综述:生物活性多糖在食品与健康科学中应用的最新进展:全面综述

时间:2026年1月30日
来源:Food Science & Nutrition

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本文系统梳理了天然多糖在食品与健康领域的多功能应用,涵盖其来源、提取技术、理化特性(如稳定性、表面修饰)及生物活性(抗炎、免疫调节、降血糖等)。重点探讨多糖通过调节能量代谢(如AMPK/PGC-1α通路)、肠道微生物群(如促进SCFAs生成)及免疫通路(如TLR4/NF-κB)在抗疲劳、疾病预防(如癌症、糖尿病)和药物递送系统(如pH响应载体)中的机制,为功能性食品和生物医药开发提供理论依据。

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多糖的分类与来源

多糖作为天然生物聚合物,广泛存在于植物、海藻、动物和微生物中,可通过加压液体萃取(PLE)、超声波辅助萃取(UAE)等先进技术提取。根据来源可分为海藻多糖(如褐藻中的藻酸盐、岩藻聚糖)、植物多糖(如灵芝多糖)和微生物多糖(如右旋糖酐)。其结构多样性(如均多糖与杂多糖)及功能基团(如硫酸酯基、羧基)直接影响其生物活性。

理化特性与生物功能

多糖的糖苷键构型(如β-链接抗酶解)、分子量和表面电荷(如带正电的壳聚糖)共同决定其稳定性、溶解性和机械强度。例如,高结晶度的线性β-1,4链接多糖(如纤维素)具有优异的力学性能,而硫酸化多糖(如岩藻聚糖)通过静电作用增强抗凝血活性。这些特性使其适用于食品增稠、凝胶化及药物载体构建。

抗疲劳与能量代谢调节

多糖通过多途径缓解运动性疲劳:
  1. 1.
    能量代谢:激活AMPK/PGC-1α信号轴,促进线粒体生物合成和GLUT-4介导的葡萄糖摄取,提升ATP和肝糖原储备(如人参多糖)。
  2. 2.
    代谢物清除:降低血乳酸(BLA)、尿素氮(BUN)和乳酸脱氢酶(LDH)水平,抑制5-羟色胺(5-HT)累积,改善中枢疲劳(如玛卡多糖)。
  3. 3.
    免疫-内分泌调控:调节下丘脑-垂体-肾上腺轴,降低皮质醇浓度,同时增强T细胞、巨噬细胞活性,协同减轻氧化应激。

肠道微生物与健康调控

多糖作为益生元可特异性促进有益菌(如乳杆菌、双歧杆菌)增殖,通过微生物酶(如CAZymes)降解为短链脂肪酸(SCFAs),强化肠道屏障功能(上调ZO-1、闭合蛋白)。例如,枸杞多糖增加阿克曼菌丰度,而硫酸化多糖抑制致病菌(如具核梭杆菌)的CD44介导的肿瘤侵袭。

药物递送与再生医学应用

多糖基载体(如壳聚糖-海藻酸水凝胶)具备pH/酶响应性释药特性,通过EPR效应或配体(如叶酸)靶向递送药物(如5-氟尿嘧啶)。在组织工程中,透明质酸支架模拟细胞外基质,促进软骨修复;而磺化壳聚糖通过TLR4/MyD88通路抑制IL-6表达,加速糖尿病创面愈合。

未来挑战与展望

当前研究需深入解析多糖构效关系,优化提取工艺以平衡成本与效率。同时,应探索其通过菌群-肠-脑轴调控神经内分泌的机制,并开发智能响应型载体用于精准医疗。

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