糖，是某些海藻所含的多糖，人和微生物不能消化琼脂。

不均一性多糖

由不同的单糖分子缩合而成的多糖，叫做不均一多糖。常见的有：透明质酸、硫酸软骨素等。

有一些不均一性多糖由含糖胺的重复双糖系列组成，称为糖胺聚糖，又称粘多糖、氨基多糖等。

糖胺聚糖是蛋白聚糖的主要组分，按重复双糖单位的不同，糖胺聚糖有五类：

（1）透明质酸

（2）硫酸软骨素

（3）硫酸皮肤素

（4）硫酸角质素

（5）肝素

（6）硫酸乙酰肝素

化学性质

多糖无甜味，在水中不能形成真溶液，只能形成胶体，相对分子质量很大故无还原性，无变旋性，但有旋光性。

生物学功能

某些多糖，如纤维素和几丁质，可构成植物或动物骨架。淀粉和糖原等多糖可作为生物体储存能量的物质。不均一多糖通过共价键与蛋白质构成蛋白聚糖发挥生物学功能，如作为机体润滑剂、识别外来组织的细胞、血型物质的基本成分等。

多糖类化合物广泛存在于动物细胞膜和植物、微生物的细胞壁中，是由醛基和酮基通过苷键连接的高分子聚合物，也是构成生命的四大基本物质之一。

功能及应用价值

免疫调节

植物多糖可以通过增大巨噬细胞体积来提高机体免疫力。植物多糖对巨噬细胞吞噬活性的影响与其浓度有一定关系，在适当的浓度范围内能促进巨噬细胞的吞噬作用。植物多糖可以通过调节巨噬细胞细胞因子的分泌量来调节巨噬细胞功能。植物多糖可以通过调节巨噬细胞内酶的活性进而影响巨噬细胞的功能。

植物多糖对淋巴细胞的调节作用主要体现在对其增殖能力、亚群结构、细胞因子分泌等的影响。一定浓度的植物多糖可以促进淋巴细胞增殖，改善淋巴细胞亚群结构，从而调节机体免疫功能。植物多糖可以通过促进细胞因子分泌来增强机体的免疫功能。植物多糖可以提高动物机体血清中抗体水平，增强机体免疫功能。

植物多糖可以激活自然杀伤细胞，增强其杀伤活性。

当归多糖、茯苓多糖、圆锥绣球多糖、酸枣仁多糖等均可激活补体系统。

抗病毒及抗癌

多糖对肿瘤细胞呈细胞毒作用而发挥直接的抗肿瘤作用。部分多糖可以诱导肿瘤细胞凋亡和抑制肿瘤细胞诱导分化。从大肠杆菌中提取的荚膜多糖能抑制 B16-BL16 黑色素瘤细胞及 MDA-MB-231 乳腺癌细胞的转移，并能降低 B16-BL16 对内皮细胞、细胞间的黏附分子、选择性蛋白的黏附作用。

有些多糖对肿瘤细胞无直接抑制作用，而是通过增强机体的免疫功能而发挥抗肿瘤作用，多糖的免疫调节作用是抗肿瘤作用的主要机制之一。

多糖主要通过以下几种途径发挥抗肿瘤作用：直接的细胞毒性，免疫增强作用，合用传统抗肿瘤药发挥协同效应。多糖的直接抗肿瘤作用是通过诱导癌细胞凋亡，细胞周期阻滞，抑制肿瘤细胞的入侵、黏附、转移来抑制肿瘤细胞生长；多糖的间接抗肿瘤作用是通过免疫增强效应来增强宿主的免疫功能。

降血糖

菌类中药多糖具有良好的降血糖和抗糖尿病效应，其主要经由促肝糖元合成，促糖酵解或抑制 α-糖苷酶的活性等途径影响糖代谢，也可直接作用胰岛β细胞，促进胰岛素分泌，增加胰岛素敏感性以及增强抗氧化应激而发挥降血糖功能。因此，菌类中药多糖降血糖作用机制呈多效应、多靶点、多途径等特点。

其他用途

多糖具有较大的分子量，通常以主链伴以侧链的形式存在，这种结构决定了它具有其它物质所不具有的加工特性和流变性质。同时它具有多羟基结构和空间的折叠，会具有良好的亲水性以及一定的乳化能力，在水中容易形成凝胶，具有较高的黏度。在饮料中添加多糖可以增加饮料的黏度和稳定性，同时也会赋予饮料新鲜的口感；在面制品加工中，多糖可以增强面筋持水能力、提高面筋弹性；在肉制品中添加一定量的多糖还可以有效地提高肉制品的持水性，改善肉制品的质构（如弹性、切片性等）。同时多糖还具有抗衰老、抗氧化、抗溃疡，调节身体免疫力等多种作用。

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